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(shù)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(zhuǎn)入野生型雄蚊體內(nèi)，使酶R基因僅在減數(shù)分裂時表達．由于轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)量的目的．
（2）研究中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)酶R基因雄蚊和野生型雌蚊交配后幾乎不能產(chǎn)生后代，推測其原因是轉(zhuǎn)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(shù)目不變的突變酶R．
（3）分別將轉(zhuǎn)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(shù)/受精卵數(shù)）和后代雄性個體的比例．應(yīng)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(shù)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(yǎng)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(xù)培養(yǎng)并觀察每一代的雌蚊子的比例和獲得的受精卵數(shù)目，得到如圖所示結(jié)果．實驗結(jié)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(shù)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(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)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(shù)據(jù)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(shù)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(shù)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(jù)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(zhuǎn)入野生型雄蚊體內(nèi)只能是轉(zhuǎn)入Y染色體中；酶R基因僅在減數(shù)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(shù)量明顯下降，使種群的性別比例失衡，達到降低種群數(shù)量的目的．
（2）不能產(chǎn)生后代說明酶R不僅在雄性個體減數(shù)分裂中發(fā)揮作用，在雌雄配子結(jié)合后還能發(fā)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(yīng)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(shù)目不變，則與其對應(yīng)的mRNA、DNA的堿基數(shù)目不變，故將酶R基因的某些堿基對進行替換．
（3）如果轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jù)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(yīng)限定數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shè)計，主要考查學生對相關(guān)知識的掌握與運用，試題難度中等．