基因驅動是指特定基因有偏向性地遺傳給下一代的自然現象。科學家借助CRISPR/Cas9基因編輯技術,研發(fā)出人工基因驅動系統,并在擬南芥和蚊子等生物中實現了外部引入的基因多代遺傳。在作物快速育種、根除瘧疾等方面具有廣闊的前景。

(1)為研發(fā)擬南芥藍光受體CRY1基因驅動系統,科學家首先構建了基因驅動元件,導入擬南芥細胞,在細胞中表達Cas9/gRNA復合物,其中gRNA的作用是 識別和結合DNA特定序列識別和結合DNA特定序列,并引導Cas9蛋白酶 切斷DNA雙鏈切斷DNA雙鏈,將基因驅動元件精確插入到一條染色體上的CRY1基因中(如圖1),該過程屬于定點 基因突變基因突變(基因突變/染色體變異)。
(2)為確定基因驅動元件是否插入CRY1基因,選擇引物P1和P4進行PCR-電泳,結果如圖2。條帶1的大小約為7800bp,條帶2的大小約為3200bp。其中M加樣孔加入的是 已知大小的不同長度的DNA混合物(標準樣液)已知大小的不同長度的DNA混合物(標準樣液),基因驅動元件成功插入的是條帶 11,基因驅動元件的大小約為 4600bp4600bp左右。
(3)利用同源定向修復功能,使另一條同源染色體上也插入基因驅動元件,從而獲得CRY1基因純合突變體。用CRY1基因純合突變體作為母本與野生型父本雜交,F1中有多達8%的植株為純合突變體。請解釋純合突變體產生的原因。 F1中來自母本的基因驅動序列通過同源定向修復,使來自父本的同源染色體上也插入CRY1基因驅動元件F1中來自母本的基因驅動序列通過同源定向修復,使來自父本的同源染色體上也插入CRY1基因驅動元件
(4)用基因驅動技術改造傳播瘧疾的按蚊X染色體上的A基因獲得a基因,含a基因的精子不能成活。用改造后的純合雌蚊突變體與野生型雄蚊交配,子一代相互交配,子二代的性別是 全雄全雄,且子二代中含有a基因的比例 大于大于(填“大于”“等于”或“小于”)12。若將基因驅動雌蚊釋放到瘧疾疫區(qū),瘧疾發(fā)病率將會 下降下降,原因是 破壞按蚊種群的性別比例,導致出生率下降,種群密度下降傳播瘧疾概率降低破壞按蚊種群的性別比例,導致出生率下降,種群密度下降傳播瘧疾概率降低。
1
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【答案】識別和結合DNA特定序列;切斷DNA雙鏈;基因突變;已知大小的不同長度的DNA混合物(標準樣液);1;4600bp;F1中來自母本的基因驅動序列通過同源定向修復,使來自父本的同源染色體上也插入CRY1基因驅動元件;全雄;大于;下降;破壞按蚊種群的性別比例,導致出生率下降,種群密度下降傳播瘧疾概率降低
【解答】
【點評】
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