Question

【題目】2017年，中國科學院遺傳與發育生物學研究所張永清實驗室與暨南大學李曉江教授和美國杜克大學姜永輝教授合作，利用CRISPR/Cas9基因系統（具有基因編輯功能），成功改造了正常食蟹猴基因組中的SHANK3基因（與自閉癥有關），人工培育出自閉癥食蟹猴，從而為人類自閉癥的研究和治療奠定了重要基礎。其操作過程如圖：

回答下列問題。

（1）進行甲過程前，采集的卵母細胞需在體外培養到__________期才能與__________的精子受精。

（2）將CRISPR/Cas9基因系統注入受精卵后，所產生的Cas9蛋白能在特定部位切割SHANK3基因（下圖虛線所示），使該基因特定部位的兩個核苷酸之間的______（填化學鍵）斷開，產生具有______末端的DNA片段。

（3）乙過程應將受精卵移入__________中繼續培養，當胚胎發育到適宜的階段既可將其取出進行丙過程的操作，也可將其放入__________中冷凍保存。

（4）為滿足科學研究的需要，可利用這只猴子通過克隆技術來培育多只自閉癥食蟹猴。請寫出培育過程中所用到的生物技術名稱____________________（至少答出兩種）。

Answer 1

【答案】減數第二次分裂中期（MII中期） 獲能 磷酸二酯鍵 平 發育培養液 液態氮 （體）細胞核移植、早期胚胎培養、胚胎分割、胚胎移植等

【解析】

1、胚胎的早期培養

精子與卵子在體外受精后，應將受精卵移入發育培養液中繼續培養，以檢查受精狀況和受精卵的發育能力。哺乳動物胚胎的培養液成分一般都比較復雜，除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養成分，以及血清等物質。當胚胎發育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植，或冷凍保存。

2、胚胎移植

胚胎移植是指將雌性動物體內的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的其他雌性動物的體內，使之繼續發育為新個體的技術。 其中提供胚胎的個體稱為“供體”，接受胚胎的個體叫“受體”。胚胎移植實際上是生產胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。供體胚胎獲得的途徑可以是轉基因，核移植或體外受精方式得到的。

3、限制酶能夠識別DNA中特定的核苷酸序列，切割的部位是核苷酸之間的磷酸二酯鍵，從而將DNA分子切成兩段，出現黏性末端或平末端。

（1）體外受精所用的卵母細胞需在體外培養到減數第二次分裂中期（MⅡ中期）才能與獲能的精子受精。

（2）題意顯示，Cas9蛋白能在特定部位切割SHANK3基因，推測Cas9蛋白為限制酶，由圖示可知該基因特定部位斷開的是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，經其切割后產生的DNA片段具有平末端。

（3）乙過程為早期胚胎培養的過程，應將受精卵移入發育培養液中繼續培養，當胚胎發育到適宜的階段既可將其取出進行丙過程的操作，也可將其放入液態氮中冷凍保存。

（4）利用克隆技術來培育多只自閉癥食蟹猴，通過核移植技術得到重組細胞，再進行早期胚胎培養，培育到桑椹胚或囊胚期，進行胚胎分割，操作過程需要特別注意將內細胞團進行均等分割。故在此過程中用到的生物技術名稱有：（體）細胞核移植、早期胚胎培養、胚胎分割、胚胎移植等。