采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉（ Cd ）在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的 Cd 富集到植物体内，进行后续处理（例如，收集植物组织器官异地妥善储存），可降低土壤中 Cd 的含量。为提高植物对 cd 污染土壤的修复能力，研究者将酵母液泡 Cd 转运蛋白（ YCF1 ）基因导入受试植物，并检测了相关指标。回答下列问题：
（ 1 ）为获取 YCF1 基因，将酵母细胞的全部 DNA 提取、切割后与载体连接，导入受体菌的群体中储存，这个群体称为 __________ 。
（ 2 ）将 DNA 序列插入 Ti 质粒构建重组载体时，所需要的两种酶是 __________ 。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因，其作用是 ______________________________ 。
（ 3 ）进行前期研究时，将含有 YCF1 基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是 __________ 。研究者进一步获得了转 YCF1 基因的不育杨树株系，采用不育株系作为实验材料的目的是 ______________________________ 。
（ 4 ）将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到 Cd 污染的土壤中，半年后测定植株干重（图 1 ）及不同器官中 Cd 含量（图 2 ）。据图 1 可知，与野生型比，转基因植株对 Cd 具有更强的 __________ （填 “ 耐性 ” 或 “ 富集能力 ” ）；据图 2 可知，对转基因植株的 __________ 进行后续处理对于缓解土壤 Cd 污染最为方便有效。
（ 5 ）已知 YCF1 特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析，转基因杨树比野生型能更好地适应高 Cd 环境的原因是 ____________________ 。相较于草本植物，采用杨树这种乔木作为 Cd 污染土壤修复植物的优势在于 ___________ （写出两点即可）。
答案
基因组文库 限制酶和 DNA 连接酶 便于目的基因的检测和鉴定 农杆菌转化法 避免目的基因在自然界中的扩散 耐性 茎叶 YCF1 可通过主动运输将 Cd 离子运到液泡中，提高了细胞液的浓度，有利于植株吸水 杨树具有发达的根系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环境，同时可充分吸收土壤中的 Cd ，木材也方便运输、利用
【分析】
1 、基因文库包括基因组文库和 cDNA 文库，基因组文库包含该物种的全部基因， cDNA 文库是部分基因文库。
2 、据图 1 可知，与野生型比，转基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加；据图 2 可知，转基因植株的茎、叶中 Cd 含量高于野生型。
【详解】
（ 1 ）为获取 YCF1 基因，将酵母细胞的全部 DNA 提取、切割后与载体连接，导入受体菌的群体中储存，这个群体含有酵母菌的全部基因，称为基因组文库。
（ 2 ）将 DNA 序列插入 Ti 质粒构建重组载体时，需要用限制酶切割供体 DNA 和质粒，以产生相同的黏性末端，然后用 DNA 连接酶进行连接。基因表达载体中的标记基因可用于目的基因的筛选和鉴定。
（ 3 ）农杆菌容易侵染双子叶植物，其质粒中的 T-DNA 可转移并插入到受体细胞 DNA 中，将含有 YCF1 基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是农杆菌转化法。考虑转基因技术的安全性，采用不育株系作为实验材料，可避免目的基因在自然界中的扩散。
（ 4 ）根据分析可知，与野生型比，转基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加，说明转基因植株在 Cd 污染的土壤中生长较好，即对 Cd 具有更强的耐性；据图 2 分析，转基因植株的茎、叶中 Cd 含量高于野生型，因此对转基因植株的茎、叶进行后续处理，可使转基因植株持续发挥富集 Cd 的作用，对于缓解土壤 Cd 污染最为方便有效。
（ 5 ） YCF1 特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上，可通过主动运输将 Cd 离子运到液泡中，提高了细胞液的浓度，有利于植株吸水，所以转基因杨树比野生型能更好地适应高 Cd 环境。相较于草本植物，杨树具有发达的根系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环境，同时可充分吸收土壤中的 Cd ，木材也方便运输、利用，作为 Cd 污染土壤修复植物更具有优势。
【点睛】
本题结合图示考查基因工程的相关知识，要求学生掌握基因工程的工具、步骤，难度适中，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，要求能运用所学知识解决生活中的一些实际问题，或运用所学知识解释生活中的一些现象。
