Question

14．酶R能认别并切割按蚊X染色体上特定的DNA序列，使X染色体断裂．为控制按蚊种群数量，减少疟病传播，科研人员对雄蚊进行基因工程改造．

（1）科研人员将酶R基因转入野生型雄蚊体内，使酶R基因仅在减数分裂时表达．由于转酶R基因雄蚊精子中的性染色体只能为Y，推测种群中雌性个体的数量明显下降，种群的性别比例（或“性比率”）失衡，达到降低种群数量的目的．
（2）研究中发现，转酶R基因雄蚊和野生型雌蚊交配后几乎不能产生后代，推测其原因是转酶R基因雄蚊精子中的酶R将受精卵中来自母本（或“卵细胞”）的X染色体切断了．为得到“半衰期”更短（填“长”或“短”）的突变酶R，科研人员将酶R基因的某些碱基对进行替换，获得了五种氨基酸数目不变的突变酶R．
（3）分别将转入五种突变酶R的突变型雄蚊与野生型雌蚊交配，测定交配后代的相对孵化率（后代个体数/受精卵数）和后代雄性个体的比例．应选择相对孵化率较高，后代雄性个体比例较高的突变型雄蚊，以利于将突变酶R基因传递给后代，达到控制按蚊数量的目的．为使种群中有更多的个体带有突变酶R基因，该基因不能（填“能”或“不能”）插入到X染色体上．
（4）科研人员将野生型雄蚊和雌蚊各100只随机平均分成两组，培养三代后向两组中分别放入等量携带酶R基因或突变酶R基因的雄蚊，继续培养并观察每一代的雌蚊子的比例和获得的受精卵数目，得到如图所示结果．实验结果表明，携带突变酶R的雄蚊能够有效降低雌蚊子的比例和种群数量，而携带酶R的雄蚊不能起到明显作用，其原因可能是酶R基因不能随配子遗传给子代．

Answer 1

分析 1、实验过程中可以变化的因素称为变量．人为改变的变量称为自变量，随着自变量的变化而变化的变量称为因变量，实验过程可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量． 除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验．
2、分析题图数据可知接入携带突变酶R的雄蚊的实验组雌蚊子的比例更小，种群数目更少；表明携带突变酶R的雄蚊能够有效降低雌蚊子的比例和种群数量，而携带酶R的雄蚊不能起到明显作用，其原因可能是酶R基因不能随配子遗传给子代．

解答 解：（1）根据题干“酶R能认别并切割按蚊X染色体上特定的DNA序列，使X染色体断裂”，因此将酶R基因转入野生型雄蚊体内只能是转入Y染色体中；酶R基因仅在减数分裂时表达．可破坏雄蚊的X染色体，最终只含有Y染色体的一种雄配子，故雌性个体的数量明显下降，使种群的性别比例失衡，达到降低种群数量的目的．
（2）不能产生后代说明酶R不仅在雄性个体减数分裂中发挥作用，在雌雄配子结合后还能发挥破坏作用，切断了雌配子的X染色体．为了防止这种可能的破坏作用，应使酶R在雄配子形成后失活，即使酶R的“半衰期”减小．要使酶的氨基酸数目不变，则与其对应的mRNA、DNA的碱基数目不变，故将酶R基因的某些碱基对进行替换．
（3）如果转入某种突变酶R的突变型雄蚊与野生型雌蚊交配，后代的相对孵化率和后代雄性个体的比例较高．说明转入了该突变酶的突变型雄蚊能较好的将自身携带的基因遗传给后代．由于酶R能识别并使X染色体断裂”，故该基因不能插入到X染色体上．
（4）据图示可知，两实验组分别加入等量携带酶R基因或突变酶R基因的雄蚊，遵循单一变量原则，因此应限定数量相同．分析题图，可知接入携带突变酶R的雄蚊的实验组雌蚊子的比例更小，种群数目更少；表明携带突变酶R的雄蚊能够有效降低雌蚊子的比例和种群数量，而携带酶R的雄蚊不能起到明显作用，其原因可能是酶R基因不能随配子遗传给子代．
故答案为：
（1）Y    雌   性别比例（或“性比率”）
（2）母本（或“卵细胞”）   短   替换
（3）相对孵化率较高，后代雄性个体比例较高   不能
（4）等量携带酶R基因或突变酶R基因    雌蚊子的比例和种群数量    酶R基因不能随配子遗传给子代

点评 本题的知识点是种群的特征及其实验设计，主要考查学生对相关知识的掌握与运用，试题难度中等．