Question

2007年诺贝尔生理学或医学奖授予马里奥·卡佩基等三位科学家，以表彰他们“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”。这些发现导致了“基因敲除”技术（通常叫基因打靶）的出现，利用这一技术可以准确地“敲除”DNA分子上的特定基因，从而为研究基因功能开辟了新途径。该技术的过程大致如下：

第一步：分离胚胎干细胞。从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞，在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。

第二步：突变DNA的体外构建。获取与靶基因同源的DNA片断，利用基因工程技术在该DNA片段上插入neo^R基因（新霉素抗性基因），使该片段上的靶基因失活。

第三步：突变DNA与靶基因互换。将体外构建的突变DNA转移入胚胎干细胞，再通过同源互换，用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个，完成对胚胎干细胞的基因改造。

第四步：将第三步处理后的胚胎干细胞，转移到添加新霉素的培养基中筛选培养。

其基本原理如下图所示：

请根据上述资料，回答下列问题：

⑴“基因敲除技术”以胚胎干细胞作为对象是因为胚胎干细胞具有                     性。

⑵在第三步中，涉及的变异类型是                       。

⑶在靶基因中插入neo^R基因的目的是                                                。

⑷假设经过上图表示的过程，研究者成功获得一枚“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞，并培育成一只雌性克隆小鼠，则：

①该克隆小鼠的后代是否都含有neo^R基因，为什么?________，________________________

____     ____________________________________________________________________。

②该克隆小鼠      （填“是”或“否”）已经满足研究者对靶基因进行功能研究的需要？如果是，说明理由。如果否，简述如何利用上述小鼠才能获得符合需要的小鼠。理由或简述如何才能获得符合需要的小鼠：                                                 

                                                                             。

③若该克隆雌鼠与普通小鼠交配，理论上该克隆雌鼠产下的F₁中抗新霉素小鼠与不抗新霉素小鼠的比例为_________。若该克隆雌鼠产下的后代小鼠足以满足实验要求，请以F₁为实验材料，设计一实验方案，通过一代杂交实验，来确定新霉素抗性基因是导入到常染色体，还是导入到X染色体上。（要求写出用来杂交的F₁性状及杂交后一代的性状及相应结论）。

杂交方案：____     _______________  __________________  _____________________；

结果和结论：

________________________________________________ _________________________  _

________________________________________________ _________________________  _

________________________________________________ _________________________  _

_____________________________________________________________________________。

Answer

⑴发育全能性（2分）        ⑵基因重组（2分）

⑶使靶基因失活（2分） 和   用于基因敲除细胞的筛选（2分）

⑷①否（1分）       因为该克隆小鼠可视为杂合子（1分），在形成配子时等位基因会发生分离，产生不含neoR基因和含neoR基因的配子（1分）。

②否（1分）      先让该克隆小鼠与多只野生型小鼠交配（1分）然后让子代与该克隆小鼠回交或子代小鼠间自由交配（1分），筛选突变型的隐性纯合子（1分）。

③1：1（2分）

方案：选用F1中抗新霉素的雄鼠与多只不抗新霉素的雌鼠杂交（2分），

A．若子代小鼠中雄性个体全为不抗新霉素小鼠，雌性个体全为抗新霉素小鼠，（2分）则新霉素抗性基因是导入到X染色体上；（1分）

B．若子猪中雄性个体、雌性个体中都既有抗新霉素小鼠，又有不抗新霉素小鼠，且比值接近于1：1，（2分）则新霉素抗性基因是导入到常染色体上。（1分）

【解析】略