Question

14．酶R能認別并切割按蚊X染色體上特定的DNA序列，使X染色體斷裂．為控制按蚊種群數量，減少瘧病傳播，科研人員對雄蚊進行基因工程改造．

（1）科研人員將酶R基因轉入野生型雄蚊體內，使酶R基因僅在減數分裂時表達．由于轉酶R基因雄蚊精子中的性染色體只能為Y，推測種群中雌性個體的數量明顯下降，種群的性別比例（或“性比率”）失衡，達到降低種群數量的目的．
（2）研究中發現，轉酶R基因雄蚊和野生型雌蚊交配后幾乎不能產生后代，推測其原因是轉酶R基因雄蚊精子中的酶R將受精卵中來自母本（或“卵細胞”）的X染色體切斷了．為得到“半衰期”更短（填“長”或“短”）的突變酶R，科研人員將酶R基因的某些堿基對進行替換，獲得了五種氨基酸數目不變的突變酶R．
（3）分別將轉入五種突變酶R的突變型雄蚊與野生型雌蚊交配，測定交配后代的相對孵化率（后代個體數/受精卵數）和后代雄性個體的比例．應選擇相對孵化率較高，后代雄性個體比例較高的突變型雄蚊，以利于將突變酶R基因傳遞給后代，達到控制按蚊數量的目的．為使種群中有更多的個體帶有突變酶R基因，該基因不能（填“能”或“不能”）插入到X染色體上．
（4）科研人員將野生型雄蚊和雌蚊各100只隨機平均分成兩組，培養三代后向兩組中分別放入等量攜帶酶R基因或突變酶R基因的雄蚊，繼續培養并觀察每一代的雌蚊子的比例和獲得的受精卵數目，得到如圖所示結果．實驗結果表明，攜帶突變酶R的雄蚊能夠有效降低雌蚊子的比例和種群數量，而攜帶酶R的雄蚊不能起到明顯作用，其原因可能是酶R基因不能隨配子遺傳給子代．

Answer 1

分析 1、實驗過程中可以變化的因素稱為變量．人為改變的變量稱為自變量，隨著自變量的變化而變化的變量稱為因變量，實驗過程可能還會存在一些可變因素，對實驗結果造成影響，這些變量稱為無關變量． 除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗．
2、分析題圖數據可知接入攜帶突變酶R的雄蚊的實驗組雌蚊子的比例更小，種群數目更少；表明攜帶突變酶R的雄蚊能夠有效降低雌蚊子的比例和種群數量，而攜帶酶R的雄蚊不能起到明顯作用，其原因可能是酶R基因不能隨配子遺傳給子代．

解答 解：（1）根據題干“酶R能認別并切割按蚊X染色體上特定的DNA序列，使X染色體斷裂”，因此將酶R基因轉入野生型雄蚊體內只能是轉入Y染色體中；酶R基因僅在減數分裂時表達．可破壞雄蚊的X染色體，最終只含有Y染色體的一種雄配子，故雌性個體的數量明顯下降，使種群的性別比例失衡，達到降低種群數量的目的．
（2）不能產生后代說明酶R不僅在雄性個體減數分裂中發揮作用，在雌雄配子結合后還能發揮破壞作用，切斷了雌配子的X染色體．為了防止這種可能的破壞作用，應使酶R在雄配子形成后失活，即使酶R的“半衰期”減小．要使酶的氨基酸數目不變，則與其對應的mRNA、DNA的堿基數目不變，故將酶R基因的某些堿基對進行替換．
（3）如果轉入某種突變酶R的突變型雄蚊與野生型雌蚊交配，后代的相對孵化率和后代雄性個體的比例較高．說明轉入了該突變酶的突變型雄蚊能較好的將自身攜帶的基因遺傳給后代．由于酶R能識別并使X染色體斷裂”，故該基因不能插入到X染色體上．
（4）據圖示可知，兩實驗組分別加入等量攜帶酶R基因或突變酶R基因的雄蚊，遵循單一變量原則，因此應限定數量相同．分析題圖，可知接入攜帶突變酶R的雄蚊的實驗組雌蚊子的比例更小，種群數目更少；表明攜帶突變酶R的雄蚊能夠有效降低雌蚊子的比例和種群數量，而攜帶酶R的雄蚊不能起到明顯作用，其原因可能是酶R基因不能隨配子遺傳給子代．
故答案為：
（1）Y    雌   性別比例（或“性比率”）
（2）母本（或“卵細胞”）   短   替換
（3）相對孵化率較高，后代雄性個體比例較高   不能
（4）等量攜帶酶R基因或突變酶R基因    雌蚊子的比例和種群數量    酶R基因不能隨配子遺傳給子代

點評 本題的知識點是種群的特征及其實驗設計，主要考查學生對相關知識的掌握與運用，試題難度中等．