Question

【題目】四膜蟲是單細胞真核生物，營養成分不足時，進行接合生殖，過程如圖1所示。科研人員用高濃度的DDT處理不耐藥的野生型四膜蟲，經篩選獲得了純合的耐藥四膜蟲。為研究四膜蟲耐藥的機理，進行了相關實驗。

（1）高濃度DDT處理四膜蟲可獲得耐藥個體，原因是DDT對四膜蟲具有____________作用，使耐藥的個體被保留。

（2）為研究耐藥性的遺傳，科研人員將四膜蟲分為80組進行實驗，每一組兩只四膜蟲，一只是純合的耐藥四膜蟲，另一只是野生型四膜蟲。每一組的一對四膜蟲接合生殖后得到的四膜蟲均耐藥。若每一組接合后的四膜蟲再次相互接合，在80組實驗結果中，出現耐藥四膜蟲的組數約為____________組，則表明耐藥性受一對等位基因控制，并且耐藥為____________性；若80組實驗結果中，出現耐藥四膜蟲的組數約為____________組，則表明耐藥性受兩對等位基因控制，并且這兩對基因獨立分配。

（3）為研究基因A與四膜蟲的耐藥性是否有關，科研人員提取耐藥個體的DNA，選用圖2所示的引物，先后進行PCR，以最終獲得A基因失活突變的四膜蟲。

①請分析每次PCR體系中除必要的原材料、酶、緩沖液外，還需加入的模板、引物是哪些？得到的產物是什么？填寫以下表格。

	模板	引物	產物
PCR1	A基因	______________	大量的A1-x
PCR2	A基因	______________	____________
PCR3	N基因和_____________________	不添加	A1-N-A3
PCR4	_____________________________	______________	大量的A1-N-A3

②回收的PCR4擴增產物通過基因工程方法轉入耐藥四膜蟲細胞中，并用加入___________的培養液篩選，獲得的四膜蟲在高濃度DDT處理下生長速率明顯下降，表明A基因是____________基因。

（4）從進化角度分析，營養成分不足時四膜蟲進行接合生殖的優勢是____________。

Answer 1

【答案】選擇 60 顯 45 引物Ⅰ、Ⅱ 引物Ⅲ、Ⅳ 大量y-A3 A1-x和y-A3 A1-N-A3 引物Ⅰ、Ⅳ 巴龍霉素 耐藥（抗DDT） 通過基因重組，增加遺傳多樣性，更有可能產生在營養成分不足環境中生存的類型

【解析】

1、基因分離定律的實質：進行有性生殖的生物在進行減數分裂產生配子的過程中，位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體分離而分離，分別進入不同的配子中，隨配子獨立遺傳給后代。
2、分析題圖1可知，四膜蟲的結合生殖存在減數分裂和細胞核的兩兩結合，屬于有性生殖過程，有性生殖的優勢是通過基因重組產生更大的變異性和生活力。

（1）由于DDT對四膜蟲的選擇作用，能抗DDT的四膜蟲能繁殖產生后代，不能抗DDT的個體死亡，因此高濃度DDT處理四膜蟲可獲得耐藥個體。

（2）如果耐藥性受一對等位基因控制，并且耐藥為顯性，純合的耐藥四膜蟲如果是AA，則野生型為aa，子二代的基因型是AA：Aa：aa=1：2：1，因此，在80組實驗結果中，出現耐藥四膜蟲的組數約為3/4×80=60組；如果耐藥性受兩對等位基因控制，并且這兩對基因獨立分配，則遵循自由組合定律，子二代A_B_：aaB_、A_bb：aabb=9：3：3：1，其中A_B_具有耐藥性，因此出現耐藥性四膜蟲組數是9/16×80=45。

（3）①PCR1、根據圖2左側分析，用引物Ⅰ、Ⅱ組合擴增擴增的是A1片段，以引物Ⅱ所在的單鏈為模板在引物Ⅰ的作用下合成DNA時，引物Ⅱ上的X片段也被作為模板合成子鏈，因此得到的絕大部分DNA片段是A1-x。

PCR2、根據圖2左側分析，用引物Ⅲ、Ⅳ組合擴增擴增的是A3片段，以引物Ⅲ所在的單鏈為模板在引物Ⅳ的作用下合成DNA時，引物Ⅲ上的y片段也被作為模板合成子鏈，因此得到的絕大部分DNA片段是大量y-A3。

PCR3、根據圖2右側分析，要得到A1-N-A3產物，而不添加任何引物，那可添加N基因和A1-x和y-A3作為模板。

PCR4、最后得到大量的A1-N-A3產物，則需要添加A1-N-A3作為模板，同時添加引物Ⅰ、Ⅳ。

②由于基因A1-N-A3是巴龍霉素抗性基因，因此回收的PCR4擴增產物通過基因工程方法轉入耐藥四膜蟲細胞中，并用加入巴龍霉素的培養液篩選，獲得A基因被敲除的四膜蟲，這種四膜蟲在高濃度DDT處理下生長速率明顯下降，表明A基因是耐藥基因。

（4）由題圖可知，四膜蟲的結合生殖是有性生殖，從進化角度分析，營養成分不足時，四膜蟲進行接合生殖的優勢是通過基因重組，增加遺傳多樣性，有利于適應環境。