Question

【題目】為了應(yīng)對干旱和強(qiáng)降雨等災(zāi)害性天氣，很多城市增設(shè)了雨水截流儲存和利用的設(shè)施，如布設(shè)于道路周邊或地勢較低區(qū)域的生物滯留池。生物滯留池內(nèi)土壤、植物和微生物等構(gòu)成了小型生態(tài)系統(tǒng)。某城市道路收集到的雨水含有高濃度污染物，其中的多環(huán)芳烴（PAHs），會嚴(yán)重危害城市水環(huán)境�？蒲腥藛T基于解決污染問題和維護(hù)生態(tài)安全兩方面考慮，在從當(dāng)?shù)丨h(huán)境中篩選耐受菌的基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得高效降解污染物的工程菌。

（1）經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，生物滯留池內(nèi)PAHs中的芘含量相對較高。研究者嘗試篩選能降解芘的菌種。

①篩選能降解芘的菌種基本操作步驟如下。請將下列“方框”內(nèi)字母后面內(nèi)容補(bǔ)充完整a________b________c________d________e________。

②從對照區(qū)域和生物滯留池中分別培養(yǎng)出占比較高的菌屬，結(jié)果見圖1、圖2。在兩個區(qū)域中均能檢測出的菌屬有________個，此結(jié)果能夠說明滯留池土壤中________出現(xiàn)了明顯的變化。

③在另一個篩選對芘具有耐受性的菌株的實(shí)驗(yàn)中，分離得到四個菌屬中的菌株，其生長曲線見圖3。研究人員欲從中選擇一個構(gòu)建工程菌。結(jié)合圖1、圖2所示結(jié)果，你認(rèn)為應(yīng)選擇_________，理由是________。

（2）研究者將能高效降解芘的外源基因重組至所選受體菌的同時，還轉(zhuǎn)入了含lac啟動子的核酸酶基因。在半乳糖苷分子的誘導(dǎo)下該啟動子會被激活，表達(dá)的核酸酶會將自身遺傳物質(zhì)降解進(jìn)而發(fā)生菌體自毀。轉(zhuǎn)入該基因在維護(hù)生態(tài)安全方面的意義是_______。

（3）試舉一例說明人類在改造自然的過程中，可能會帶來的生物安全隱患_______。

Answer 1

【答案】a芘 b培養(yǎng)基（培養(yǎng)皿、接種環(huán)等） c稀釋涂布平板 d酒精燈火焰（外焰） e菌落 3 微生物種類及比例 Pse Pse菌株在對照池和滯留池中均占比較大且對芘的耐受性較好 防止轉(zhuǎn)基因微生物逃逸到自然界，將實(shí)驗(yàn)帶來的生態(tài)風(fēng)險降到最低 將外來物種引入新的環(huán)境，可能會造成生物入侵問題；轉(zhuǎn)基因生物可能會影響原有生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性等

【解析】

1.生物多樣性是指生物圈內(nèi)的所有的植物、動物和微生物（物種多樣性），它們所擁有的全部基因（基因多樣性，也稱遺傳多樣性）以及各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)（生態(tài)系統(tǒng)多樣性），包括物種、基因（遺傳）和生態(tài)系統(tǒng)三個層次。

2. 不適當(dāng)引種的危害：澳大利亞原來并沒有仙人掌類植物，當(dāng)?shù)厝藦拿乐抟�種一種仙人掌作為籬笆，結(jié)果仙人掌過度繁殖，侵占大量的農(nóng)田和耕地，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成危害。

3.外來物種入侵的危害：外來物種入侵會嚴(yán)重破壞生物的多樣性，并加速物種的滅絕；外來物種入侵會嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡；外來物種入侵會因其可能攜帶的病原微生物而對其他生物的生存甚至對人類健康構(gòu)成直接威脅。

4.基因污染指對原生物種基因庫非預(yù)期或不受控制的基因流動，外源基因通過轉(zhuǎn)基因作物或家養(yǎng)動物擴(kuò)散到其他栽培作物或自然野生物種并成為后者基因的一部分，基因污染主要是由基因重組引起的。

（1）①配制以芘（a）為唯一碳源的培養(yǎng)基→為了獲得純凈的培養(yǎng)物需要用高壓蒸汽滅菌法對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，同時對培養(yǎng)皿、接種環(huán)也要進(jìn)行進(jìn)行滅菌（b）→對滅菌完成的培養(yǎng)基進(jìn)行倒平板操作→然后用稀釋涂布平板法對土壤浸出液進(jìn)行接種（c）→接種時，為避免雜菌污染，需要在酒精燈火焰（外焰）旁進(jìn)行接種（d）→接種完成后需要將平板放在恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)→待菌落長出后，挑選顏色、大小等有差異的單個菌落進(jìn)行進(jìn)一步的接種，進(jìn)而對菌種進(jìn)行分離的鑒定（e）。

②根據(jù)圖1、圖2的結(jié)果可知，在兩個區(qū)域中均能檢測出的菌屬有3個分別為Tha、Pse、Com，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明滯留池土壤中微生物種類及比例發(fā)生了明顯的變化。

③由圖3的生長曲線可推測四種菌種對芘的耐受性均表現(xiàn)較好，但結(jié)合圖1、圖2所示結(jié)果，發(fā)現(xiàn)只有Pse菌株在對照池和滯留池中均占比較大且對芘的耐受性較好，因此研究人員需要應(yīng)選擇Pse來構(gòu)建工程菌。

（2）研究者將能高效降解芘的外源基因重組至所選受體菌的同時，還轉(zhuǎn)入了含lac啟動子的核酸酶基因。在半乳糖苷分子的誘導(dǎo)下該啟動子會被激活，表達(dá)的核酸酶會將自身遺傳物質(zhì)降解進(jìn)而發(fā)生菌體自毀。據(jù)此可知轉(zhuǎn)入該基因的意義在于能防止轉(zhuǎn)基因微生物逃逸到自然界，從而將實(shí)驗(yàn)帶來的生態(tài)風(fēng)險降到最低，避免引起生態(tài)危機(jī)。

（3）人類在改造自然的過程中，如將外來物種引入新的環(huán)境，可能會造成生物入侵問題從而使入侵地的生物多樣性銳減；轉(zhuǎn)基因生物可能會引起基因污染，從而影響原有生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性等。