Question

【題目】上海生命科學研究院植物生理生態研究所的覃重軍，薛小莉幾位研究員在國際上首次人工創建了單條染色體的真核細胞，完成了將單細胞真核生物釀酒酵母天然的十六條染色體人工創建為具有完整功能的單條染色體。為了創建一個只具有單一染色體的活酵母細胞，重軍等人利用基因編輯工具CRISPR--Cas9切割端粒結構（每條染色體末端的重復核苷酸序列區域），將兩條染色體組合在起博士研究生邵洋洋從2013年開始嘗試并發展高效的染色體操作方法，歷經4年時間，通過15輪染色體融合，最終成功創建了只有一條線型染色體的釀酒酵母菌株SY14（去除了染色體中多余的著絲粒，只保留其中一個）。研究發現，雖然人工創建的單條線型染色體的三維結構發生了巨大變化，但SY14酵母具有正常的細胞功能，基因表達只發生了微小變化，這顛覆了染色體三維結構決定基因時空達的傳統觀念，揭示了染色體三維結構與實現細胞生命功能的全新關系。

【1】左圖為覃重軍等科學家獲得的釀酒酵母菌株SY14的落，獲得該圖菌落的微生物接種方法是______，若希望大量繁殖SY14菌株，可使用___________（液體/半固體/固體）培養基對其進行后續培養。

【2】根據上述材料，基因編輯工具 CRISPR-C-Cas9在功能上接近（ ）

A.限制酶B.DNA鏈接酶C.RNA聚合酶D.DA聚合酶

【3】請將下列關于釀酒酵母菌株SY14構建過程進行排序（ ）

A.篩選導入成功的釀酒酵母菌株SY14

B.將重組的染色體導入去核酵母細胞中

C.利用CRISPR--cas9等技術重組酵母染色體

D.獲取原始酵母染色體

【4】關于釀酒酵母菌株SY14的敘述正確的是（ ）

A.SY14與野生型釀酒酵母相比，發生了染色體畸變

B.SY14的DNA并非雙螺旋結構

C.SY14的代謝類型為異養兼氣型

D.SY14去除染色體中多余的著絲粒的目的是為了避免染色體在細胞分裂時發生斷裂

【5】根據材料分析釀酒酵母菌株SY14能否應用于大規模釀酒生產?為什么?____

Answer 1

【答案】

【1】 平板劃線法 液體

【2】A

【3】DCBA

【4】ACD

【5】能，釀酒酵母菌株SY14的所有基因均為原始的釀酒酵母基因，未嵌入其他基因或不能，染色體三維結構的改變可能對釀酒酵母菌株SY14產生未知影響，還需要論證其安全性后才能大規模生產

【解析】

微生物常用的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，兩者都可以用于菌種的分離，后者還可以用于菌種的計數；據圖分析，左圖微生物的接種方法為平板劃線法；微生物培養基按物理性質可以分為固體培養基、半固體培養及和液體培養基；基因工程的基本步驟包括目的基因的獲取、構建基因表達載體、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。

【1】根據以上分析已知，左圖接種方法為平板劃線法；若希望大量繁殖SY14菌株，應該使用液體培養基對其進行后續培養。

【2】根據題干信息分析，重軍等人利用基因編輯工具CRISPR--Cas9切割端粒結構，而端粒是每條染色體末端的重復核苷酸序列區域，說明CRISPR--Cas9能夠切割DNA，類似于基因工程中的限制酶。

故選A。

【3】根據基因工程的基本步驟分析，釀酒酵母菌株SY14構建過程為：獲取原始酵母染色體（D）→利用CRISPR--cas9等技術重組酵母染色體（C）→將重組的染色體導入去核酵母細胞中（B）→篩選導入成功的釀酒酵母菌株SY14（A）。

【4】A、釀酒酵母菌株SY14構建過程中，將16條染色體重組成了1條染色體，發生了染色體畸變，A正確；

B、SY14的DNA為雙螺旋結構，B錯誤；

C、SY144酵母具有正常的細胞功能，其代謝類型為異養兼性厭氧型，C正確；

D、SY14去除染色體中多余的著絲粒的目的是為了避免染色體在細胞分裂時發生斷裂，D正確。

故選ACD。

【5】根據題意分析，釀酒酵母菌株SY14的所有基因均為原始的釀酒酵母基因，未嵌入其他基因或不能，且其具有正常的細胞功能，因此其可以應用于大規模釀酒生產，但是染色體三維結構的改變可能對釀酒酵母菌株SY14產生未知影響，還需要論證其安全性后才能大規模生產。

解答本題的關鍵是掌握微生物的接種方法、培養基的種類和功能、基因工程的工具和步驟等知識點，了解不同的接種方法的過程和相關圖形，進而準確判斷左圖接種方法的名稱，并能夠結合基因工程的相關知識點分析CRISPR-C-Cas9的功能。