Question

【題目】基因敲除是一種基因工程操作技術，該技術針對某個序列已知但功能未知的基因，改變其結構，使其功能喪失，進而推測出該基因的生物學功能。

（1）將基因敲除雜合子小鼠雌雄互交，剪取子代小鼠尾尖，提取得到鼠尾組織基因組DNA，使用特定的引物，采用_________方法進行擴增并電泳，得到如圖結果。圖中WT所對應的是野生型小鼠，KO和HET對應的分別是_________。對所有子代鼠的電泳結果進行統計，WT、HET、KO的數量比例約為1∶2∶1，說明該基因的遺傳符合_________定律。

（2）敲除基因的純合子往往生活力和繁殖力低，甚至會在胚胎期死亡，妨礙了對該基因在成年動物體內功能的研究。需要重新設計實驗程序，使基因的敲除發生在成年動物特定組織和特定時間內。

①在腎臟集合管細胞中，AQP2啟動子特異性地與_________結合，開始轉錄并產生水通道蛋白，這被稱為基因的_________。

②研究人員找到了一段被稱為loxP位點的DNA序列，該序列是酶C的作用位點，如下圖所示，當基因X位于_________時，在酶C的作用下被敲除。

③采用基因工程等方法獲得在某基因兩側插入LoxP序列的純合小鼠A。一般情況下，小鼠A的表現型與野生型小鼠_________（相同/不同）。

④另外獲得一種轉基因小鼠B，在轉入的酶C基因前插入_________序列，可以使酶C在腎臟集合管處表達。

（3）請根據以上材料，設計實驗程序獲得只在腎臟集合管處進行基因敲除的小鼠：_________。

Answer 1

【答案】 PCR 基因敲除純合子和雜合子 基因的分離 RNA聚合酶 選擇性表達 兩個方向相同的loxP位點之間 相同 AQP2基因啟動子 讓小鼠A和B雜交，子代自交，②通過PCR擴增和核酸分子雜交等方法鑒定和選擇， ③獲得含有LoxP序列和連接AQP2啟動子的酶C基因的純合子小鼠

【解析】本題以科研成果為背景，考查的知識有基因工程、基因分離定律和基因自由組合定律的實質及應用、基因的表達等，意在考查學生運用所學知識，解決生物學問題的能力。

（1）體外DNA擴增可用PCR技術；據圖中DNA電泳帶分析，WT所對應的是野生型小鼠，DNA均是661bp，KO所對應的DNA均是200bp，表示基因敲除純合子，HET對應的DNA有兩個電泳帶，分別是661bp和 200bp，表示基因敲除雜合子；基因敲除雜合子小鼠雌雄互交，子代的基因型數量比例約為1:2:1，說明該基因的遺傳符合基因的分離定律。

（2）①轉錄時RNA聚合酶能特異性識別啟動子并與之結合，啟動轉錄。在腎臟集合管細胞中水通道蛋白基因表達，產生水通道蛋白，這種現象稱為基因的選擇性表達；

②據圖可知，當基因X位于兩個方向相同的loxP位點之間時，能在酶C的作用下被敲除。

③據題干，目的基因導入前的小鼠是純合子，導入目的基因后相當于雜合子，仍表現顯性性狀，即小鼠A的表現型與野生型小鼠相同。

④欲使酶C基因在腎臟集合管處表達，可在酶C基因前插入AQP2基因啟動子序列。

（3）插入LoxP序列的小鼠A相當于雜合子，基因型設為Aa，連接AQP2啟動子的酶C基因的小鼠B相當于雜合子，基因型設為Bb，即小鼠A、B的基因型為AaBB和AABb，要獲得只在腎臟集合管處進行基因敲除的小鼠即aabb的純合子，可將讓小鼠A和B雜交，子代自交，通過PCR擴增和核酸分子雜交等方法對F2代進行鑒定和選擇，獲得含有LoxP序列和連接AQP2啟動子的酶C基因的純合子小鼠。

[點睛]：本題解題關鍵是：1.對題干信息的提取，分析其中的關鍵語句，充分聯系教材，找到與教材的銜接點；2. 分析圖示內容，讀懂DNA電泳帶的含義，分析表現型對應的基因型；根據圖示過程分析基因敲除的方法及原理，給合題文要求，聯系教材的有關原理、概念等，設計實驗方案。