西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别： 网教 专业： 农学 课程名称【编号】： 生物技术概论 【1122】 A 卷大作业 满分：100 分 大作业题目：（共 5 个题目，选作其中 4 题，每题 25 分；答题要求：对相关要点展开论述，详细阐明）1、 论述基因工程的定义及其应用价值？答：（1）基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。 所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作，从而获得新物种的一种崭新技术。（2）基因工程的应用价值1）农牧业运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。①转基因作物，转黄瓜抗青枯病基因的甜椒、转鱼抗寒基因的番茄、转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯、不会引起过敏的转基因大豆、转苏云金芽胞杆菌毒蛋白杀基因的棉花。②转基因动物，生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼。乳汁中含有人生长激素的转基因牛。③建造动物药厂，制造药物蛋白。利用转基因技术将药物蛋白基因转移到动物中并使之在乳腺中表达，产生含有药物蛋白的乳汁，并利用克隆技术繁殖这种转基因动物，大量制造药物蛋白。 2）环境保护基因工程做成的 DNA 探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。利用基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解 DDT 等毒害物质。3）基因治疗基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病，目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。 用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达，并因表达产物蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗的结果就像给基因做了一次手术，治病治根，所以有人又把它形容为“分子外科”。2、论述植物组织培养的应用有哪些？答：（1）植物离体快繁植物离体快繁是在生产上应用最广泛、产生较大经济效益的一项技术，其特点有：繁殖系数大、周年生产、繁殖速度快、苗木整齐一致。（2）无病毒苗木培育无性繁殖植物，病毒在体内积累，对生产造成极大损失。利用组织培养方法可脱除病毒，获得脱病毒小苗。用脱病毒苗木生产，植株生长势明显增强，整齐一致，产量增加。 （3）培育新品种或创制新物种。1）培育远缘杂种，早期胚的离体培养，获得远缘杂交后代。2）原生质体融合，创造新物种或新类型，3）离体选择突变体， 培养的细胞无论是愈伤组织还是悬浮细胞,由于处在分裂状态，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质)的影响产生变异，从中可以筛选出对人类有用的突变体，从而育成新品种。如耐盐、抗草剂 。4）单倍体育种，单倍体育种已成为一种新的育种手段。已育成大面积种植的作物新品种。（4）次生代谢物生产利用植物组织或细胞大规模培养，以合成人类 需要的天然有机化和物，成为药物、染料、香料、食品等生产新途径。（5）植物种质资源的离体保存种质资源及其保存二大难题：一是遗传资源日趋枯竭，造成有益基因的丧失；二是常规田间保存耗资巨大，且往往达不到万无一失的目的。植物组织和细胞低温保存种质技术，给保存和抢救有用基因带来了希望。- 1 - （6）人工种子人工种子(artificial seed) 是指植物离体培养中产生的胚状体或不定芽，被包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中，从而形成能发芽出苗的颗粒体。3、动物细胞克隆有什么意义？答：（1）遗传物质完全一致的克隆动物将有利开展动物（人）生长、发育、衰老和健康机制的研究。（2）有利于大量培养品质优良的家畜。常规育种周期长还无法保证 100％的纯度；用克隆技术就能从同一个体中复制出大量完全相同的纯正品种，且花时少、选育的品种性状稳定，不再分离。（3）建造动物药厂，制造药物蛋白。利用转基因技术将药物蛋白基因转移到动物中并使之在乳腺中表达，产生含有药物蛋白的乳汁，并利用克隆技术繁殖这种转基因动物，大量制造药物蛋白。（4）克隆异种纯系动物，提供移植器官。采用克隆技术，可先把人体相关基因转移到纯系猪中，再用克隆技术把带有人类基因的特种猪大量繁殖产生大量适用器官，且能同时改变器官的细胞表面携带人体蛋白和糖分特性，当猪的器官植入病人体内时，免疫排异反应减弱，成功率提高，用起来也更加安全。（5）拯救濒危动物。通过异种克隆，即“借腹怀胎”，可大大推进对濒临灭种的哺乳动物的保护。4、论述动物人工授精技术的优越性？答：动物人工授精就是利用合适的器械采集公畜的精液，经过品质检查、稀释或保存等适当的处理，再用器械把精液适时地输入到发情母畜的生殖道内，以代替公母畜直接交配而使其受孕的方法。它具有以下优越性：（1）人工授精能最大限度地发挥公畜的种用价值，提高了公畜的配种效能。人工授精可利用公畜的一次射精量，给几头、几十头乃至上百头母畜授精。从而扩大了优良基因在时间和地域上的利用率。（2）由于人工授精能有效地提高优良公畜的利用率，因此就有可能对种公畜进行严格的选择，保留最优秀的个体用于配种，从而加速了育种工作的步伐，成为增殖良种家畜和改良畜种的有力手段。（3）由于人工授精减少了公畜的饲养头数，从而节约了饲养管理费用，降低了生产成本。（4）人工授精使用检查合格的精液，以保证质量，也便于掌握适时配种，并可提供完整的配种记录，及时发现和治疗不孕母畜，因此有助于解决母畜不孕问题和提高受胎率。（5）人工授精避免公、母畜直接接触，同时按操作规程处理精液和输精，因此可防止各种痪病，特别是生殖系统传染性疾病的传播。（6）可以克服公母畜因体格相差太大不易交配或生殖道某些异常不易受胎的困难。在杂交改良工作中，也可解决因公母畜所属品种不同而造成不愿交配的问题。（7）经保存的精液便于运输、交流和检疫，可使母畜的配种不受地区的限制。为选育工作提供了选用优秀公畜配种的方便，为公畜不足地区解决了母畜配种困难的问题。（8）人工授精也是胚胎移植和同期发情技术中一项配套技术措施，可以按计划进行集中或定时输精。同时为开展远缘种间杂交实验研究工作提供了有效的技术手段。5、举例说明基因工程在植物杂种优势利用？答：植物雄性不育及杂种优势利用是传统育种方法中的一个重要领域已取得令人瞩目的巨大成绩。（1）不育系的创制目前利用植物基因工程的原理和方法，已人工创造了一批不育系，获得了可喜的成果。其中最典型的例子是在油菜和烟草上的应用。Paul 等（1992）从一种芽胞杆菌中分离出一种 RNA 酶（barnase)基因，该基因编码的酶可降解高等植物细胞内的 RNA，从而阻止蛋白质的生物合成，破坏细胞的生理功能。他们将来自拟南芥花药绒毡层细胞特异打开启动子 Ag 与 barnase 构建植物表达载体，导入烟草获得了完全不育的转基因烟草。Mariani 等（1992）将烟草花药绒毡层特异启动子 TA29 与 barnase 基因连接构建成重组子，通过根癌农杆菌介导 Ti 质粒转化方法转入烟草和油菜，获得了转基因烟草和油菜的不育植株。Ag 和 TA29 启动子在该植株花粉发育过程中的绒毡层细胞中打开，barnase 基因表达，其产物降解绒毡层细胞中的 RNA，从而阻断了花粉正常的发育而造成败育。（2）雄性不育系的保持如何使不育系稳定地保持是生产中的实际问题。非转基因的正常植株均可作为雄性不育系的保持系。正常植物作父本与基因工程雄性不育系植物（杂合型）杂交，其后代出现 1:1 分离。如何区分不育株和可育株是建立保持系的关键。近年来已建立了理想的策略：在构建表达载体时，将不育基因与抗除草剂基因 bar 串连在一起。这样在转基因植物中，不育基因与抗除草剂基因 bar 是紧密连锁的。当在 F1 代中不育基因和 bar 基因表达时，能抗除草剂，而无不育基因和 bar 基因的 F1 植株不能抗除草剂，则使用除草剂即可把其杀死，而保持不育株。（3）恢复系的创制把不育基因的反义 DNA 基因或不育蛋白及多肽抑制剂的基因导入正常植物可获得雄性不育植物- 2 - 的恢复系。这一思路不仅可以为天然雄性不育系植物创造恢复系，也可为基因工程雄性不育系植物创造恢复系。Mariani 等(1992)将 barnase 酶抑制剂基因 barstar 与烟草花药绒毡层特异启动子 TA29 构建的重组子，导入油菜得到 barstar 转基因油菜，转化植株中 bastar 基因的表达产物可遏制 barnase 酶的活性，从而起到了恢复系的作用，形成二系配套。- 3 -