Question

【題目】Ⅰ．水稻是我國(guó)最重要的糧食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌（Mp）侵染水稻引起的病害，嚴(yán)重危害我國(guó)糧食生產(chǎn)安全。與使用農(nóng)藥相比，抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和經(jīng)濟(jì)的措施。（1）水稻對(duì)Mp表現(xiàn)出的抗病與感病為一對(duì)相對(duì)_________。為判斷某抗病水稻是否為純合子，可通過觀察自交子代_________來確定。

（2）現(xiàn)有甲（R1R1r2r2r3r3）、乙（rlrlR2R2r3r3）、丙（r1rlr2r2R3R3）三個(gè)水稻抗病品種，抗病（R）對(duì)感�。�r）為顯性，三對(duì)抗病基因位于不同染色體上。根據(jù)基因的DNA序列設(shè)計(jì)特異性引物，用PCR方法可將樣本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3區(qū)分開。這種方法可用于抗病品種選育中基因型的鑒定。

①甲品種與感病品種雜交后，對(duì)F2不同植株的R1、r1進(jìn)行PCR擴(kuò)增。已知R1比r1片段短。從擴(kuò)增結(jié)果（下圖）推測(cè)可抗病的植株有_________。

②為了在較短時(shí)間內(nèi)將甲、乙、丙三個(gè)品種中的抗病基因整合，選育新的純合抗病植株，下列育種步驟的正確排序是_________。

a．甲×乙，得到F1

b．用PCR方法選出R1R1R2R2R3R3植株

c．R1r1R2r2r3r3植株×丙，得到不同基因型的子代

d．用PCR方法選出R1r1R2r2R3r3植株，然后自交得到不同基因型的子代

（3）研究發(fā)現(xiàn)，水稻的抗病表現(xiàn)不僅需要自身抗病基因（R1、R2、R3等）編碼的蛋白，也需要Mp基因（A1、A2、A3等）編碼的蛋白。只有R蛋白與相應(yīng)的A蛋白結(jié)合，抗病反應(yīng)才能被激活。若基因型為R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，推測(cè)這兩種水稻的抗病性表現(xiàn)依次為_________。

（4）研究人員每年用Mp（A1A1a2a2a3a3）人工接種水稻品種甲（R1R1r2r2r3r3），幾年后甲品種喪失了抗病性，檢測(cè)水稻的基因未發(fā)現(xiàn)變異。推測(cè)甲品種抗病性喪失的原因是__________________。

（5）水稻種植區(qū)的Mp是由不同基因型組成的群體。大面積連續(xù)種植某個(gè)含單一抗病基因的水稻品種，將會(huì)引起Mp種群__________________，使該品種抗病性逐漸減弱直至喪失，無法在生產(chǎn)中繼續(xù)使用。

（6）根據(jù)本題所述水稻與Mp的關(guān)系，為避免水稻品種抗病性喪失過快，請(qǐng)從種植和育種兩個(gè)方面給出建議__________________。

Ⅱ．人參是一種名費(fèi)藥材，具有良好的滋補(bǔ)作用�？诜�。干擾素在慢性乙肝、丙肝及部分腫瘤的治療中有一定療效。下圖為科研人員制備能合成干擾素的人參愈傷組織細(xì)胞的流程，①~③表示相關(guān)的操作，EcoRI、BamHI為限制酶，它們的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)如表所示。請(qǐng)回答下列問題：

限制酶	識(shí)別序列和切割位點(diǎn)
EcoRⅠ	G↓AATTC
BamHⅠ	G↓GATTC

（1）步驟①中，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因時(shí)，設(shè)計(jì)引物序列的主要依據(jù)是_________�？蒲腥藛T還在兩種引物的一端分別加上了_________和_________序列，以便于后續(xù)的剪切和連接。

（2）過程②所構(gòu)建的基因表達(dá)載體中未標(biāo)注出的必需元件還有_________，過程③中需先用_________ 處理農(nóng)桿菌以便將基因表達(dá)載體導(dǎo)入細(xì)胞。

（3）科研人員認(rèn)為，將轉(zhuǎn)干擾素基因的人參愈傷組織加工成的藥物比單純干擾素的療效要好，其依據(jù)是_________

（4）孕婦即使食用人參滋補(bǔ)，但隨著其妊娠年齡的增加，21三體綜合征的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)在不斷增加，孕婦需要進(jìn)行產(chǎn)前診斷來預(yù)防患病孩子的產(chǎn)生。無創(chuàng)基因檢測(cè)是產(chǎn)前診斷的常用方法之一。在孕婦的血液中存在胎兒游離的DNA片段，可以對(duì)21號(hào)染色體上的特有基因DSCR3和非21號(hào)染色體上的基因GAPDH（作為參照）進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR擴(kuò)增，以測(cè)定DSCR基因和GAPDH基因的含量，計(jì)算兩種基因劑量的比值如下表。

	樣品數(shù)	DSCR3/GAPDH
正常人	80	0．884±0．420
21三體胎兒	5	1．867±0．054
21三體患者	7	1．810±0．169

①要利用胎兒游離的DNA片段擴(kuò)增出相應(yīng)的基因，關(guān)鍵是_________的設(shè)計(jì)。

②從上述表格看，正常人與21三體患者的比值有差異，其主要原因是__________________

③產(chǎn)前診斷的方法還有羊水檢查，下列有關(guān)敘述正確的是_________。

A．21三體綜合征是由基因突變引起的

B．21三體綜合征是由減數(shù)分裂發(fā)生異常引起的

C．通過動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)對(duì)脫落在羊水中的胎兒的某些細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以擴(kuò)大這些細(xì)胞的數(shù)量

D．選擇有絲分裂中期的細(xì)胞進(jìn)行染色體核型分析，判斷胎兒細(xì)胞的染色體數(shù)目是否正常

Answer 1

【答案】性狀 性狀是否分離 1和3 a、c、d、b 感病、抗病 Mp的A1基因發(fā)生了突變 （A類）基因（型）頻率改變 將含有不同抗病基因的品種輪換/間隔種植；將多個(gè)不同抗病基因通過雜交整合到一個(gè)品種中 干擾素基因兩端的部分核苛酸序列 GAATTC GGATCC 復(fù)制原點(diǎn) Ca2+ 將干擾素的治療作用與人參的滋補(bǔ)作用相結(jié)合，能在抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮協(xié)同作用 引物 正常人的DSCR3基因數(shù)量比三體患者少 BCD

【解析】

基因工程是狹義的遺傳工程，基因工程的基本原理是讓人們感興趣的基因（即目的基因）在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定高效地表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)基因工程的目標(biāo)，通常要有多種工具酶、目的基因、載體和宿主細(xì)胞等基本要素，并按照一定的程序進(jìn)行操作，它包括目的基因的獲得、重組DNA的形成，重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞也稱（宿主）細(xì)胞、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞和目的基因的表達(dá)等幾個(gè)方面。

Ⅰ．（1）水稻對(duì)Mp表現(xiàn)出的抗病與感病為一對(duì)相對(duì)性狀。為判斷某抗病水稻是否為純合子，可通過觀察自交子代性狀是否分離來確定，若發(fā)生性狀分離，則是雜合子。
（2）①已知R1比r1片段短，從圖中可知1和3植株含有R1基因，推測(cè)可抗病的植株有1和3。
②甲（R1R1r2r2r3r3）、乙（r1r1R2R2r3r3）、丙（r1r1r2r2R3R3）三個(gè)水稻抗病品種，為了在較短時(shí)間內(nèi)將甲、乙、丙三個(gè)品種中的抗病基因整合，選育新的純合抗病植株，應(yīng)先讓甲乙雜交，再將得到的植株與丙雜交，且用PCR選出R1r1R2r2R3r3植株，然后自交得到不同基因型的子代，用PCR方法選出R1R1R2R2R3R3植株，因此正確排序是a、c、d、b。
（3）只有R蛋白與相應(yīng)的A蛋白結(jié)合，抗病反應(yīng)才能被激活。若基因型為R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，前者R基因沒有與對(duì)應(yīng)的A結(jié)合，故表現(xiàn)感病，后者R2與A2對(duì)應(yīng)，故表現(xiàn)為抗病。
（4）Mp的A1基因發(fā)生了突變，無法與R1基因結(jié)合，導(dǎo)致甲品種抗病性喪失。
（5）大面積連續(xù)種植某個(gè)含單一抗病基因的水稻品種，將會(huì)引起Mp種群（A類）基因（型）頻率改變，使該品種抗病性逐漸減弱直至喪失，無法在生產(chǎn)中繼續(xù)使用。
（6）根據(jù)本題所述水稻與Mp的關(guān)系，為避免水稻品種抗病性喪失過快，可將含有不同抗病基因的品種輪換/間隔種植；也可將多個(gè)不同抗病基因通過雜交整合到一個(gè)品種中。
Ⅱ．（1）步驟①中，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增干擾素基因時(shí)，DNA子鏈的合成需先有一小段DNA與模板鏈結(jié)合，因此需設(shè)計(jì)引物，設(shè)計(jì)引物序列的主要依據(jù)是干擾素基因兩端的部分核苛酸序列。EcoRI、BamHI為限制酶，用來切割目的基因和質(zhì)粒載體，因此需在PCR擴(kuò)增時(shí)在引物的兩端加上酶切位點(diǎn)，故在兩種引物的一端分別加上了GAATTC和GGATCC序列，以便于后續(xù)的剪切和連接。
（2）過程②所構(gòu)建的基因表達(dá)載體中未標(biāo)注出的必需元件還有復(fù)制原點(diǎn)，過程③中需先用Ca2+處理農(nóng)桿菌以便將基因表達(dá)載體導(dǎo)入細(xì)胞。
（3）將干擾素的治療作用與人參的滋補(bǔ)作用相結(jié)合，能在抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮協(xié)同作用，因此將轉(zhuǎn)干擾素基因的人參愈傷組織加工成的藥物比單純干擾素的療效要好。
（4）①要利用胎兒游離的DNA片段擴(kuò)增出相應(yīng)的基因，關(guān)鍵是引物的設(shè)計(jì)。
②從上述表格看，正常人與21三體患者的比值有差異，其主要原因是正常人的DSCR3基因數(shù)量比三體患者少。
③A、21三體綜合征是由染色體數(shù)目變異引起的，A錯(cuò)誤；
B、21三體綜合征（21號(hào)染色體有3條）是由減數(shù)分裂發(fā)生異常引起的，B正確；
C、通過動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)對(duì)脫落在羊水中的胎兒的某些細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，以擴(kuò)大這些細(xì)胞的數(shù)量，C正確；
D、選擇有絲分裂中期的細(xì)胞進(jìn)行染色體核型分析，判斷胎兒細(xì)胞的染色體數(shù)目是否正常，D正確。
故選BCD。