申論題

2. 在一些大腸桿菌中，存在一個 F 質體，此質體上的一些基因，其編碼合成的蛋白質可以讓具備 F 質體的細菌（F⁺ 菌）結合 (conjugate) 不具 F 質體的細菌（F⁻ 菌），二個細菌結合後，內切酶在 F 質體 DNA 的特定位點（傳送起點，origin of transfer）處切開單股，切開的單股 DNA 會與另一股分開，並被送入 F⁻ 菌中，而在 F⁺ 菌和 F⁻ 菌中，F 質體的單股 DNA 會各自複製出另一股成為完整的 F 質體，使原本的 F⁻ 菌變成 F⁺ 菌。有時 F⁺ 菌中的 F 質體會插入到染色體上，此時的細菌稱為 Hfr 菌，意指當它和 F⁻ 菌結合後會在 F⁻ 菌發生高頻度的基因重組。Hfr 菌和 F⁻ 菌結合後發生基因重組的過程如下圖所示。圖中藍色部分是 Hfr 菌的染色體 DNA，紅色部分是 F 質體 DNA 的區域，橘色則是 F⁻ 菌的染色體 DNA。在 Hfr 菌和 F⁻ 菌結合後，傳送起點處的 DNA 被切開單股，切開的單股 DNA 與另一股分開，除了切開的 F 質體單股 DNA 被送入 F⁻ 菌中外，相鄰的 Hfr 菌染色體單股 DNA 也會隨之被送入 F⁻ 菌中，並複製出另一股，直到結合中斷。送入 F⁻ 菌中的 Hfr 菌染色體 DNA 之長度隨結合的時間而定，時間愈長，送入愈多。這些被送入 F⁻ 菌中的 Hfr 菌染色體 DNA 片段會和 F⁻ 菌的染色體 DNA 發生重組互換。

(1) Hfr 菌和F-菌的結合可以用來定位不同基因在細菌染色體上的序列，現在有一個 Hfr 菌，其基因型為 Arg⁺、His⁺、Mal⁺、Met⁺、Pyr⁺、Tyr⁺、Xyl⁺，想要知道這些基因在細菌染色體上的序列，則實驗所需使用的F-菌基因型應該為何？以上標「+」或「-」代表野生型或突變型的等位基因 (2分)