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非选择题-解答题 较难0.4 引用3 组卷902
基因驱动是指特定基因有偏向性地遗传给下一代的自然现象。科学家借助CRISPR/Cas9基因编辑技术,研发出人工基因驱动系统,并在拟南芥和蚊子等生物中实现了外部引入的基因多代遗传。在作物快速育种、根除疟疾等方面具有广阔的前景。请回答下列问题:
(1)为研发拟南芥蓝光受体CRY1基因驱动系统,科学家首先构建了基因驱动元件,将基因驱动元件精确插入到一条染色体上的CRY1基因中,过程如下图所示。

①将基因驱动元件导入拟南芥细胞,在细胞中表达Cas9/gRNA复合物,该复合物通过________________识别和结合DNA特定序列,并引导Cas9酶切断DNA双链的____________________,从而将基因驱动元件插入到CRY1基因中,该过程属于定点____________________(基因突变/染色体变异)。
②为确定基因驱动元件是否插入CRY1基因,选择引物P1和P4进行PCR-电泳,结果如图。条带1的大小约为7800bp,条带2的大小约为3200bp。其中M加样孔加入的是____________________,基因驱动元件成功插入的是条带____________________,基因驱动元件的大小约为____________________左右。

(2)当携带基因驱动元件的动物与野生型动物交配时,它们的后代从父母中各获得一份DNA 副本:自然版本和基因驱动版本。受精后,来自不同亲本的染色体排列在一起时,基因驱动DNA中的CRISPR被激活。它能识别对侧染色体上自然基因的拷贝,并在胚胎发育开始前引导Cas9酶切除自然拷贝。一旦自然基因受损,细胞的特殊修复机制就会启动,修复丢失的DNA,但它使用未断裂的染色体(携带基因驱动的染色体)作为模板。所以当修复完成后,两条染色体都携带一份基因驱动的拷贝。此过程被称为同源定向修复。
①用CRY1基因纯合突变体作为母本与野生型父本杂交,F1中有多达8%的植株为纯合突变体。纯合突变体产生的原因是F1中来自母本的基因驱动序列通过同源定向修复,使来自父本的____________________(部位)上也插入CRY1基因驱动元件。
②用基因驱动技术改造传播疟疾的按蚊X染色体上的A基因获得a基因,已知含a基因的精子不能成活。用改造后的纯合雌蚊突变体与野生型雄蚊交配获得子一代,子一代相互交配,子二代中的性别组成为_____,且子二代中含有a基因的比例____________________(填“大于”“等于”或“小于”)1/2。若将基因驱动雌蚊释放到疟疾疫区,可通过____________________降低按蚊的种群密度。
2022·江苏南通·三模
知识点:伴性遗传的遗传规律及应用PCR扩增的原理与过程基因工程综合 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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基因驱动是指特定基因有偏向性地遗传给下一代的自然现象。科学家借助CRISPR/Cas9基因编辑技术,研发出人工基因驱动系统,并在拟南芥和蚊子等生物中实现了外部引入的基因多代遗传。在作物快速育种、根除疟疾等方面具有广阔的前景。
(1)为研发拟南芥蓝光受体CRY1基因驱动系统,科学家首先构建了基因驱动元件,导入拟南芥细胞,在细胞中表达Cas9/gRNA复合物,其中gRNA按照_________原则来识别和结合DNA特定序列,并引导Cas9蛋白酶切断DNA双链,将基因驱动元件精确插入到一条染色体上的CRY1基因中(如图1),获得CRY1突变基因,并利用同源定向修复功能,使另一条同源染色体上也插入基因驱动元件,从而获得CRYI基因纯合突变体。

①为确定基因驱动元件是否完整插入CRY1基因,最好选择两组引物________进行PCR。
A.P1、P2和P3、P4 B.P1、P3和P2、P4 C.P1、P4和P2、P3
②用CRY1基因纯合突变体作为母本与野生型父本杂交,F1中有多达8%的植株为纯合突变体。请解释纯合突变体产生的原因。________
③分子标记是核DNA中的简单重复序列,重复次数在不同个体和品种间有较大可变性。从F1中选取5株纯合突变体。根据CRY1基因上下游的分子标记CIW5和F17A8(如图2)设计引物,进行PCR,电泳结果如图3,可知除CRY1基因外的其他基因均来自双亲,判断依据是_____

(2)用基因驱动技术改造传播疟疾的按蚊X染色体上的A基因获得a基因,含a基因的精子不能成活。用改造后的雌蚊突变体与野生型雄蚊交配,子一代雌蚊的基因型是________,子一代相互交配,子二代的性别是_________。若将基因驱动雌蚊释放到疟疾疫区,疟疾发病率将会__________,原因是__________
基因驱动是指特定基因有偏向性地遗传给下一代的自然现象。科学家借助CRISPR/Cas9基因编辑技术,研发出人工基因驱动系统,并在拟南芥和蚊子等生物中实现了外部引入的基因多代遗传。在作物快速育种、根除疟疾等方面具有广阔的前景。

(1)为研发拟南芥蓝光受体CRY1基因驱动系统,科学家首先构建了基因驱动元件,导入拟南芥细胞,在细胞中表达Cas9/gRNA复合物,其中gRNA的作用是______,并引导Cas9蛋白酶______,将基因驱动元件精确插入到一条染色体上的CRY1基因中(如上左图),该过程属于定点______(基因突变/染色体变异)。
(2)为确定基因驱动元件是否插入CRY1基因,选择引物P1和P4进行PCR-电泳,结果如上如图。条带1的大小约为7800bp,条带2的大小约为3200bp。其中M加样孔加入的是______,基因驱动元件成功插入的是条带______,基因驱动元件的大小约为______左右。
(3)利用同源定向修复功能,使另一条同源染色体上也插入基因驱动元件,从而获得CRYI基因纯合突变体。用CRY1基因纯合突变体作为母本与野生型父本杂交,F1中有多达8%的植株为纯合突变体。请解释纯合突变体产生的原因。______
(4)用基因驱动技术改造传播疟疾的按蚊X染色体上的A基因获得a基因,含a基因的精子不能成活。用改造后的纯合雌蚊突变体与野生型雄蚊交配,子一代相互交配,子二代的性别是______,且子二代中含有a基因的比例______(填“大于”“等于”或“小于”)1/2。若将基因驱动雌蚊释放到疟疾疫区,疟疾发病率将会______,原因是______
CRISPR/Cas9基因编辑系统包含Cas9基因和SgRNA编码序列(gRNAs)。该系统表达Cas9蛋白和SgRNA(单链RNA)。Cas9蛋白能与SgRNA结合,并在SgRNA引导下,切割双链DNA以敲除目标基因或插入目的基因。
(1)SgRNA与Cas9蛋白结合形成复合体后,SgRNA通过_____原则与目标DNA序列结合,引导Cas9蛋白切断DNA双链的_____
(2)基因驱动是指特定基因有偏向性地遗传给下一代的自然现象。借助CRISPR/Cas9基因编辑,科学家构建拟南芥蓝光受体CRY1基因驱动元件,过程如图1所示,以实现人工基因驱动。

为确定基因驱动元件是否插入CRY1基因,应选择引物_____进行PCR-电泳鉴定。PCR反应体系中除了引物、模板DNA、缓冲液、无菌水外,还应加入_____(写出两种)。电泳结果如图2,据图分析,基因驱动元件的大小约为_____bp。

(3)用基因驱动技术改造传播疟疾的按蚊X染色体上的A基因获得a基因,含a基因的精子不能成活。用改造后的纯合雌蚊突变体与野生型雄蚊交配获得子一代,子一代相互交配、子二代性别情况是_____。部分子一代按蚊在胚胎发育前,Cas9蛋白切割同源染色体上的A基因。A基因受损后,携带a基因的染色体将作为模板修复受损的DNA,当修复完成后,这一对同源染色体都携带a基因。因此,子二代中含有1基因的个体比例_____(填“大于”“等于”或“小于”)1/2。
(4)若将改造后的纯合雌蚊突变体释放到疟疾疫区,可通过_____,从而降低按蚊的种群密度。

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