2018届高考生物一轮（课标通用）课件：专题二十六 胚胎工程与生态工程

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胚胎工程部分的重点是体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割等,既要牢记每一个操作流程和方法,也要注意它们运用的原理和技术手段的差异,不要混淆。受精过程需记住各个步骤,胚胎发育过程掌握各时期细胞的特点。胚胎移植部分则要充分理解对供受体的处理、超数排卵的处理、早期胚胎的培养、胚胎移植等技术手段以及胚胎移植的生理学基础等知识。生态工程的复习只需要了解相关生态工程的原理、生态农业的设计原则及优点即可。北京大学　刘楚文
胚胎工程(2015·山东理综,36,12分,较低难度)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下:
(1)过程①采用的是细胞工程中的　　　　　　　　　　技术,过程②采用的是胚胎工程中的　　　　　　　　　　技术。 (2)体细胞进行体外培养时,所需气体主要有O2和CO2,其中CO2的作用是维持培养液(基)的　　　　　　　　。 
(3)如果克隆过程中需进行基因改造,在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用　　　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外,还需有　　　　基因,以便选出成功导入基因表达载体的细胞。 (4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的　　　　　　。在一定条件下,胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体　　　(填“A”或“B”),则不会发生免疫排斥反应。【答案】 (1)(体细胞)核移植　(早期)胚胎培养(2)pH(或:酸碱度)(3)限制性(核酸)内切酶(或:限制酶)　DNA连接酶(注:两空可颠倒)　标记(4)内细胞团　B
【解析】 本题主要考查了动物细胞工程、胚胎工程的技术手段,以及基因工程的工具。(1)把个体B的体细胞核移植到个体A去核的卵母细胞中,得到的重组细胞再经过早期胚胎培养获得发育到不同时期的早期胚胎。(2)动物细胞培养需要在含有95%空气和5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养,二氧化碳可维持培养液的pH(酸碱度)。(3)构建基因表达载体时需对目的基因和运载体用限制酶和DNA连接酶进行改造。基因表达载体必须含有标记基因以便于筛选出含目的基因的受体细胞。(4)胚胎干细胞可来自囊胚中的内细胞团。因为该胚胎的细胞核遗传物质全部来自个体B,所以图中获得的组织和器官适合移植给个体B。
2.受精作用的过程及胚胎发育(1)受精前的准备阶段①精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道中发生相应的生理变化后,才能获得受精能力的生理现象。②卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期,才具备与精子受精的能力。(2)受精阶段第一步,精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质;透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步,精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。第三步,原核形成。雄原核和雌原核形成。第四步,配子结合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。
(3)早期胚胎发育的过程和特点受精卵
桑椹胚:每个细胞都属于全能细胞
原肠胚:出现内、中、外三个胚层的分化幼体
3.胚胎工程的操作流程
(1)体外受精①卵母细胞的采集和培养a.来源:输卵管中冲取卵子、死亡母畜的卵巢。b.培养:培养液。②精子的采集和获能精子获能方法:培养法和化学诱导法。③体外受精:获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。(2)胚胎的早期培养培养液:基本成分添加动物血清等。
(3)胚胎移植①实质:是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换。胚胎本身的遗传物质并不发生改变,因此能保持其原来的优良特性。②优势(意义):充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,从而大大缩短了供体本身的繁殖周期,大大推动了畜牧业的发展。4.胚胎分割(1)囊胚期分割要求:内细胞团均等分割,以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(2)意义:加快繁殖速度,是动物无性繁殖或克隆的方法之一。
5.胚胎干细胞(1)来源:早期胚胎或原始性腺。(2)特点:形态上,体积小、核大、核仁明显;功能上具有发育的全能性;体外培养条件下可以增殖而不分化。(3)培养过程
典例导引1(2017·内蒙古赤峰模拟,40)下面是利用奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图,请回答下列问题。
(1)若要大量获得目的基因,可使用　　　　　　　　　扩增白蛋白基因,通过③构建的重组表达载体包括目的基因、启动子、终止子和　　　　　　、复制原点等部分。该重组表达载体导入的受精卵性染色体组成应为　　　　。 (2)如果需要通过①采集到更多的卵子,常用的激素是　　　　　　　;通过②采集的精子需　　　　后才能进行受精作用。 (3)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供　　　　　(气体)以维持　　　　　　　　。 (4)为使⑤能成功进行,需要对奶山羊C进行　　　　　　　　处理,使之与供体的生理状况保持相同。 
【解析】 由题图可知:①表示卵细胞的采集和培养;②表示精子的采集和获能;③表示基因表达载体的构建;④表示将目的基因导入受体细胞;⑤表示胚胎移植。(1)若已知目的基因的碱基序列,一般采用PCR技术扩增获取目的基因。基因表达载体包括目的基因、白蛋白基因的启动子、终止子、标记基因、复制原点等部分。只有母羊才能产奶,因此该重组表达载体导入的受精卵性染色体组成应为XX。(2)对供体母畜注射促性腺激素可促使其超数排卵。精子需要经过获能处理才能参与受精。(3)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供CO2以维持培养液的pH。(4)为了使胚胎移植能成功,需要对代孕奶山羊C进行同期发情处理,使之与供体的生理状况保持相同。
【答案】 (1)PCR技术　标记基因　XX(2)促性腺激素　获能(3)CO2　培养液的pH(4)同期发情
高招1比较试管动物、克隆动物与转基因动物
1.(2017·广西桂林模拟,40)下图表示转基因牛的培育过程。请据图回答问题。
(1)在正常的生殖过程中判断卵子是否受精的标志是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2)采集来的卵母细胞一般要培养到　　　　　　　　　　　　　　　　(时期),才能和获能的精子受精。 
(3)流程A和B分别指　　　　　　　　　　　　和　　　　　。A过程应保证发育到　　　　　　　阶段,才能进行B操作。方法C常用　　　　　　　　。 (4)为同时获得多个完全相同的子代个体,可在进行B操作之前进行　　　　　　　　　。 (5)在A中可以获得大量胚胎干细胞,其在功能上具有发育的　　　　　　。 【答案】 (1)在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(2)减数第二次分裂中期(3)早期胚胎培养(动物组织培养)　胚胎移植　囊胚(桑椹胚)　显微注射法(4)胚胎分割(5)全能性
【解析】 (1)受精作用成功的标志是在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。(2)采集来的卵母细胞一般要培养到减数第二次分裂中期,才能与精子结合。(3)流程A 和B分别指早期胚胎培养和胚胎移植。进行胚胎移植的胚胎通常要培养至囊胚期。如果受体细胞是动物细胞,将目的基因导入受体细胞常采用显微注射法。(4)胚胎分割技术可以产生多个一样的胚胎。(5)胚胎干细胞具有发育的全能性。
2.(2017·黑龙江大庆质检,40)干扰素是治疗癌症的重要药物,它必须从血液中提取,每升人血液中只能提取0.5 μg,所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下图的方式生产干扰素。试回答相关问题。
(1)若要使获得的转基因牛乳汁中含有人干扰素,构建的基因表达载体必须包括:乳腺蛋白基因的启动子、人干扰素基因、终止子、　　　　　　　　和复制原点等。将基因表达载体导入受精卵常用方法是　　。 
(2)通常情况下,对供体和受体母牛选择后,要用激素进行　　　　　　　　　。并用激素对供体母牛做　　　　　　　　处理。 (3)为了实现干扰素的批量生产,早期胚胎进行移植之前要进行质量检测,并要求早期胚胎细胞中的性染色体组成为　　　　。选择发育良好的囊胚或　　　　胚进行移植。为了提高胚胎利用效率, 可在这两个阶段进行胚胎分割,胚胎分割可以看作动物　　　　(填“有性”或“无性”)繁殖的方法之一。 (4)近年来,关于胚胎干细胞的研究越来越多。胚胎干细胞具有发育的全能性,如图所示的细胞A和细胞B分别是　　　　　　　　细胞、　　　　　　　　细胞,可以从这些细胞中获得胚胎干细胞。
【答案】 (1)标记基因　显微注射法(2)同期发情处理　超数排卵(3)XX　桑椹　无性(4)内细胞团　原始性腺【解析】 (1)构建的基因表达载体必须包括:乳腺蛋白基因的启动子、人干扰素基因即目的基因、终止子、标记基因和复制原点等。将基因表达载体导入受精卵最常用最有效的方法是显微注射法。(2)通常情况下,对供体和受体母牛选择后,要用激素进行同期发情处理,使两者的生理状态相似;并用激素对供体母牛做超数排卵处理。
(3)因为要从母牛的乳汁中提取干扰素,为了实现干扰素的批量生产,早期胚胎进行移植之前要进行质量检测,并要求早期胚胎细胞中的性染色体组成为XX。选择发育良好的囊胚或桑椹胚进行移植。为了提高胚胎利用效率,可在这两个阶段进行胚胎分割,胚胎分割可以看作动物无性繁殖的方法之一。(4)近年来,关于胚胎干细胞的研究越来越多。胚胎干细胞具有发育的全能性,题图所示的细胞A是从囊胚中分离出来的内细胞团的细胞,细胞B是牛胎儿的原始性腺细胞中分离出来的胚胎干细胞。
3.(2017·江西南昌一模,40)人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,通常从人血中提取,但由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑重重,如果应用基因工程和克隆技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,那么利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能,其大致过程如下:Ⅰ.采用良种供体奶牛的卵母细胞和精子,通过体外受精,形成受精卵;Ⅱ.将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵,形成重组细胞;Ⅲ.电脉冲刺激重组细胞,促使其形成早期胚胎;Ⅳ.将胚胎移植到受体母牛的子宫中,最终发育成转基因小牛。请回答下列问题。
(1)实验步骤Ⅰ中,在体外受精前,需要对奶牛的精子进行　　　　处理,受精时,往往一个卵母细胞只能和一个精子结合,受精过程中防止多精入卵的生理反应包括　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)实验步骤Ⅱ中,将人的血清白蛋白基因导入奶牛受精卵的最为有效的方法是　　　　　　　　　　。 (3)实验步骤Ⅲ中,进行动物早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有各种无机盐和有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还要添加　　　　和动物血清。 (4)实验步骤Ⅳ中,应选择性别为　　　　的奶牛胚胎进行移植。 
【答案】 (1)获能　透明带反应和卵细胞膜反应(2)显微注射法(3)激素(4)雌性【解析】 (1)体外受精前,对精子要进行获能处理;阻止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(2)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。(3)进行动物早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有各种无机盐和有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外,还要添加激素和动物血清。(4)血清白蛋白要从乳汁中提取,只有雌性奶牛才能产生乳汁,因此胚胎移植时,必须选取雌性奶牛的胚胎进行移植。
4.(2017·山东淄博一模,40)请回答与动物细胞培养基胚胎工程有关的问题。(1)欲获得牛的单个体细胞,需用　　　　　　　　　　　　　　　处理动物组织,在体外培养时,通常需在培养液中添加　　　　　　　　　　　　　等天然成分。 (2)获取的卵子需培养到　　　　　　　　　　　时期才能用于核移植,通过核移植获得的动物称为　　　　　　　　。 (3)在胚胎分割技术中,需将牛囊胚的　　　　　　　　　均分,可利用囊胚的　　　　　　细胞进行性别鉴定。 (4)ES细胞在　　　　　　　　　上或含有抑制因子的培养基上培养时,不会发生分化;可用ES细胞分化出人造器官用于器官移植,优点是　　　。
【答案】 (1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶　动物血清、血浆(2)减数第二次分裂中期　克隆动物(3)内细胞团　滋养层(4)饲养层细胞　解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题【解析】 (1)欲获得牛的单个体细胞,需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织;在体外培养时,通常需在培养液中添加动物血清、血浆等天然成分。(2)获取的卵子需培养到减数第二次分裂中期才能用于核移植,通过核移植获得的动物称为克隆动物。(3)在胚胎分割技术中,需将牛囊胚的内细胞团均分,可利用囊胚的滋养层细胞进行性别鉴定。(4)ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态。ES细胞可以培育各种组织器官,用于器官移植,解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
5.(2017·辽宁锦州二模,38)下图为转基因克隆奶牛的培育过程,据图回答下列问题。
(1)②过程常用的方法是　　　　　　　　　。 (2)③过程在体外的　　　　　　　　　　　　　　　　中进行,受精后将受精卵转移至　　　　　　　　　中继续培养。 (3)在乙图中对卵母细胞进行显微操作去核时,需要用微型吸管一并吸出　　　　　　　　　　　　。 
(4)丙图中将来发育成胎儿各种组织的是　　　　　　　　,发育成胎膜和胎盘的是　　　　　。 (5)图示转基因奶牛的乳汁中可提取人的生长激素,这些转基因牛可称为　　　　　　　　　　　　。为检测人生长激素基因是否成功表达,可采用　　　　　　　　　技术,试解释原因。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】 (1)显微注射法 (2)获能溶液或专用的受精溶液　发育培养液(3)细胞核和第一极体(4)内细胞团　滋养层　(5)乳腺生物反应器　抗原—抗体杂交　通过抗原—抗体杂交法能检测表达的最终产物是蛋白质
【解析】 (1)过程②是将目的基因导入动物细胞中,常用的方法是显微注射法。(2)过程③为受精,可在体外的获能溶液或专用的受精溶液中进行,受精后将受精卵转移至发育培养液中继续培养。(3)在对卵母细胞进行显微操作去核时,需要用微型吸管一并将细胞核和第一极体吸出。(4)丙图中将来发育成胎儿各种组织的是内细胞团,具有全能性,发育成胎膜和胎盘的是滋养层。(5)图示转基因奶牛的乳汁中可提取人的生长激素,这些转基因牛为乳腺生物反应器。可采用抗原—抗体杂交技术检测人生长激素基因是否成功表达,原因是只有抗原—抗体杂交法才能检测表达的最终产物是蛋白质。
生态工程(2011·课标全国,40,15分,较低难度)现有一生活污水净化处理系统,处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”,其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后,可用于浇灌绿地。回答问题。(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中,微生物通过　　　　　　　　呼吸将有机物分解。 (2)植物池中,水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了　　　　(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中,植物位于第　　　　营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于　　　　　　所固定的　　　　能。 (3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　等原理。 
(4)一般来说,生态工程的主要任务是对　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　进行修复,对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力。【答案】 (1)无氧和有氧(或细胞)(2)群落　一　生产者　太阳(3)物质循环再生　物种多样性(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)【解析】 厌氧沉淀池中微生物进行无氧呼吸,兼氧池中微生物进行无氧和有氧呼吸。植物池中各种生物组成群落,植物处于生态系统的第一营养级。植物池中生物获得的能量来源于生产者光合作用固定的太阳能。
1.对生态工程与生态经济(1)生态工程
②目的:遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。③特点:少消耗、多效益、可持续。(2)生态经济①原则:实行“循环经济”,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废物的资源化。②手段:建设生态工程。③模式:实现“原料→产品→原料→产品”的无废弃物生产体系。
2.生态工程的基本原理
3.生态工程的类型分析
典例导引2(2017·江西南昌模拟,40)珠江三角洲的农民利用自然条件,建立该地特有的农业生态系统良性循环模式:桑基鱼塘和蔗基鱼塘。如图所示为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图,据图回答下列问题。
(1)该模式依据的主要原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　,该人工生态系统最基本的生物成分是　　　　　　　　　。 (2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,其能量利用率高的原因是在营养结构上具有　　　　　　　　　的特点。 (3)蚕粪等进入鱼塘经过　　　　　　　的作用,形成了　　　　　　,被植物利用。 (4)概括地说,该生态系统功能的维持,取决于它的　　　　　　　　　　　　　。 (5)该系统能体现系统学和工程学原理吗?　　　, 请简要说明:　   　　　　　　　　　　　　。 
【解析】 (1)桑基鱼塘、蔗基鱼塘模式主要遵循的是系统学和工程学原理中系统的结构决定功能的原理。在一个生态系统中要有生产者和分解者,物质循环才能顺利进行。(2)建立这一生态系统,从能量流动方面考虑,其目的是合理调整能量流动的关系,使生产者固定的能量持续高效的流向对人类最有益的部分。食物链越短,营养级越少,能量传递过程中散失的越少,能量利用率越高。(3)分解者将动植物遗体残骸或残落物等分解成无机物,被植物重新利用。(4)首先明确生态系统的功能主要是能量流动和物质循环,故生态系统功能的维持,取决于它的生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡。(5)桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式,一方面将很多单个生产系统有机地结合在一起(系统的结构决定功能原理);另一方面系统的各组分之间要有适当的比例关系(系统整体性原理)。
【答案】 (1)系统的结构决定功能原理　生产者、分解者(2)更多地流向对人类最有益的部分　食物链短(3)分解者　无机物(4)生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡(5)能　系统中的各组分及其相互关系是经过精心设计的,是一种优化结构,各部分的功能得到充分发挥,使能量、物质、信息的转换和流通达到了总体功能大于各部分功能之和的效果
高招2分析生态农业设计的原则、优点及类型(1)生态农业的设计原则①应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。②应当能够构成一个合理的生产结构。③应当充分利用自然界的物质和能量资源。④应当体现减少环境污染的原则。⑤应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。⑥所设计的农业生态系统,从理论上看应当能够实现良性循环。(2)优点:实现物质的循环再生和能量的多级利用,减少环境污染,减少了化肥用量,降低了农业投入。
(3)生态农业的常见类型①桑基鱼塘模式:人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收,如图所示。
②沼气农田立体养殖模式:实现了对能量的多级利用,提高能量的利用率,使能量尽可能多地流入对人类有益的部分,如图所示。
1.(2017·北京朝阳统考,40)下图是某研究性学习小组设计的农业生态系统图解。请回答有关问题。
(1)该生态系统的优点是　　　　　　。 (2)图中的农作物在生态系统的营养结构中属于　　,蘑菇、蚯蚓及沼气池中的微生物属于生态系统组成成分中的　　　　　　　　,各种生物所利用的能量最终来源于　　　　。 (3)设计该农业生态系统时,从生物与环境的平衡与协调角度看,生物的数量不能超过　　　,除此之外还运用的生态工程原理有　　。
【答案】 (1)物质的循环再生,能量的多级利用(废弃物的资源化利用;减少环境污染)(2)第一营养级　分解者　光能(3)环境容纳量(环境承载力)　物质循环再生原理(整体性原理、物种多样性原理等)【解析】 (1)该生态系统的优点是能实现能量的多级利用,提高能量的利用率。(2)图中的农作物属于第一营养级,蘑菇、蚯蚓及沼气池中的微生物属于分解者,各种生物所利用的能量最终来源于光能。(3)设计该农业生态系统时,从生物与环境的平衡与协调角度看,生物的数量不能超过环境容纳量,该生态工程利用的原理有物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。
2.(2017·河南开封模拟,40)在社会主义新农村建设中,某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。在生产总量不断提高的同时,该县坚持在发展中解决环境问题,优化生态环境,实现资源的最大化利用,走出了一条适合当地的可持续发展的生态工程之路。请据下图回答问题。
(1)该生态工程所遵循的基本原理有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少写两种)。 (2)该生态系统的能量流动从　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　开始,图中属于消费者的生物有　　　　　　　　。 (3)与传统农业生态系统相比,该生态系统更能净化环境,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)该生态系统为何能提高经济效益?  　。 (5)根据该县地处水乡这一资源优势,请就该生态系统提出你的一条合理化建议: 　　　　　　　　。 
【答案】 (1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(2)桑、油菜等生产者固定的太阳能　蚕、禽、畜(3)粪便等“废弃物”被合理利用(4)实现了物质的循环利用和能量的多级利用,提高了农产品的产量;减少了化肥、农药的使用(或降低了农业成本的投入)(5)蚕沙碎屑用来养鱼;鱼塘塘泥用来肥田(答案合理即可)
【解析】 (1)该生态工程依据的是物质循环再生原理、物种多样性原理和协调与平衡原理。(2)生态系统的能量流动是从生产者固定的太阳能开始的,因而该生态系统的能量流动从桑、油菜等生产者固定的太阳能开始。消费者是蚕、禽、畜。(3)由题图可知,该生态系统实现了废弃物再利用及无害化处理,因此更能净化环境。(4)该生态系统实现了物质的循环利用和能量的多级利用,降低了生产成本,提高了农产品的产量。(5)该生态系统中,蚕沙碎屑未被利用,可利用蚕沙碎屑养鱼,鱼塘的塘泥还可用作肥料。
3.(2017·江西吉安质检,38)栾树适合生长于石灰石风化产生的钙基土壤中,抗恶劣环境的能力强,因此常用于矿区废弃地恢复过程中的种植。为了增加栾树的耐旱性,某科研所将耐旱基因导入栾树中,流程图如下。回答下列相关问题。
(1)HindⅢ和BamHⅠ切割部位是Ti质粒的　　　　　　　。①被HindⅢ和BamHⅠ酶切后,能产生　　　　种DNA片段;②过程为　　　　　　　　　　　　;③④⑤过程的基本原理是　　　　　　　　　　　　。 (2)图中将目的基因导入栾树细胞的方法为　　　　　　　　　　　,通过这种方法,使目的基因进入植物细胞,并将其插入到植物细胞中　　　　　　　　　　　　　上,使其遗传特性得以稳定维持和表达。 (3)矿区废弃地的土壤条件极其恶劣,因此在恢复矿区的生态环境时,人们采取的措施包括　　　　　　　　　　　　　、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等,其中,关键在于植被恢复,以及为植被恢复所必需的　　　　　　　　　　　　的重建。