专题六 命题热点六 雄性不育与育种-【衡中学案】2026年高考生物二轮总复习学案（多选版）

114 《热点情境直击高考方向 命题热点六雄性不育与育种 热点归纳：育种是高考的热点，以育种为情境命制的高考是常见的考查形式，与育种有关的信息呈现形式多 样，命题联系生产、生活实际，考查考生解决问题的能力。 角度一杂交育种的不同类型 种类 育种过程 培育杂合子品种 选取符合要求的纯合子双亲杂交（♀×♂）→F,(即为所需品种) 培育隐性纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交(？×6)一→F,®邓，→选出表型符合要求的个体 选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F→F,自交→获得F2→鉴别、选择需要的 植物 培育显性纯 类型，连续自交至不发生性状分离为止 合子品种 选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F,→F,雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选 动物 择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体 角度二 杂种优势、雄性不育与三系法杂交水稻 1.杂种优势与雄性不育 (1)杂种优势 杂种优势是杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。例如不同品系、不同品种、甚至不同种属间进行 杂交所得到的杂种一代往往比它的双亲表现更强大的生长速率和代谢功能，从而导致器官发达、体型增大、产 量提高，或者表现在抗病、抗虫、抗逆、成活力、生殖力、生存力等方面的提高。这是生物界普遍存在的现象。 (2)雄性不育 雄性不育是指雄性器官发育不良，失去生殖功能，导致不育的特性。 水稻雌雄同花，自然情况下绝大多数是自交。要实现水稻异花授粉，人工杂交时需去除母本植株的所有雄蕊。 但水稻通常为簇生，一株水稻有很多花，一朵花有6个雄蕊，且水稻的花很小，靠人工去雄进行杂交，大面积种 植时基本无法做到。 可利用雄性不育作为重要工具用于水稻的杂交育种和杂种优势利用。在杂交实验中，雄性不育系（一定是作母 本)可以免除人工去雄，节省人力。 2.“三系法”杂交水稻 (1)三系法杂交水稻中的“三系” 水稻雄性是否可育是由质基因N(雄性可育)/S(雄性不育)和核基因R(可抑制细胞质中的S基因)/r(无此功 能)共同控制的。只有质基因为S且核基因为r的水稻是雄性不育的。 雄性不育系 保持系 恢复系 基因型 s⊙ N Ir NR或sR 表型 雄性不育 雄性可育 雄性可育 雌配子 s⊙ N N®或s® 雄配子 ⊙ ® ①作为母本，与恢复系杂 ①作为父本，与不育系杂 ①作为父本，与不育系杂 交，制备杂交种； 交，繁殖不育系； 交，制备杂交种： 作用 ②作为母本，与保持系杂 ②自交后代基因型不变， ②自交后代基因型不变， 交，繁殖不育系 用来繁殖保持系 用来繁殖恢复系 115 (2)三系法杂交水稻的原理 S N() NR或S@ ×s@ 雄性不育系 保持系」 恢复系 恢复系 雄性不育系 ☒ e 获得 杂交稻 N() NRR 咸s® S 雄性不育系 保特系 恢复系 恢复系 雄性不育系 ⑧ 母 获得 杂交稻 S NI) NRR 或sR S( 雄性不育系 保持系 恢复系 恢复系 雄性不育系 ☒ 繁殖雄性不育系繁殖保持系 繁殖恢复系 生产杂交种 3.“两系法”杂交水稻 同一水稻株系，在一定条件下花粉可育，利用其可育繁殖不育系种子；在另一特定条件下花粉不育，利用其不育 性与父本杂交，制备杂交种子（如图）。 光温敏核不育系 恢复系 ♀(m) 3(RR) 低温或者短日条件 高温或者长日条件 雄性可育 雄性不育 雄性可育← U⑧ 图 光温敏核不育系 F杂交种 恢复系品种 (r) (Rr) (RR) 不育系繁殖 杂交制种 恢复系繁殖 研究证明，光温敏核不育系在高温或者长日条件下不育，在低温或者短日条件下可育，改变温度、光照条件即可 实现不育系的繁殖或制备杂交种子，大大简化了育种的流程。 )命题演练 1.(2025·重庆卷)水稻雄性不育、可育由等位基因T、t控制，不育性状受温度的影响（见下表）；米质优、劣由等 位基因Yy控制。不育株S,米质劣但抗病，不育株S2米质优但易感病。为了选育综合性状好的不育系，用S, 和S2杂交获得F,F,均为不育且米质优。选F,两单株杂交获得的F2中出现稳定可育株，PCR检测部分世代 中相关基因，电泳结果如图所示，下列说法正确的是 () 植株种类 温度 花粉不育率(%) 高温 100% 不育株S 低温 0 F不同单株 Yh 5 S 三三=三三三三E 高温 100% 不育株S2 F,不同单株 低温 0 n三兰 三-三-三=-二 高温 0 稳定可育株 低温 0 A.S,是基因型为TTYY的纯合子 B.选择F,任意两单株进行杂交均会出现如图F,的育性分离 C.F,在高温条件下表现不育且米质优的纯合植株占比1/16 D.在S,和S2杂交得到F,时，亲本植株需在同一温度条件下种植 116 2.（2025·长沙模拟)某水稻品种雄性不育与TMS5和 <25℃条件 >25℃条件 基因有关，TMS5基因编码正常的核酸酶RNaseZsI,tbms5 立Uh基因 江Uh基因 基因编码的RNaseZ无活性。Ub基因编码Ub蛋白（其 mRNA 等位基因无此功能)，25℃以上高温能诱导Ub基因过 正常的oR 正常的R 失活的 失活的 RNaseZsI RNaseZs 度表达出Ub蛋白导致花粉败育，机理如图。下列说法 RNaseZs RNaseZs 正确的是 ww ( ww ww N A.仍基因过度转录是导致雄性不育的直接原因 B.由图可知，雄性不育只受环境影响 花粉可育 花粉可育 花粉可育 花粉败育 C.利用雄性不育水稻作父本进行杂交育种，具有不需要去雄的优势 D.若水稻为ts5基因纯合且温度在25℃以上，则表现为雄性不育 3.(2025·河南卷)植物细胞质雄性不育由线粒体基因控制，可被核恢复基因恢复育性。现有甲（雄性不育株，38 条染色体)和乙（可育株，39条染色体）两份油菜。甲与正常油菜(38条染色体)杂交后代均为雄性不育，甲与 乙杂交后代中可育株：雄性不育株=1：1，可育株均为39条染色体。下列推断错误的是 () A.正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数与核DNA分子数不等 B.甲乙杂交后代的可育株含细胞质雄性不育基因和核恢复基因 C.乙经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交，F,均可育 D,乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目不等 4.(2025·开封模拟)部分水稻品系的花粉育性会受到温度影响，低温时花粉败育，高温时育性正常，将其应用在 杂交育种上可大大简化育种流程。 (1)水稻具有两性花，自然条件下自花受粉。将雄性不育系应用在育种中，其优点是能免去杂交过程中的 步骤。 (2)品系1是一种雄性不育系，品系2、3、4育性正常。为研究雄性不育的遗传规律，科研人员在不同温度条件 下进行了杂交实验： 杂交 杂交二 杂交三 P品系1×品系2 P品系1×品系3 P品系1×品系4 F 育性正常 F 雄性不育(<27℃) F 雄性不育（任何温度） 怕交（≥27℃） 育性正常（≥27℃） F2育性正常：雄性不育(<27℃) 15:1 图1 ①油杂交一结果可知，育性正常与雄性不育性状受两对非同源染色体上的非等位基因控制，依据是 若品系1、2的基因型分别为AABB、A2A2B,B2,则F2中雄性不育系的基因型为 ②根据杂交二中的信息可知，F,能够在 ℃范围内自交获得F,。通过基因型分析发现品系3、4与 品系1的A基因序列完全相同，B基因是不同的等位类型，请你根据以上信息，写出品系1×品系3产生F 以及F,在适宜温度自交产生获得F2的示意图，并标出F2在22℃、32℃时的育性表型及比例（品系3的B 基因用B,表示)。 (3)上述品系1×品系4杂交后代在任何温度条件下均为 P品系1 雄性不育，将这一现象称为杂合雄性不育，能够应用在 ×品系4 P品系3×品系4 F 雄性不育×品系4：F筛选基因型为BB,的植株 杂交育种过程中而不受温度条件限制。研究者通过杂 筛选基因型为BB,的植株 ×品系4 交、连续多代回交和筛选培育出了遗传组成与品系4 ×品系4 (连续多次) 基本相同的雄性不育系B,B4,过程如图2虚框所示。 (连续多次) 筛选B,B,不育植株 ×筛选基因型为BB,的植株 这一方法的缺点在于每年都需要回交并进行筛选。因 此研究者借助品系3的育性特点进行了改良，过程如 筛选基因型为① 植株甲 筛选基因型为B,B,植株 图2。请你完善图2中的育种步骤，并说明育种方案改 ②℃自交 自交 进后不需要每年筛选的理由 筛选基因型为③ 植株乙×基因型为B,B,植株 ④℃ 基因型为B,B,雄性不育株 图2 ●117 5.(2023·北京卷)二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并 探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交， 结果如图甲，其中隐性性状是 P野生型×黄化叶 F 野生型 酶B的酶切位点 图 引物 F2野生型黄化叶 980 346 引物 分 乙 (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因 上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F,基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→ PCR→回收扩增产物→ →电泳。F2中杂合子电泳条带数日应为 条。 (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S(杂合子)，使杂交油菜的大规模种 植成为可能。品系A,育性正常，其他性状与A相同，A与A,杂交，子一代仍为品系A,由此可大量繁殖A。 在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减 产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S 的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A,利用黄化A1生产种子S的育种流程 见图丙。 黄化A 黄化A, 黄化A1黄化A, 粉 授粉 粉 授粉 授粉 小准器器品器盘地 绿叶筛选黄化 试验育种阶段 大田生产种子大田生产种子 (无花粉污染) 阶段一 阶段二 图例：◇收获种子、种植 (存在花粉污染) 公 ①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A,杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为 ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作是 命题新情境六基因研究从“读取”进入“编辑”和“编写”时代 生物科技的重要进展与突破已经在解决有关健康、医药、材料、能源、环境、气候变化和人口增长等全球问题 方面展现了巨大前景，关键性、前沿性、交叉性、颠覆性技术发展引起各国高度关注，积极布局新一代基因组技术、 合成生物技术、微生物组技术、生物成像技术研发。尤其是基因组学技术不断突破，引领基因组研究从“读取”进 入到“编辑”和“编写”时代。近几年的诺贝尔奖多次涉及基因表达或基因编辑的相关内容。 角度一诱导多能干细胞 诱导性多能干细胞，把Ot3/4、Sox2、C-myc和Kf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体，然后引入小鼠成 纤维细胞，发现可诱导其发生转化，产生的PS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、 类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技 术不同，PS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题。利用PS技术可以用病人自己的体细胞制 备专有的干细胞，所以不会有免疫排斥的问题。 角度二基因打靶 基因打靶是一种利用同源重组方法改变生物体某一内源基因的遗传学技术。这一技术可以用于删除某一基 因、去除外显子或导人点突变，从而可以对此基因的功能进行研究。藻后占据不同生态位，减少与其他蝴蝶的食物资源竞争，符合 生态位分化原理，B正确：生殖隔离需物种间无法交配或后代 不育，仅N酶基因突变未直接导致生殖隔离，C错误：萝蘑与 斑蝶相互影响、共同进化，体现协同进化，D正确。 例5.B分析题干信息可知，雌性个体中有1/10患甲病，且该病 由Z染色体上h基因决定，所以Z的基因频率为10%，该种 群中患该病的个体的基因型有ZW和ZZ,由于雌性和雄性 个体数的比例为1：1，该种群患病概率为(10%+10%× 10%)×1/2=5.5%,A错误，B正确；只考虑该对基因，种群 繁殖一代后基因型有ZZ、ZZ、ZZ、ZW、ZW,共5种，C 错误；若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%，则种群中 h基因频率降低，H基因频率应增大，D错误。故选B。 例6.B据图可知，在杀虫剂的选择作用下，区域A中Est基因 频率明显高于其他区域，说明该种蚊子的Et基因频率发生了 定向改变，A错误：区域A中每年喷洒杀虫剂，但区域A中的 基因频率并不相同，随着远离海岸线，Est基因频率逐渐下降， 说明这主要由迁入和迁出导致，B正确；距海岸线0~60km 区域内，杀虫剂的浓度不同，所以杀虫剂对蚊子的选择作用不 同，即蚊子受到杀虫剂的选择压力不同，C错误；新物种形成 的标志是产生生殖隔离，所以区域A中的蚊子中Est基因频 率的变化，不一定导致其快速形成新物种，D错误。故选B。 例7.C根据题意，EDAR基因的一个碱基替换导致M突变为 m,因此m的出现是基因突变的结果，A不符合题意：根据题 意，EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体 征有关，因此无法判断m是否存在于现代非洲和欧洲人群 中，B不符合题意：自然选择导致基因频率发生定向改变，根 据题意，m的频率从末次盛冰期后开始明显升高，因此m的频 率升高是末次盛冰期后环境选择的结果，C符合题意；根据题 意，m的频率从末次盛冰期后开始明显升高，末次盛冰期后气 温逐渐升高，基因频率升高，M基因频率降低，因此推测 MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升，D不符合题意。故 选C。 例8.D1987年，低潮带的At°基因频率低于高潮带，说明含 Aa2”基因的个体在高潮带比低潮带具有更强的适应能力，A 错误；由题干信息可知：1993年，种群又恢复到1987年的相对 稳定状态，故在自然选择作用下，1993年后低潮带Aat”基因 频率不会持续上升，B错误：由题干信息“1988年，该螺分布区 发生了一次有毒藻类爆发增殖，藻类分泌的藻毒素使低潮带 个体大量死亡，而高潮带个体受影响较小，此后高潮带个体向 低潮带扩散”，可知1988~1993年，影响低潮带种群基因频率 变化的主要因素是个体死亡，C错误；1993年，低潮带中Aat2o 基因频率为0.4，则Aat基因频率为0.6，即60%，含Aat基 因的个体有纯合子和杂合子，可计算含Aat基因的个体在低 潮带种群中所占比例为60%×60%+2×60%×40%=84%， D正确。 热点情境直击高考方向 命题热点六 1.C由题干信息“不育株S,米质劣但抗病，不育株S2米质优 但易感病。用S,和S2杂交获得F,F,均为不育且米质优”， 说明米质优对米质劣显性，则S:基因型为y,S2基因型为 YY:选F,两单株杂交获得的F,中出现稳定可育株，出现性状 分离，说明不育对可育显性，由于S,和S2都表现高温不育、 低温可育，且S,和S,电泳分别为1和2条带，说明S,基因型 -35 为TT,S,基因型为Tt,综上所述S,基因型为TTyy,S,基因型 为YY,A错误；因为S,基因型为TTyy,S2基因型为TtYY,则 F,的基因型为TYy、TTYy,而图中选择的F,的基因型都为 TtYy,若选择的F,的基因型都为TTYy或TTYy与TYy杂交 则不会出现如图F,的育性分离，B错误：图中选择的F,的基 因型都为TYy,杂交得到F,在高温条件下表现不育且米质优 的纯合植株TTYY占比1/16，C正确；在S,和S,杂交得到F 时，父本需要在低温条件下，母本低温和高温都可以，D错误。 故选C。 .D25℃以上高温是导致雄性不育的直接原因，A错误：由图 可知，雄性不育除了受环境影响，还受基因控制，B错误：利用 雄性不育水稻作母本进行杂交育种，具有不需要去雄的优势， C错误；若水稻为tms5基因纯合，且温度在25℃以上，Ub基 因转录出过多的mRNA不能被失活的RNaseZ分解，细胞内 Ub蛋白处于较高水平，则表现为雄性不育，D正确。 .D正常油菜有38条染色体，正常油菜的初级卵母细胞中着 丝粒数=染色体数=38个，经过间期复制，核DNA分子数有 76个，不相等，A正确：甲乙杂交后代中可育株：雄性不育株 =1:1,可育株均为39条染色体，可知可育株含细胞质雄性 不育基因和核恢复基因，且核恢复基因位于第39条染色体，B 正确；乙为可育株，含39条染色体，配子有两种：19和20条染 色体，20条染色体的配子中含核恢复基因，故经单倍体育种 获得的40条染色体植株与甲杂交，F,均可育，C正确：乙的核 恢复基因位于第39条染色体，经复制初级精母细胞中的核恢 复基因有2个，次级精母细胞中的核恢复基因数目为0或2 个，故也可能相等，D错误。 (1)(人工)去雄 (2)①杂交一的F2中育性正常：雄性不育为15：1，可知该 性状遗传符合基因的自由组合定律，所以受两对非同源染色 体上的非等位基因控制AABB:②≥27示意图如下 AABB1×A1ABB8 品系1雄性不育」品系3育性正常 AA BB F 雄性不育(<27℃) 育性正常（≥27℃） ☒（≥27℃） F2 AA,B,B3 AA B,Ba AA,B,B 22℃育性正常：雄性不育：雄性不育 3 32℃育性正常：育性正常：雄性不育 3 (3)①BB1②≥27③BB1④<27℃植株甲可以自交 繁殖出大量的纯种B,B,与B,B4一次杂交即可产生杂合雄 性不育株BB4且不需要筛选 【解析】(1)水稻具有两性花，自然条件下自花受粉，雄性不 育系杂交过程可以免去对母本（人工）去雄步骤。(2)①杂交 一F2中育性正常：雄性不育为15：1，为9：3：3：1的变 式，因此该性状遗传符合基因的自由组合定律，所以受两对非 同源染色体上的非等位基因控制。若品系1、2的基因型分别 为A1ABB1、A2A2B2B2,则F1基因型为A1A2B,B2,F1自交得 F2,F2中育性正常：雄性不育为15：1，因此F2中雄性不育系 的基因型为A1AB,B1。②根据杂交二中的信息可知，<27℃时 F1雄性不育，≥27℃时F,育性正常，F,若想自交则需要为雄 性可育，即需控制温度为≥27℃范围内自交获得F,。品系1 的基因型为A1AB,B,品系3的基因型为A1AB2B,两者杂 交产生的F基因型为A1ABB3,F在适宜温度自交产生获 得F2,F2的基因型及比例为A1ABB1:A1ABB3: A1A1BB3=1:2:1,基因型为A1ABB3的个体，<27℃时 雄性不育，≥27℃时育性正常，因此表型及比例为22℃雄性 不育：育性正常=3：1,32℃时雄性不育：育性正常=1： 3,示意图见答案。(3)根据题图2可知，BB4和BB,杂交， 筛选B4B4和BB3的个体，BB在<27℃时雄性不育，≥27℃ 时育性正常，因此需在≥27℃时自交产生植株乙，植株乙的 基因型为BB1,与B,B,在低温下<27℃杂交可得到BB,的 雄性不育株。由于植株甲可以自交繁殖出大量的纯种B,B, 与B,B4一次杂交即可产生杂合雄性不育株B,B,且不需要筛 选，因此育种方案改进后不需要每年筛选。即图中①为 B1B,②为≥27℃，③为B1B1,④为<27℃。 5.(1)黄化叶(2)用限制酶B处理3 (3)①50%②在开花前把田间出现的绿叶植株除去 【解析】(1)野生型油菜进行自交，后代中既有野生型又有 黄化叶，由此可以推测黄化叶是隐性性状。(2)检测F,基因 型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR回收扩增产物 用限制酶B处理→电泳。野生型基因电泳结果有一条带，黄 化叶的基因电泳结果有两条带，则F,中杂合子电泳条带数目 应为3条。(3)①由丙图可知，A与黄花A,杂交，子一代出现 的绿叶雄性不育植株为杂合子，因此A植株的绿叶雄性不育 子代与黄化A杂交相当于测交，故筛选出的黄化A植株占子 一代总数的比例约为50%。②A不纯会影响种子S的纯度， 为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，应在开花前把田 间出现的绿叶植株除去。 命题新情境六 1.BPS细胞能分化成不同种类细胞是细胞分化的结果，细胞 分化的实质是基因的选择性表达，A正确：根据题意“PS细胞 是通过向成熟体细胞导人特定的基因，诱导其转变为干细胞' 可知，PS细胞与成熟体细胞相比，细胞内的遗传物质发生了 变化，B错误：PS能被诱导分化为肝细胞、神经细胞等人身上 几乎所有的细胞类型，因此利用PS细胞的分化能力，有望成 功治愈心脏类疾病，C正确；有丝分裂后期着丝粒分裂，一条 染色体上只含有一个DNA分子，故PS细胞有丝分裂后期的 染色体数目和核DNA分子数目相同，D正确。 2.B由题图可知，sgRNA可通过与特定基因位点的碱基进行互 补配对，来引导Cs9蛋白到该位点进行切割，即sgRNA通过 碱基互补配对原则识别目标DNA分子，而Cas9蛋白的功能 与限制酶相似，A错误；若要利用CRISPR/Cas9技术将一个基 因从目标DNA分子上去除，通常需设计两个序列不同的 sgRNA,B正确；CRISPR/Cas9技术编辑基因有时会因sgRNA 错误结合而出现“脱靶”现象，sgRNA的序列越短，可识别的 DNA上的特定碱基序列越短，越容易发生脱靶现象，即脱靶 率越高，C错误；向导RNA是以DNA的一条链为模板通过转 录形成的，可以在RNA聚合酶的催化下合成，合成的原料包 括四种核糖核苷酸，D错误。 3.D已知TAL靶向识别单元中双连氨基酸序列和FokI蛋白 的氨基酸序列，可先推测出信使RNA序列，再推测出目的基 因的核苷酸序列，利用化学法以单个核苷酸为原料合成目的 基因，再通过PCR技术进行扩增，A正确；在构建的基因表达 载体中，有启动子、终止子、目的基因、标记基因等，其中启动 35 子位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，B 正确；由题中“FokI蛋白对靶向基因的切割作用”可知，FokI 蛋白实质上是一种限制酶，C正确；只有含氮碱基之间能发生 碱基互补配对，而双连氨基酸不含含氮碱基，D错误。 4.(1)sgRNA磷酸二酯①作为标记基因，便于筛选②嵌合 体小鼠的生殖器官中不一定含有基因敲除细胞 (2) 细胞核 细胞核骨架 长噬性降 某种 APOE 蛋白 喝餐婆于细 【解析】(I)CRISPR/Cas9系统是由Cas9蛋白和sgRNA构 成的RNA-蛋白质复合体。其中的sgRNA负责识别并结合 特定DNA序列，引导Cs9蛋白对目的基因进行编辑。复合 体中Cs9蛋白能发挥酶的作用，负责切开磷酸二酯键，执行 目的基因的编辑，实现对APOE基因的敲除。①根据题意，在 APOE基因内部插入Neo基因，可破坏APOE基因。此外，Neo 基因是新霉素抗性基因，可作为标记基因，便于筛选。②将 APOE基因敲除细胞克隆培养后，采用显微注射法将其导入正 常小鼠的早期胚胎中，再移植到代孕小鼠体内可获得嵌合体 APOE基因敲除小鼠。由于嵌合体小鼠的生殖器官中不一定 含有基因敲除细胞，所以将嵌合体小鼠与野生型小鼠杂交后 (假设子代足够多)不一定能获得基因敲除小鼠。(2)依题 意，APOE蛋白进入细胞核后，作用于细胞核骨架和异染色质 蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因 的表达，促进该种干细胞的衰老。结合图中信息，完整模型如 答案图所示。 (1)②磷酸二酯键2(2)上游表达两个LxP序列 相反 (3)①人工化学合成DNA连接显微注射②a.红无 b.若有Tam作用时，则启动Cre酶基因的表达，在该酶的作用 下，一些荧光蛋白基因可能会被随机“剪掉”，若随机敲除两 个LoxP1之间的红色荧光蛋白基因，此时细胞为黄色；敲除两 个L0xP2之间的红色和黄色荧光蛋白基因，此时细胞为蓝色； 也有可能未成功敲除荧光蛋白基因，此时细胞为红色，这样就 会出现不同脑细胞差异表达红色、黄色或蓝色荧光蛋白基因， 进而出现“脑彩虹” 【解析】(1)从图一中可看到①和③序列单链中从5'到3'的 碱基序列相同，因此既可从左向右，也可从右向左，不能决定 方向，而②的碱基序列是唯一的；重新连接切口时形成的化学 键是磷酸二酯键：LoxP序列中有Cre酶的识别位点，而两个同 向LoxP由Ce酶切割后形成相同的黏性末端，可以连接，则 中间包括带有敲除基因的片段就会被丢弃，另由图二可知，要 想实现目标基因的敲除，则必须保留图二中的片段2。(2)在 目的基因上游，放置一个带有L0xP位，点的终止密码子，可以 防止Cre基因缺失时的表达，在Cre基因存在的情况下，终止 密码子被切除，基因表达继续进行。若经Cre酶作用使得2 个L0xP位，点间的序列发生反转，可能原因是两个LOxP序列 相反，具体机制如图：