『壹』 植物耐鹽的基因工程是怎樣的
植物耐鹽基因工程。土壤鹽漬化是農業生產面臨的最主要的生物逆境之一,是限制農業生產的主要因素,由於水資源的相對不足及局部地區水資源的嚴重缺乏,導致利用工程措施解決鹽漬化的可能性甚小,因而培育耐鹽的農作物品種是未來農業發展較好途徑。
植物的耐鹽機制十分復雜,主要包括①積累小分子滲透保護劑,如脯氨酸、甘氨酸甜菜鹼、膽鹼、三甲基甘氨醛、二甲基甘氨酸肌醇及其甲基化衍生物、甘露醇、山梨醇、環狀多元醇等。相應地,這些保護劑生物合成途徑中的關鍵酶基因成為了重要的耐鹽基因,如脯氨酸生物合成過程中的P5CR(吡咯啉-5′-羥酸還原酶)、P5CS(吡咯啉-5′-羥酸氧化酶)、甘氨酸甜菜鹼合成過程中的關鍵酶CMO(膽鹼單氧化酶)和BADH(甜菜鹼醛脫氫酶)、甘露醇和肌醇生物合成所需酶基因ImtD(1-磷酸-甘露醇脫氫酶基因)等。②離子區域化,維持離子平衡,從而保持細胞和組織的內穩狀態。如H+-ATPase是質膜與液泡膜上的一種H+泵,可維持細胞質的Na+,Cl-濃度。Na+/H+逆向轉運蛋白則在外界環境的Na+濃度提高時,通過Na+/H+逆向轉移將Na+轉運到液泡中,實現區域化,從而減少細胞質中的Na+濃度。H+-ATPase基因和Na+/H+逆向轉運蛋白基因等與離子平衡有關的基因是耐鹽基因工程研究的對象之一。③脫落酸積累。脫落酸是一種植物激素,促進葉片脫落和芽的休眠,並誘導抗脅迫基因的表達。④產生和積累高鹽誘導表達的大分子蛋白,如調滲蛋白、水通道蛋白,可協助水分子在細胞間的轉運;晚期胚胎發生富集蛋白(LEA)則具有中和濃度過高的離子、水通道、保護細胞膜等的作用,從而使細胞免受水勢降低的損傷。編碼這些大分子蛋白的基因均是耐鹽基因工程的潛在的分子工具。
探討植物耐鹽機制,分離與克隆耐鹽相關基因,並通過其轉化獲取耐鹽轉基因植物,對開發鹽鹼和乾旱地區的土地,改造被鹽化損傷的農田有著重要意義。如將P5CS基因導入煙草中,發現其脯氨酸含量明顯提高,耐鹽性得到改善;將鈉轉運蛋白基因導入番茄中,獲得了耐鹽植株;中國水稻研究所黃大年研究員主持的轉基因水稻研究近來獲得了重大進展,膽鹼單氧化酶等5個耐鹽相關基因被成功導人水稻中,得到了可在0.75%NaCl環境中生存的植株。
『貳』 培育轉基因耐鹽水稻基礎工程核心步驟
考點:基因工程的原理及技術 植物培養的條件及過程 專題: 分析:圖示過程表示轉基因水稻的培育過程.階段Ⅰ表示將目的基因導入水稻細胞中,階段Ⅱ表示利用植物組織培養技術將水稻細胞培養成完整植株.基因表達載體包括:目的基因、標記基因、啟動子和終止子.目的基因分子水平上的檢測:①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術 A、圖解中看出,耐鹽水稻新品種的培育過程的階段Ⅰ運用了DNA拼接技術(即基因工程技術),階段利用了植物組織培養技術,A正確;B、基因工程的核心步驟是構建基因表達的載體,重組質粒中耐鹽基因(目的基因)兩端應該有啟動子和終止子,B正確;C、愈傷組織的細胞排列疏鬆而無規則,是一種高度液泡化的呈無定型狀的薄壁細胞,C錯誤;D、檢測水稻細胞中是否出現耐鹽基因對應的蛋白質可用抗原-抗體雜交法,D正確.故選:C. 點評:本題考查了基因工程和植物組織培養的有關知識,意在考查考生的識圖能力,能識記並理解所學知識的要點,把握知識間的內在聯系的能力.要求考生能夠識記基因表達載體的組成、愈傷組織細胞的特點;區分識記目的基因分子水平上的檢測的三種方法.