Question

【題目】酶R能識別并切割按蚊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，減少瘧疾傳播，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_________，推測種群中_________性個體的數量明顯下降，種群的_________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_________的X染色體切斷了。為得到“半衰期”更_________（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_________，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_________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_________（填“能”或“不能”）插入到X染色體上。

（4）為檢驗改造后雄蚊的使用效果，科研人員將野生型雄蚊和雌蚊各100只隨機平均分成兩組，建立兩個按蚊_________，培養三代后向兩組中分別放入_________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。得到下圖所示結果。實驗結果顯示，與攜帶酶R基因的雄蚊相比，攜帶突變酶R的雄蚊能夠_______________，說明：_______________________________。

Answer 1

【答案】 Y 雌 性別比例（或“性比率”） 母本（或“卵細胞”） 短 替換 相對孵化率較高，后代雄性個體比例較高 不能 種群 等量攜帶酶R基因或突變酶R基因 與攜帶酶R基因的雄蚊相比，攜帶突變酶R的雄蚊能夠逐代（有效、明顯）降低雌蚊子的比例和種群數量 攜帶突變酶R的雄蚊能夠將突變酶R基因傳遞給后代，達到控制按蚊數量的目的

【解析】試題分析：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。

(1)根據題干“酶R能識別并切割按蚊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，切斷了來自于母本產生的雌配子（卵細胞）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。因為酶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，科研人員將野生型雄蚊和雌蚊各100只隨機平均分成兩組，建立兩個按蚊種群，培養三代分別后向兩組加入等量攜帶酶R基因或突變酶R基因的雄蚊（遵循單一變量原則，應限定數量相同）。分析題圖可知，與攜帶酶R基因的雄蚊相比，攜帶突變酶R的雄蚊能夠逐代明顯降低雌蚊子的比例和種群數量；其原因可能是攜帶突變酶R的雄蚊能夠將突變酶R基因傳遞給后代，達到控制按蚊數量的目的。