Question

【題目】酶R能識別并切割按蚊X染色體上特定的DNA序列，使X染色體斷裂。為控制按蚊種群數(shù)量，減少瘧疾傳播，科研人員對雄蚊進行基因工程改造。

（1）科研人員將酶R基因轉(zhuǎn)入野生型雄蚊體內(nèi)，使酶R基因僅在減數(shù)分裂時表達。由于轉(zhuǎn)酶R基因雄蚊精子中的性染色體只能為_________，推測種群中_________性個體的數(shù)量明顯下降，種群的_________失衡，達到降低種群數(shù)量的目的。

（2）研究中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)酶R基因雄蚊和野生型雌蚊交配后幾乎不能產(chǎn)生后代，推測其原因是轉(zhuǎn)酶R基因雄蚊精子中的酶R將受精卵中來自_________的X染色體切斷了。為得到“半衰期”更_________（填“長”或“短”）的突變酶R，科研人員將酶R基因的某些堿基對進行_________，獲得了五種氨基酸數(shù)目不變的突變酶R。

（3）分別將轉(zhuǎn)入五種突變酶R的突變型雄蚊與野生型雌蚊交配，測定交配后代的相對孵化率（后代個體數(shù)/受精卵數(shù)）和后代雄性個體的比例。應選擇_________的突變型雄蚊，以利于將突變酶R基因傳遞給后代，達到控制按蚊數(shù)量的目的。為使種群中有更多的個體帶有突變酶R基因，該基因_________（填“能”或“不能”）插入到X染色體上。

（4）為檢驗改造后雄蚊的使用效果，科研人員將野生型雄蚊和雌蚊各100只隨機平均分成兩組，建立兩個按蚊_________，培養(yǎng)三代后向兩組中分別放入_________的雄蚊，繼續(xù)培養(yǎng)并觀察每一代的雌蚊子的比例和獲得的受精卵數(shù)目。得到下圖所示結果。實驗結果顯示，與攜帶酶R基因的雄蚊相比，攜帶突變酶R的雄蚊能夠_______________，說明：_______________________________。

Answer 1

【答案】 Y 雌 性別比例（或“性比率”） 母本（或“卵細胞”） 短 替換 相對孵化率較高，后代雄性個體比例較高 不能 種群 等量攜帶酶R基因或突變酶R基因 與攜帶酶R基因的雄蚊相比，攜帶突變酶R的雄蚊能夠逐代（有效、明顯）降低雌蚊子的比例和種群數(shù)量 攜帶突變酶R的雄蚊能夠?qū)⑼蛔兠窻基因傳遞給后代，達到控制按蚊數(shù)量的目的

【解析】試題分析：分析題圖數(shù)據(jù)可知，接入攜帶突變酶R的雄蚊的實驗組雌蚊子的比例更小，種群數(shù)目更少；表明攜帶突變酶R的雄蚊能夠有效降低雌蚊子的比例和種群數(shù)量，而攜帶酶R的雄蚊不能起到明顯作用，其原因可能是酶R基因不能隨配子遺傳給子代。

(1)根據(jù)題干“酶R能識別并切割按蚊X染色體上特定的DNA序列，使X染色體斷裂”，因此將酶R基因轉(zhuǎn)入野生型雄蚊體內(nèi)只能是轉(zhuǎn)入Y染色體中；酶R基因僅在減數(shù)分裂時表達，可破壞雄蚊的X染色體，最終只含有Y染色體的一種雄配子，故雌性個體的數(shù)量明顯下降，使種群的性別比例失衡，達到降低種群數(shù)量的目的。

(2)不能產(chǎn)生后代說明酶R不僅在雄性個體減數(shù)分裂中發(fā)揮作用，在雌、雄配子結合后還能發(fā)揮破壞作用，切斷了來自于母本產(chǎn)生的雌配子（卵細胞）的X染色體。為了防止這種可能的破壞作用，應使酶R在雄配子形成后失活，即使酶R的“半衰期”減小。要使酶的氨基酸數(shù)目不變，則與其對應的mRNA、DNA的堿基數(shù)目不變，故將酶R基因的某些堿基對進行替換。

(3)如果轉(zhuǎn)入某種突變酶R的突變型雄蚊與野生型雌蚊交配，后代的相對孵化率和后代雄性個體的比例較高，說明轉(zhuǎn)入了該突變酶的突變型雄蚊能較好的將自身攜帶的基因遺傳給后代。因為酶R能識別并使X染色體斷裂，故該基因不能插入到X染色體上。

(4) 據(jù)圖示可知，科研人員將野生型雄蚊和雌蚊各100只隨機平均分成兩組，建立兩個按蚊種群，培養(yǎng)三代分別后向兩組加入等量攜帶酶R基因或突變酶R基因的雄蚊（遵循單一變量原則，應限定數(shù)量相同）。分析題圖可知，與攜帶酶R基因的雄蚊相比，攜帶突變酶R的雄蚊能夠逐代明顯降低雌蚊子的比例和種群數(shù)量；其原因可能是攜帶突變酶R的雄蚊能夠?qū)⑼蛔兠窻基因傳遞給后代，達到控制按蚊數(shù)量的目的。