Question

【題目】Hedgehog基因（H）廣泛存在于無脊椎動物和脊椎動物中，在胚胎發(fā)育中起重要作用。我國科研工作者利用基因敲除和核酸分子雜交技術研究了H基因在文昌魚胚胎發(fā)育中的作用。

（1）在脊椎動物各個不同類群中，H基因的序列高度相似。H基因高度保守，是由于該基因的突變類型在_________中被淘汰。

（2）研究者使用了兩種TALE蛋白對文昌魚的H基因進行敲除。TALE蛋白的結(jié)構是人工設計的，蛋白質(zhì)的中央?yún)^(qū)能夠結(jié)合H基因上特定的序列，F區(qū)則能在該序列處將DNA雙鏈切開，如下圖所示。

①根據(jù)TALE蛋白的功能設計出其氨基酸序列，再根據(jù)氨基酸序列對應的mRNA序列推測出編碼TALE蛋白的DNA序列，人工合成DNA序列之后再以其為模板進行______________生成mRNA。

②將兩種mRNA用________法導入文昌魚的卵細胞中，然后滴加精液使卵受精。此受精卵發(fā)育成的個體為F0代。

③F0代個體細胞內(nèi)被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后，H基因很可能因發(fā)生堿基對的_______而喪失功能，基因喪失功能則被稱為“敲除”。

（3）提取F0代胚胎細胞DNA，克隆H基因，用BsrGⅠ進行切割，電泳后用放射性同位素標記的H基因片段為探針進行___________，實驗結(jié)果如圖2所示。圖中樣品_________代表的F0個體中部分H基因已被敲除。

（4）將F0代與野生型魚雜交，再從F1代魚中篩選出某些個體相互交配，在F2代幼體發(fā)育至神經(jīng)胚期時進行觀察和計數(shù)，結(jié)果如下表所示。

	F2中正常幼體數(shù)	F2中畸形（無口和鰓，尾部彎曲）幼體數(shù)
第一組	101	29
第二組	106	33
第三組	98	31

根據(jù)雜交實驗結(jié)果可知，F1代魚中篩選出的個體均為__________（雜合子/純合子），H基因的遺傳符合_______定律。隨著幼體繼續(xù)發(fā)育，進一步檢測到的各組中正常個體數(shù)與畸形個體數(shù)的比例將會_______。

Answer 1

【答案】自然選擇（進化） 轉(zhuǎn)錄 顯微注射 缺失 DNA分子雜交 2 雜合子 基因分離 升高

【解析】

分析圖1：被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后，缺失了BsrGⅠ識別位點。分析圖2：H基因中含有一個BsrGⅠ識別位點，能被BsrGⅠ切割形成兩種不同長度的DNA片段，而H基因被敲除后會缺失BsrGⅠ識別位點，不能被BsrGⅠ識別和切割。樣品1中有兩種長度不同的DNA，說明其代表的個體中H基因沒有被敲除，樣品2中含有3種長度不同的DNA片段，說明其代表的F0個體中部分H基因已被敲除。分析表格：F2代幼體中約有1/4為畸形個體，即正常幼體:畸形幼體≈3:1。

（1）H基因高度保守是由于該基因的突變類型在自然選擇（進化）中被淘汰。

（2）①以DNA為模板合成RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。

②將目的基因?qū)�入動物細胞最有效的方法是顯微注射法。

③由圖可知，被兩種TALE蛋白處理過的DNA重新連接后，缺失了BsrGⅠ識別位點，即發(fā)生堿基對的缺失，H基因很有可能因此而喪失功能，基因喪失功能則被稱為“敲除”。

（3）提取F0代胚胎細胞DNA，克隆H基因，用BsrGⅠ進行切割，電泳后用放射性同位素標記的H基因片段為探針進行DNA分子雜交。根據(jù)上述分析可知，樣品1中有兩種長度不同的DNA，說明其代表的個體中H基因沒有被敲除，樣品2中含有3種長度不同的DNA片段，說明其代表的F0個體中部分H基因已被敲除。

（4）將F1代魚中篩選出某些個體相互交配，F2代幼體中約有1/4為畸形個體，即發(fā)生了性狀分離，這說明F1代魚中篩選出的個體均為雜合子，H基因的遺傳符合基因分離定律。隨著幼體繼續(xù)發(fā)育，由于畸形（無口和鰓，尾部彎曲）幼體會被逐漸淘汰，因此進一步檢測到的各組中正常個體數(shù)與畸形個體數(shù)的比例將會升高。