2020年諾貝爾化學(xué)獎頒給了Emmanuelle Charpentier 和Jennifer A.Doudmna,以表彰她們開發(fā)出一種基因組編輯方法，該種基因組編輯技術(shù)常用CRISPR/Cas9系統(tǒng)。水稻第8號染色體上的Badh2基因編碼含503個氨基酸的甜菜堿脫氫酶，該基因突變可影響香味物質(zhì)2-AP。為研究Badh2基因與水稻香味的關(guān)系，科研人員用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)對水稻Badh2基因進(jìn)行編輯，從而獲得一株突變體。
（1）CRISPR/Cas9系統(tǒng)包含gRNA和Cas9蛋白，水稻細(xì)胞表達(dá)該系統(tǒng)需獲得的目的基因序列是

gRNA（或雙鏈的gRNA）和Cas9蛋白的DNA

gRNA（或雙鏈的gRNA）和Cas9蛋白的DNA

，然后利用

限制酶和DNA連接

限制酶和DNA連接

酶構(gòu)建基因表達(dá)載體。為了將含有上述載體的受體細(xì)胞篩選出來，該載體上還需包含

抗生素抗性基因

抗生素抗性基因

序列。
（2）水稻Badh2基因包含15個外顯子序列（位于目的基因內(nèi)的編碼序列）和14個內(nèi)含子序列（位于目的基因內(nèi)的非編碼序列），其中

外顯子

外顯子

（填“外顯子”或“內(nèi)含子”）序列就是編碼甜菜堿脫氫酶的序列，推測其堿基總數(shù)至少有

3018

3018

個，基因的表達(dá)離不開啟動子，原因是

基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄

基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄

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（3）科研人員用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對水稻Badh2基因進(jìn)行編輯后獲得8個T₀代轉(zhuǎn)基因植株，然后對每個轉(zhuǎn)基因苗進(jìn)行基因測序。首先提取相應(yīng)的DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)，該技術(shù)需設(shè)計特異性引物，目的是

引物與目的基因的特定序列結(jié)合后，熱穩(wěn)定性 DNA 聚合酶才能結(jié)合到引物上，從而開始子鏈 DNA 的合成

引物與目的基因的特定序列結(jié)合后，熱穩(wěn)定性 DNA 聚合酶才能結(jié)合到引物上，從而開始子鏈 DNA 的合成

。PCR技術(shù)擴(kuò)增結(jié)果顯示有一個T₀轉(zhuǎn)基因苗被成功編輯，待其成熟后播種其種子獲得T₁代植株，測序發(fā)現(xiàn)其Badh2基因的第1外顯子發(fā)生一個堿基T的插入，據(jù)此推測，與野生型相比，T₁代植株 Badh2基因控制合成的甜菜堿脫氫酶的氨基酸序列

發(fā)生

發(fā)生

（填“發(fā)生”或“不發(fā)生”）改變，原因是

堿基T插入Badh2基因的外顯子會使堿基序列改變，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄形成的 mRNA 上的密碼子發(fā)生改變

堿基T插入Badh2基因的外顯子會使堿基序列改變，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄形成的 mRNA 上的密碼子發(fā)生改變

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（4）為進(jìn)一步研究Badh2基因在轉(zhuǎn)基因植株后代中的作用，科研人員提取并定量分析了野生型和T₁突變體的 Badh2基因的RNA總量和2-AP含量，結(jié)果如圖所示，據(jù)此推測 Badh2基因與水稻香味的關(guān)系是

Badh2基因表達(dá)量降低會使香味物質(zhì)2-AP含量顯著提高

Badh2基因表達(dá)量降低會使香味物質(zhì)2-AP含量顯著提高

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