目的基因成功導入后的遺傳問題初探

熊鳳山

關鍵詞：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，有關將目的基因導入植物細胞（P12）的敘述，有這樣一句話：“通過農桿菌的轉化作用，就可以使目的基因進入植物細胞，并將其插入到植物細胞中染色體的DNA上，使目的基因的遺傳特性得以穩定維持和表達。”。那么抗蟲基因就會在宿主細胞內穩定的保存并隨染色體DNA分子的復制而傳遞給后代。但是由于受體細胞的不同，運載工具的差異，實驗控制的條件的變化。重組DNA分子是否進入受體細胞和進入的數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的。它們對生物的遺傳有什么影響呢？本篇僅就一至二個目的基因導入并成功整合到染色體上的情況進行探究。

一、只有一個目的基因成功整合到染色體上

若只有一個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，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質粒導入二倍體油菜細胞，經培養、篩選獲得一株有抗除草劑特性的轉基因植株。經分析，該植株含有一個攜帶目的基因的TDNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉基因植株自交F1代中，仍具有抗除草劑特性的植株占總數的________，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的3/4，這是因為減數分裂形成生殖細胞時，產生兩種雌雄配子且雌雄配子隨機結合。

本題答案：3/4、 雌雄配子各有1/2含抗除草劑基因;受精時，雌雄配子隨機結合

二、有二個目的基因成功整合到染色體上

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

（3）二個目的基因位于非同源染色體上，自交后代會發生性狀分離（如圖丙）。

例：研究人員將抗蟲基因導入棉花細胞培育轉基因抗蟲棉。下圖表示兩個抗蟲基因在染色體上隨機整合的三種情況，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抗蟲基因的有甲、乙、丙

B.減數第一次分裂后期含四個抗蟲基因的有甲、乙、丙

C.減數第二次分裂后期可能含四個抗蟲基因的有甲、丙

D.配子中可能含兩個抗蟲基因的有乙、丙

解析：有絲分裂中染色體復制，其上的基因也復制，在后期含有四個抗蟲基因的有甲、乙和丙，故A正確。減數分裂過程中DNA也復制，在減數第一次分裂后期同源染色體分離，但還在同一個細胞，甲、乙和丙都含有4個抗蟲基因，故B正確。減數第二次分裂后期甲中只有2個抗蟲基因，而乙和丙可能會有4個，故C錯誤。配子中可能含有兩個抗蟲基因的是乙和丙，故D正確。

本題答案：C

例：我國科學家成功的將蘇動芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞中，培育的抗蟲棉對棉鈴蟲毒殺效果高達80%--100%

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

解析：如圖所示二個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，F1中抗蟲植株與不抗蟲植株比例是：3：1

本題答案：15/16、3：1