《2026年理想树图书高考必刷卷42套模拟卷汇编高中生物全一册通用版江苏专版》

23. (11 分)多氯联苯(PCBs)是一类典型的具有持久性、蓄积性和高毒性特点的有机污染物，常大量吸附于土壤。研
究人员从某细菌中获得 PCBs 的降解酶基因 bphF 和 bphG，将这两种基因融合后插入烟草染色体中，让转基因烟
草修复被 PCBs 污染的土壤。基因 bphF 和 bphG 与引物结合位点及模板链分布情况如图 1 所示。图 2 为筛选含融合
基因的表达载体的农杆菌的示意图。请回答下列问题:

(1)利用 PCR 从提取的 DNA 中获取目的基因时，有时为了便于扩增的 DNA 片段与表达载体连接，需要在引物的
5'(填“3’”或“5’”)端加上限制酶切割位点。为了构建在图 2 中能正确表达的融合基因，现欲通过 PCR 检
测 bphF 和 bphG 连接形成的融合基因是否准确，应选择图 1 的引物组合是引物1、引物3。(2 分)
(2)将重组质粒转入农杆菌过程中，一般选用Ca2+ (填物质)处理使农杆菌容易吸收质粒 DNA，然后将该农
杆菌置于含潮霉素的培养基中培养，从而便于筛选含重组质粒的农杆菌。用上述农杆菌侵染烟草愈伤组织，
经植物组织培养后获得植株。研究人员发现部分成功导入融合基因的植株不能降解 PCBs，原因最可能是导入的融合基因没有成功表达。
(3)T-DNA 可在烟草基因组单一位点插入也可以同时插入多个位点。研究人员用限制酶处理转基因烟草
DNA、野生型烟草 DNA、Ti 质粒，三组处理后分别进行电泳，使长短不同的 DNA 片段分离。将每组电泳后的
DNA 与含放射性同位素标记的 DNA 探针(T-DNA 的一条单链)进行杂交，得到放射性检测结果，观察并比较各
组出现杂交带的情况。若 T-DNA 成功插入烟草染色体基因组中，且为单一位点插入，则三组实验的杂交结果
为转基因烟草DNA组出现两条较短的杂交带，野生型烟草DNA组无杂交带，Ti质粒组有一条较长的杂交带 (2 分)(注:T-DNA 上没有上述限制酶的酶切位点)。
(4)用限制酶处理转基因烟草的 DNA(酶切位点如图 3 所示)，产生黏性末端，再用 DNA 连接酶将两端的黏性末
端连接成环，以此为模板，利用表中的引物①②进行 PCR，能扩增出图 3 中的未知序列，该扩增产物不含 (填
“不含”或“含”)T-DNA 的完整序列。经过与野生型烟草基因组序列比对，确定 T-DNA 插入位置，不能依据图
3 中转基因烟草 DNA 分子的两端设计引物，原因是转基因烟草DNA分子两端的序列未知，无法设计引物。(2 分)

答案： 23. (除标注外,每空1分，共11分)
(1)5' 引物1、引物3(2分)
(2)Ca2+ 潮霉素 导入的融合基因没有成功表达
(3)转基因烟草DNA组出现两条较短的杂交带，野生型烟草DNA组无杂交带，Ti质粒组有一条较长的杂交带(2分)
(4)不含 转基因烟草DNA分子两端的序列未知，无法设计引物(2分)
热门考点基因工程
[深度解析]
(1)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸，所以为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需要在引物的5'端加上限制酶切割位点，这样经PCR扩增后，目的基因的两端就含有相应的限制酶切割位点。启动子是RNA聚合酶识别和结合位点，是开始转录的位点，转录时，RNA聚合酶从模板链的3'端向5'端移动，合成mRNA，所以为了构建在图2中能正确表达的融合基因，bphF的模板链(a链)的5'端与bphG的模板链(b链)的3'端连接形成融合基因，正确连接的融合基因上引物应选择引物1和引物3，通过PCR检测bphF和bphG连接形成的融合基因是否准确。
(2)将重组质粒转入农杆菌时，一般选用Ca2+处理，使农杆菌容易吸收质粒DNA。由于重组质粒中含有标记基因潮霉素抗性基因，所以可将该农杆菌置于含有潮霉素的培养基中培养，含有重组质粒的农杆菌可以在该培养基上生长，不含重组质粒的农杆菌不能生长。由于目的基因的导入部位、导入数量都具有随机性，部分成功导入融合基因的植株不能降解PCBs，这可能是因为导入的融合基因没有成功表达(转录或翻译)。
(3)研究人员用限制酶处理转基因烟草DNA、野生型烟草DNA、Ti质粒，三组处理后分别进行电泳。由于限制酶不会破坏T-DNA，若T-DNA成功插入烟草染色体基因组中，且为单一位点插入，则转基因烟草DNA组中含有一个插入目的基因的T-DNA，电泳结果是出现两条较短杂交带；野生烟草DNA组中不含T-DNA，所以杂交后没有杂交带；Ti质粒中含有完整T-DNA，杂交后会出现一条较长杂交带。
(4)引物是和模板链的3'端结合，使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸，分析引物①②的序列可知，引物①与T-DNA中“5'-AACTATGCGC-3'”互补，引物②与T-DNA中“3'-GCATCGGATA-5'”互补，PCR扩增出的是T-DNA两侧的DNA未知序列，不含T-DNA的完整序列。不能依据图3中转基因烟草DNA分子的两端序列未知，无法设计引物。
易错警示 PCR反应需要在一定的缓冲溶液中进行，需提供DNA模板，分别与两条模板链结合的2种引物，dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)和耐高温的DNA聚合酶；同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。