草甘膦是一種非選擇性除草劑,殺死雜草的同時(shí)也殺死農(nóng)作物。它與植物體內(nèi)的PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)結(jié)構(gòu)相似,可與PEP競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合EPSP合酶,阻止PEP轉(zhuǎn)化,影響植物細(xì)胞正常代謝。我國(guó)科學(xué)家從草甘膦施用土壤中的某微生物體內(nèi)獲取GR79基因(草甘膦抗性基因),并將其導(dǎo)入植物體細(xì)胞中獲得抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因植物。據(jù)圖回答下列問(wèn)題:
(1)GR79基因發(fā)揮抗草甘膦作用的機(jī)理可能是
GR79基因表達(dá)的產(chǎn)物阻止(抑制)草甘膦與PEP競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合EPSP合酶
GR79基因表達(dá)的產(chǎn)物阻止(抑制)草甘膦與PEP競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合EPSP合酶
。從分離得到的某土壤微生物體內(nèi)獲取含有GR79基因的質(zhì)粒,并將其保存在某細(xì)菌群體(受體菌)中,各個(gè)受體菌分別含有該微生物的不同的基因,這些受體菌群中該微生物的所有DNA序列克隆的匯總,稱(chēng)為 基因組文庫(kù)
基因組文庫(kù)
。
(2)據(jù)圖推測(cè),利用PCR技術(shù)擴(kuò)增GR79基因時(shí),需設(shè)計(jì)能與該基因兩條模板鏈3′端 堿基互補(bǔ)配對(duì)
堿基互補(bǔ)配對(duì)
的引物;同時(shí)為構(gòu)建該基因表達(dá)載體,需在引物1和引物2的 5′端
5′端
端加上限制酶 PstⅠ和XhoⅠ
PstⅠ和XhoⅠ
的識(shí)別序列。
(3)實(shí)驗(yàn)中常采用 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化
農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化
法將GR79基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物受體細(xì)胞;為避免該基因在近緣農(nóng)作物中傳播,可將其導(dǎo)入植物受體細(xì)胞的 細(xì)胞質(zhì)DNA上(或葉綠體DNA或線(xiàn)粒體DNA或葉綠體和線(xiàn)粒體DNA上)
細(xì)胞質(zhì)DNA上(或葉綠體DNA或線(xiàn)粒體DNA或葉綠體和線(xiàn)粒體DNA上)
;除溫度、酸堿度等環(huán)境因素外,影響該基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞成功率的因素有 農(nóng)桿菌的種類(lèi)和活性、受體細(xì)胞的基因型和活性等
農(nóng)桿菌的種類(lèi)和活性、受體細(xì)胞的基因型和活性等
。
(4)為檢測(cè)GR79基因是否導(dǎo)入植物體細(xì)胞,可在培養(yǎng)基中添加 草甘膦
草甘膦
篩選含該基因的受體細(xì)胞;也可利用 核酸分子雜交
核酸分子雜交
技術(shù)更加精準(zhǔn)地進(jìn)行檢測(cè),若待檢DNA中含有該基因,則會(huì)發(fā)現(xiàn)硝酸纖維素膜上會(huì)出現(xiàn)放射性或熒光條帶
放射性或熒光條帶
。
(5)經(jīng)檢測(cè),科研人員發(fā)現(xiàn)部分獲得GR79基因的植物幼苗不具有抗草甘膦的能力,原因可能是 草甘膦抗性基因轉(zhuǎn)錄或翻譯異常
草甘膦抗性基因轉(zhuǎn)錄或翻譯異常
。