第28屆國際生物學奧林匹克競賽試題 理論2-4

佟向軍 張雁云 王戎疆 杜 軍 范六民

（1 北京大學生命科學學院 北京 100871 2 北京師范大學生命科學學院 北京 100875 3 中國人民大學附屬中學 北京 100080）

理論考試2 共3 h。

1～17 題：適應環(huán)境；18～33 題：生殖與進化；34～46 題：疾病與衰弱。

26.abc 開花模式：如圖所示，當pistillata、apatela2或agamous基因被敲除時，擬南芥花形成不正確。決定生物體組成部分身份的基因稱為同源異型選擇子（或動物中的HOX基因）。HOX基因更向后表達（朝向肛門），傾向于抑制更向前表達的（朝向頭部）基因。

圖1顯示了一個野生型果蠅（Drosophila melanogaster）頭，一個具有antennapedia突變；圖2顯示典型的具有agamous表型的裝飾性玫瑰。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.與其他基因相比，同源選擇基因傾向于具有小而簡單的啟動子

B.PISTILLATA表達是由細胞決定它們應該發(fā)育為花的一部分所必需的

C.AGAMOUS的表達導致花分生組織在4 輪之后停止生長

D.antennapedia突變是功能喪失或敲除突變

E.一旦細胞分化成其最終角色，所有這些基因首先被表達

27.求偶的果蠅：果蠅交配中的性取向（雌性與雄性、雄性與雄性、雌性與雌性）由fruitless基因控制。FruitlessmRNA 可以多種方式剪切 （拼接）成FRUITLESS-A 和FRUITLESS-B。研究WT和敲除fruitless的果蠅，以及表達FRUITLESS-A或FRUITLESS-B 的果蠅的性發(fā)育和性取向。

果蠅的基因型 雄 雌果蠅外形 果蠅性伴侶 果蠅外形 果蠅性伴侶WT 雄雌雌雄fruitless敲除 雄 雄和雌 雌 雄僅有FRUITLESS-A 雄 雌 雌 雌僅有FRUITLESS-B 雄 雄 雌 雄

判斷以下每個陳述是否正確。

A.Fruitless基因控制果蠅的外形發(fā)育

B.FRUITLESS-A 導致果蠅向雌性示愛

C.FRUITLESS-B 在決定雌性果蠅性取向中發(fā)揮重要作用

D.FRUITLESS-A 和FRUITLESS-B 在雄性和雌性果蠅中起相同的作用

28.核心發(fā)育調(diào)節(jié)因子：John Gurdon（1933—）從蝌蚪（圖1）或青蛙（圖2、圖3）中取出分化的細胞，將其細胞核轉(zhuǎn)移至去核卵細胞中。讓這些卵發(fā)育（圖1、圖2），或讓核在更多的去核卵細胞間傳代（圖3）。他首次人為地克隆了動物（爪蟾Xenopus laevis）。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.Gurdon 證明成體細胞含有胚胎發(fā)育所需的所有DNA

B.細胞質(zhì)因子足以調(diào)節(jié)細胞類型

C.決定細胞類型的最強大的（不可逆的）調(diào)節(jié)因子，在發(fā)育的早期就開啟了

D.決定細胞類型的因子可長時間對某些基因起作用

29.雜色植物：紫茉莉（Mirabills jalapa）葉子上可有白色和綠色混合的色斑，所以它們出現(xiàn)雜色性狀——圖1顯示分支的可能不同顏色，但不一定是這些分支的常見模式。種植雜種植物，綠色、白色或雜色枝條上的花被綠色、白色或雜色枝條的花受精。子代具有以下表型。

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判斷以下每個陳述是否正確。

A.紫茉莉繁殖時，葉綠體可通過花粉傳播

B.在植物生長期間的細胞分裂中，每個子細胞具有相同的基因組成

C.雜色植株花中的卵細胞可含有具有不同基因組的不同葉綠體

D.一個雜色紫茉莉植株的老枝比年輕枝條更有可能全部是白色或綠色

30.體外受精：Robert Edwards 爵士（1925—2013）發(fā)明了體外受精（IVF），Douglas Turnbull 爵士發(fā)明了“3 親IVF”：將母親和父親的核DNA 轉(zhuǎn)移至第2 個女性的去核卵細胞中。倫理學男爵夫人Mary Warnock（1924—）使英國能開創(chuàng)最安全和最先進的生殖藥物，以抵抗諸如Leigh 綜合征等遺傳疾病。Leigh 綜合征是線粒體基因COX2的突變引起的。肌肉中的線粒體DNA（mtDNA）通常具有以下分布。

COX2 突變的mtDNA 的百分比（%）健康兒童的健康母親健康母 100 0 Leigh病兒童的親 30～50 50～70健康的兒童 100 0 Leigh病的兒童 ＜20 ＞80樣品 野生型mtDNA 的百分比（%）

判斷以下每個陳述是否正確。

A.30%的功能完整的線粒體足以防止患Leigh病

B.應該對患Leigh 病兒童父親的mtDNA 進行COX2突變篩查

C.如果只有少量的細胞質(zhì)被意外地隨核DNA轉(zhuǎn)移，3 親IVF 兒童即可免于罹患Leigh 綜合征

D.快速分裂的組織通常比分裂慢的組織更容易受到mtDNA 突變的影響

E.從早期IVF 胚胎取一個細胞進行檢測，可確定著床后胎兒是否會發(fā)生Leigh 綜合征

31.嫁接：在本質(zhì)上，不同的植物物種可嫁接在一起。實驗：物種A 的枝條嫁接到物種B 的根部。植物葉綠體和核基因組依靠不同的抗生素抗性基因（Kan和Spec）被獨立轉(zhuǎn)化。獲取來自枝條、根和嫁接結(jié)合處的單細胞，然后在加抗生素的瓊脂上生長。存活細胞生長為成體植物。顏色表示植物的表型。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.葉綠體可在整個植物體范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移

B.基因組可在物種之間轉(zhuǎn)移

C.在圖1的瓊脂板上生長的植物可與其父母雜交

D.在圖2的瓊脂板上生長的植物可與其父母雜交

32.人類胚胎學：Martin Evans 爵士（1941—）是第1 個培養(yǎng)胚胎干細胞 （ESC）（來自小鼠）的人?，F(xiàn)在已知以下轉(zhuǎn)錄因子：OCT4 決定ESCs 成為外胚層；GATA6 決定ESCs 成為胚外內(nèi)胚層；CDX2 決定ESCs 成為外胚層。在所有先前已知的動物研究中，OCT4 和GATA6 僅在內(nèi)細胞團中發(fā)現(xiàn)，并且總是互相阻斷轉(zhuǎn)錄，直至細胞采用一種命運為止。此外，沒有已知動物細胞同時表達所有3個標記物。然而，近緣種可能有很不相同的胚胎。因此，2016年，英國科學家在體外培養(yǎng)人類胚胎達到創(chuàng)紀錄的14 d，并對這些轉(zhuǎn)錄因子染色。箭頭標記每個圖像上的相同位置。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.OCT4 和GATA6 互相抑制以分化出人類內(nèi)細胞團

B.人類細胞團之外沒有發(fā)現(xiàn)OCT4

C.人類卵黃囊細胞是以前已知動物卵黃囊細胞的典型代表

D.與粘附其他類型細胞相比，表達OCT4 的細胞彼此之間的粘附更強

E.從這些圖像可得出結(jié)論，表達GATA6 的細胞群在第8 天后改變了其命運

（待續(xù)）