Question

四膜虫是单细胞真核生物，营养成分不足时，进行接合生殖，过程如图1所示。科研人员用高浓度的DDT处理不耐药的野生型四膜虫，经筛选获得了纯合的耐药四膜虫。为研究四膜虫耐药的机理，进行了相关实验。

（1）高浓度DDT处理四膜虫可获得耐药个体，原因是DDT对四膜虫具有____________作用，使耐药的个体被保留。

（2）为研究耐药性的遗传，科研人员将四膜虫分为80组进行实验，每一组两只四膜虫，一只是纯合的耐药四膜虫，另一只是野生型四膜虫。每一组的一对四膜虫接合生殖后得到的四膜虫均耐药。若每一组接合后的四膜虫再次相互接合，在80组实验结果中，出现耐药四膜虫的组数约为____________组，则表明耐药性受一对等位基因控制，并且耐药为____________性；若80组实验结果中，出现耐药四膜虫的组数约为____________组，则表明耐药性受两对等位基因控制，并且这两对基因独立分配。

（3）为研究基因A与四膜虫的耐药性是否有关，科研人员提取耐药个体的DNA，选用图2所示的引物，先后进行PCR，以最终获得A基因失活突变的四膜虫。

①请分析每次PCR体系中除必要的原材料、酶、缓冲液外，还需加入的模板、引物是哪些？得到的产物是什么？填写以下表格。

	模板	引物	产物
PCR1	A基因	______________	大量的A1-x
PCR2	A基因	______________	____________
PCR3	N基因和_____________________	不添加	A1-N-A3
PCR4	_____________________________	______________	大量的A1-N-A3

②回收的PCR4扩增产物通过基因工程方法转入耐药四膜虫细胞中，并用加入___________的培养液筛选，获得的四膜虫在高浓度DDT处理下生长速率明显下降，表明A基因是____________基因。

（4）从进化角度分析，营养成分不足时四膜虫进行接合生殖的优势是____________。

Answer

选择 60 显 45 引物Ⅰ、Ⅱ 引物Ⅲ、Ⅳ 大量y-A3 A1-x和y-A3 A1-N-A3 引物Ⅰ、Ⅳ 巴龙霉素 耐药（抗DDT） 通过基因重组，增加遗传多样性，更有可能产生在营养成分不足环境中生存的类型

【解析】

1、基因分离定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代。
2、分析题图1可知，四膜虫的结合生殖存在减数分裂和细胞核的两两结合，属于有性生殖过程，有性生殖的优势是通过基因重组产生更大的变异性和生活力。

（1）由于DDT对四膜虫的选择作用，能抗DDT的四膜虫能繁殖产生后代，不能抗DDT的个体死亡，因此高浓度DDT处理四膜虫可获得耐药个体。

（2）如果耐药性受一对等位基因控制，并且耐药为显性，纯合的耐药四膜虫如果是AA，则野生型为aa，子二代的基因型是AA：Aa：aa=1：2：1，因此，在80组实验结果中，出现耐药四膜虫的组数约为3/4×80=60组；如果耐药性受两对等位基因控制，并且这两对基因独立分配，则遵循自由组合定律，子二代A_B_：aaB_、A_bb：aabb=9：3：3：1，其中A_B_具有耐药性，因此出现耐药性四膜虫组数是9/16×80=45。

（3）①PCR1、根据图2左侧分析，用引物Ⅰ、Ⅱ组合扩增扩增的是A1片段，以引物Ⅱ所在的单链为模板在引物Ⅰ的作用下合成DNA时，引物Ⅱ上的X片段也被作为模板合成子链，因此得到的绝大部分DNA片段是A1-x。

PCR2、根据图2左侧分析，用引物Ⅲ、Ⅳ组合扩增扩增的是A3片段，以引物Ⅲ所在的单链为模板在引物Ⅳ的作用下合成DNA时，引物Ⅲ上的y片段也被作为模板合成子链，因此得到的绝大部分DNA片段是大量y-A3。

PCR3、根据图2右侧分析，要得到A1-N-A3产物，而不添加任何引物，那可添加N基因和A1-x和y-A3作为模板。

PCR4、最后得到大量的A1-N-A3产物，则需要添加A1-N-A3作为模板，同时添加引物Ⅰ、Ⅳ。

②由于基因A1-N-A3是巴龙霉素抗性基因，因此回收的PCR4扩增产物通过基因工程方法转入耐药四膜虫细胞中，并用加入巴龙霉素的培养液筛选，获得A基因被敲除的四膜虫，这种四膜虫在高浓度DDT处理下生长速率明显下降，表明A基因是耐药基因。

（4）由题图可知，四膜虫的结合生殖是有性生殖，从进化角度分析，营养成分不足时，四膜虫进行接合生殖的优势是通过基因重组，增加遗传多样性，有利于适应环境。