目的基因成功導(dǎo)入后的遺傳問題初探

熊鳳山

關(guān)鍵詞：目的基因;基因工程

人教版高中生物課本選修三《基因工程》這一章中，有關(guān)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（P12）的敘述，有這樣一句話：“通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞，并將其插入到植物細(xì)胞中染色體的DNA上，使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)?！薄Ｄ敲纯瓜x基因就會(huì)在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定的保存并隨染色體DNA分子的復(fù)制而傳遞給后代。但是由于受體細(xì)胞的不同，運(yùn)載工具的差異，實(shí)驗(yàn)控制的條件的變化。重組DNA分子是否進(jìn)入受體細(xì)胞和進(jìn)入的數(shù)量以及是否整合在染色體上和整合在染色體上的位置都是隨機(jī)的。它們對(duì)生物的遺傳有什么影響呢？本篇僅就一至二個(gè)目的基因?qū)氩⒊晒φ系饺旧w上的情況進(jìn)行探究。

一、只有一個(gè)目的基因成功整合到染色體上

若只有一個(gè)目的基因成功整合到染色體上，無論目的基因整合到那條染色體上，其同源染色體上都沒有其等位基因。若目的基因成功表達(dá)，則為顯性，記為A，其同源染色體上由于沒有其等位基因，不表達(dá)目的基因的性狀，為隱性，記為a.這樣的生物就是雜合子，其遺傳遵守基因的分離定律。

例：將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入二倍體油菜細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個(gè)攜帶目的基因的TDNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交F1代中，仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的________，原因是____________。

解析：抗除草劑特性是顯性性狀，母本又是雜合子（基因型為Aa），減數(shù)分裂形成A、a兩種類型的配子，因此在自交后代中，具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的3/4，這是因?yàn)闇p數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞時(shí)，產(chǎn)生兩種雌雄配子且雌雄配子隨機(jī)結(jié)合。

本題答案：3/4、 雌雄配子各有1/2含抗除草劑基因;受精時(shí)，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合

二、有二個(gè)目的基因成功整合到染色體上

有二個(gè)目的基因成功整合到染色體上，有如圖所示三種情形。（1）二個(gè)目的基因位于一對(duì)同源染色體上，自交后代不發(fā)生性狀分離（如圖甲）。（2）二個(gè)目的基因位于同一條同源染色體上（連鎖），自交后代會(huì)發(fā)生性狀分離。（如圖乙）

（3）二個(gè)目的基因位于非同源染色體上，自交后代會(huì)發(fā)生性狀分離（如圖丙）。

例：研究人員將抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。下圖表示兩個(gè)抗蟲基因在染色體上隨機(jī)整合的三種情況，以下說法不正確的是（不考慮交叉互換和突變）（? ）

A.有絲分裂后期含四個(gè)抗蟲基因的有甲、乙、丙

B.減數(shù)第一次分裂后期含四個(gè)抗蟲基因的有甲、乙、丙

C.減數(shù)第二次分裂后期可能含四個(gè)抗蟲基因的有甲、丙

D.配子中可能含兩個(gè)抗蟲基因的有乙、丙

解析：有絲分裂中染色體復(fù)制，其上的基因也復(fù)制，在后期含有四個(gè)抗蟲基因的有甲、乙和丙，故A正確。減數(shù)分裂過程中DNA也復(fù)制，在減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離，但還在同一個(gè)細(xì)胞，甲、乙和丙都含有4個(gè)抗蟲基因，故B正確。減數(shù)第二次分裂后期甲中只有2個(gè)抗蟲基因，而乙和丙可能會(huì)有4個(gè)，故C錯(cuò)誤。配子中可能含有兩個(gè)抗蟲基因的是乙和丙，故D正確。

本題答案：C

例：我國(guó)科學(xué)家成功的將蘇動(dòng)芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞中，培育的抗蟲棉對(duì)棉鈴蟲毒殺效果高達(dá)80%--100%

（1）若某一個(gè)棉花受體細(xì)胞中導(dǎo)入并整合了兩種抗蟲基因，如圖所示，將該細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)成一株抗蟲棉植株A，讓該抗蟲植株A自交，后代中抗蟲植株出現(xiàn)的概率為?? 。若該抗蟲植株A與普通棉雜交得到F1，F(xiàn)1中抗蟲植株與不抗蟲植株比例是：?? 。

解析：如圖所示二個(gè)抗蟲基因分別位于非同源染色體上，抗蟲性狀為顯性（B），則該棉花植株的基因型為BBbb，減數(shù)分裂形成三種配子，BB、Bb、bb.且BB：Bb：bb=1：2：1.若該抗蟲植株自交，后代中抗蟲植株出現(xiàn)的概率為15/16。若該抗蟲植株A與普通棉（基因型為bbbb）雜交得到F1，F(xiàn)1中抗蟲植株與不抗蟲植株比例是：3：1

本題答案：15/16、3：1