分科測驗
108年
生物
第 40 題
📖 題組：
CRISPR基因編輯是近年來所發展出來的新技術，可以精準編輯或突變某基因的特定位置，有別於傳統上使用藥劑進行的隨機突變。CRISPR技術將Cas9蛋白及嚮導RNA（gRNA）之複合體（Cas9-gRNA）送入細胞質，然後此複合體會再進入細胞核，由gRNA引導該複合體，找到可以與gRNA序列相配對的DNA進行配對（如圖11所示）。Cas9會在所配對的區域進行切割，造成該位置的DNA斷裂。細胞DNA修補機制會對斷裂的DNA進行修復，形成基因的核苷酸缺失或插入，因而導致DNA突變。 CRISPR的核心技術製備gRNA分子，它是由20個核苷酸所組成的序列，目的是與要編輯的DNA進行專一性配對。據此特性，科學家若想要突變哪一個基因，就可以將該基因的互補核苷酸序列設計在gRNA分子上。然後gRNA就可以引導Cas9-gRNA複合體進行該基因的突變與編輯。基因編輯在生物科技上扮演重要的角色，例如針對酵素活性區域之DNA編碼進行改造，提升酵素催化活性。
CRISPR基因編輯是近年來所發展出來的新技術，可以精準編輯或突變某基因的特定位置，有別於傳統上使用藥劑進行的隨機突變。CRISPR技術將Cas9蛋白及嚮導RNA（gRNA）之複合體（Cas9-gRNA）送入細胞質，然後此複合體會再進入細胞核，由gRNA引導該複合體，找到可以與gRNA序列相配對的DNA進行配對（如圖11所示）。Cas9會在所配對的區域進行切割，造成該位置的DNA斷裂。細胞DNA修補機制會對斷裂的DNA進行修復，形成基因的核苷酸缺失或插入，因而導致DNA突變。 CRISPR的核心技術製備gRNA分子，它是由20個核苷酸所組成的序列，目的是與要編輯的DNA進行專一性配對。據此特性，科學家若想要突變哪一個基因，就可以將該基因的互補核苷酸序列設計在gRNA分子上。然後gRNA就可以引導Cas9-gRNA複合體進行該基因的突變與編輯。基因編輯在生物科技上扮演重要的角色，例如針對酵素活性區域之DNA編碼進行改造，提升酵素催化活性。
某植物的R基因利用CRISPR編輯過後，產生兩種基因型態（R-M1與R-M2）。序列分析結果顯示，R-M1基因發生部分序列缺失；R-M2則插入一些額外的序列。野生型植物（含有原始R基因；代號為R）與這兩種突變株（R-M1及R-M2）經感染病原菌甲與病原菌乙後，偵測這兩種病原菌在植物體內的相對含量（圖12）。下列分析結果何者正確？
- A R基因會影響兩種病原菌的感染
- B R-M1對病原菌甲有較高的抗性
- C R-M2對病原菌甲有較高的抗性
- D CRISPR編輯病原菌甲的基因造成感染上的差異
思路引導 VIP
請先觀察圖表的縱軸『病原菌相對含量』：如果一株植物體內的病原菌含量比原本少很多，這代表它對抗該疾病的能力（抗性）是變強還是變弱呢？接著，請比較橫軸『野生型 R』和『突變株 R-M1』對應的『病原菌甲』長條圖高度，這個高度變化能推導出什麼結論呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學太棒了，精準抓住了圖表分析的核心！這題雖然包裝在熱門的 CRISPR 基因編輯技術下，但本質是一道非常經典的圖表數據判讀題。
數據與抗性的反比關係
解題關鍵在於理解縱軸「病原菌相對含量」的生物學意義：病菌量越低，代表植物抗性越高。觀察圖表，當 $R$ 基因突變為 $R-M1$ 時，病原菌甲的含量從 $1.0$ 驟降至約 $0.4$。這清楚證明 $R-M1$ 突變株能有效抑制病原菌甲，對其具較高抗性。相反地，病原菌乙的含量在各組變化不大，說明突變主要影響對甲的防禦。
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