1 . 细胞工程是细胞生物学理论与现代工程技术相结合，综合应用于农业、医药及食品等领域的科学技术。细胞工程技术的迅速发展，越来越深远地影响着人们的生活。
(1)甘蔗是喜温作物，甘蔗新台糖22号（ROC22）具有高产高糖等优良特性但耐寒性差，桂糖28号（GT28）是耐寒品种，用ROC22和GT28进行体细胞融合，可望获得耐寒性更强且农艺性状优良的杂交后代。下图为培育过程示意图，请分析回答：

①运用体细胞融合技术培育出ROC22和GT28的杂交后代过程中，所运用的生物学原理有________________。
②过程a所需的酶是________，细胞融合完成的标志是________。
③过程d所用培养基中，含有植物激素X和Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。植物激素X是________。

(2)我国中科院的研究团队利用细胞工程和基因编辑技术，成功培育出世界上首例只有双母亲来源的孤雌小鼠和双父亲来源的孤雄小鼠，实现了哺乳动物的同性繁殖。实验流程如下图所示，请分析回答：

①体外培养动物细胞时，首先应保证其处于_______的环境，除了适宜的营养物质、温度等条件外，还需要控制的气体条件是________。
②要培育孤雄小鼠需要将精子和具卵细胞细胞核特点的ahESC同时注入去核的卵母细胞形成重构胚，此卵母细胞应在体外培养到________期，得到的重构胚通常需要发育到________阶段才能进行胚胎移植。
③利用________的方法对乙进行处理得到了多只孤雄小鼠，请从遗传物质角度分析，利用这些孤雄小鼠作为实验材料进行医学研究的优点是________________________________________。

2 . 中国研究者在猪的体内成功培养出了由人类细胞组成的肾脏，这是人类第一次在其他动物体内培养出类人化的实体器官。确切地说，研究者是将人类干细胞植入猪胚胎当中，让它在猪胚胎体内发育成了肾脏的雏形。让人类组织在猪胚胎中生长十分困难，研究者用基因编辑抑制了猪自身的肾脏发育，同时还对人类干细胞与培养环境进行了许多调整才得以成功。而成功的关键在于以下三点：
①首先，研究人员利用CRISPR基因编辑技术对单细胞猪胚胎进行改造，使其缺失肾脏发育所需的两个基因，从而在猪胚胎中创造了一个空位，使人细胞不必与猪细胞竞争；
②其次，研究人员改造了人类多能干细胞，通过暂时关闭细胞凋亡，使它们更容易整合，更不容易自我毁灭。然后将这些细胞培养在一种特殊的培养基中，转化为类似于早期人类胚胎细胞的“天然”细胞；
③在将发育中的胚胎植入代孕母猪之前，研究人员在能为人细胞和猪细胞提供独特营养和信号的最优条件下培养了嵌合体。
回答下列问题：
(1)人类多能干细胞是干细胞的一种，干细胞还有胚胎干细胞和成体干细胞，其中成体干细胞具有______，只能分化成特定的细胞或组织。在体外进行干细胞培养时，必须保证环境是无菌、无毒的，做法是________________________（答2点）。
(2)CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑：①根据目的基因部分序列设计一段RNA（即CRISPR—RNA）；②将该RNA与Cas9蛋白结合形成复合体；③采用______法将复合体导入患者细胞中，该方法目前在转基因动物中采用最多；④复合体在RNA的指引下按照______原则准确地结合在目的基因部位；⑤由Cas9蛋白对基因进行切割，从而介导基因添加、基因删除、基因校正等。由此可见Cas9蛋白应该是一种______。
(3)在将发育中的胚胎植入代孕母猪时，使用的技术手段是______。培养嵌合体要为人细胞和猪细胞提供独特营养和信号的最优条件，原因是____________。
(4)在猪体内培养人源化器官，最终是为了将它用于______，以缓解器官短缺的医疗现状。不过，目前的初步成果距离实现应用还有很长距离。

3 . 基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统（切一浸一生芽即Cut-Dip-Budding，简称CDB法）。图1与图2是分别利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。回答下列问题。
   
(1)图1中，从外植体形成愈伤组织的过程称为______；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和______。
(2)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是_____。
(3)已知某酶（PDS）缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体（含有绿色荧光蛋白标记基因），利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B．据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是_____，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是______。
(4)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是______（答2点）。

4 . 我国中科院的研究团队利用细胞工程和基因编辑技术，成功培育出世界上首例只有双母亲来源的孤雌小鼠和双父亲来源的孤雄小鼠，实现了哺乳动物的同性繁殖。实验流程如图所示，请回答下列问题：

(1)卵细胞转化成phFSC相当于植物组织培养中的____________过程，该过程存在基因的选择性表达。
(2)要培育孤雄小鼠需要将精子和具卵细胞细胞核特点的ahESC同时注入去核的卵母细胞形成重构胚，在对卵母细胞进行去核时，除了显微操作外还可以采用____________、紫外线短时间照射、化学物质处理等方法处理，得到的重构胚通常需要发育到__________阶段才能进行胚胎移植。
(3)不考虑致死情况，得到的孤雌小鼠性染色体组成为XX，孤雄小鼠性染色体组成为___________。
(4)在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割  ，否则会影响胚胎的进一步恢复和发育。利用胚胎分割的方法对乙进行处理得到了多只孤雄小鼠，利用这些孤雄小鼠作为实验材料进行用于医学研究的优点是___________________。

5 . CRISPR/Cas9基因编辑的主要作用机理是通过对靶基因的剪切和DNA自我修复来实现靶基因的定点突变。小鼠体内的BMAL1基因具有控制生物节律的功能，某科研小组采用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对小鼠受精卵中的BMAL1基因进行敲除。该过程用sgRNA指引Cas9蛋白剪切与sgRNA特异性结合的基因中的靶序列，操作原理如图所示。回答下列问题：
   
(1)sgRNA特异性结合BMAL1基因中的靶序列时，sgRNA单链与BMAL1基因单链的碱基之间通过_____相结合。Cas9蛋白能在BMAL1基因的特定位置进行切割，其作用的化学键为_____。
(2)科研人员构建CRISPR/Cas9重组表达载体，若已知BMAL1基因靶序列5′-CCTTTCAGCTCATGGTATACAA-3′，根据该靶序列设计的sgRNA中的相应序列是5′-_____-3′。构建CRISPR/Cas9重组表达载体时主要利用的工具酶有_____。
(3)在对BMAL1基因进行编辑的过程中，若发生了对其他基因进行编辑的现象，最可能的原因是_____，所以运用该技术时要注意防范风险，一是基因组编辑技术本身存在识别准确性等方面的问题；二是对人类基因进行“改造”时要_____。
(4)与正常鼠相比，培育出的BMAL1基因敲除小鼠细胞中，由于该基因的转录和翻译过程无法正常进行，故该小鼠体内无_____。
(5)基因组编辑技术可用于疾病治疗，请从癌症的产生机理出发，运用该技术为癌症的治疗设计思路：_____。

6 . CRISPR/Cas9是一种基因编辑技术，可用于基因敲除、定向基因突变和插入外源DNA分子。CRISPR具有靶向特异性，这是由两部分决定的，一部分是向导RNA和靶DNA之间的碱基配对，另一部分是Cas9蛋白复合体和一个短DNA序列（PAM序列），序列通常在靶DNA的3'末端作用。Cas9内切酶是一种RNA引导的内切核酸酶，用于通过产生序列特异性双链断裂进行基因组编辑，向导RNA则作用于体内一种称为RNA编辑的后转录修饰过程中。下图为借助CRISPR/Cas9基因编辑技术插入外源基因的过程图，回答下列问题：
   
(1)CRISPR是在细菌DNA中发现的一些重复序列，外来病毒DNA往往会被整合到这段序列附近并转录出向导RNA以引导Cas9内切酶切割病毒DNA。细菌细胞中的________也能起到类似Cas9内切酶的作用，使脱氧核苷酸之间的________断开。Cas内切酶________（填“会”或“不会”）切割细菌自身DNA，原因是________。
(2)在对目的细胞进行基因编辑时，需要构建含Cas9蛋白基因和设计好的向导RNA基因的________并导入受体细胞内，使其在细胞中表达出Cas9蛋白和向导RNA，并进入细胞核发挥作用。研究发现，即便向导RNA与目的序列完全互补，在PAM序列突变的情况下也无法引导Cas9内切酶，结合上图推测PAM序列的作用是________。
(3)真核细胞的DNA被切割后，会发生修复连接，便有可能实现连入供体DNA分子，也可能不会连入。若要利用CRISPR/Cas9技术敲除实验动物某个致病基因获得正常细胞，试提出操作思路：________。

8 . CRISPR/Cas9是一种生物学工具，能够通过“剪切和连接”脱氧核糖核酸（DNA）序列的机制来编辑基因组。这套系统源自细菌的防御机制，是一种对任何生物基因组均有效的基因编辑工具。CRISPR/Cas9基因组编辑系统由向导RNA（也叫sgRNA）和Cas9蛋白组成，向导RNA识别并结合靶基因DNA.Cas9蛋白切断双链DNA使其形成两个末端。这两个末端通过“断裂修复”重新连接时通常会有个别碱基对的插入或缺失，从而实现基因敲除，如图所示。CRISPR/Cas9基因组编辑技术有时存在编辑出错而造成脱靶。下列叙述正确的是（　　）
   

A．Cas9蛋白能作用于脱氧核糖和碱基之间的化学键

B．对不同目标DNA进行编辑时，使用Cas9蛋白和相同的sgRNA进行基因编辑

C．CRISPR/Cas9基因组编辑系统使细菌获得抵抗溶菌酶或抗生素的能力

D．其他DNA序列含有与 sgRNA互补配对的序列，会造成 sgRNA错误结合而脱靶

9 . 基因编辑包括多种在活细胞内改造DNA的转基因技术，可以通过定向断裂基因位点，并插入外源基因，达到替换原有基因的目的，也可以对原有基因进行定点修饰。下列相关推测合理的是（       ）

A．目的基因经过基因编辑后长度会增加

B．基因编辑是在细胞水平上进行的一种生物技术

C．基因编辑技术需要用限制酶切割DNA

D．基因编辑技术安全无风险

10 . CRISPR相关基因位于细菌中。当外源DNA入侵细菌时，细菌将其作为新的“间隔序列”整合到自己的基因组中，从而使CRISPR相关基因能“记住”攻击过自己的外源基因，当再次遇到该外源基因时能对其进行识别、定位和剪切，以达到保护自身的目的。相关作用过程如图所示，其中crRNA为CRISPR相关基因的转录产物，其与Cas酶结合就能起到基因剪辑的作用。回答下列问题：

(1)在细菌获取新的间隔序列后，CRISPR相关基因通过转录形成crRNA链，与Cas酶形成crRNA-Cas复合物，当再次遇到相同外源DNA时，crRNA所起的作用是_______________，Cas酶起到_____________的作用。
(2)视网膜上包括视杆细胞和视锥细胞。引起色素性视网膜炎的基因突变，首先会导致视杆细胞死亡，继而引起视锥细胞死亡，最终导致视网膜退化，眼睛失明。某实验室利用上述基因编辑技术和视网膜退化小鼠模型为实验材料开展相关实验，使模型小鼠的视杆细胞身份基因丧失功能，诱导视杆细胞获得视锥细胞特征，使之能够不受有害致病突变的影响。
①从DNA分子中获取模型小鼠的视杆细胞身份基因，需要使用的酶是_______，然后使用_______酶将视杆细胞身份基因与cas基因、CRISPR相关基因构建为重组载体。
②可使用________法将重组载体导入模型小鼠的受精卵中，然后使受精卵发育为小鼠。
③检测到小鼠的视网膜未退化，视觉得到改善，说明导入的重组CRISPR相关基因________，使视杆细胞不被引起色素性视网膜炎的基因突变所影响，不发生死亡。