Question

10．青蒿素是一種治療瘧疾的藥物成分，是青蒿組織細(xì)胞的一種代謝產(chǎn)物．如圖為青蒿細(xì)胞中青蒿素的合成途徑，其中FPP是介成青蒿素的必須物質(zhì)，它在青蒿細(xì)胞和酵母細(xì)胞中都存在，而ADS酶和CYP₇₁AV₁酶只存在于青蒿細(xì)胞中．請回答下列問題：
FPP$\stackrel{ADS酶}{→}$青蒿酸前體$\stackrel{CYP_{71}AV_{1}酶}{→}$青蒿酸-→青蒿素
（1）若利用基因工程技術(shù)培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母菌，則需要向酵母菌中導(dǎo)入ADS酶基因和CYP71AV1酶基因，要實現(xiàn)這一過程，需要借助限制（性核酸內(nèi)切）酶和DNA連接酶（工具酶）來構(gòu)建表達(dá)載體．在對轉(zhuǎn)基因酵母菌進(jìn)行大量培養(yǎng)時，是（是、否）需要向培養(yǎng)液通入無菌空氣，以利于青蒿素的合成．
（2）還可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖青蒿，生產(chǎn)青蒿的人工種子．首先需要以植物組織培養(yǎng)得到到胚狀體、不定芽（頂芽或腋芽）等為材料，包裹上人工種皮制成人工種子．人工種皮的主要成分為營養(yǎng)物質(zhì)（水、無機(jī)鹽、糖類），還可以加入植物激素（植物生長調(diào)節(jié)劑）促進(jìn)植物生長發(fā)育．
（3）目前，科學(xué)家主要是利用單倍體育種，來培育能穩(wěn)定遺傳的高產(chǎn)青蒿．通過分離高產(chǎn)青蒿的花藥，通過組織培養(yǎng)獲得單倍體植株，然后利用低溫或秋水仙素處理單倍體幼苗，使其染色體數(shù)目加倍，并進(jìn)而篩選所需的純合高產(chǎn)品種．

Answer 1

分析 1、基因工程的工具酶包括限制酶和DNA連接酶．
2、人工種子：
（1）概念：人工種子是指以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子．
（2）人工種子的結(jié)構(gòu)：由胚狀體、作為保護(hù)外殼的人工種皮和提供發(fā)育所需營養(yǎng)的人工胚乳三部分構(gòu)成．
（3）與天然種子相比較，其優(yōu)越性有：可使在自然條件下不結(jié)實或種子昂貴的植物得以繁殖；固定雜種優(yōu)勢；是一種快捷高效的繁殖方式；可人為控制植物的生長發(fā)育和抗逆性等．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，F(xiàn)PP在青蒿細(xì)胞和酵母細(xì)胞中都存在，而ADS酶和CYP₇₁AV₁酶只存在于青蒿細(xì)胞中，因此利用基因工程技術(shù)培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母菌，則需要向酵母菌中導(dǎo)入ADS酶基因和CYP71AV1酶基因，要實現(xiàn)這一過程，需要借助限制（性核酸內(nèi)切）酶和DNA連接酶來構(gòu)建表達(dá)載體．酵母菌在有氧氣的條件下進(jìn)行有氧呼吸，并且能夠大量繁殖，因此在對轉(zhuǎn)基因酵母菌進(jìn)行大量培養(yǎng)時，需要向培養(yǎng)液通入無菌空氣，以利于青蒿素的合成．
（2）在利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖青蒿，生產(chǎn)青蒿的人工種子時，首先需要以植物組織培養(yǎng)得到到胚狀體、不定芽（頂芽或腋芽）等為材料，包裹上人工種皮制成人工種子．人工種皮的主要成分為營養(yǎng)物質(zhì)（水、無機(jī)鹽、糖類），還可以加入植物激素（植物生長調(diào)節(jié)劑）促進(jìn)植物生長發(fā)育．
（3）低溫誘導(dǎo)和秋水仙素使染色體加倍的原理相同，都能夠抑制紡錘體的形成，因此通過花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株利用低溫或秋水仙素處理單倍體幼苗，使其染色體數(shù)目加倍，并進(jìn)而篩選所需的純合高產(chǎn)品種．
故答案為：
（1）ADS酶基因和CYP71AV1酶基因　　限制（性核酸內(nèi)切）酶和DNA連接酶　　是
（2）不定芽（頂芽或腋芽）　　營養(yǎng)物質(zhì)（水、無機(jī)鹽、糖類）　　植物激素（植物生長調(diào)節(jié)劑）
（3）低溫　　秋水仙素

點評 本題考查了基因工程、人工種子以及單倍體育種的有關(guān)知識，要求考生能夠識記基因工程的工具和操作步驟，識記人工種子的組成和制備方法，識記單倍體育種的過程等，再結(jié)合所學(xué)知識準(zhǔn)確答題．