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非选择题-解答题 困难0.15 引用1 组卷542
母源因子是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ前期的后段开始产生并积累的mRNA和蛋白质,其对于调控动物早期胚胎的发育十分重要。为研究不同母源因子的功能,相应母源突变体的培育显得尤为重要。
(1)母源因子由母源效应基因通过基因______过程产生,其产生并积累的时期由于同源染色体未分离,因此只有纯合突变的雌性个体的后代才是母源突变体。
(2)获得母源突变体的传统方法是反复交配与筛选。以母源效应基因A为例,科学家利用基因编辑技术将斑马鱼的一个A基因敲除后获得杂合子,记作(+/-)。如图1是获得母源突变体的杂交方案,请补全下图______

(3)传统交配筛选的方法存在耗时长、纯合的合子突变体的致死率高等缺陷。为了解决上述问题,科学家在CRISPR/Cas9基因编辑系统的基础上进行了改进。
①sgRNA编码序列能与相应靶基因序列发生碱基互补配对。为构建含有sgRNA编码序列的重组质粒,需对含有特定sgRNA编码序列的DNA用______处理,然后将其插入到经相同酶处理过的质粒上。斑马鱼的卵母细胞与精子受精前停滞在减数分裂Ⅰ前期,此时还未开始合成母源因子,在此阶段前对卵母细胞进行基因敲除可避免母源因子的积累。
②为了实现卵母细胞中基因的特异性敲除,如图2所示,科学家将含有3个不同的但靶向相同基因的sgRNA编码基因的重组质粒组装到具有特殊元件的载体上,形成新的重组质粒后导入卵母细胞。

注:eflap—能够驱动基因广泛表达的启动子;EGFP—增强型绿色荧光蛋白基因;I-SecI一归位内切酶,可将质粒随机插入到斑马鱼的基因组中。
从理论上分析,一个sgRNA便能实现靶基因的敲除,请分析3个sgRNA串联有何优势,请答出2点_____
(4)I-SecI介导的基因插入率并不能达到100%,请根据上述研究分析如何在斑马鱼早期胚胎中筛选出突变体,并说明理由_____
2023·北京通州·三模
知识点:遗传信息的转录遗传信息的翻译基因工程的操作程序综合 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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回答与生物技术有关的下列两小题:
Ⅰ.甘蓝型油菜引入我国历史较短,其遗传基础狭隘。菘蓝(别名“板蓝根”)是传统中药材,具有广谱抗病毒特性。研究人员利用甘蓝型油菜(体细胞中染色体数为38)与菘蓝(体细胞中染色体数为14)进行体细胞杂交,培育抗病毒的甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系,过程如图1。

(1)甘蓝型油菜与菘蓝的体细胞经__________酶处理后获得原生质体,再经__________诱导获得融合细胞。融合细胞接种到含有营养物质和__________的培养基上,经__________过程形成愈伤组织,发育形成完整的再生植株F1。植物体细胞杂交技术依据的生物学原理有:__________。(至少答出两个)
(2)将F1与甘蓝型油菜回交,获得BC1,其染色体组成为__________(只用字母表示)。用BC1与甘蓝型油菜再一次回交,得到的BC2植株群体的染色体数目范围是_______
(3)研究人员从BC2筛选出7种只含有1条菘蓝染色体的甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系(A、B、C、D、E、F、G)。为探究甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系在抗新冠病毒(SARS-CoV-2)中的作用,研究人员用其提取物处理动物细胞,24h后感染新冠病毒,一段时间后收集病毒细胞培养液,检测病毒的含量,结果如图2。

   

①作为标准参考的GADPH蛋白表达量__________,可排除无关变量对实验结果的影响。
②结果表明:__________
③尝试说出建立甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系在育种方面的意义:__________。(答出两个方面)
Ⅱ.母源因子是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ前期的后段开始产生并积累的mRNA和蛋白质,其对于调控动物早期胚胎的发育十分重要。为研究不同母源因子的功能,相应母源突变体的培育显得尤为重要。
(4)母源因子由母源效应基因通过基因__________过程产生,其产生并积累的时期由于同源染色体未分离,因此只有纯合突变的雌性个体的后代才是母源突变体。
(5)获得母源突变体的传统方法是反复交配与筛选。以母源效应基因A为例,科学家利用基因编辑技术将斑马鱼的一个A基因敲除后获得杂合子,记作(+/-)。如图1是获得母源突变体的杂交方案,请补全下图__________

(6)传统交配筛选的方法存在耗时长、纯合的合子突变体的致死率高等缺陷。为了解决上述问题,科学家在CRISPR/Cas9基因编辑系统的基础上进行了改进。
①sgRNA编码序列能与相应靶基因序列发生碱基互补配对。为构建含有sgRNA编码序列的重组质粒,需对含有特定sgRNA编码序列的DNA用__________处理,然后将其插入到经相同酶处理过的质粒上。斑马鱼的卵母细胞与精子受精前停滞在减数分裂Ⅰ前期,此时还未开始合成母源因子,在此阶段前对卵母细胞进行基因敲除可避免母源因子的积累。
②为了实现卵母细胞中基因的特异性敲除,如图2所示,科学家将含有3个不同的但靶向相同基因的sgRNA编码基因的重组质粒组装到具有特殊元件的载体上,形成新的重组质粒后导入卵母细胞。

注:eflap—能够驱动基因广泛表达的启动子;EGFP—增强型绿色荧光蛋白基因;I-SecI一归位内切酶,可将质粒随机插入到斑马鱼的基因组中。
从理论上分析,一个sgRNA便能实现靶基因的敲除,请分析3个sgRNA串联有何优势,请答出2点__________
(7)I-SecI介导的基因插入率并不能达到100%,请根据上述研究分析如何在斑马鱼早期胚胎中筛选出突变体,并说明理由_____
甘蓝型油菜引入我国历史较短,其遗传基础狭隘。菘蓝(别名“板蓝根”)是传统中药材,具有广谱抗病毒特性。研究人员利用甘蓝型油菜(体细胞中染色体数为38)与菘蓝(体细胞中染色体数为14)进行体细胞杂交,培育抗病毒的甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系,过程如图1。

(1)甘蓝型油菜与菘蓝的体细胞经__________酶处理后获得原生质体,再经__________诱导获得融合细胞。融合细胞接种到含有营养物质和__________的培养基上,经__________过程形成愈伤组织,发育形成完整的再生植株F1
(2)将F1与甘蓝型油菜回交,获得BC1,其染色体组成为__________(只用字母表示)。用BC1与甘蓝型油菜再一次回交,得到的BC2植株群体的染色体数目范围是_______
(3)研究人员从BC2筛选出7种只含有1条菘蓝染色体的甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系(A、B、C、D、E、F、G)。为探究甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系在抗新冠病毒(SARS-CoV-2)中的作用,研究人员用其提取物处理动物细胞,24h后感染新冠病毒,一段时间后收集病毒细胞培养液,检测病毒的含量,结果如图2。

       

①作为标准参考的GADPH蛋白表达量__________,可排除无关变量对实验结果的影响。
②结果表明:__________
③尝试说出建立甘蓝型油菜-菘蓝单体附加系在育种方面的意义:__________。(答出两个方面)
Ⅱ.母源因子是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ前期的后段开始产生并积累的mRNA和蛋白质,其对于调控动物早期胚胎的发育十分重要。为研究不同母源因子的功能,相应母源突变体的培育显得尤为重要。
(4)母源因子由母源效应基因通过基因__________过程产生,其产生并积累的时期由于同源染色体未分离,因此只有纯合突变的雌性个体的后代才是母源突变体。
(5)传统交配筛选的方法存在耗时长、纯合的合子突变体的致死率高等缺陷。为了解决上述问题,科学家在CRISPR/Cas9基因编辑系统的基础上进行了改进。
①sgRNA编码序列能与相应靶基因序列发生碱基互补配对。为构建含有sgRNA编码序列的重组质粒,需对含有特定sgRNA编码序列的DNA用__________处理,然后将其插到经相同酶处理过的质粒上。斑马鱼的卵母细胞与精子受精前停滞在减数分裂Ⅰ前期,此时还未开始合成母源因子,在此阶段前对卵母细胞进行基因敲除可避免母源因子的积累。
②为了实现卵母细胞中基因的特异性敲除,如图2所示,科学家将含有3个不同的但靶向相同基因的sgRNA编码基因的重组质粒组装到具有特殊元件的载体上,形成新的重组质粒后导入卵母细胞。

注:eflap—能够驱动基因广泛表达的启动子;EGFP—增强型绿色荧光蛋白基因;I-SecI一归位内切酶,可将质粒随机插到斑马鱼的基因组中。
从理论上分析,一个sgRNA便能实现靶基因的敲除,请分析3个sgRNA串联有何优势,请答出2点__________
CRISPR/Cas9基因编辑技术可以按照人们的意愿精准剪切、改变任意靶基因的遗传信息,从而达到基因定点敲除、插入、突变的目的。在该基因编辑技术中,sgRNA是根据靶基因设计的引导RNA,准确引导Cas9切割与sgRNA配对的靶基因DNA序列。请回答下列问题:
(1)Cas9可准确切割与sgRNA配对的靶基因DNA序列,由此可见,Cas9在功能上属于______酶,该过程体现了酶具有______性;此外,Cas9可准确切割靶基因DNA序列还依赖于sgRNA与靶基因DNA序列之间的___________
(2)sgRNA是人工合成的一段能与靶基因互补配对的特殊序列,由23个连续的碱基组成。研究发现,sgRNA有时会出现脱靶问题,试分析其原因可能是________;解决措施是_________
(3)为了实现某基因的特异性敲除,如图1所示,科学家将含有3个不同的但靶向相同基因的sgRNA编码基因的重组质粒组装到具有特殊元件的载体上,形成新的重组质粒。

注:eflap是能够驱动基因广泛表达的启动子;EGFP是增强型绿色荧光蛋白基因;I-SecI是归位内切酶,可将质粒随机插入目标生物的基因组中。
理论上,一个sgRNA便能实现靶基因的敲除,请分析构建图1所示重组质粒的优势:____________(答出两点)。
(4)为筛选特定D基因“敲除”的果蝇,在D基因的DNA断裂位点插入绿色荧光蛋白基因(EGFP)需构建携带有绿色荧光蛋白基因的供体质粒。把EGFP基因和His标签基因(His标签由6个组氨酸组成)连接起来构建融合基因并构建重组质粒,图2为载体、EGFP基因的结构、不同限制酶的识别序列及切割位点,欲将标签基因连接在绿色荧光蛋白基因(EGFP)编码区的首端,已知组氨酸的密码子为CAU,起始密码子为AUG。

①写出His基因模板链的碱基序列:5'-___________________________-3'。
②为构建融合基因并将其插入载体科研人员设计了一对与EGFP基因编码区两端序列互补配对的引物,设计时需在引物_______(填“A”或“B”)的5'端增加相应的限制酶识别序列和His基因的编码序列,请写出该引物开头的12个碱基序列:5'-_________-3'。

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