园的艺植物生物技术课后练习习题标准答案doc.docx

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园的艺植物生物技术课后练习习题标准答案doc

第一章至第五章

一、主要名词和概念：

一．

1.?

植物细胞全能性：

植物体的每一个具有完整细胞核的细胞都具有该物种全部遗传物质，在一定条件下具有发育成为完整植物体的潜在能力。

2.脱分化：

将已分化的不分裂的静止细胞放在培养基上培养后，细胞重新进去分裂状态，一个成熟细胞转变为分生状态的过程。

3.再分化：

经脱分化的组织或细胞在一定的培养条件下可转变为各种不同的细胞类型，形成完整植株的过程。

4.器官发生途径：

由外植体或愈伤组织诱导形成不定根或不定芽，再获得再生植株的方法

5.体细胞胚胎发生途径：

在组织培养中起源于一个非合子细胞，经过胚胎发生和胚胎发育过程，形成具有双极性的胚状结构而发育成再生植株的途径。

6.外植体：

由活体植物体上切去下来的，用于组织培养的各种接种材料。

包括各种器官、组织、细胞或原生质体等。

7.褐化现象：

指在外植体诱导初分化或再分化过程中，自身组织从表面想培养基释放褐色

物质以至培养基逐渐变成褐色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。

8.看护培养：

利用活跃生长的愈伤组织来看护单个细胞，使其持续分裂和增殖的培养方法。

9.分批培养；把细胞分散在一定容积的培养基中培养，当培养物增值到一定量时，转接继

代，建立起单细胞培养物。

10.连续培养：

利用特质的培养容器进行大规模细胞培养的一种培养方式。

11.体细胞杂交：

使分离出来的不同亲本的原生质体，在人工控制条件下，相互融合成一体，形成杂种细胞，并进一步发育成杂种植株的技术。

12.雄核发育：

在适宜的离体培养条件下，花粉（小孢子）的发育可偏离活体时的正常发育转向孢子体发育，经胚状体途径或器官发生途径形成完整植株。

13.雌核发育：

以未受精子房或胚珠为外植体诱导单倍体的方法。

14.

非整倍体：

生物体的核内染色体数不是染色体基数整数倍，

而发生个别染色体数目增减

的生物体。

15.

代换系：

生物体的染色体被异源种属染色体所代换的品系。

16.

易位系：

某染色体的一个区段移接在非同源的另一个染色体上，

具有发生染色体易位的

品种。

17.

附加系：

将同种或异种的染色体导入受体中，

叫做染色体附加。

具有附加染色体的品种

或品系叫附加系。

18.限制生长保存：

改变培养物生长的外界环境条件，限制离体保存材料的生长速度，使细胞生长至最小限度，但不死亡，从而达到延长继代培养的目的。

19.超低温保存：

指在-80℃（干冰温度）至-196℃（液氮温度）甚至更低温度下保存生物材料。

20.体细胞无性系变异：

将植物外植体在组织培养过程中，由于受到非生物因子的诱导发生

变异，进而导致再生植株发生遗传变异的现象。

二、各章需掌握的主要内容

1.植物组织培养的类型有哪些？

（1）按照外植体类型：

胚胎培养；器官培养；组织培养；细胞培养；原生质体培养

（2）按照培养基性质：

固体培养；液体培养；

（3）按照培养方法：

精制培养；震荡培养；看护培养；饲喂培养；微室培养

2.植株再生途径主要有哪些？

（1）经由成愈伤组织再生植株；

（2）经由胚状体再生植株

3.完整的植物组织培养实验室包括哪些部分？

每一部分具有哪些功能？

需要配备哪些仪器设备？

自己能独立设计一个组织培养实验室。

（1）准备室，接种室，培养室

（2）A：

准备室配置培养基B：

接种室采用无菌操作把材料接种到培养基上C：

培养室在无菌和适宜的培养条件下进行培养。

4.培养基的组成成分包括哪些？

常用的植物激素和生长调节剂有哪些？

需掌握化学名称和缩写符号。

（1）无机营养，有机营养，植物生长调节物质，糖类，水，琼脂

（2）生长素AUX，细胞分裂素CTK，赤霉素GA，脱落酸ABA

5.茎尖培养的概念，以种苗繁殖为目的的茎尖培养包括哪些阶段？

各阶段对培养基条件有哪

些要求？

（1）茎尖培养：

把茎尖分生组织或包括此分生组织的茎尖分离进行无菌培养。

（2）无菌培养体系的建立→芽的增殖→中间繁殖体的增殖→诱导生根→试管苗的移植

（3）一般用MS培养基，之后根据发育方向配制培养基

6.茎尖分生组织培养脱毒的原理是什么？

影响脱毒效果的主要因素有哪些？

病毒检测方法有哪些？

其他脱毒方法还有哪些？

（1）感染病毒后，植株体内病毒的分布并不均匀，病毒的数量随植株部位及年龄而异，

越靠近经顶端的区域，病毒感染率越低，生长点则几乎不含或含病毒很少。

（2）茎尖大小，取穗大小，取样时间，温度，持续时间，湿度和光照，前处理

（3）茎尖培养脱毒，微体嫁接脱毒，热处理脱毒

（4）花器官等培养脱毒，珠心胚培养脱毒，合并使用热处理、茎尖培养或微茎尖嫁接脱

毒

7.种苗离体快繁中污染发生的原因主要有哪些？

如何控制污染的发生？

（1）A：

材料内部灭菌处理不好

B：

正常灭菌条件下，内生菌能够存活

C：

来自寄生植物的污染

D：

培养基中材料超过一块相互污染

（2）A：

严格保证无菌操作的规范性，对培养基接种工具及接种室的严格消毒处理B：

抗生素对细菌操作污染的防治

C：

真菌污染的防治D：

常用防治污染方法

-液体双层培养法

8.原生质体分离中材料预处理方法有哪些？

原生质体分离常用的酶类有哪些？

原生质体如何分离和如何纯化？

原生质体培养方法有哪些？

（1）低温处理；等渗溶液处理

（2）纤维素酶；半纤维素酶；果胶酶；崩溃酶

（3）A：

分离：

取材→酶液配制→酶解处理→使酶解后的混合物穿过镍丝网

B：

纯化：

①离心法：

利用比重原理，低速离心使原生质体沉于底部②漂浮法：

根据原生体与细胞碎片或细胞器比重的不同来分离原生质体③界面法：

采用两种不同密度的溶液，离心后使完整的原生质体处在两液

相的界面

（4）平板培养法；看护培养法；微室培养法；液体浅层培养法；固

9.原生质体融合方法有哪些？

杂种细胞如何筛选？

（1）A：

化学诱导融合：

盐类融合法；高pH高钙离子法；PEG法

B：

物理诱导融合：

显微操作；离心震荡；激光照射；电融合

（2）A：

显微筛选技术：

荧光染料标记，异硫氰酸荧光素（发绿色荧光），碱性蕊香红荧光素（发红色荧光）

B：

互补选择法：

利用两个亲本具有不同的遗传和生理特征，在特定培养条件下，只

有发生互补作用的杂种细胞才能生长的选择方法

C：

遗传标记筛选技术：

基因互补筛选，利用隐性非等位基因互补筛选体细胞杂种

10.离体小孢子发育（雄核发育）途径有哪些？

花粉分离方法有哪些？

影响花药和花粉培养的

主要因素有哪些？

培养适宜时期是哪个时期？

预处理方法有哪些？

（1）小孢子发育途径；营养细胞发育途径；生殖细胞发育途径；生殖细胞和营养细胞共同发育途径

（2）花粉漂浮自然释放法；人工挤压法；机械法

（3）供体植株基因型；小孢子发育时期；供体植株生理状态；预处理；培养及成分；培养条件；接种密度和方向

（4）一般来说是小孢子发育到单核期左右（第一次有丝分裂前）

（5）低温；热激；化学药剂；高渗透压；离心

11.植物染色体加倍方法有哪些？

化学方法诱导加倍常用试剂有哪些？

影响加倍的因素包括哪些？

多倍体鉴定方法有哪些？

（1）机械损伤；各种射线；高速离心；异常温度

（2）秋水仙素；氨磺灵；氟乐灵

（3）外植体；加倍剂类型；加倍剂浓度和处理时间；加倍剂的加入时间；助剂

（4）A：

形态学鉴定：

各自独特的外观

B：

细胞学鉴定：

染色体计数法

C：

生理生化鉴定：

各种营养物质的含量、酶活性的测定

D：

分子生物学鉴定：

分子原位杂交；分子标记

12.限制生长保存方法有哪些？

超低温保存的基本程序是什么？

（1）低温保存；干燥保存；生长抑制保存；高渗透压保存

（2）材料准备→预处理→冷冻处理→冷冻储存→解冻→再培养

13.体细胞无性系变异的来源有哪些？

无性系变异的发生与哪些因素有关？

（1）A：

外植体细胞中预先存在而在再生植株中表现出来的变异；

B：

组织培养过程中诱导产生的变异

（2）A：

染色体数目变异：

整倍型变异；非整倍型变异

B：

体细胞染色体结构变异

C：

基因突变：

核基因突变；细胞质基因突变

D：

转座因子的活化：

转座因子的激活也是导致植物体细胞无性系高频率变异的主要原因之一。

转座因子是指能在基因组中移动和修饰基因表达

的DNA序列

E：

DNA甲基化状态的改变

第六章园艺植物的染色体工程

1.园艺植物单倍体制备有哪些途径？

答：

（1）雄配子途径。

采用花药培养或花粉培养，使小孢子改变原来的配子体发育途径，转

向孢子体发育途径，形成花粉胚或花粉愈伤组织，最后形成花粉植株，从中鉴定出单倍体植株并使之加倍成纯合二倍体。

（2）雌配子途径。

使园艺植物的胚囊中具有单倍性染色体构成的细胞，如未受精的子房或胚珠，在适当的条件下发育成单倍体植株。

2.离体条件下，雄（雌）核发育各有哪些发育途径？

答：

雄核：

（1）小孢子发育途径

（2）营养细胞发育途径（3）生殖细胞发育途径（4）生殖细胞和营养细胞共同发育途径。

雌核：

（1）助细胞或胚囊的无配子生殖产生单倍体

（2）卵细胞、助细胞和反足细胞发育产生单倍体（3）非正常发育的大孢子四分体产生单倍体。

3.试述花药（花粉）培养的全过程及主要影响因素。

答：

基本程序应包括外植体选择、预处理、表面灭菌、接种、培养、再生植株、单倍体植株鉴定、染色体加倍及获得纯合二倍体等步骤。

影响因素：

（1）供体植株基因型。

（2）小孢子发育时期。

一般来说单核期最适合。

（3）供体植株的生理状态。

内源激素水平。

（4）预处理。

（5）培养基成分。

（6）培养条件。

温度、光照。

（7）接种密度和方向。

4.采用秋水仙素诱导园艺植物多倍体有哪些方法？

答：

（1）浸种法；

（2）浸芽法；（3）滴苗法；（4）涂抹法；（5）套罩法；（6）毛细管法。

5.创制园艺植物易位系、代换系和附加系分别有哪些方法？

答：

（1）易位系。

包括常规方法诱导的辐射诱导和杂交诱导，和组织培养诱导中的胚拯救、细胞培养和原生质体培养。

6.试述园艺植物单倍体、多倍体和非整倍体的主要鉴定方法和辅助鉴定方法。

答：

（1）形态学鉴定。

生长势，分枝数，叶片形状、大小、颜色，花蕾数量、形状，果实形状等都可以作为鉴定的依据。

（2）细胞学鉴定。

染色体计数法、流式细胞分析法、核型分析法、气孔大小及保卫细胞

叶绿体数目鉴定法、染色中心直径和异染色质数目法、花粉发育过程和花粉活力观察法、减数分裂行为观察法等。

（3）生理生化鉴定。

通过对各种营养物质的含量、各种酶活性等方面的测定来对园艺植物染色体工程产物进行辅助鉴定。

（4）分子生物学鉴定。

分子原位杂交，分子标记等。

6.目前园艺植物染色体工程还存在着哪些问题？

你认为应该如何解决？

答：

（1）单倍体。

发展相对缓慢，至今仍有很多空白。

发展方向：

解决有些物种诱导率、可重复性差，很难实际应用的问题；探明通过胚状体途径诱导雄核发育和雌核发育的适宜条件；找到克服花药培养中的白化现象，二倍体组织的生长对单倍体诱导的影响等问题的有效措

施。

（2）多倍体。

多倍体基因组发生了广泛的遗传变化，其基因平衡遭到破坏，存在一些缺陷，还有嵌合体问题。

发展方向：

找出园艺植物各自的适宜倍性，研究和解决多倍体的缺陷、嵌合体问题。

（3）非整数倍体。

尚处在初级阶段，成果有限。

发展方向：

努力拓展园艺植物的研究范围，加强生物技术在园艺植物非整倍体制备中的应用。

7.你怎么看待园艺植物染色体工程的前景？

第七章植物基因工程的基础知识与技术

1.简述DNA双螺旋结构模式的要点及其与DNA生物学功能的关系。

答：

（1）生物的遗传信息储存于DNA的核苷酸序列中；

（2）DNA双螺旋结构的稳定性主要由互补碱基对之间的氢键和碱基堆积力来维持；

（3）DNA双链经过盘绕压缩使松弛型DNA更为紧密，体积变得更小，在细胞的生命活动中更能保持DNA结构稳定。

2.比较RNA和DNA在结构上的异同点。

答：

（1）基本单位不同，DNA为脱氧核苷酸、RNA为核糖核苷酸

（2）DNA的五碳糖为脱氧核糖，RNA的五碳糖为核糖

（3）DNA的碱基为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶，RNA的为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶

（4）与DNA相比，RNA种类繁多，分子质量相对较小，通常以单链形式存在，RNA没有

形成双螺旋，但也可以有局部的二级结构或三级结构。

3.试述RNA的种类及其生物学作用。

答：

（1）mRNA。

直接指导蛋白质合成。

（2）tRNA。

携带相应的氨基酸将其转运到核糖体上以供蛋白质合成。

（3）rRNA。

蛋白质合成工厂核糖体的组成成分。

4.基因工程常用的工具酶有哪些？

答：

（1）限制性内切酶。

一类能够识别双链DNA分子总某一特定核苷酸序列，并能对核酸内

部的磷酸二酯键进行切割的一种内切核酸酶。

（2）DNA连接酶。

催化连接分离的DNA片段。

（3）DNA聚合酶。

4.质粒载体、柯斯质粒载体、λ噬菌体载体和酵母人工染色体有何异同点？

答：

（1）质粒是能自主复制的双链环状DNA分子。

（2）以λ噬菌体DNA为载体构成的重组DNA分子必须包装成完整病毒颗粒后才具有感染

宿主的能力。

经包装后重组DNA分子转化率提高100-1000倍。

这类载体可以有效克隆15kb大小的外源基因。

（3）科斯质粒是人工构建的，含有λDNA的粘性（cos）末端序列、质粒复制起始区及质

粒一个抗药性标记的、兼具质粒与λ噬菌体DNA载体双重性质的特殊载体。

（4）YAC载体主要是用来构建大片段DNA文库，特别用来构建高等真核生物的基因组文库，并不用作常规的基因克隆。

5.简述PCR技术的基本原理。

答：

根据已知的待扩增的DNA片段序列，人工合成与该DNA两条链末端互补的两段寡核苷酸引物，在体外将DNA模板在酶促作用下进行扩增。

PCR全过程可分为DNA模板变性、退火、延伸三个步骤，经若干循环所组成。

首先高温作用使模板DNA变性解链，然后降低温度使引物与模板DNA链退火，在TaqDNA聚合酶作用及dNTP底物存在下，引物链将沿着5’～3’方向延伸与模板互补的新链，新链则可作为下一次反应的模板，因此扩增产物的量以指数级

方式增加。

通常单一拷贝的基因经25~30循环可扩增100万～200万拷贝。

7.核酸分离主要有哪些方法？

答：

DNA的分离：

CTAB法，SDS法；

RNA的分离：

2

1）总RNA的提取

苯酚法，异硫氰酸胍法及氯化锂沉淀法

）mRNA的分离亲和层析的原理

限制性核酸内切酶

DNA连接酶

DNA聚合酶Ⅰ

反转录酶

切割DNA

生成3′-5′磷酸二酯键

探针标记、补平3′末端

cDNA合成

8.什么是分子杂交？

分子杂交的主要技术有哪些？

答：

当带有互补的特定核苷酸序列的单链DNA或RNA混合在一起时，其特定的同源区段将会退火形成双链结构。

可以通过观察杂种核酸分子的形成情况来

判断不同来源DNA的亲缘关系。

多聚核苷酸激酶5′磷酸化、探针标记

末端转移酶3′末端多聚尾

碱性磷酸酶3′切除末端磷酸基

DNA外切酶Ⅲ3′末端切除单核苷酸

λ噬菌体DNA外切酶5′末端切除单核苷酸

Southern杂交：

检测经限制性内切核酸酶切割后的DNA片段中是否存在与探针同源的序列。

Northern杂交：

指将RNA变性及电泳分离后，并转移到固相支持物上，用杂交反应来鉴定其中特定mRNA分子的含量及其大小。

Western印迹：

蛋白质经过SDS-PAGE

后，转移到膜上再与抗体探针结合进行检测的方法。

菌落原位杂交：

将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上，然后将滤膜上的菌落裂解以释放DNA，将DNA烘干固定于膜上与32P标记的探针杂交，放射自显影检测菌落杂交信号，

并与平板上的菌落对位。

第八章

1.什么是基因组文库？

简述构建大片段基因组文库的主要步骤。

答：

园艺植物基因组文库：

指的是来自园艺植物基因组全部库。

基因组DNA文库反映基因组的全部遗传信息。

DNA片段组成的基因文

构建大片段基因组文库的主要步骤：

1,载体的制备（包括载体DNA的分离，载体DNA的酶切，载体的脱磷酸化，载体DNA的纯化等步骤）；2.大片段基因组DNA的制备；3，大片段DNA与克隆载体的连接；4，载体的遗传转化；5，克隆的挑取、验证；6，文库的扩增、分装及保存。

2.简述合成cDNA第二链的主要方法。

答：

自身引导合成法、置换合成法、同聚物引导法。

3.简述图位克隆技术的原理及其优缺点。

答：

原理：

首先找到一个与目标基因相连的DNA分子标记，然后通过染色体步移技术克隆分离出目标基因。

优缺点：

到目前为止,已有多个植物抗病基因通过该技术被分离，但是他们都具有较

小的基因组、高密度的分子标记连锁图和较稳定成熟的转化系统。

而对于基因组较

大、重复序列较多的一些园艺植物，采用图位克隆法分离基因要步移大量的DNA片

段，投资大，效率低。

而且由于基因组中往往存在大量的重复序列，以及被用来步

移的DNA大片段插入文库含有许多嵌套克隆或克隆后的重排现象等原因，染色体步

移十分困难。

4.简述转座子标签法的基本步骤及其优缺点。

答:

利用异源转座子分离植物基因的一般操作步骤是：

1，采取农杆菌介导等适当的

转化方法把转座子导入目标之五，设法将转座子插入到目标基因内部或邻近位点，

引起表型突变。

2，通过表型筛选获得纯合突变株。

3，构建纯合突变株的基因组文

库。

4，以转座子片段作为探针，从该基因组文库中筛选含转座子片段的克隆。

5，以该克隆作为探针，筛选另一正常植株的核基因组文库，获得完整的正常目的基因。

优缺点：

利用转座子标签法可在不了解基因产物的生化性质和表达模式的情况下分离植物基因，因此该技术已被广泛应用于植物功能基因的克隆研究，目前利用该法已经从多种植物中克隆了上百个基因。

但是该技术的前提条件是要筛选出转座子插入的突变体。

在实际操作中，由于转座频率往往很低，因此需要筛选的突变体群体较大。

而且，对于那些需在特定环境或特定发育阶段才有突变表型的基因，往往由于看不到明显的突变表型而被忽略。

另外，由于基因的功能补偿等机制的作用，即使有些基因产生了插入突变，也可能看不到突变表型，因而不能运用该方法。

5.差异表达基因分离法主要包括哪几种方法？

各有何优缺点？

答：

mRNA差异显示（DDRT-PCR）、抑制性消减杂交（SSH）、代表性差异分析（RDA）、基因表达系列分析（SAGE）、cDNA-AFLP技术。

mRNA差异显示（DDRT-PCR）：

优点：

简便、快速、RNA有量少、效率高。

主要用于比

较两种以上特定生理状态或不同发育阶段的

mRNA样品间基因表达的差异。

缺点：

1，假阳性特别高，增加了后续工作难度。

2，由于PCR自身反应条件的敏感

性，mRNA差异显示技术重复性较差。

3，扩增片段较小，不能代表真正差异表达的

基因，且上游的差异表达信息量的不到检测。

4，对高拷贝数mRNA有较强的倾向性，不能用于反映低拷贝数的mRNA。

抑制性消减杂交（SSH）:

优点：

1，假阳性率大大降低；2，目的序列富集程度较高，且丰度相对一致，确保了低丰度表达的cDNA有被检测的可能性极大地提高了检测效率；3,SSH灵敏度很高，重复性强。

缺点：

1，需要较多的其实材料的mRNA；2，更多地依赖于PCR技术，不能同时对数个材料进行比较；3，材料之间存在的过多的差异及小片段缺失也不能有效地被检测。

代表性差异分析（RDA）：

优点：

1，免去了物理方法分离单、双链的繁琐操作，通

过接头“修饰”设计，借助PCR技术即能使目的片段得到有效扩增，减少假阳性。

2，

差减杂交在扩增后的cDNA群体之间进行，不再受供试的mRNA量的限制，拓宽了差减杂交的应用范围。

3,一次实验课分离得到多个在T组和D组间差异表达基因的

cDNA克隆，并能发现与表性相关的异常基因，检测基因的上调和下调表达。

缺点：

1，目的基因间丰度的差异在数轮差减杂交后的群体中保留了下来，在后续的筛选中，高丰度的差异基因容易得到，低丰度的差异基因不易检出，而低丰度的表

达产物往往代表相对重要的基因。

2，分离出来的差异基因也可能与其表型无关，增加了后续鉴定的工作量。

3，对样品T组和D组的纯度要求很高，如果两组材料间差别较大，则用此方法将达不到鉴定差别表达基因的目的。

基因表达系列分析（SAGE）：

优点：

成本低效率高，能很灵敏的检测出那些低丰度表达的基因。

缺点：

1，只有那些基因库中存储标签所代表的基因才能被鉴定，对未搜索到匹配序

列的标签鉴定存在困难，而且其效率依赖于现有的序列数据。

2，如果碱基序列发

生错误，或者扩增效率发生变化，也会导致结果失真。

3，该法虽然不需分别测定各cDNA的序列，但工作量仍然很大，且操作较为繁琐，需要使用测序仪，普通实验室无法做到。

cDNA-AFLP技术：

优点：

它可以对生物体全部的mRNA样品进行筛选，具有重复性高、

假阳性率低的特点，其可靠性强，重复性可达95%。

而且，在转录产物高度表达时，扩增条带的强度能准确反映基因间表达量的差别。

缺点：

操作过程繁琐，假阳性率有时也较高。

6.简述基于同源序列的候选基因法分离目的基因的主要方法。

答：

1，根据已知基因的保守区设计引物，以待分离此基因的植物基因组DNA或cDNA为模板直接进行PCR扩增，对扩增产物测序并与已知基因进行序列比较，从而确定

该基因是否为待分离基因。

2，用用已知序列的基因制备探针，筛选待分离基因的植物核DNA或cDNA文库。

再对阳性克隆进行测序，并与已知基因序列进行同源性比较，最后经转化鉴定是否为待分离的基因。

7.简述RACE技术的基本原理及其优缺点。

答：

原理：

RACE是采用PCR技术由已知的部分cDNA顺序来扩增出完整cDNA5’和3’末端,是一种简便而有效的方法,又被称为锚定PCR和单边PCR。

3’RACE的原理

一）加入

oligo（dT）17

和反转录酶对

mRNA进行反转录得到

（-）cDNA；

二）以oligo（dT）l7和一个35bp的接头（dT17-adaptor）为引物，其中在引物的接头中有一在基因组DNA中罕见的限制酶的酶切位点。

这样就在未知cDNA末端接上了一段特殊的接头序列。

再用一个基因特异性引物（3amp）与少量第一链（-）cDNA退火并延伸，产生互补的第二链（+）cDNA。

三）利用3amp和接头引物进行PCR循环即可扩增得到cDNA双链。

扩增的特异性取

决于3amp的碱基只与目的cDNA分子互补．而用接头引物来取代dT17一adaptor则可

阻