2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫——果蠅生長發(fā)育的遺傳環(huán)境調(diào)控考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.果蠅幼蟲經(jīng)歷多次蛻皮，驅(qū)動蛻皮的主要激素是：A.促性腺激素B.甲狀腺激素C.蛻皮激素D.保幼激素2.下列哪個基因突變會導(dǎo)致果蠅幼蟲體節(jié)重復(fù)或缺失？A.翅less基因B.分節(jié)極性基因（如gap,pair-rule,segment-polarity基因）C.激素合成相關(guān)基因（如ecdysonereceptor）D.性連鎖隱性致死基因3.果蠅的性別決定主要依賴于：A.X染色體與常染色體數(shù)目的比值B.Y染色體的存在與否C.激素水平高低D.胚胎發(fā)育的溫度4.在果蠅發(fā)育中，Hox基因的主要功能是：A.調(diào)控細(xì)胞分裂周期B.決定體節(jié)的前后極性C.控制特定器官的形態(tài)建成D.感應(yīng)外界環(huán)境溫度變化5.RNA干擾（RNAi）技術(shù)在果蠅發(fā)育研究中的應(yīng)用主要是通過：A.引入外源DNA進(jìn)行基因替換B.特異性降解目標(biāo)基因的mRNAC.過表達(dá)某個基因以觀察其功能D.改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu)6.低溫處理可以延長果蠅幼蟲的發(fā)育時(shí)間，這種現(xiàn)象主要體現(xiàn)了：A.遺傳物質(zhì)的突變B.遺傳型與環(huán)境之間的交互作用C.表觀遺傳修飾的改變D.營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏7.果蠅中，決定翅膀形態(tài)的基因（如Antennapedia,Ultrabithorax）屬于：A.Gap基因B.Pair-rule基因C.Segment-polarity基因D.Hox基因8.如果一個果蠅突變體表現(xiàn)出“殘翅”表型，最可能的原因是該基因編碼的蛋白質(zhì)功能缺失或減弱，這體現(xiàn)了該基因在發(fā)育中具有：A.顯性作用B.隱性作用C.正調(diào)控作用D.負(fù)調(diào)控作用9.在研究營養(yǎng)對果蠅幼蟲生長的影響時(shí)，將一部分幼蟲置于限制性食物中，觀察到它們發(fā)育成的成蟲體型變小，壽命縮短。這表明：A.營養(yǎng)狀況影響激素的合成與運(yùn)輸B.營養(yǎng)狀況直接影響神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育C.營養(yǎng)狀況決定基因型D.營養(yǎng)狀況與遺傳因素?zé)o關(guān)10.QTL（數(shù)量性狀位點(diǎn)）分析在果蠅發(fā)育研究中的應(yīng)用主要是為了：A.定位控制復(fù)雜發(fā)育性狀（如體型、壽命）的基因B.確定單個基因突變對發(fā)育的影響程度C.研究環(huán)境因素對發(fā)育速率的量化影響D.鑒定調(diào)控發(fā)育過程的調(diào)控基因二、填空題（每空1分，共10分）1.果蠅的完整生命周期包括卵、幼蟲、__________和成蟲四個階段。2.調(diào)控果蠅幼蟲體節(jié)分化的主要基因調(diào)控層級包括gap基因、pair-rule基因和__________基因。3.果蠅的性染色體組成是__________和Y染色體。4.在果蠅中，高溫（約29℃）環(huán)境下，雌雄比例會偏向于__________。5.保幼激素（JH）的主要功能是維持幼蟲期特征和抑制__________的合成與活性。6.利用Gal4-UAS系統(tǒng)研究基因功能，通常需要構(gòu)建包含__________的轉(zhuǎn)基因果蠅品系。7.當(dāng)環(huán)境條件（如溫度）發(fā)生變化時(shí)，生物體能夠調(diào)整其發(fā)育過程以適應(yīng)環(huán)境，這種現(xiàn)象稱為__________。8.分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）技術(shù)可以用于篩選控制果蠅特定發(fā)育性狀的QTL。9.果蠅發(fā)育過程中，基因表達(dá)模式在時(shí)間和空間上的精確調(diào)控，最終導(dǎo)致了不同的__________形成。10.基因型與環(huán)境的交互作用（GxE）使得具有相同基因型的個體在不同環(huán)境下表現(xiàn)出不同的__________。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.蛻皮2.熱激蛋白（HSP）3.表型可塑性4.同源盒基因（Homeoboxgene）5.QTL（數(shù)量性狀位點(diǎn)）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述果蠅幼蟲期蛻皮的基本過程和主要調(diào)控激素。2.比較果蠅溫度性別決定機(jī)制與哺乳動物性別決定機(jī)制的主要異同點(diǎn)。3.簡述Hox基因突變導(dǎo)致果蠅出現(xiàn)“果蠅后腿長在眼睛上”等嵌合體現(xiàn)象的分子機(jī)制。4.簡述RNA干擾（RNAi）技術(shù)的基本原理及其在果蠅發(fā)育研究中的主要應(yīng)用。五、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合具體基因或分子機(jī)制，論述遺傳因素如何與環(huán)境因素相互作用來調(diào)控果蠅的體型發(fā)育。2.設(shè)計(jì)一個簡單的果蠅遺傳實(shí)驗(yàn)方案，用于研究某個未知基因（假設(shè)命名為GeneX）在幼蟲生長發(fā)育過程中的功能。請說明實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果及可能的分析方法。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.B5.B6.B7.D8.C9.A10.A二、填空題1.蛹2.segment-polarity3.X4.雌性5.蛻皮激素6.Gal4驅(qū)動基因7.表型可塑性8.基因座9.器官10.表型三、名詞解釋1.蛻皮：是昆蟲（包括果蠅）等節(jié)肢動物生命周期中，幼蟲、蛹或若蟲從舊表皮中脫出，換上新表皮的生長過程。舊表皮破裂后，幼蟲（或蛹/若蟲）才能繼續(xù)生長。2.熱激蛋白（HSP）：是生物體在遇到各種應(yīng)激（如高溫、感染、氧化損傷等）時(shí)，基因表達(dá)會顯著增加的一類蛋白質(zhì)。它們參與細(xì)胞保護(hù)、修復(fù)和蛋白質(zhì)正確折疊等過程，幫助細(xì)胞抵抗應(yīng)激損傷。3.表型可塑性：指同一個體（基因型相同）由于環(huán)境條件的差異而表現(xiàn)出不同表型的現(xiàn)象。這種表型變化通常是可逆的，并且能夠在多代間遺傳（通過環(huán)境傳遞，而非基因突變）。4.同源盒基因（Homeoboxgene）：是一類含有特定DNA序列（同源盒，即Homeobox）的轉(zhuǎn)錄因子基因。同源盒編碼的蛋白質(zhì)（同源盒蛋白）能夠結(jié)合到靶基因的DNA上，調(diào)控基因表達(dá)，在控制生物體的身體計(jì)劃、體節(jié)分化、器官形成等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。5.QTL（數(shù)量性狀位點(diǎn)）：是指基因組中影響一個連續(xù)性狀（如身高、體重、發(fā)育時(shí)間等）的基因區(qū)域。QTL通常不是單個基因控制的，而是多個基因共同影響，并且其效應(yīng)可能受到環(huán)境的影響。QTL分析常用于定位控制復(fù)雜性狀的基因座。四、簡答題1.果蠅幼蟲期蛻皮的基本過程和主要調(diào)控激素：*過程：果蠅幼蟲在每次生長后都需要蛻皮才能繼續(xù)長大。過程大致為：成膜細(xì)胞增殖并分泌新表皮，同時(shí)舊表皮下的幾丁質(zhì)層被酶降解；舊表皮在腹部中線裂開（通常從后向前），幼蟲爬出，然后新表皮硬化。*調(diào)控激素：主要受兩種激素調(diào)控：蛻皮激素（Ecdysone）和保幼激素（JH）。蛻皮激素促進(jìn)舊表皮降解和新表皮合成，啟動蛻皮過程；保幼激素則抑制蛻皮激素的作用，維持幼蟲期特征。當(dāng)保幼激素水平下降到一定閾值時(shí)，蛻皮激素水平升高，蛻皮開始。2.比較果蠅溫度性別決定機(jī)制與哺乳動物性別決定機(jī)制的主要異同點(diǎn)：*相同點(diǎn)：兩者都涉及性染色體，并且環(huán)境因素（溫度/母體激素）在特定條件下可以影響性別分化。*不同點(diǎn)：*果蠅：性別決定主要取決于發(fā)育期間體溫（或胚胎溫度）。XX個體在發(fā)育溫度低于約25℃時(shí)發(fā)育為雌性，XY個體無論溫度如何都發(fā)育為雄性。這是通過Sxl基因的表達(dá)調(diào)控下游基因（如Doublesex和Mst67）的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。*哺乳動物：性別決定主要是基于性染色體組成（XX為雌性，XY為雄性），由性染色體上的SRY基因（若存在）觸發(fā)雄性發(fā)育通路。溫度等環(huán)境因素通常不作為主要的性別決定因素，但母體激素水平等可在一定程度上影響生殖結(jié)局。3.Hox基因突變導(dǎo)致果蠅出現(xiàn)“果蠅后腿長在眼睛上”等嵌合體現(xiàn)象的分子機(jī)制：*Hox基因家族編碼的轉(zhuǎn)錄因子，其正常功能是決定生物體沿身體前后軸（A/P軸）不同位置細(xì)胞分化成的組織類型。它們按一定順序排列在染色體上，其表達(dá)模式也沿前后軸梯度分布。*Hox基因突變（如Ubx或Antp基因突變）會導(dǎo)致其表達(dá)域發(fā)生移位或擴(kuò)大，使得原本不應(yīng)表達(dá)該Hox基因的區(qū)域（如頭部眼區(qū)）錯誤地表達(dá)了該Hox基因的靶基因（如Ultrabithorax或Scr基因）。*這些靶基因（如Ubx/Scr）的功能是抑制成蟲翅板等結(jié)構(gòu)的發(fā)生，促進(jìn)體節(jié)形成后腿板。*因此，在突變果蠅的特定細(xì)胞（如眼細(xì)胞）中，錯誤表達(dá)的Ubx/Scr抑制了翅板發(fā)育，同時(shí)激活了后腿板發(fā)育程序，導(dǎo)致在這些細(xì)胞位置上出現(xiàn)了本不該出現(xiàn)的后腿結(jié)構(gòu)（如后腿樣突起），形成了嵌合體表型。4.RNA干擾（RNAi）技術(shù)的基本原理及其在果蠅發(fā)育研究中的主要應(yīng)用：*基本原理：RNAi是一種自然的生物學(xué)現(xiàn)象，指外源或內(nèi)源的雙鏈RNA（dsRNA）能夠引起特定基因的轉(zhuǎn)錄后沉默。其過程大致為：長dsRNA被Dicer酶切割成小干擾RNA（siRNA），siRNA與RISC（RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體）結(jié)合，其中一條鏈（反義鏈）作為引導(dǎo)，RISC復(fù)合體通過堿基互補(bǔ)配對識別并結(jié)合目標(biāo)mRNA，導(dǎo)致mRNA的切割降解或翻譯抑制，從而降低或消除目標(biāo)基因的表達(dá)。*主要應(yīng)用：在果蠅發(fā)育研究中，RNAi技術(shù)被廣泛用于功能基因研究。通過人工合成或轉(zhuǎn)錄表達(dá)特定基因的dsRNA（或siRNA），可以高效、特異地下調(diào)（knockdown）該基因的表達(dá)。研究人員可以觀察基因表達(dá)被抑制后，果蠅的發(fā)育過程、表型結(jié)構(gòu)、生理生化等發(fā)生哪些變化，從而推斷該基因在發(fā)育中的功能。五、論述題1.結(jié)合具體基因或分子機(jī)制，論述遺傳因素如何與環(huán)境因素相互作用來調(diào)控果蠅的體型發(fā)育：遺傳因素和環(huán)境因素共同調(diào)控果蠅的體型發(fā)育，其相互作用機(jī)制復(fù)雜多樣。*遺傳基礎(chǔ)：果蠅的體型大小由多個基因共同決定。例如，生長激素信號通路中的基因（如dpp,tor）和胰島素信號通路中的基因（Ins,Chico,Aging）等，這些基因的遺傳變異（如不同等位基因）會影響細(xì)胞的生長速率、增殖和存活，進(jìn)而影響整體體型。Hox基因也間接影響體型，通過調(diào)控不同體節(jié)的大小和分化。*環(huán)境因素：營養(yǎng)是影響體型發(fā)育最重要的環(huán)境因素之一。幼蟲攝入食物的質(zhì)和量直接決定了生長速率和最終體型。充足的營養(yǎng)激活胰島素/IGF-1信號通路，促進(jìn)生長；限制性營養(yǎng)則抑制該通路，導(dǎo)致體型變小。溫度也影響發(fā)育速率，溫度較低時(shí)，幼蟲發(fā)育時(shí)間延長，個體通常較大（因?yàn)樯L時(shí)間更長）；高溫則相反。*交互作用：*營養(yǎng)x遺傳：攜帶特定基因型（如胰島素信號通路中某些基因的突變體）的果蠅對營養(yǎng)的變化反應(yīng)不同。例如，某些突變體即使在充足營養(yǎng)下也表現(xiàn)出小型體型（矮小癥），但在營養(yǎng)受限時(shí)，這種體型差異可能不如野生型明顯（即存在補(bǔ)償性生長）。反之，某些基因型可能對營養(yǎng)特別敏感，營養(yǎng)變化對其體型的影響遠(yuǎn)超野生型。*溫度x遺傳：果蠅的“溫度補(bǔ)償”現(xiàn)象是GxE互作的一個典型例子。對于某些發(fā)育速率相關(guān)的基因，不同基因型可能在不同溫度下表現(xiàn)出相似的發(fā)育時(shí)間，使得總發(fā)育時(shí)間對溫度的變化不敏感。這通常涉及熱激蛋白（HSPs）等保護(hù)性機(jī)制，以及發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中負(fù)反饋環(huán)路的調(diào)整。*分子機(jī)制：這些交互作用在分子層面涉及信號通路的整合。例如，營養(yǎng)狀況（通過胰島素信號通路）和溫度（可能通過熱激蛋白或影響轉(zhuǎn)錄因子活性）可以共同調(diào)節(jié)生長相關(guān)基因（如生長因子、細(xì)胞周期調(diào)控基因）的表達(dá)水平，從而影響細(xì)胞生長和增殖，最終決定體型大小。表觀遺傳修飾（如DNA甲基化、組蛋白修飾）也可能在GxE互作中扮演角色，使得基因表達(dá)對環(huán)境變化更加敏感或穩(wěn)定。2.設(shè)計(jì)一個簡單的果蠅遺傳實(shí)驗(yàn)方案，用于研究某個未知基因（假設(shè)命名為GeneX）在幼蟲生長發(fā)育過程中的功能。請說明實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)期結(jié)果及可能的分析方法。*實(shí)驗(yàn)思路：1.獲得突變體：獲取GeneX的突變體果蠅品系（例如，通過化學(xué)誘變、EMS誘變或T-DNA插入等手段創(chuàng)建的突變基因座，記為gx）。鑒定并純合化該突變體品系。2.表型觀察：將野生型（WT）果蠅與突變型（gx）果蠅在相同、適宜的條件下進(jìn)行同步培養(yǎng)。定期觀察并記錄幼蟲的生長發(fā)育過程，包括幼蟲期時(shí)長、體重（或干重）、體節(jié)形態(tài)、蛻皮次數(shù)、pupation（化蛹）時(shí)間、成蟲羽化時(shí)間、成蟲體型大小、翅/眼等器官形態(tài)等表型變化。3.（可選）互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)：如果有GeneX的等位基因或功能相似基因的品系，可以將GeneX的等位基因/功能相似基因?qū)雊x突變體中，觀察表型是否恢復(fù)。這可以進(jìn)一步驗(yàn)證GeneX的功能。4.（可選）遺傳互作實(shí)驗(yàn)：將gx突變體與已知信號通路或發(fā)育調(diào)控基因的突變體進(jìn)行雜交，觀察是否存在表型加合、抑制或增強(qiáng)現(xiàn)象，以推斷GeneX可能參與的生物學(xué)通路。*預(yù)期結(jié)果：*如果GeneX在幼蟲發(fā)育中具有功能，突變體（gx）可能會表現(xiàn)出一個或多個與野生型（WT）不同的表型。例如：