GAL4/UAS是從酵母菌中發現的DNA序列，GAL4蛋白是一個轉錄激活因子，可以特異*識別並結合DNA分子上...

問題詳情：

GAL4/UAS是從酵母菌中發現的DNA序列，GAL4蛋白是一個轉錄激活因子，可以特異*識別並結合DNA分子上的UAS序列，激活該序列下游的基因轉錄。研究人員將GAL4基因和上游連接UAS序列的待測基因（基因N）分別轉入果蠅細胞中，通過控制基因N的表達來研究基因N功能。研究過程如下圖所示。

（1）步驟1：為獲得GAL4基因純合的果蠅品系（GAL4品系），研究者進行了如下*作。

①GAL4基因本身不控制特定*狀，因此研究人員以紅眼基因作為________基因，將GAL4基因轉入白眼果蠅中（白眼基因是位於X染*體上的隱*基因，可用b表示）。已知外源基因是單拷貝*入的，選擇白眼雌蠅與轉基因紅眼雄蠅雜交，F1代表現型為________，説明外源基因*入到了X染*體上。

②果蠅X染*體上基因m能使帶有該基因的雌配子致死，研究人員取帶有該基因的________眼雄蠅與F1代中的紅眼雌蠅雜交，將子代中________果蠅選出，相互交配後獲得的子代即為GAL4品系。

（2）步驟2：獲得UAS-基因N品系的相關*作。

①某品系果蠅2號染*體上有純合致死的卷翅基因D和另一純合致死的基因E，如圖所示。該品系（平衡致死系）果蠅相互交配，子代*狀為_________。

②將2號染*體上導入單拷貝的基因羣2的果蠅與上述平衡致死系果蠅雜交，選擇子代中*狀為________的果蠅相互交配，產生的新一代果蠅將出現________的*狀分離比，挑選其中________*狀的果蠅即為所需的純合UAS-基因N品系。

③若轉入的待測基因具有純合致死效應，保留上述選育過程的________*狀果蠅可以防止逐代繁殖過程中該基因_________。

（3）鐵蛋白是一種在各種生物細胞中普遍存在的蛋白質，由重鏈和輕鏈組成，能夠結合Fe2+，避免細胞受Fe2+毒害。研究人員將GAL4品系雌蠅與UAS-human FTL（人類鐵蛋白輕鏈基因）品系雄蠅雜交，發現F1中綠*熒光果蠅出現因Fe2+毒害導致的剛毛缺失、複眼發育不良等UAS-human FTL品系果蠅並不具有的*狀。結合上述研究模型，分析該*狀出現的原因是________。這一研究為human FTL基因突變造成的“晚期發作的基底神經中樞疾病”遺傳病提供了機理方面的解釋。

【回答】

標記或報告基因    雌蠅均為紅眼，雄蠅均為白眼    白眼    紅眼（雌雄）    全為卷翅    卷翅併發綠*熒光    卷翅併發綠*熒光:非卷翅發綠*熒光=2:1    不卷翅並綠*熒光    卷翅併發綠*熒光    頻率下降而最終丟失（或被淘汰）    F1中綠*熒光果蠅的GAL4蛋白激活human FTL基因，表達出的人類鐵蛋白輕鏈與果蠅鐵蛋白輕鏈競爭結合果蠅鐵蛋白重鏈，但形成的鐵蛋白不能有效結合Fe2+以避免其毒害細胞，導致果蠅出現缺陷*狀    

【分析】

據圖可知，GAL4基因與紅眼基因連鎖，基因N與綠*熒光蛋白基因連鎖；將轉入GAL4的純合品系果蠅與純合的UAS-基因N品系果蠅雜交，得到的後代果蠅即可通過表達GAL4蛋白激活基因N的表達。

【詳解】

（1）①GAL4基因不控制*狀，所以需要用紅眼基因作為標記基因來推知GAL4基因是否成功導入白眼果蠅；若成功導入，白眼雌蠅（XbXb）與轉基因紅眼雄蠅（XBY）雜交，F1代雌蠅全為紅眼，雄蠅全為白眼；②取帶有該基因的白眼雄蠅（XbmY）與F1中的紅眼雌蠅（XBXb）雜交，將子代中的紅眼雌雄果蠅（XBXbm、XBY）相互交配，得到的子代（XBXB、XBY）全為GAL4品系。

（2）①圖示產生兩種配子De、dE，因為有純合致死的現象，該品系相互交配後代只有DdEe，表現為卷翅；②導入單拷貝的基因羣2的果蠅中只有1條2號染*體上帶有綠*熒光基因，且為純合子（ddee，其他類型純合致死），與該平衡致死系果蠅（DdEe）雜交後代中選擇*狀為帶有綠*熒光的卷翅果蠅（Ddee，de所在染*體上帶綠*熒光蛋白基因）相互交配，產生的新一代果蠅將出現Ddee：ddee=2：1，即卷翅發綠*熒光：不卷翅發綠*熒光=2：1；其中的不卷翅發綠*熒光個體即為所需的純合UAS-基因N品系。③若轉入的待測基因具有純合致死效應，為了防止待測基因在逐代繁殖過程中頻率下降甚至消失，可以將卷翅發綠*熒光的個體保留下來以備不時之需。

（3）據題意，GAL4品系果蠅與UAS-human FTL品系果蠅雜交產生的子代中發綠*熒光的果蠅表達的GAL4蛋白與UAS序列結合後激活human FTL基因，表達出的人類鐵蛋白輕鏈可與果蠅鐵蛋白輕鏈競爭結合果蠅鐵蛋白重鏈，但形成的鐵蛋白不能有效結合Fe2+以避免其毒害細胞，導致果蠅出現缺陷*狀。

【點睛】

注意可通過基因的連鎖情況選出符合需求的個體，如在選擇純合UAS-基因N品系時，抓住其單拷貝在2號染*體上與d、e基因連鎖，且與綠*熒光蛋白基因連鎖這些關鍵點。

知識點：基因表達的調控過程

題型：綜合題