病毒侵染植物細(xì)胞后進(jìn)行增殖,植物利用基因沉默機(jī)制抑制病毒的增殖。但多數(shù)病毒自身可編碼抑制子以打破植物的基因沉默防衛(wèi)反應(yīng)。根據(jù)基因沉默原理,科研人員獲得了使黃瓜花葉病毒相關(guān)基因沉默的轉(zhuǎn)基因煙草。請回答下列相關(guān)問題:
(1)黃瓜花葉病毒(CMV)的遺傳物質(zhì)為RNA,可編碼B蛋白打破植物對病毒的基因沉默。
①提取CMV的總RNA,通過 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA,設(shè)計與 與B基因上下游堿基互補(bǔ)配對與B基因上下游堿基互補(bǔ)配對的引物,通過 PCRPCR擴(kuò)增B基因。
②用 限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶將B基因反向接入Ti質(zhì)粒,構(gòu)建表達(dá)載體。利用 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法法將其導(dǎo)入受體細(xì)胞,獲得T0代B基因沉默的轉(zhuǎn)基因煙草植株。對T0代株系B基因進(jìn)行DNA檢測,電泳結(jié)果如圖1所示:
根據(jù)圖示結(jié)果判斷 1、2、3、4、51、2、3、4、5個體為轉(zhuǎn)(B)基因煙草。
③轉(zhuǎn)基因煙草的抗病性檢測:將 黃瓜花葉病毒黃瓜花葉病毒接種于T0代轉(zhuǎn)基因植株,以葉片病斑的程度作為抗病參數(shù),發(fā)現(xiàn)抗病植株:感病植株約為2:3。
(2)研究人員進(jìn)一步檢測了不同株系的病毒含量,結(jié)果如表所示:
T0代轉(zhuǎn)基因煙草植株接種CMV后的Tas-ELSA檢測(OD405)
株系 | 轉(zhuǎn)基因抗病煙株 | 轉(zhuǎn)基因感病煙株 | CK+ | CK- |
A | 0.102 | 0.372 | 0.428 | 0.096 |
B | 0.132 | 0.461 | 0.521 | 0.114 |
C | 0.119 | 0.362 | 0.47 | 60.092 |
D | 0.124 | 0.407 | 0.384 | 0.107 |
E | 0.107 | 0.352 | 0.406 | 0.116 |
平均值 | 0.117 | 0.391 | 0.443 | 0.105 |
①依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析,T0代植株出現(xiàn)抗病性狀的原因
抑制病毒的增殖
抑制病毒的增殖
。②對T0代轉(zhuǎn)基因抗病煙株進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn):反向?qū)氲腂基因在宿主細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄合成小分子雙鏈RNA(dsRNA),被宿主細(xì)胞識別并啟動一系列同源RNA降解程序,過程如圖2所示:請分析T0代陽性植株出現(xiàn)抗病性狀的分子機(jī)理:
T0代陽性植株的B基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物dsRNA在核酶作用下降解(產(chǎn)生siRNA),單鏈siRNA與RISC復(fù)合體結(jié)合,因為siRNA能與病毒RNA堿基互補(bǔ)配對(B基因與病毒RNA具有同源性),RISC復(fù)合體催化病毒RNA水解,從而表現(xiàn)出病毒抗性
T0代陽性植株的B基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物dsRNA在核酶作用下降解(產(chǎn)生siRNA),單鏈siRNA與RISC復(fù)合體結(jié)合,因為siRNA能與病毒RNA堿基互補(bǔ)配對(B基因與病毒RNA具有同源性),RISC復(fù)合體催化病毒RNA水解,從而表現(xiàn)出病毒抗性
。(3)黃瓜花葉病毒(CMV)與宿主細(xì)胞在基因表達(dá)過程中出現(xiàn)的“植物沉默防衛(wèi)反應(yīng)”與病毒“基因沉默的抑制”的現(xiàn)象,從進(jìn)化的角度分析,體現(xiàn)了CMV病毒與宿主植物間的
協(xié)同進(jìn)化
協(xié)同進(jìn)化
。【答案】逆轉(zhuǎn)錄;與B基因上下游堿基互補(bǔ)配對;PCR;限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接;農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;1、2、3、4、5;黃瓜花葉病毒;抑制病毒的增殖;T0代陽性植株的B基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物dsRNA在核酶作用下降解(產(chǎn)生siRNA),單鏈siRNA與RISC復(fù)合體結(jié)合,因為siRNA能與病毒RNA堿基互補(bǔ)配對(B基因與病毒RNA具有同源性),RISC復(fù)合體催化病毒RNA水解,從而表現(xiàn)出病毒抗性;協(xié)同進(jìn)化
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:61引用:1難度:0.4
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2.學(xué)習(xí)以下材料,回答(1)~(4)題。
利用抑制性tRNA進(jìn)行無義突變遺傳病的治療
無義突變是由于某個堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子突變?yōu)榻K止密碼子(UAA、UAG或UGA),從而使肽鏈合成提前終止,造成蛋白質(zhì)的功能改變,引發(fā)相關(guān)疾病。約有10%~15%的人類基因相關(guān)遺傳疾病是由無義突變引發(fā)的。常規(guī)的基因治療是將正?;虻腸DNA序列或是有治療價值的基因(如CRISPR-Cas9相關(guān)的基因編輯工具)通過一定的方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞內(nèi),達(dá)到替代或修復(fù)缺陷基因、治療疾病的目的。導(dǎo)入基因插入位置不當(dāng)、過高或過低表達(dá),都可能會導(dǎo)致副作用。盡管基因編輯可以實現(xiàn)生理水平的基因表達(dá),但基因編輯工具引入外源蛋白可能引發(fā)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)仍然是巨大的挑戰(zhàn)。
抑制性tRNA(sup-tRNA)由天然tRNA改造而來,它的反密碼子通過堿基配對原則可以識別無義突變的終止密碼子,使得mRNA在翻譯至無義突變位點時不啟動翻譯終止而是繼續(xù)向后進(jìn)行翻譯,獲得有功能的全長蛋白。
I型黏多糖貯積癥的病因,是相關(guān)基因發(fā)生無義突變,產(chǎn)生終止密碼子UAG。研究者構(gòu)建小鼠該突變基因mldua和Flag基因融合的載體(圖1),以及針對該無義突變設(shè)計的sup-tRNA表達(dá)載體(產(chǎn)生的sup-tRNA能夠識別UAG并攜帶酪氨酸Tyr,簡寫作sup-tRNATyr),將其導(dǎo)入細(xì)胞進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)與具有相似作用的化合物G418比較,sup--tRNA的作用更加顯著(圖2);進(jìn)一步利用重組腺相關(guān)病毒作為載體將sup-tRNA導(dǎo)入患病小鼠模型中,實驗顯示能夠降低黏多糖過度積存,實現(xiàn)對該病癥的有效治療,其療效可以持續(xù)半年以上。
從整體來看,G418在促進(jìn)跨越無義突變位點繼續(xù)翻譯時引入的氨基酸較為隨機(jī),而sup-tRNA引入的氨基酸較為單一,且不會影響內(nèi)源tRNA穩(wěn)態(tài),所以sup-tRNA在個體治療中具有很高的安全性,因而在未來基因突變引起的疾病相關(guān)治療中具有非常大的應(yīng)用前景。
(1)侵染時,作為載體的重組腺相關(guān)病毒與靶細(xì)胞膜上的
(2)除了引入的氨基酸較為單一,不影響內(nèi)源tRNA穩(wěn)態(tài),我們還可推斷,用于治療的sup-tRNA在正常終止密碼子處
(3)研究者構(gòu)建mldua突變基因和Flag基因融合的載體,目的是通過檢測
(4)有文獻(xiàn)報道,已在近1000個不同的人類基因中發(fā)現(xiàn)了7500多個無義突變。常規(guī)的基因治療需要為每種疾病設(shè)計獨特的治療策略,這將是一項耗費驚人的項目。據(jù)此說明sup-tRNA的應(yīng)用價值。發(fā)布:2025/1/3 8:0:1組卷:26引用:1難度:0.6 -
3.幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,自然界有些植物能產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶催化幾丁質(zhì)水解從而抵抗真菌感染。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入沒有抗性的植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗真菌的能力。如圖表示為獲取幾丁質(zhì)酶基因而建立cDNA文庫的過程。
(1)圖示以mRNA為材料通過
(2)與選用老葉相比,選用嫩葉更容易提取到mRNA,原因是
(3)將從cDNA文庫中獲得的幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體用發(fā)布:2025/1/5 8:0:1組卷:5引用:1難度:0.7
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