閱讀下列材料。
材料：生物的性狀主要由遺傳物質決定，一般可通過改造基因和調控基因的表達來改造生物的性狀。RNA干擾技術能影響mRNA翻譯產生蛋白質的過程，

C

re

lox

P

重組酶系統可以對DNA進行定點切割和連接。

C

re

lox

P

重組酶系統是對轉基因受體細胞DNA上的特定序列進行定點切割和重新連接，從而在基因或染色體水平上對生物基因進行遺傳改造的一種技術。請回答下列問題：

（1）Cre酶是該技術的關鍵酶，能隨機識別兩個相同的loxP序列，催化如圖1所示的反應。
通過

C

re

lox

P

重組酶系統敲除基因的基本原理是Cre酶隨機識別DNA分子上兩個相同的loxP序列并從特定位點切斷DNA雙鏈，切口被重新連接后，保留片段

2

2

，（填“1”或“2”）從而實現目標基因的敲除。從遺傳學角度分析，Cre酶改變質粒的原理是

基因重組

基因重組

。
（2）研究人員嘗試用該技術刪除轉基因煙草細胞內的抗除草劑基因，獲得了成功。在通過基因改造獲得抗蟲煙草過程中，為大量獲得抗蟲基因，可選擇圖2中引物

Ⅱ、Ⅲ

Ⅱ、Ⅲ

（用圖中羅馬數字表示）組合進行PCR擴增。擴增時，為確保抗蟲基因和表達載體充分連接，常在基因上、下游引物的

5′

5′

端添加不同的限制酶切位點，其目的是

減少DNA自連，使抗蟲基因能定向插入表達載體

減少DNA自連，使抗蟲基因能定向插入表達載體

。
（3）該技術還被用于腦科學研究，通過熒光蛋白“點亮”大腦內的神經元。研究人員設計圖3所示的DNA片段，轉入小鼠體內，獲得僅含一個圖3所示片段的轉基因小鼠a。
①構建基因表達載體時，需用限制酶和

DNA連接

DNA連接

酶處理三種熒光蛋白基因和兩種loxP序列，將它們與腦組織特異性表達啟動子M相連接。
②研究者用

顯微注射

顯微注射

技術將圖2所示表達載體導入小鼠的

受精卵

受精卵

細胞中，得到僅含一個圖3所示片段的轉基因小鼠，再經過進一步篩選，獲得純合的轉基因小鼠a。
（4）圖3所示序列的兩個loxP1之間或兩個loxP2之間的基因，只會被Cre酶識別并切割一次。為使腦組織細胞中Cre酶的表達受調控，研究者將Cre酶基因與啟動子N（由信號分子X開啟）連接，獲得純合轉基因小鼠b,將圖4所示純合小鼠a和b雜交，得到F₁。則無信號分子X作用時，F₁腦組織和其他組織細胞的色彩分別是

紅色、無色紅色、黃色或藍色

紅色、無色紅色、黃色或藍色

；有信號分子X作用時，F₁不同腦細胞中Cre酶表達情況不同，Cre酶識別的loxP不同，因而不同腦細胞會差異表達出

熒光蛋白基因

熒光蛋白基因

，出現“腦彩虹”。