CRISPR/Cas9系统是由Cas9蛋白(一种核酸酶)和sgRNA(向导RNA)构成的RNA-蛋白复合体,可利用sgRNA识别并结合特定DNA序列,引导Cas9蛋白对目的基因进行编辑(如图所示)。RuBisCo是参与光合作用的关键酶,研究人员拟利用CRISPR/Cas9技术对大豆细胞RuBisCo基因进行定点编辑,以达到提高CO2利用率的目的,回答下列问题:
(1)利用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑时,Cas9蛋白可催化_______________(化学键名称)水解,剪切特定DNA片段,因此Cas9蛋白的这一功能与_______________酶相似。
(2)用于编辑不同基因的CRISPR/Cas9复合物中sgRNA碱基序列不同,因此首先要确定RuBisCo基因中的待编辑序列,根据_______________原则设计引物,通过_______________技术扩增相应的基因序列,作为编码特定sgRNA的模板。该技术所需的Taq酶特点是_______________,能使整个反应体系中DNA解链、退火、链的延伸都能快速进行。
(3)将扩增获得的DNA片段与_______________基因共同导入到质粒载体,构建CRISPR/Cas9表达载体,将构建成功的表达载体通过_______________方法,导入大豆细胞。若检测到受体细胞中组成RuBisCo酶的氨基酸_______________发生了符合预期的改变,则表明基因编辑成功。
(4)CRISPR/Cas9系统在定点编辑基因时仍存在一个最大的弊端,就是有很大概率会造成其他一些非目的基因序列的错误剪接和编辑,请尝试分析其原因_______________。
为研究大熊猫肠道微生物的特性,预防和诊断肠道疾病,研究小组对大熊猫肠道微生物开展如下实验:
(1)为从大熊猫粪样中分离出大肠杆菌,可采用含有_______________的培养基进行鉴别。统计在培养基上呈_______________(颜色)的_______________数目,计算出粪样中大肠杆菌的数量。
(2)若要测定培养液中大肠杆菌的菌体数,可在显微镜下用_______________直接计数;与稀释涂布平板法相比,此方法测得的细菌数偏_______________,原因是_______________。
(3)选取大熊猫肠道的大肠杆菌进行药敏实验,将含有一定量_______________的纸片平贴于培养基上,纸片周围会形成抑菌圈。根据_______________,可判断细菌对抗菌药物的敏感性。现测得大肠杆菌对磺胺类、四环素类、青霉素类三类抗菌药物的敏感率分别为86%、64%、77%,根据实验结果,当大熊猫因大肠杆菌属引发相关疾病时,建议使用_______________类抗菌药物,以增强抗生素用药针对性。
实验室中培育有如下品系的纯种果蝇,各品系与野生型果蝇仅具有一对相对性状的差异(这些性状各由一对等位基因控制)。
品系 | 野生型 | 白眼 | 残翅 | 黑檀体 | 无眼 |
基因所在染色体 |
| X | Ⅱ | Ⅲ | ? |
(1)为验证白眼基因具有隔代交叉遗传的特点,可用上述__________为父本,野生型雌果蝇为母本杂交,则F1表现型为__________,F2表现型为__________。
(2)果蝇的眼为复眼,现发现因一种隐性突变形成的复眼极小,称为无眼性状,现有Ⅳ号染色体单体野生型品系(Ⅳ号染色体缺失一条),育性正常。为了验证控制有眼/无眼这一对相对性状的等位基因位于Ⅳ号染色体上,甲同学用无眼品系分别与黑檀体品系、白眼品系杂交,统计子二代性状比;乙同学用无眼品系与单体野生型品系杂交,统计子一代性状比。
甲同学实验中,无眼品系与黑檀体品系杂交的子二代分离比是_______________。
乙同学实验中,子一代性状及分离比是_______________。
你认为哪位同学的实验,所获得的证据更具有说服力,理由是_______________。
人体下丘脑是体温调节中枢,图示中A表示在不同体温时下丘脑冷敏神经元产生神经冲动的频率,B表示热敏神经元相应变化,回答下列问题:
(1)体温调节过程的实质是在__________调节和体液调节的作用下,人体保持产热和__________相对平衡的过程。
(2)图示中A、B实线的交点所对应的温度可理解为正常情况下的体温值(体温调定点),如果体温低于该值,通过调节使皮肤毛细血管__________、汗腺分泌减少,以减缓散热速度,同时__________等激素(填出一种即可)分泌量增加。
(3)病原体侵入人体后引发的免疫反应会产生一些致热原。由图可知,致热原导致下丘脑__________产生神经冲动的频率减弱、__________产生神经冲动的频率增强,使下丘脑体温调节中枢的__________升高,最终导致人体出现“发热”现象。
(4)据图分析,人体“发热”前常常主观上感觉寒冷的原因是__________。
近年,原产于南美洲的草地贪夜蛾侵入我国,危害玉米生长。
(1)可利用草地贪夜蛾成虫的趋光性,采用__________法调查其种群密度。植保工作人员解剖观察雌虫卵巢,发现雌虫已完成交配,随后在每个田块继续采用图示方法调查幼虫的密度,该取样方法为__________,幼虫种群密度估计值可表示为__________只/株。(用N1、N2…N5表示被各调查地块中玉米植株上幼虫总数)。
(2)杀虫剂具有高效杀虫的效果,但长期使用会产生环境污染、害虫抗药基因频率上升等问题。因此应采用生物防治的策略:利用__________诱杀雄虫,破坏种群的__________,以降低种群数量;在卵孵化初期选择喷施苏云金杆菌、甘蓝夜蛾核多角体病毒等,这些微生物与害虫种间关系是__________,可达到杀灭幼虫的目的。
农业科研人员研究发现,在三种不同密度(6.7×104、8.2×104、9.7×104株/hm2)下种植玉米,随着种植密度的增加,单叶光合速率逐渐降低,而单位面积上群体光合总量逐渐升高。
(1)随着种植密度的增加,部分叶片相互遮挡,单位面积叶片吸收的__________减少,光反应速率下降,同时由于通风受阻,__________的吸收减少,导致作物单叶光合速率逐渐降低。一定范围内种植密度上升使总光合面积增大,因此__________提高,但种植密度过大时,__________上升的幅度大于光合作用强度上升的幅度,从而导致减产。
(2)有初步研究表明,通过采用灌浆期(玉米种子积累有机物的重要时期)去除顶部两张叶片的措施,可以进一步提高种植密度,以达到增产的目的。请写出在原有实验基础上确定最佳种植密度的实验思路__________。