Question

斑馬魚的酶D由17號染色體上的D基因編碼．利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將綠色熒光蛋白基因（G）整合到斑馬魚17號染色體上，帶有G基因的胚胎能夠發(fā)出綠色熒光．具有純合突變基因（dd）的斑馬魚胚胎會發(fā)出紅色熒光．未整合G基因的染色體的對應(yīng)位點(diǎn)表示為g．圖1和圖2所示分別為實(shí)驗(yàn)所用的質(zhì)粒上相關(guān)酶切位點(diǎn)以及含綠色熒光蛋白基因（G）的外源DNA片段上具有的相關(guān)酶切位點(diǎn)．

（1）將綠色熒光蛋白（G）基因整合到斑馬魚17號染色體上的實(shí)驗(yàn)過程中，首先要將G基因與質(zhì)粒重組，此過程需要的兩種工具酶是

 

．
（2）經(jīng)篩選獲得的重組質(zhì)粒需要經(jīng)顯微注射到斑馬魚的

 

細(xì)胞中加以培養(yǎng)、篩選．如果培養(yǎng)得到的胚胎能

 

，說明G基因已經(jīng)成功整合到染色體上并且該基因已經(jīng)得以表達(dá)．
（3）用圖1中的質(zhì)粒和圖2外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用

 

切割，原因是

 

．如果要防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化，則應(yīng)選擇下列方法

 

為好．
①只使用EcoR I處理      ②使用BamH I和SmaⅠ同時(shí)處理
③使用BamH I和HindⅢ④使用Sma I和HindⅢ同時(shí)處理
（4）現(xiàn)用轉(zhuǎn)基因個(gè)體N和個(gè)體M進(jìn)行如下雜交實(shí)驗(yàn)得到的子代胚胎表現(xiàn)型如圖3所示，推測親代M的基因型是

 

．

（5）雜交后，出現(xiàn)紅?綠熒光（既有紅色又有綠色熒光）胚胎的原因是

 

，導(dǎo)致染色體上的基因重組．（提示：哪一親本在什么生理過程中發(fā)生什么行為）
（6）子代中只發(fā)出綠色熒光的胚胎基因型包括

 

（選填選項(xiàng)前的序號，可多選，①DDGG  ②DDGg  ③DdGg  ④DdGG），并畫出其染色體上相關(guān)基因組成的圖解．

Answer 1

考點(diǎn)：基因工程的原理及技術(shù),基因的自由組合規(guī)律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用

專題：

分析：分析圖1和圖2：質(zhì)粒和含有目的基因的外源DNA分子中都含有4種限制酶的切割位點(diǎn)，但其中限制酶SmaⅠ的切割位點(diǎn)位于目的基因和質(zhì)粒的抗性基因上，用其切割會破壞目的基因和抗性基因．
分析圖3：M（D_gg）×N（DdGg）→綠色熒光（D_G_）、紅色熒光（ddgg）、無熒光（Ddgg）、紅?綠熒光（Ggdd），說明N的基因型為Ddgg．

解答： 解：（1）將G基因與質(zhì)粒重組的過程中，首先需要限制酶切割含有目的基因的DNA片段和運(yùn)載體，其次需用DNA連接酶將目的基因G和質(zhì)粒連接形成重組質(zhì)粒．
（2）受精卵細(xì)胞的全能性高，因此需將篩選獲得的重組質(zhì)粒經(jīng)顯微注射到斑馬魚的受精卵細(xì)胞中加以培養(yǎng)、篩選．若G基因已經(jīng)成功整合到染色體上并且該基因已經(jīng)得以表達(dá)，則培養(yǎng)得到的胚胎能發(fā)出綠色熒光．
（3）由于目的基因和質(zhì)粒的抗性基因上都含有限制酶SmaⅠ的切割位點(diǎn)，用SmaⅠ切割會破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因，因此用圖1中的質(zhì)粒和圖2外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割．用限制酶Sma I和HindⅢ同時(shí)處理，既可防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化，也可以防止目的基因和質(zhì)粒反向連接．
（4）由圖可知，D和d基因、G和g基因都位于同源染色體上，它們表現(xiàn)為連鎖遺傳．現(xiàn)用轉(zhuǎn)基因個(gè)體N（DdGg）和個(gè)體M（胚胎期無熒光，基因型為D_gg）進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，得到子代胚胎中有綠色熒光（D_G_）、紅色熒光（ddgg）、無熒光（Ddgg）、紅?綠熒光（Ggdd），由此可推測親代M的基因型為Ddgg．
（5）M（Ddgg）×N（DdGg）→紅?綠熒光（既有紅色又有綠色熒光）胚胎，可能是親代N的初級精（卵）母細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生了交換，導(dǎo)致染色體上的基因重組．
（6）親本的基因型為Ddgg×DdGg，且兩對等位基因位于一對同源染色體上，表現(xiàn)為連鎖遺傳，因此子代中只發(fā)出綠色熒光的胚胎（D_G_）的基因型包括②DDGg（M的DG與N的Dg組合形成）、③DdGg（M的DG與N的dg組合形成、M的17號染色體交換形成的dG與N的Dg組合形成），其染色體上相關(guān)基因組成的圖解為：．

故答案為：
（1）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）和DNA連接酶
（2）受精卵（早期胚胎）    發(fā)出綠色熒光
（3）SmaⅠSmaⅠ會破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因     ③
（4）ddGg   
（5）親代N的初級精（卵）母細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生了交換
（6）②、③

點(diǎn)評：本題結(jié)合圖解，考查基因工程及基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用，要求考生識記基因工程的工具、操作步驟等，能根據(jù)圖中信息選擇合適的限制酶；掌握基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)，明確D、d基因與G、g基因表現(xiàn)為連鎖遺傳，能根據(jù)圖中信息準(zhǔn)確判斷N的基因型．