玉米是重要的糧食作物，其葉片細(xì)胞中的P蛋白是一種水通道蛋白，由P基因編碼，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)水分的吸收具有重要的調(diào)節(jié)功能，為了探究P蛋白的超量表達(dá)對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響，科研人員進(jìn)行了超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性等研究。
（1）超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的獲得：
①利用PCR技術(shù)以圖1中的DNA片段為模板擴(kuò)增P基因，需要的引物有 

BC

BC

（從A、B、C、D四種單鏈DNA片段中選擇）。上述過(guò)程中，至少經(jīng)過(guò)

3

3

次循環(huán)后會(huì)產(chǎn)生雙鏈等長(zhǎng)的P基因片段，循環(huán)4次共需要的引
物數(shù)為

30

30

。
②在超量表達(dá)P基因載體的構(gòu)建中，所用DNA片段和Ti質(zhì)粒的酶切位點(diǎn)（注：圖中所示限制酶切割后形成的黏性末端各不相同）如圖2所示。強(qiáng)啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，能被

RNA聚合酶

RNA聚合酶

識(shí)別并結(jié)合，驅(qū)動(dòng)基因的持續(xù)轉(zhuǎn)錄。為使P基因在玉米植株中超量表達(dá)，應(yīng)優(yōu)先選用

BamHⅠ和SacⅠ

BamHⅠ和SacⅠ

酶組合將DNA片段和Ti質(zhì)粒切開后構(gòu)建重組表達(dá)載體。T-DNA在該實(shí)驗(yàn)中的作用是

將強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉米細(xì)胞染色體DNA上

將強(qiáng)啟動(dòng)子和P基因帶入玉米細(xì)胞并整合到玉米細(xì)胞染色體DNA上

。

③將農(nóng)桿菌浸泡過(guò)的玉米愈傷組織進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中需加入

潮霉素

潮霉素

進(jìn)行篩選，篩選出的愈傷組織

再分化

再分化

形成叢芽，最終獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米株系。
④P蛋白在玉米株系的表達(dá)量如圖3所示。據(jù)圖3分析，選擇a_l、a₂、a₃玉米株系，作為超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性研究的實(shí)驗(yàn)材料，理由是

a_l、a₂、a₃玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯著高于野生型玉米

a_l、a₂、a₃玉米株系的P蛋白表達(dá)量顯著高于野生型玉米

。
（2）超量表達(dá)P蛋白轉(zhuǎn)基因玉米的生理特性研究：選取長(zhǎng)勢(shì)相同且生長(zhǎng)狀況良好的野生型玉米和a株系玉米，干旱處理15天，測(cè)量植株水分散失率，并在不同CO₂濃度下測(cè)量地上部分鮮重，獲得相對(duì)生物量。結(jié)果如圖4所示。

可見干旱條件下，與野生型玉米相比，a株系玉米超量表達(dá)P蛋白，使植株對(duì)

水分和CO₂

水分和CO₂

的利用率更高，光合效率更高。