Question

斑馬魚的酶D由17號染色體上的D基因編碼．利用轉基因技術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基因的胚胎能夠發出綠色熒光．具有純合突變基因（dd）的斑馬魚胚胎會發出紅色熒光．未整合G基因的染色體的對應位點表示為g．圖1和圖2所示分別為實驗所用的質粒上相關酶切位點以及含綠色熒光蛋白基因（G）的外源DNA片段上具有的相關酶切位點．

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

 

．
（2）經篩選獲得的重組質粒需要經顯微注射到斑馬魚的

 

細胞中加以培養、篩選．如果培養得到的胚胎能

 

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

 

切割，原因是

 

．如果要防止質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環化，則應選擇下列方法

 

為好．
①只使用EcoR I處理      ②使用BamH I和SmaⅠ同時處理
③使用BamH I和HindⅢ④使用Sma I和HindⅢ同時處理
（4）現用轉基因個體N和個體M進行如下雜交實驗得到的子代胚胎表現型如圖3所示，推測親代M的基因型是

 

．

（5）雜交后，出現紅?綠熒光（既有紅色又有綠色熒光）胚胎的原因是

 

，導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生什么行為）
（6）子代中只發出綠色熒光的胚胎基因型包括

 

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

Answer 1

考點：基因工程的原理及技術,基因的自由組合規律的實質及應用

專題：

分析：分析圖1和圖2：質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，但其中限制酶SmaⅠ的切割位點位于目的基因和質粒的抗性基因上，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片段和運載體，其次需用DNA連接酶將目的基因G和質粒連接形成重組質粒．
（2）受精卵細胞的全能性高，因此需將篩選獲得的重組質粒經顯微注射到斑馬魚的受精卵細胞中加以培養、篩選．若G基因已經成功整合到染色體上并且該基因已經得以表達，則培養得到的胚胎能發出綠色熒光．
（3）由于目的基因和質粒的抗性基因上都含有限制酶SmaⅠ的切割位點，用SmaⅠ切割會破壞質粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因，因此用圖1中的質粒和圖2外源DNA構建重組質粒，不能使用SmaⅠ切割．用限制酶Sma I和HindⅢ同時處理，既可防止質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環化，也可以防止目的基因和質粒反向連接．
（4）由圖可知，D和d基因、G和g基因都位于同源染色體上，它們表現為連鎖遺傳．現用轉基因個體N（DdGg）和個體M（胚胎期無熒光，基因型為D_gg）進行雜交實驗，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）母細胞在減數分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體發生了交換，導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，表現為連鎖遺傳，因此子代中只發出綠色熒光的胚胎（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），其染色體上相關基因組成的圖解為：．

故答案為：
（1）限制性核酸內切酶（限制酶）和DNA連接酶
（2）受精卵（早期胚胎）    發出綠色熒光
（3）SmaⅠSmaⅠ會破壞質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）母細胞在減數分裂過程中，同源染色體的非姐妹染色單體發生了交換
（6）②、③

點評：本題結合圖解，考查基因工程及基因自由組合定律的實質及應用，要求考生識記基因工程的工具、操作步驟等，能根據圖中信息選擇合適的限制酶；掌握基因自由組合定律的實質，明確D、d基因與G、g基因表現為連鎖遺傳，能根據圖中信息準確判斷N的基因型．