Question

【題目】Hedgehog基因（H）廣泛存在于無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中，在胚胎發(fā)育中起重要作用。我國科研工作者利用基因敲除和核酸分子雜交技術(shù)研究了H基因在文昌魚胚胎發(fā)育中的作用。

（1）在脊椎動(dòng)物各個(gè)不同類群中，H基因的序列高度相似。H基因高度保守，是由于該基因的突變類型在_________中被淘汰。

（2）研究者使用了兩種TALE蛋白對(duì)文昌魚的H基因進(jìn)行敲除。TALE蛋白的結(jié)構(gòu)是人工設(shè)計(jì)的，蛋白質(zhì)的中央?yún)^(qū)能夠結(jié)合H基因上特定的序列，F區(qū)則能在該序列處將DNA雙鏈切開，如下圖所示。

①根據(jù)TALE蛋白的功能設(shè)計(jì)出其氨基酸序列，再根據(jù)氨基酸序列對(duì)應(yīng)的mRNA序列推測(cè)出編碼TALE蛋白的DNA序列，人工合成DNA序列之后再以其為模板進(jìn)行______________生成mRNA。

②將兩種mRNA用________法導(dǎo)入文昌魚的卵細(xì)胞中，然后滴加精液使卵受精。此受精卵發(fā)育成的個(gè)體為F0代。

③F0代個(gè)體細(xì)胞內(nèi)被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后，H基因很可能因發(fā)生堿基對(duì)的_______而喪失功能，基因喪失功能則被稱為“敲除”。

（3）提取F0代胚胎細(xì)胞DNA，克隆H基因，用BsrGⅠ進(jìn)行切割，電泳后用放射性同位素標(biāo)記的H基因片段為探針進(jìn)行___________，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。圖中樣品_________代表的F0個(gè)體中部分H基因已被敲除。

（4）將F0代與野生型魚雜交，再從F1代魚中篩選出某些個(gè)體相互交配，在F2代幼體發(fā)育至神經(jīng)胚期時(shí)進(jìn)行觀察和計(jì)數(shù)，結(jié)果如下表所示。

	F2中正常幼體數(shù)	F2中畸形（無口和鰓，尾部彎曲）幼體數(shù)
第一組	101	29
第二組	106	33
第三組	98	31

根據(jù)雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，F1代魚中篩選出的個(gè)體均為__________（雜合子/純合子），H基因的遺傳符合_______定律。隨著幼體繼續(xù)發(fā)育，進(jìn)一步檢測(cè)到的各組中正常個(gè)體數(shù)與畸形個(gè)體數(shù)的比例將會(huì)_______。

Answer 1

【答案】自然選擇（進(jìn)化） 轉(zhuǎn)錄 顯微注射 缺失 DNA分子雜交 2 雜合子 基因分離 升高

【解析】

分析圖1：被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后，缺失了BsrGⅠ識(shí)別位點(diǎn)。分析圖2：H基因中含有一個(gè)BsrGⅠ識(shí)別位點(diǎn)，能被BsrGⅠ切割形成兩種不同長度的DNA片段，而H基因被敲除后會(huì)缺失BsrGⅠ識(shí)別位點(diǎn)，不能被BsrGⅠ識(shí)別和切割。樣品1中有兩種長度不同的DNA，說明其代表的個(gè)體中H基因沒有被敲除，樣品2中含有3種長度不同的DNA片段，說明其代表的F0個(gè)體中部分H基因已被敲除。分析表格：F2代幼體中約有1/4為畸形個(gè)體，即正常幼體:畸形幼體≈3:1。

（1）H基因高度保守是由于該基因的突變類型在自然選擇（進(jìn)化）中被淘汰。

（2）①以DNA為模板合成RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。

②將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法。

③由圖可知，被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后，缺失了BsrGⅠ識(shí)別位點(diǎn)，即發(fā)生堿基對(duì)的缺失，H基因很有可能因此而喪失功能，基因喪失功能則被稱為“敲除”。

（3）提取F0代胚胎細(xì)胞DNA，克隆H基因，用BsrGⅠ進(jìn)行切割，電泳后用放射性同位素標(biāo)記的H基因片段為探針進(jìn)行DNA分子雜交。根據(jù)上述分析可知，樣品1中有兩種長度不同的DNA，說明其代表的個(gè)體中H基因沒有被敲除，樣品2中含有3種長度不同的DNA片段，說明其代表的F0個(gè)體中部分H基因已被敲除。

（4）將F1代魚中篩選出某些個(gè)體相互交配，F2代幼體中約有1/4為畸形個(gè)體，即發(fā)生了性狀分離，這說明F1代魚中篩選出的個(gè)體均為雜合子，H基因的遺傳符合基因分離定律。隨著幼體繼續(xù)發(fā)育，由于畸形（無口和鰓，尾部彎曲）幼體會(huì)被逐漸淘汰，因此進(jìn)一步檢測(cè)到的各組中正常個(gè)體數(shù)與畸形個(gè)體數(shù)的比例將會(huì)升高。