養(yǎng)殖家禽的飼料中富含谷物,纖維素是谷物的重要成分,但家禽消化道中缺少能降解纖維素的酶,阻礙了家禽對飼料的吸收與利用。研究人員利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造乳酸桿菌,將其添加于飼料中,以提高家禽養(yǎng)殖效率。
(1)乳酸桿菌是動物胃腸道的優(yōu)勢細菌之一。家禽腸道內(nèi)的乳酸桿菌通過細胞
無氧
無氧
呼吸產(chǎn)生乳酸等代謝產(chǎn)物,常見的乳酸菌除了乳酸桿菌,還有 乳酸鏈球菌
乳酸鏈球菌
。
(2)枯草芽孢桿菌分泌可降解纖維素的一種酶,這種酶由W基因編碼。為在乳酸桿菌中表達W基因,需使用圖1中質(zhì)粒為載體。圖2為克隆得到的含W基因的DNA片段,W基因以乙鏈為轉(zhuǎn)錄模板鏈,轉(zhuǎn)錄時mRNA自身延伸的方向為5′→3′。
①很多啟動子具有物種特異性,在圖1質(zhì)粒中插入W基因,其上游啟動子應(yīng)選擇 B
B
(填寫字母)。
A.枯草芽孢桿菌啟動子
B.乳酸桿菌啟動子
C.農(nóng)桿菌啟動子
②如表是幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1、圖2中標注了相關(guān)限制酶的酶切位點。
限制酶 |
EcoRⅠ |
BamHⅠ |
KpmⅠ |
MfeⅠ |
HindⅡ |
識別序列及其切割位點 |
5′-G↓AATTC-3′ 3′-CTTAA↑G-5′ |
5′-G↓GATCC-3 3′CCTAG↓G-5 |
5′-GGTAC↓C-3 3′-C↑CATGG-5 |
5′-C↓AATTG-3 3′-GTTAA↑C-5 |
5′A↓AGCTT-3′ 3′-TTCGA↑A-5′ |
根據(jù)上述信息,應(yīng)使用限制酶
MfeⅠ、HindⅢ
MfeⅠ、HindⅢ
切割圖1中質(zhì)粒,使用限制酶
EcoRⅠ、HindⅢ
EcoRⅠ、HindⅢ
切割圖2中含W基因的DNA片段,以獲得能正確表達W基因的重組質(zhì)粒。所得重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化乳酸桿菌后,使用含抗生素
氨芐青霉素
氨芐青霉素
的培養(yǎng)基篩選,以得到轉(zhuǎn)入W基因的乳酸桿菌。
(3)為確定導(dǎo)入重組質(zhì)粒的乳酸桿菌是否具有分解纖維素的能力,研究人員用液體培養(yǎng)基分別培養(yǎng)下表所示菌種。所得部分菌液接種于固體鑒定培養(yǎng)基上,另取部分菌液上清液測定酶活力,實驗方案及測定結(jié)果如表所示。
菌種 |
酶活性相對值 |
乳酸桿茵 |
未檢出 |
X |
未檢出 |
導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的乳酸桿菌 |
0.96 |
①表中的X應(yīng)為
導(dǎo)入空質(zhì)粒的乳酸菌
導(dǎo)入空質(zhì)粒的乳酸菌
。
②在配制固體鑒定培養(yǎng)基時,除加入無機鹽、剛果紅、維生素、氮源、水外,還需要添加
纖維素、瓊脂
纖維素、瓊脂
。導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的乳酸桿菌在此培養(yǎng)基上應(yīng)出現(xiàn)
以菌落為中心的透明圈
以菌落為中心的透明圈
。