精品解析：2024届北京市丰台区高三二模生物试题变式题16-19

1. 人工孵化饲养幼鱼释放到自然水域是恢复渔业资源的有效措施。但是简单的人工饲养环境导致幼鱼没有足够的野外生存能力。 （1）影响鱼类种群数量特征的因素是_____。 （2）科研人员利用黑鲉（沿海经济鱼种）探究环境丰富对幼鱼生长的影响。环境丰富包括栖息地丰富（人工设置海草、礁石等复杂环境）和社交丰富（加入竞争鱼种）。将幼鱼进行适应性培养后，选择_______的幼鱼在环境丰富不同的条件下人工投喂饵料饲养。7周后测量生长指标，结果如图1. ①结果说明_______。 ②研究者进一步评估幼鱼生长相关因子的变化，结果如图2. 根据图中生长相关因子的变化趋势推测黑鲉的体重应该增加，这与①中实验结果相反，请从物质与能量、进化与适应的角度解释_____。 （3）T型迷宫可用于评估动物认知能力。研究者每天对以上四组黑鲉进行了T型迷宫测试，并记录幼鱼到达终点（有食物的人工栖息地）的时间，连续测试7天，结果如图3. ①测试结果表明，环境丰富下饲养的幼鱼认知能力和学习能力都显著增强，依据是____。 ②研究者进一步评估幼鱼的认知相关因子的变化，发现环境丰富下饲养的幼鱼的脑源性神经营养因子和神经生长因子均增加，从分子与细胞水平解释幼鱼各项能力均增强的原因____。 2. 生物入侵是当今世界面临的主要环境问题之一。入侵种一般具有较强的适应能力、繁殖能力和扩散能力，而且在入侵地缺乏天敌，因而生长迅速，导致本地物种衰退甚至消失。回答下列问题： （1）入侵种爆发时，其种群数量增长曲线往往呈_______型。入侵种的爆发通常会使入侵地的物种多样性_______。随着时间的推移，群落的类型可能发生改变，这种演替属于_______。 （2）三裂叶豚草是某区域危害较大的外来入侵植物之一。一种锈菌对三裂叶豚草表现为专一性寄生，可使叶片出现锈斑，对其生长有抑制作用。为了验证该锈菌对三裂叶豚草的专一性寄生，科研人员进行了侵染实验。在三裂叶豚草和多种植物的离体叶片上分别喷洒一定浓度的锈菌菌液，将叶片静置于适宜条件下，观察和记录发病情况。预期结果为：_______。 （3）为有效控制三裂叶豚草，科研人员开展了生物控制试验，样地中三裂叶豚草初始播种量一致，部分试验结果见表。 组别 三裂叶豚草生物量（kg·m-2） 第1年 第2年 第3年 A组 8．07 12．24 12．24 B组：三裂叶豚草+锈菌 7．65 6．43 4．77 C组：三裂叶豚草+广聚萤叶甲 8．1 12．43 12．78 D组：三裂叶豚草+野艾蒿 4．89 4．02 3．12 注：野艾蒿—植物，锈菌—真菌，广聚萤叶甲—昆虫 ①A组的设置应为_______。 ②分析表中数据可知，除锈菌外，可用于控制三裂叶豚草的生物是_______，其与三裂叶豚草的关系是_______。 （4）根据研究结果分析，在尚未被三裂叶豚草入侵但入侵风险较高的区域，可以采取的预防措施是_______；在已经被三裂叶豚草入侵的区域，为取得更好的治理效果，可以采取的治理措施是_______。 3. 为研究竹子在水华治理中的作用，科研人员进行相关实验。 （1）水华是由于淡水生态系统中N、P含量过剩，超出了生态系统___能力，蓝细菌大量繁殖，导致生态系统___功能衰退。 （2）蓝细菌在胁迫状态下代谢紊乱会产生更多的H2O2，H2O2积累会伤害细胞。研究者向培养基中加入不同浓度的竹液（将竹子制成粉末，用无菌水配置），培养单细胞蓝细菌和硅藻，统计种群密度，计算种群增长率，结果如图1；进一步测定单独培养时蓝细菌胞内H2O2酶活性，结果如图2。 ①由图1可知，在高浓度竹液条件下，硅藻对蓝细菌的增殖起抑制作用，判断的依据是___。 ②图1显示单独培养时低浓度竹液对蓝细菌种群增长率无显著影响，高浓度竹液使其降低，据图2结果解释原因___。 （3）蓝细菌常集群分布于水系表层，硅藻一般存在于蓝细菌之下的水层，且集群分布的硅藻易迁移。在插入竹签（富含硅）的培养液中共培养蓝细菌群和硅藻细胞，检测硅藻细胞的分布如图3，蓝细菌群的生存状态如图4。 综合上述系列实验，推测竹子在治理水华中的多重作用：___。 4. 北大西洋沿岸某水域生活着多种海藻和以藻类为食的一种水虱，以及水虱的天敌隆头鱼。柏桉藻在上世纪末进入该水域，目前已广泛分布，数量巨大，表现出明显的优势。为探究柏桉藻成功入侵的原因，研究者进行了一系列实验。 （1）柏桉藻与本地藻的种间关系为__________。 （2）研究人员用两个较大的水箱模拟该水域环境，向其中一个水箱中添加8只水虱。每个水箱用纱网（该纱网不能阻止水虱活动）平均分隔成四个区域，依次加入甲、乙、丙三种本地藻和柏桉藻各0.5克（如图1），十天后对海藻称重，结果如下表，该实验结果说明水虱更喜欢取食__________（填“柏桉藻”或“本地藻”）。 海藻种类 海藻重量增加值（g） 组别 甲 乙 丙 柏桉藻 无水虱组 0.4 0.5 0.07 0.1 有水虱组 0.01 0.2 -0.2 0.3 （3）为研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，进一步开展如下实验：该实验的自变量为____________，因变量为____________。在盛有等量海水的五个水箱中分别放入相应的实验材料，其中对照组应放入____________。一段时间后检测结果如图2，该实验结果说明 ①____________________________________； ②____________________________________。 进一步研究发现，柏桉藻含有一种能引起动物不适的化学物质，若隆头鱼吞食水虱时误吞柏桉藻，会将两者吐出，因此水虱更偏好附着在柏桉藻上。 （4）综合以上研究结果，柏桉藻成功入侵的原因是：柏桉藻能为水虱提供庇护场所，有利于水虱种群密度____________，而且____________，因此柏桉藻能够成功入侵。 5. 间作是指在同一田地上于同一生育期内， 分行相间种植两种或两种以上作物的种植方式。为研究旱作水稻与西瓜间作对西瓜枯萎病的影响， 研究者进行了系列实验。 （1）西瓜枯萎病由尖孢镰刀菌引起， 尖孢镰刀菌的菌丝可进入西瓜叶片组织， 造成叶片枯萎， 大量减产。从种间关系角度分析， 二者的关系为_________。 （2）研究者将相邻种植的旱作水稻和西瓜之间的土壤分三组进行处理， 相关处理及实验结果如图1不分隔与塑料膜分隔分别模拟了_________。据图1可知， 与其他两组相比， 尼龙网组发病率_________。 （3）为研究相关机制， 研究者进行了下列实验。 ①用图2所示装置种植水稻和西瓜。L 侧水稻幼苗地上部分单独密闭在充有14CO2气体的容器中，装置底部土层整体密封防止14CO2泄露。一段时间后， S侧西瓜叶片中检测出放射性。根据上述实验推测水稻根部可_________， 通过土壤扩散至西瓜， 进入西瓜体内发挥作用。 ②为验证上述推测， 将水稻根浸泡在无菌蒸馏水中一段时间后， 提取溶液中的物质， 鉴定后分别将其中的主要成分施加于接种了尖孢镰刀菌的培养基中， 结果如下表。 施加浓度（mg·L-1） 尖孢镰刀菌菌落直径（mm） 香豆酸 阿魏酸 0 65.03 65.03 0.25 63.57 65.88 0.5 61.39 67.65 据表中信息， 分析尼龙网组与塑料膜组发病率产生差异的原因是_________。 ③推测尼龙网组与不分隔组发病率差异的原因为_________。 （4）研究发现间作土壤中加入丛枝菌根真菌（AMF） 可提高西瓜枯萎病抗性。AMF可与多种植物共生， 通过菌丝桥可将植物的根连接起来。利用上述装置探究 AMF 提高西瓜枯萎病抗性的机制， 实验组在L侧接种 AMF 菌液， 对照组_________。检测S侧西瓜叶片中的放射性， 结果如图3.据图3推测 AMF 提高西瓜枯萎病抗性的机制为_________。 6. 镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。 （1）镁是构成________的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括_______。 （2）为探究镁对水稻光合作用的影响。将正常培养38天的水稻分别转移到无镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，对光合作用指标进行连续跟踪检测，测定光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1。推测前10天An变化不明显的原因是____；10天后，An显著下降的原因是______。 （3）为进一步探究镁对水稻光合作用的影响，研究者将正常培养38天的水稻在缺镁和正常培养液中培养12天后，每3h检测一次Vcmax的变化，持续跟踪48h，结果如图2。实验结果表明__________，从而影响光合作用。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有______（至少答出两个）。 （4）已知叶绿体中镁含量存在与Vc max相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表。请补全表中的检测指标______和图3中的实验结果。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48h检测水稻叶片中的__________ 实验组 正常培养液 （5）研究发现，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，根据上述研究内容解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制_____。 7. 科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。 （1）光合作用的光反应在叶绿体的__________上进行，其上的P蛋白等与__________形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 （2）P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示___________。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期________，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 （3）进一步发现突变体中编码A蛋白的A基因突变，产生了突变的A蛋白。A蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。 ①为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是___________。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白__________，因而产生相关表型。 （4）研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A蛋白对小麦生存的意义___________。 8. 光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 （1）弱光条件下，光反应产生的______减少导致水稻减产。 （2）研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12h，第3d测量结果如图1和图2。 ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因______，在弱光条件下RGA1基因______。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由：______。 （3）图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制：______（用关键词和箭头表示）。 9. 研究人员发现大豆细胞中GmPLP1（一种光受体蛋白）的表达量在强光下显著下降。据此，他们作出GmPLP1参与强光胁迫响应的假设。为验证该假设，他们选用WT（野生型）、GmPLP1-ox（GmPLP1过表达）和GmPLP1-i（GmPLP1低表达）转基因大豆幼苗为材料进行相关实验，结果如图1所示。请回答下列问题 （1）强光胁迫时，过剩的光能会对光反应关键蛋白复合体（PSII）造成损伤，并产生活性氧（影响PSII的修复），进而影响______和ATP的供应，导致暗反应_____（填生理过程）减弱，生成的有机物减少，致使植物减产。 （2）图1中，光照强度大于1500umol/m2/s时，随着光照强度的增加，三组实验大豆幼苗的净光合速率均增加缓慢，分析其原因可能是______（试从暗反应角度答出2点）。该实验结果表明GmPLP1参与强光胁迫响应，判断依据是_______。 （3）研究小组在进一步的研究中发现，强光会诱导蛋白GmVTC2b的表达。为探究GmVTC2b是否参与大豆对强光胁迫的响应，他们测量了弱光和强光下WT（野生型）和GmVTC2b-ox（GmVTC2b过表达）转基因大豆幼苗中抗坏血酸（可清除活性氧）的含量，结果如图2所示。 依据结果可推出在强光胁迫下GmVTC2b增强了大豆幼苗对强光胁迫的耐受性（生物对强光胁迫的忍耐程度），其原理是________。 （4）经进一步的研究，研究人员发现GmPLP1通过抑制GmVTC2b的功能，减弱大豆幼苗对强光胁迫的耐受性。若在第（3）小题实验的基础上增设一个实验组进行验证，该实验组的选材为______的转基因大豆幼苗（提示：可通过转基因技术得到相应基因过表达和低表达的植物）。根据以上信息，试提出一个可提高大豆对强光胁迫的耐受性，从而达到增产目的的思路_______（答出1点即可）。 10. 科研人员为探究Mg2+对水稻光合作用的影响，开展了一系列实验。请回答： （1）Mg2+参与光合作用过程中____（物质）的合成，该物质直接参与的反应阶段可为暗反应____中（物质变化）提供能量物质____。 （2）为研究Mg2＋对光合作用的影响，科研人员分别模拟环境中Mg2+正常供给( + Mg2+)、缺乏(-Mg2+)条件，测定水稻光合作用相关指标，如图1、2所示。 ①图1结果表明，叶肉细胞叶绿体中的Mg2＋浓度和固定CO2能力都存在“____”的节律性波动，且Mg2＋可以显著____白天固定CO2的过程。 ②进一步测定上述过程中酶R（催化C5与CO2的反应）的变化如图2，结果表明Mg2＋很可能通过____，从而促进CO2的固定。 （3）为探究叶绿体中Mg2＋节律性波动的原因，科研人员又对多种突变体水稻进行实验。 ①已有研究证明，叶绿体膜上的MT3蛋白可以运输Mg2＋。通过检测野生型、突变体MT3（MT3基因缺失）的叶绿体中Mg2＋含量变化，如图3，结果表明，MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2＋至叶绿体内，但并不是唯一的Mg2＋转运蛋白，其依据是____。 ②在另一株突变体OS（OS基因缺失）中，白天叶绿体中Mg2＋含量显著升高。据此，对MT3蛋白、OS蛋白的作用关系，科研人员提出如下假设： 假设1：OS蛋白抑制MT3蛋白，并调节其节律性运输Mg2＋至叶绿体内。 假设2：MT3蛋白节律性运输Mg2＋至叶绿体内，而OS蛋白运出Mg2＋。 通过检测野生型和多个突变体的Mg2＋含量，如下表。 序号 水稻植株 叶绿体中Mg2＋相对含量 1 野生型 2.5 2 突变体MT3 1.5 3 突变体OS 3.5 4 双突变体OM ① （【注】：双突变体OM指OS基因和MT3基因均缺失，且实验中不考虑Mg2＋的损耗） 若表中①为____（填字母），则说明假设一是正确的。 A．1.5 B.2.5 C.3 D.3.5 （4）已有研究表明，光合作用产生的蔗糖会影响OS蛋白的相对含量，且对光合作用进行负反馈调节。结合本实验研究，完善下列白天水稻叶绿体中Mg2＋调节光合作用及其节律性变化的模型［方框中填写物质名称，（ ）中选填“＋”表示促进、“-”表示抑制］。 11. 研究者在秦岭地区发现了棕色大熊猫。 （1）研究者研究了三个大熊猫家系，如图1所示（Qizai和Dandan为棕色），据此推测大熊猫棕色的遗传方式最可能是由_______（常/X）染色体上的_____基因控制。 （2）为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结果如图2。据图分析，大熊猫毛色差异的原因是______。 （3）研究者发现B基因的外显子1发生的25个碱基对的缺失可能与毛色变异有关。B基因相应的mRNA序列见图3。 据图分析，25个碱基对的缺失导致毛色变异的可能原因是_______。 （4）黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B蛋白的作用可能与PMEL水解生成淀粉样蛋白有关，图4显示淀粉样蛋白的生成过程。为进一步研究B基因影响熊猫毛色的机理，研究者设计了下列实验： ①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，干扰B基因的______过程导致细胞内B蛋白含量仅为正常细胞的25%。 ②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL切割后的片段，部分结果如图5.B蛋白在PMEL上的作用位点是______（a/b/c/d），做出此判断的依据是______。 （5）综合以上研究概述B基因突变影响熊猫毛色的机理_____。 12. 研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料，通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。 （1）若诱变后某植株出现一个新形状，可通过________________交判断该形状是否可以遗传，如果子代仍出现该突变性状，则说明该植株可能携带________________性突变基因，根据子代________________，可判断该突变是否为单基因突变。 （2）经大量研究，探明了野生型拟南芥中乙烯的作用途径，简图如下。 由图可知，R蛋白具有结合乙烯和调节酶T活性两种功能，乙烯与_______________结合后，酶T的活性_______________，不能催化E蛋白磷酸化，导致E蛋白被剪切，剪切产物进入细胞核，调节乙烯响应基因的表达，植株表现有乙烯生理反应。 （3）酶T活性丧失的纯合突变体在无乙烯的条件下出现_____________（填“有”或“无”）乙烯生理反应的表现型，1#与野生型杂交，在无乙烯的条件下，F1的表现型与野生型相同。请结合上图从分子水平解释F1出现这种表现型的原因：_____________。 （4）R蛋白上乙烯结合位点突变的纯合个体（2#）仅丧失了与乙烯结合的功能。请判断在有乙烯的条件下，该突变基因相对于野生型基因的显隐性，并结合乙烯作用途径陈述理由：_____________。 （5）番茄中也存在与拟南芥相似的乙烯作用途径，若番茄R蛋白发生了与2#相同的突变，则这种植株的果实成熟期会_____________。 13. 遗传性视网膜变性患者成年期会出现严重视力下降，对其遗传机制进行研究。 （1）根据图1所示2个患者家系判断，该病的遗传方式最可能为___遗传。 （2）研究发现该病与多种基因相关。 ①为筛查出各种致病基因，选择___（填“有”或“无”）亲缘关系的331位患者进行检测。 ②发现该病与8号染色体上的R基因有关。由于人体中常发生由Alu序列插入基因引发的突变，研究者扩增患者R基因，电泳筛选分子量___的产物进行测序，确认R基因存在插入突变（记为R1基因）。图1中甲家系的Ⅰ代均为R1杂合子，Ⅱ代均为R1纯合子，乙家系的Ⅰ1与Ⅱ1均为R1的杂合子，由此可初步确定由R1引起患病的是图1中的___家系。 ③R基因存在另一突变（记为R2基因）。发现乙家系Ⅰ2和Ⅱ1均为R2的杂合子，推测R2不具有单独致病性但与发病相关。以下调查结果可作为该推测成立证据的是___（多选）。 a.健康组存在R2纯合子和杂合子 b.老年期R2纯合子未发现潜在病变 c.患者组部分个体的基因型是RR2 d.患者组R2基因频率明显高于健康组 （3）R蛋白功能异常将导致视网膜感光细胞凋亡。R蛋白的氨基末端结合细胞中聚合的微管蛋白，羧基末端与稳定细胞结构有关。为进一步确定R蛋白中与聚合微管蛋白的结合区域，扩增得到3种不同长度的R基因片段，分别导入受体细胞，按照图2-a步骤进行实验，结果如图2-b所示。 实验结果说明___。 （4）R蛋白由2156个氨基酸组成，R1、R2蛋白分别缺失羧基端的796、224个氨基酸。检测发现乙家系Ⅱ1的感光细胞中同时存在R1蛋白和R2蛋白。综合以上信息，从分子与细胞水平推测乙家系Ⅱ1患病原因___。 14. 哺乳动物产生配子时，精子或卵细胞中某些基因会获得标志其来源的遗传修饰，导致后代体细胞中来源两个亲本的等位基因中只有一个表达，这种现象称为基因印记，带有标志的基因称为印记基因。DNA甲基化是基因印记的重要方式之一，印记基因在子代体细胞的有丝分裂中保持终生，但在子代形成配子时，亲本的甲基化印记被去除，遗传印记会重新设定。 （1）基因印记____________（“属于”或“不属于”）表观遗传现象，其原因是________________________。 （2）鼠的灰色（A）与褐色（a）是一对相对性状（基因位于常染色体上，不考虑其他变异），下图为基因印记对小鼠等位基因表达和传递影响的示意图： 现有一只褐色雌鼠和一只灰色雄鼠杂交，子代均是褐色（子代数量足够多）。①另有两只雌雄小鼠杂交，子代小鼠中既有灰色又有褐色（比例接近1∶1），则这两只亲本小鼠的基因型组合可能是____________。②某该种小鼠种群中AA基因型个体占36%，Aa基因型个体占40%，aa基因型个体占24%，各基因型个体中雌雄比为1∶1，种群内个体自由交配，则子一代小鼠中灰色：褐色为____________。 （3）大多数印记基因成簇存在，且其中至少包含一个转录产物是长链非编码RNA（ln-cRNA）的基因。lncRNA不编码蛋白质，但能通过与其模板链结合导致部分基因不能表达，从而起到调控基因簇中其他基因表达的作用。下图表示某种印记基因簇的组成和表达情况，其中ICE中分布着IncRNA基因的启动子。 依据本题信息可以推测：①母源染色体上lncRNA基因____________（“能”或“不能”）表达，原因是____________。②图示个体中来自____________（“母源染色体”或“父源染色体”）上的Slc22a3基因和Slc22a2基因能表达。 15. 水稻的花为两性花，且很小。袁隆平院士利用雄性不育系水稻，培育出的杂交水稻为解决粮食问题作出了巨大贡献。现在，越来越多的新技术用于作物改良，如获2020年诺贝尔化学奖的CRISPR/Cas9基因编辑系统。该系统主要包含向导RNA（sgRNA）和Cas9蛋白两部分：sgRNA能特异性识别特定的DNA序列，能引导Cas9蛋白到相应位置切割DNA，最终实现对靶基因序列定点编辑。 （1）科研人员发现一株温敏雄性不育突变株甲（基因型为tms5 tms5），在温度高于25℃时表现为雄性不育。水稻雄性育性与TMS5、Ub基因有关。TMS5基因编码的核酸酶X能降解Ub mRNA．高温会诱导花粉母细胞中的Ub基因过量表达，若Ub蛋白大量积累将导致花粉败育（如图）。 ①当温度高于25℃时，基因型为TMS5tms5的水稻表现型为_____（填“雄性可育”或“雄性不育”），结合以上信息说明原因_____。 ②现有另一株温敏雄性不育植株乙，其雄性不育的起点温度为21℃。考虑到大田中环境温度会有波动，制备水稻杂交种子时，选用植株乙作母本进行杂交更合适，理由是_____。 （2）为了培育不受温度影响的雄性不育株，研究人员将CRISPR/Cas9体系对水稻相关基因进行编辑，Cas9蛋白对TMS5基因剪切后，断裂的DNA分子会自动修复，在中断点处插入碱基A后，两个片段在_____酶的作用下重新连接，得到编辑成功的基因。CRISPRCas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”，sgRNA的识别序列越短，基因编辑的脱靶率越高。请分析原因：_____。 （3）科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，将纯合野生稻（2n）甲中的冷敏型基因g改造为耐冷型基因G，筛选得到纯合耐冷突变体丁。同时利用转基因技术将抗虫基因转入不抗虫野生稻中，培育得到纯合抗虫水稻乙和丙，外源的抗虫基因可以插入到不同的染色体上。科研人员进行实验如下表： 实验 亲本 F1表现型 F2表现型及数量 A 甲×丁 耐冷型 耐冷型280，冷敏型200 B 乙×丙 全抗虫 抗虫1502，不抗虫99 ①实验A的F2中耐冷型植株与冷敏型植株的数量比是7：5，有人提出假设：F1产生的雌配子育性正常，但带有G基因的花粉成活率很低（假设其花粉成活率保持不变）。请设计杂交实验，检验上述假设，并写出支持该假设的子代表现型及比例。 实验方案及结果：_____。 ②实验B的F2出现该性状分离比的原因是_____。 16. 研究人员就乙烯对水稻胚芽鞘伸长的作用展开了相关研究。 （1）研究表明乙烯能促进水稻种子萌发过程中胚芽鞘的伸长，促进幼苗出土。在此过程中，乙烯与生长素之间具有_______效应。 （2）研究人员检测种子出土过程中乙烯释放量和集中在胚芽鞘顶部的蛋白E1含量变化，结果如图1和2。据此推测乙烯与E1的表达呈_______相关。 （3）ROS（活性氧）在植物生长和抗逆境中发挥重要作用，研究人员推测ROS参与了乙烯对胚芽鞘生长的调控过程，对照V基因的表达产物参与清除ROS。现构建了e1突变体（E1基因突变）、e1/V-OX突变体（E1基因突变、V基因过表达）。观察乙烯处理下不同组的细胞伸长情况，如图3。 ①对比_________（填字母）伸长量，说明乙烯通过促进E1基因的表达促进细胞伸长； ②对比b图、e图显示，乙烯处理后，细胞仍有伸长。针对这一现象，提出一种假设_______。 ③e1/V-OX与e1相比，胚芽鞘细胞长度显著增加。有人认为E基因通过V基因发挥促进细胞伸长的作用。你是否认同该观点并说明理由______。 （4）根据以上研究成果，有人提出了培育ROS合成酶基因的缺失突变体水稻品种。请评价该思路____。 17. 赤霉素（GA）在拟南芥下胚轴生长中起着重要作用，研究发现该过程受到水杨酸（SA）的影响。 （1）GA与SA都是植物激素，它们是由植物体内产生，对植物生长发育起_______作用的有机物。 （2）GA促进下胚轴生长的主要机理是：GA与GA受体结合形成复合物，促进抑制生长的D蛋白降解。为研究SA对GA作用的影响，研究者开展了一系列实验。 ①用GA与SA处理野生型拟南芥，一段时间后测定其下胚轴的长度（图1）。从图1可以看出，在影响下胚轴生长方面，两种激素的作用效果_______。结合前人研究，推测SA可能抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长。 ②用SA处理野生型和npr1突变体拟南芥（见图2），可知突变体对SA处理_______（选填“敏感”或“不敏感”）。研究发现当SA存在时，NPR1与某物质结合，形成的复合物可促进GA受体降解。推测经SA处理后，与野生型相比，npr1突变体中的GA受体_______。 ③为进一步验证SA能抑制D蛋白的降解，且该过程依赖NPR1。请在图3中补充另外2个组中使用的实验材料及对应的实验处理_______。 （3）结合上述研究，请写出SA抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长的作用机制_______。 18. 植物激素是植物正常生长发育不可缺少的调节性物质，人类对于植物激素的研究已经取得了大量的科研成果。如图是以水稻为实验材料的研究，揭示了生长素与细胞分裂素影响植物根系生长的机制。请回答下列问题： （1）刚刚收获的马铃薯块茎种到土壤里不能发芽，其原因是块茎中含有较多的__________（填激素名称）使其进入休眠期，要解除它的休眠，促使其发芽，可用与__________（填激素名称）作用效果类似的化学物质处理。 （2）据图分析，__________含量上升会促进根系的生长；促进细胞分裂素氧化酶合成的因素有__________含量上升。 （3）研究发现A基因可能是合成细胞分裂素氧化酶的关键基因，进而影响水稻根系的生长。为了验证上述推测，科研人员构建了敲除A基因的水稻突变体，继续进行实验。 组别 水稻种类 检测指标 1 普通水稻（野生型） b 2 a 同上 ①请补充上表中a、b处的内容，完善实验方案。a__________；b__________。 ②实验的检测结果为1组水稻根的平均长度__________（“长于”或“短于”）2组，说明A基因是合成细胞分裂素氧化酶的关键基因。 （4）综合上述内容可知：在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立起作用，而是多种激素__________ 。 19. 昆虫取食可诱导植物激素茉莉酸（JA）迅速积累，进而激活植物防御反应。 （1）在植物防御反应中，JA作为___分子，通过诱导防御蛋白的表达来抑制昆虫的生长。 （2）植物在响应虫害过程中乙烯含量也快速增加。为探究乙烯在JA合成中的作用，研究者进行实验。 ①与野生型植株相比，昆虫取食后的乙烯不敏感突变体中JA积累量减少、JA合成基因表达下调，说明乙烯___JA的合成。 ②ERF蛋白具有转录激活活性，乙烯可促进该蛋白表达。研究者推测在JA合成基因的启动子中存在ERF的结合序列，并进行实验验证，结果如下图。 注：依据JA合成基因启动子序列制备双链DNA做探针 由于第1、3、4组的阻滞带出现情况依次为___（填“有”或“无”），从而证实上述推测。 （3）将ERF启动子与荧光素酶（能够催化荧光素氧化发光的酶）基因拼接后构建表达载体，与ERF基因表达载体共同导入烟草原生质体中。检测发现，导入ERF基因的细胞荧光强度显著高于对照组。该实验的目的是___。由此可知，昆虫取食后，ERF表达量通过___调节实现快速增加、进而诱导JA的迅速积累。 （4）昆虫取食还激活了脱落酸信号通路，进而促进重要防御性蛋白基因的表达。综上所述，多种植物激素并不是孤立地起作用，而是___调控植物的防御反应。 20. 土壤板结会导致水稻根系出现变短的现象，我国研究人员展开了相关研究。 （1）生长素对植物根系生长发育的影响因浓度不同有较大差异，当________浓度时抑制根的生长。 （2）研究人员发现压实土壤后根部的脱落酸（ABA）浓度升高。利用ABA合成缺陷突变株开展实验，观察到生长4天的幼苗形态如图1所示。由此可作出推测_______。 （3）生长素在植物根系生长发育中起着关键作用，推测ABA对水稻根系生长的作用与生长素有关。进一步研究发现，在给予外源ABA处理后，幼苗中生长素合成相关基因YUC表达增强。研究人员提出了“ABA通过生长素引发根系生长变化”的假说。请从A~ I中选择字母填入表格，补充验证上述假说的实验方案。 组别 材料 培养条件 检测指标 1 野生型植株 土壤不压实；不施加外源ABA ③________ 2 ②________ 3 ①________ 土壤不压实；不施加外源ABA 4 同② A．野生型植株 B．ABA合成缺陷植株 C．生长素合成缺陷植株 D．土壤压实 E．土壤不压实 F．施加外源ABA G．不施加外源ABA H．测定ABA含量 I．测定幼苗的根长 （4）实验证实上述假说成立。进一步推测ABA是通过转录因子b46调控YUC基因的启动子r7而激活生长素合成。研究人员培育了一系列突变体作为实验材料： 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 突变体类型 r7缺失 b46缺失 b46过表达 r7缺失b46缺失 r7缺失b46过表达 对野生型和五种突变型幼苗分别给予外源ABA处理，4天后测定根长。若_____和_____结果相同，则支持“b46通过调控r7而激活生长素合成”。 （5）研究人员还发现土壤板结会引起根部乙烯增多，引发转录因子os1也作用于启动子r7上调生长素合成。综合上述研究，完善土壤板结引发根生长变化的调控图_____（在方框中以文字和箭头的形式作答）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 1. 人工孵化饲养幼鱼释放到自然水域是恢复渔业资源的有效措施。但是简单的人工饲养环境导致幼鱼没有足够的野外生存能力。 （1）影响鱼类种群数量特征的因素是_____。 （2）科研人员利用黑鲉（沿海经济鱼种）探究环境丰富对幼鱼生长的影响。环境丰富包括栖息地丰富（人工设置海草、礁石等复杂环境）和社交丰富（加入竞争鱼种）。将幼鱼进行适应性培养后，选择_______的幼鱼在环境丰富不同的条件下人工投喂饵料饲养。7周后测量生长指标，结果如图1. ①结果说明_______。 ②研究者进一步评估幼鱼生长相关因子的变化，结果如图2. 根据图中生长相关因子的变化趋势推测黑鲉的体重应该增加，这与①中实验结果相反，请从物质与能量、进化与适应的角度解释_____。 （3）T型迷宫可用于评估动物认知能力。研究者每天对以上四组黑鲉进行了T型迷宫测试，并记录幼鱼到达终点（有食物的人工栖息地）的时间，连续测试7天，结果如图3. ①测试结果表明，环境丰富下饲养的幼鱼认知能力和学习能力都显著增强，依据是____。 ②研究者进一步评估幼鱼的认知相关因子的变化，发现环境丰富下饲养的幼鱼的脑源性神经营养因子和神经生长因子均增加，从分子与细胞水平解释幼鱼各项能力均增强的原因____。 【答案】（1）生物因素、非生物因素 （2） ①. 形态和生理状况一致 ②. 环境丰富会抑制幼鱼生长 ③. 环境丰富下饲养使幼鱼取食难度增加，获得的物质和能量较少，消耗能量增加，因此体重增加缓慢；幼鱼的促生长因子增多，抑生长因子减少，能更好的适应复杂环境。 （3） ①. 环境丰富下饲养的幼鱼到达终点的时间比简单环境下饲养的幼鱼短：并随测试天数的增加，S+H+组所需时间减少最多。 ②. 认知相关因子的增多会促进神经细胞生长以及新的突触的连接，利于幼鱼的学习和记忆，从而增强认知和学习能力。 【解析】 【分析】大脑皮层言语区中，W区为书写中枢，V区为视觉性语言中枢，S区为运动性语言中枢，H区为听觉性语言中枢。语言、学习、记忆和思维都属于脑的高级功能，学习是神经系统不断地接受刺激，获得新的行为、习惯和积累经验的过程，记忆是将已获信息进行贮存和再现的过程，短期记忆与神经元的活动及神经元之间的联系有关，长期记忆与新突触的建立有关。 【小问1详解】 影响鱼类种群数量特征的因素包括生物因素、非生物因素，其中前者的影响与种群密度有关。 【小问2详解】 ①将幼鱼进行适应性培养后，选择形态和生理状况一致（保证无关变量相同且适宜）的幼鱼在环境丰富不同的条件下人工投喂饵料饲养。7周后测量生长指标，结果如图1，图中数据显示环境丰富条件下鱼的生长速率和体重增加值反而较小，因而说明环境丰富会抑制幼鱼生长。 ②研究者进一步评估幼鱼生长相关因子的变化，结果如图2，根据图中生长相关因子的变化趋势推测黑鲉的体重应该增加，这与①中实验结果相反，其原因可能是环境丰富下饲养使幼鱼取食难度增加，获得的物质和能量较少，消耗能量增加，因此体重增加缓慢；幼鱼的促生长因子增多，抑生长因子减少，能更好的适应复杂环境，即环境丰富条件下有利于提高幼鱼的适应能力。 【小问3详解】 ①测试结果表明，环境丰富下饲养的幼鱼到达终点的时间比简单环境下饲养的幼鱼短，并随测试天数的增加，S+H+组所需时间减少最多，因而可说明环境丰富下饲养的幼鱼认知能力和学习能力都显著增。 ②研究者进一步评估幼鱼的认知相关因子的变化，发现环境丰富下饲养的幼鱼的脑源性神经营养因子和神经生长因子均增加，据此可推测，认知相关因子的增多会促进神经细胞生长以及新的突触的连接，利于幼鱼的学习和记忆，从而增强认知和学习能力，本实验结果说明对于幼小个体增加多样的环境刺激有利于学习能力的提高。 2. 生物入侵是当今世界面临的主要环境问题之一。入侵种一般具有较强的适应能力、繁殖能力和扩散能力，而且在入侵地缺乏天敌，因而生长迅速，导致本地物种衰退甚至消失。回答下列问题： （1）入侵种爆发时，其种群数量增长曲线往往呈_______型。入侵种的爆发通常会使入侵地的物种多样性_______。随着时间的推移，群落的类型可能发生改变，这种演替属于_______。 （2）三裂叶豚草是某区域危害较大的外来入侵植物之一。一种锈菌对三裂叶豚草表现为专一性寄生，可使叶片出现锈斑，对其生长有抑制作用。为了验证该锈菌对三裂叶豚草的专一性寄生，科研人员进行了侵染实验。在三裂叶豚草和多种植物的离体叶片上分别喷洒一定浓度的锈菌菌液，将叶片静置于适宜条件下，观察和记录发病情况。预期结果为：_______。 （3）为有效控制三裂叶豚草，科研人员开展了生物控制试验，样地中三裂叶豚草初始播种量一致，部分试验结果见表。 组别 三裂叶豚草生物量（kg·m-2） 第1年 第2年 第3年 A组 8．07 12．24 12．24 B组：三裂叶豚草+锈菌 7．65 6．43 4．77 C组：三裂叶豚草+广聚萤叶甲 8．1 12．43 12．78 D组：三裂叶豚草+野艾蒿 4．89 4．02 3．12 注：野艾蒿—植物，锈菌—真菌，广聚萤叶甲—昆虫 ①A组的设置应为_______。 ②分析表中数据可知，除锈菌外，可用于控制三裂叶豚草的生物是_______，其与三裂叶豚草的关系是_______。 （4）根据研究结果分析，在尚未被三裂叶豚草入侵但入侵风险较高的区域，可以采取的预防措施是_______；在已经被三裂叶豚草入侵的区域，为取得更好的治理效果，可以采取的治理措施是_______。 【答案】（1） ①. J ②. 降低 ③. 次生 （2）三裂叶豚草的叶片上出现锈斑，其他植物的叶片上没有锈斑 （3） ①. 只种植三裂叶豚草 ②. 野艾蒿 ③. 竞争 （4） ①. 种植野艾蒿 ②. 喷洒一定浓度的锈菌菌液 【解析】 【分析】根据表格可知，自变量是控制三裂叶豚草的生物（野艾蒿一植物、锈菌一真菌、广聚萤叶甲一昆虫），因变量是三裂叶豚草生物量，其他的是无关变量。A组是对照组，B、C、D组是实验组。B组与A组对照，三裂叶豚草生物量逐年减少，而锈菌对三裂叶脉草表现为专一性寄生，说明锈菌可以控制三裂叶豚草的生长，对其生长有抑制作用；C组与A组对照，三裂叶豚草生物量逐年增多，说明广聚萤叶甲不能控制三裂叶豚草的生长；D组与A组对照，三裂叶豚草生物量逐年减少，而野艾蒿与三裂叶豚草是竞争关系，说明野艾蒿可以与三裂叶豚草竞争，在竞争中占优势，控制三裂叶豚草的生长；D组比B组的三裂叶豚草生物量减少得更多，说明野艾蒿可以控制三裂叶豚草生长的作用更强。 【小问1详解】 外来物种如果因为缺少天敌，而数量大增，其种群数量增长曲线往往呈J型。入侵种的爆发通常会与其它生物争夺生存资源，从而影响了其它生物的生存，甚至引起其它生物的死亡，造成生物入侵，这样就会降低生物的多样性，同时本地生物群落的物种组成发生改变，说明群落发生次生演替。 【小问2详解】 根据题意分析可知，锈菌对三裂叶豚草的专一性寄生，可使叶片出现锈斑，所以在三裂叶草和多种植物的离体叶片上分别喷一定浓度的锈菌菌液，三裂叶草叶片上将会出现锈斑，而其他多种植物的叶片上不会出现锈斑，正常生长。 【小问3详解】 ①根据表格可知，自变量是控制三裂叶豚草的生物（野艾蒿一植物、锈菌一真菌、广聚萤叶甲一昆虫），因变量是三裂叶豚草生物量，其他的是无关变量。A组是对照组，B、C、D组是实验组，A组的设置应该是只种植三裂叶豚草。 ②D组和B组的三裂叶豚草生物量都比A组量明显低，说明锈菌和野艾蒿可以控制三裂叶豚草的生长，所以除锈菌外，可用于控制三裂叶豚草的生物是野艾蒿。D组与A组对照，三裂叶豚草生物量逐年减少，而野艾蒿与三裂叶豚草是竞争关系，说明野艾蒿可以与三裂叶豚草竞争，在竞争中占优势，控制三裂叶豚草的生长。 【小问4详解】 根据表格分析可知，D组与A组对照，三裂叶豚草生物量逐年减少，说明野艾蒿可以控制三裂叶豚草的生长，而野艾蒿是植物，与三裂叶豚草是竞争关系，在竞争中占优势，因此在尚未被三裂叶豚草入侵但入侵风险较高的区域，可以采取的预防措施是种植野艾蒿；而锈菌对三裂叶脉草表现为专一性寄生，说明锈菌可以控制三裂叶豚草的生长，对其生长有抑制作用，所以在已经被三裂叶豚草入侵的区域，为取得更好的治理效果可以采取的治理措施是喷洒锈菌。 3. 为研究竹子在水华治理中的作用，科研人员进行相关实验。 （1）水华是由于淡水生态系统中N、P含量过剩，超出了生态系统___能力，蓝细菌大量繁殖，导致生态系统___功能衰退。 （2）蓝细菌在胁迫状态下代谢紊乱会产生更多的H2O2，H2O2积累会伤害细胞。研究者向培养基中加入不同浓度的竹液（将竹子制成粉末，用无菌水配置），培养单细胞蓝细菌和硅藻，统计种群密度，计算种群增长率，结果如图1；进一步测定单独培养时蓝细菌胞内H2O2酶活性，结果如图2。 ①由图1可知，在高浓度竹液条件下，硅藻对蓝细菌的增殖起抑制作用，判断的依据是___。 ②图1显示单独培养时低浓度竹液对蓝细菌种群增长率无显著影响，高浓度竹液使其降低，据图2结果解释原因___。 （3）蓝细菌常集群分布于水系表层，硅藻一般存在于蓝细菌之下的水层，且集群分布的硅藻易迁移。在插入竹签（富含硅）的培养液中共培养蓝细菌群和硅藻细胞，检测硅藻细胞的分布如图3，蓝细菌群的生存状态如图4。 综合上述系列实验，推测竹子在治理水华中的多重作用：___。 【答案】（1） ①. 自我调节 ②. 物质循环、能量流动和信息传递 （2） ①. 与竹液浓度为0g/L和1g/L时相比，当竹液浓度为5g/L时，与单独培养相比，共同培养时蓝细菌的种群增长率低 ②. 低浓度竹液处理，蓝细菌中H2O2酶活性升高，分解过量的H2O2，蓝细菌增殖不受影响；高浓度竹液处理，H2O2酶活性降低，H2O2毒害作用无法消除，蓝细菌增殖被抑制 （3）竹子产生的化学物质促进硅藻增殖，硅藻与蓝藻竞争加剧，蓝藻增殖被抑制；竹子促进硅藻集群分布，并迁移到蓝细菌水层，加速蓝细菌的裂解，使其黄化、沉降，导致蓝细菌种群密度下降，水华得到治理；竹子产生的化学物质直接抑制蓝细菌增殖 【解析】 【分析】由图1可知，较竹液浓度为0g/L、和1g/L，当竹液浓度为5g/L时，与单独培养相比，共同培养时蓝细菌的种群增长率低。 由图2可知，低浓度竹液处理，蓝细菌中H2O2酶活性升高；高浓度竹液处理，H2O2酶活性降低。 由图3可知，集群硅藻进行迁移，说明竹子产生的化学物质促进硅藻增殖。 由图4可知，竹签组黄化、沉降的蓝细菌较多，说明竹子产生的化学物质直接抑制蓝细菌增殖。 【小问1详解】 生态系统具有一定的自我调节能力，水华是由于淡水生态系统中N、P含量过剩，超出了生态系统自我调节能力，导致蓝细菌大量繁殖，导致其他生物大量死亡，进一步导致生态系统的物质循环、能量流动和信息传递等功能衰退。 【小问2详解】 ①据图1可知，较竹液浓度为0g/L、和1g/L，当竹液浓度为5g/L时，与单独培养相比，共同培养时蓝细菌的种群增长率低。 ②由题意可知，竹液胁迫下蓝细菌产生更多H2O2，H2O2积累会伤害细胞，由图2可知，低浓度竹液处理，蓝细菌中H2O2酶活性升高，分解过量的H2O2，蓝细菌增殖不受影响；高浓度竹液处理，H2O2酶活性降低，H2O2毒害作用无法消除，蓝细菌增殖被抑制。 【小问3详解】 由图3可知，集群硅藻进行迁移，说明竹子产生的化学物质促进硅藻增殖，硅藻与蓝藻竞争加剧，蓝藻增殖被抑制，竹子促进硅藻集群分布，并迁移到蓝细菌水层，加速蓝细菌的裂解，使其黄化、沉降，导致蓝细菌种群密度下降，水华得到治理；由图4可知，竹签组黄化、沉降的蓝细菌较多，说明竹子产生的化学物质直接抑制蓝细菌增殖。 4. 北大西洋沿岸某水域生活着多种海藻和以藻类为食的一种水虱，以及水虱的天敌隆头鱼。柏桉藻在上世纪末进入该水域，目前已广泛分布，数量巨大，表现出明显的优势。为探究柏桉藻成功入侵的原因，研究者进行了一系列实验。 （1）柏桉藻与本地藻的种间关系为__________。 （2）研究人员用两个较大的水箱模拟该水域环境，向其中一个水箱中添加8只水虱。每个水箱用纱网（该纱网不能阻止水虱活动）平均分隔成四个区域，依次加入甲、乙、丙三种本地藻和柏桉藻各0.5克（如图1），十天后对海藻称重，结果如下表，该实验结果说明水虱更喜欢取食__________（填“柏桉藻”或“本地藻”）。 海藻种类 海藻重量增加值（g） 组别 甲 乙 丙 柏桉藻 无水虱组 0.4 0.5 0.07 0.1 有水虱组 0.01 0.2 -0.2 0.3 （3）为研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，进一步开展如下实验：该实验的自变量为____________，因变量为____________。在盛有等量海水的五个水箱中分别放入相应的实验材料，其中对照组应放入____________。一段时间后检测结果如图2，该实验结果说明 ①____________________________________； ②____________________________________。 进一步研究发现，柏桉藻含有一种能引起动物不适的化学物质，若隆头鱼吞食水虱时误吞柏桉藻，会将两者吐出，因此水虱更偏好附着在柏桉藻上。 （4）综合以上研究结果，柏桉藻成功入侵的原因是：柏桉藻能为水虱提供庇护场所，有利于水虱种群密度____________，而且____________，因此柏桉藻能够成功入侵。 【答案】（1）竞争 （2）本地藻 （3） ①. 海藻的种类 ②. 水虱的生存率 ③. 隆头鱼和水虱 ④. 海藻会降低隆头鱼对水虱的捕食 ⑤. 柏桉藻对隆头鱼捕食水虱的影响最大 （4） ①. 增加 ②. 水虱更喜欢捕食本地藻 【解析】 【分析】本题考查生态系统的结构等知识。种间关系包括竞争、捕食、互利共生、寄生。 【小问1详解】 柏桉藻与本地藻均是生产者，因此柏桉藻与本地藻的种间关系为竞争。 【小问2详解】 根据表中数据，有水虱组柏桉藻重量增加值明显提高，而本地藻的变化不明显，甚至有所下降，说明水虱更喜欢取食本地藻。 【小问3详解】 本实验是研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，自变量为海藻种类，因变量是水虱的生存率。对照组应不加入海藻，放入隆头鱼和水虱即可。根据实验结果，比较对照组与实验组可知，海藻的加入降低了隆头鱼对水虱的捕食，比较几组实验组可知，加入柏桉藻对水虱的存活率影响是最大的。 【小问4详解】 物种成功入侵的原因大致包括食物、空间资源充足，天敌少，物种之间竞争弱。由于柏桉藻含有一种能引起动物不适的化学物质，则隆头鱼对附着在柏桉藻上的水虱捕食少，导致水虱种群密度增加，又因为水虱更喜欢捕食本地藻，导致本地藻的数量减少，从而为柏桉藻获得了竞争优势，最终柏桉藻能够成功入侵。 【点睛】本题考查了生态系统的结构、种间关系等知识，意在考查学生理解知识要点，把握知识之间的内在联系的能力。 5. 间作是指在同一田地上于同一生育期内， 分行相间种植两种或两种以上作物的种植方式。为研究旱作水稻与西瓜间作对西瓜枯萎病的影响， 研究者进行了系列实验。 （1）西瓜枯萎病由尖孢镰刀菌引起， 尖孢镰刀菌的菌丝可进入西瓜叶片组织， 造成叶片枯萎， 大量减产。从种间关系角度分析， 二者的关系为_________。 （2）研究者将相邻种植的旱作水稻和西瓜之间的土壤分三组进行处理， 相关处理及实验结果如图1不分隔与塑料膜分隔分别模拟了_________。据图1可知， 与其他两组相比， 尼龙网组发病率_________。 （3）为研究相关机制， 研究者进行了下列实验。 ①用图2所示装置种植水稻和西瓜。L 侧水稻幼苗地上部分单独密闭在充有14CO2气体的容器中，装置底部土层整体密封防止14CO2泄露。一段时间后， S侧西瓜叶片中检测出放射性。根据上述实验推测水稻根部可_________， 通过土壤扩散至西瓜， 进入西瓜体内发挥作用。 ②为验证上述推测， 将水稻根浸泡在无菌蒸馏水中一段时间后， 提取溶液中的物质， 鉴定后分别将其中的主要成分施加于接种了尖孢镰刀菌的培养基中， 结果如下表。 施加浓度（mg·L-1） 尖孢镰刀菌菌落直径（mm） 香豆酸 阿魏酸 0 65.03 65.03 0.25 63.57 65.88 0.5 61.39 67.65 据表中信息， 分析尼龙网组与塑料膜组发病率产生差异的原因是_________。 ③推测尼龙网组与不分隔组发病率差异的原因为_________。 （4）研究发现间作土壤中加入丛枝菌根真菌（AMF） 可提高西瓜枯萎病抗性。AMF可与多种植物共生， 通过菌丝桥可将植物的根连接起来。利用上述装置探究 AMF 提高西瓜枯萎病抗性的机制， 实验组在L侧接种 AMF 菌液， 对照组_________。检测S侧西瓜叶片中的放射性， 结果如图3.据图3推测 AMF 提高西瓜枯萎病抗性的机制为_________。 【答案】（1）寄生 （2） ①. 间作与单独种植 ②. 15～21天高于不分隔组且低于塑料膜组，21天后与塑料膜组相等且高于不分隔组 （3） ①. 释放物质 ②. 水稻根系释放的香豆酸可抑制尖刀镰孢菌的增殖 ③. 尼龙网组的L侧与S侧根系无直接接触 （4） ①. 在L侧接种等量灭菌后的AMF培养液 ②. AMF可通过菌丝桥将水稻与西瓜的根连接起来，将水稻根释放的物质运输至西瓜叶片 【解析】 【分析】间作是指在同一田地上于同一生育期内，分行相间种植两种或两种以上作物的种植方式。 【小问1详解】 根据题意信息可知，尖孢镰刀菌的菌丝可进入西瓜叶片组织，导致叶片枯萎所以尖孢镰刀菌和西瓜的关系为寄生。 【小问2详解】 间作是指在同一田地上于同一生育期内，分行相间种植两种或两种以上作物的种植方式。根据题意可知，不分隔可以模拟旱作水稻和西瓜之间间作，塑料膜分隔可以模拟旱作水稻和西瓜进行单独种植。分析图1可知，尼龙网组发病率在15～21天高于不分隔组，且低于塑料膜组，但是到21天后与塑料膜组相等且高于不分隔组。 【小问3详解】 根据图示装置可知，L 侧水稻幼苗地上部分单独密闭在充有14CO2气体的容器中，装置底部土层整体密封防止14CO2泄露。如果在 S侧西瓜叶片中检测出放射性，说明水稻可以通过根部释放物质，通过土壤扩散进入西瓜中，使得西瓜叶片具有放射性。根据表格信息可知，随着香豆酸施加浓度的增加，尖孢镰刀菌菌落直径逐渐减小，而随着阿魏酸施加浓度的增加，尖孢镰刀菌菌落直径逐渐增加。由此推测，尼龙网组与塑料膜组发病率产生差异的原因是水稻根系释放的香豆酸可抑制尖刀镰孢菌的增殖，而水稻根系释放的香豆酸可以通过尼龙布，不能通过塑料膜。尼龙网组L侧与S侧根系无直接接触，不分隔组的根系可直接接触，所以两组的发病率存在差异。 【小问4详解】 根据题意可知，间作土壤中加入丛枝菌根真菌（AMF）可提高西瓜枯萎病抗性。所以在进行探究AMF 提高西瓜枯萎病抗性的机制时，实验组在L侧接种 AMF 菌液，对照组则需要在L侧接种等量灭菌后的AMF培养液。检测S侧西瓜叶片中的放射性，根据图示信息可知，与对照组相比，实验组的放射性强度更高，根据题意可知，AMF可与多种植物共生，通过菌丝桥可将植物的根连接起来，由此推测AMF可以通过菌丝桥将水稻与西瓜的根连接起来，将水稻根释放的物质运输至西瓜叶片。 6. 镁（Mg）是影响光合作用的重要元素，科研人员进行了相关研究。 （1）镁是构成________的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括_______。 （2）为探究镁对水稻光合作用的影响。将正常培养38天的水稻分别转移到无镁培养液（-Mg2+）和正常培养液（+Mg2+）中培养15天，对光合作用指标进行连续跟踪检测，测定光合色素含量相对值、Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率），结果如图1。推测前10天An变化不明显的原因是____；10天后，An显著下降的原因是______。 （3）为进一步探究镁对水稻光合作用的影响，研究者将正常培养38天的水稻在缺镁和正常培养液中培养12天后，每3h检测一次Vcmax的变化，持续跟踪48h，结果如图2。实验结果表明__________，从而影响光合作用。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有______（至少答出两个）。 （4）已知叶绿体中镁含量存在与Vc max相似的变化，且与叶绿体镁转运蛋白MGT3相关。为验证缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，设计实验如下表。请补全表中的检测指标______和图3中的实验结果。 组别 实验材料 实验处理 检测指标 对照组 缺镁培养的水稻植株 缺镁培养液 持续48h检测水稻叶片中的__________ 实验组 正常培养液 （5）研究发现，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，根据上述研究内容解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制_____。 【答案】（1） ①. 叶绿素 ②. 类胡萝卜素 （2） ①. 植物可以利用体内原有的Mg2+，维持光合作用的正常进行 ②. 缺镁导致暗反应的碳固定速率下降 （3） ①. Mg2+主要促进白天的碳固定，对夜间的碳固定无明显影响 ②. ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气含量等光反应阶段指标 （4） ①. MGT3基因的相对表达量 ②. （5）缺Mg2+抑制MGT3基因的表达，MGT3蛋白含量降低使叶绿体中Mg2+含量下降，导致RUBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用暗反应，降低水稻光合作用。 【解析】 【分析】光合作用过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，首先是水在光下分解成氧气和H+，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合形成还原性辅酶Ⅱ（NADPH），在有关酶的催化作用下促使ADP与Pi反应生成ATP；暗反应是在叶绿体基质中进行的，二氧化碳与C5结合生成C3，即二氧化碳的固定。随后在有关酶的作用下，C3接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADHP还原。随后，一些C3经过一系列的反应形成糖类，另一部分C3经过一系列化学变化又形成C5。 【小问1详解】 镁是构成叶绿素（包括叶绿素a和叶绿素b）的重要成分，水稻细胞内的光合色素还包括类胡萝卜素（包括叶黄素和胡萝卜素）。 【小问2详解】 据图1分析，15天内，两种培养液中水稻的光合色素含量相对值无明显变化，且两条曲线无明显差异，说明缺镁对光合色素的含量无影响；而缺镁培养液中的水稻Vc max（最大羧化速率，碳固定指标）和An（净光合速率）从10天后开始明显降低且低于正常培养液中的水稻，推测前10天An变化不明显的原因是植物可以利用体内原有的Mg2+，维持光合作用的正常进行；10天后，An显著下降的原因是缺镁导致暗反应的碳固定速率下降。 【小问3详解】 分析图2可知，在黑暗条件下的水稻在缺镁和正常培养液中的Vc max相差不大，而在光照条件下，缺镁水稻的Vc max明显低于正常水稻，这表明Mg2+主要促进白天的碳固定，对夜间的碳固定无明显影响。为了验证缺镁前期对光反应的影响，还需要检测的指标有ATP、NADPH、光反应速率、电子传递速率、氧气含量等光反应阶段指标。 【小问4详解】 由于缺镁处理能够动态抑制MGT3基因的表达，因此实验的检测指标为MGT3基因的相对表达量。与对照组相比，实验组的镁含量更高，因此实验组的镁转运蛋白MGT3含量应高于对照组。实验结果如图所示： 【小问5详解】 据题意，RUBP羧化酶的活性依赖于Mg2+，RUBP羧化酶是催化光合作用暗反应的酶，再根据上述研究内容可解释短期缺镁影响水稻光合作用的机制：缺Mg2+抑制MGT3基因的表达，MGT3蛋白含量降低使叶绿体中Mg2+含量下降，导致RUBP羧化酶的活性降低，从而抑制光合作用暗反应，降低水稻光合作用。 7. 科研人员获得一株小麦突变体，其籽粒灌浆期叶片绿色时间延长、籽粒重量大。为研究相关机理进行了系列实验。 （1）光合作用的光反应在叶绿体的__________上进行，其上的P蛋白等与__________形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 （2）P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，结果如图1，结果显示___________。灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，结果如图2。据图1及图2结果结合所学知识分析，突变体在灌浆期________，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 （3）进一步发现突变体中编码A蛋白的A基因突变，产生了突变的A蛋白。A蛋白是叶绿体中的一种蛋白酶。 ①为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，推测在小麦体内A蛋白的作用是___________。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。结合图3、图4结果推测，突变体中A蛋白突变导致功能丧失，突变的A蛋白与P蛋白__________，因而产生相关表型。 （4）研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。结合上述研究，说明A蛋白对小麦生存的意义___________。 【答案】（1） ①. 类囊体膜 ②. 光合色素 （2） ①. 突变体的PS含量高于野生型，而[PS]含量两者基本相同 ②. 叶绿素含量较高、PS较多，光反应速率较高，光合速率较高 （3） ①. 催化P蛋白降解 ②. 结合但不降解P蛋白 （4）A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，有利于小麦的生存 【解析】 【分析】1、叶绿体是光合作用的场所，在叶绿体的类囊体薄膜上分布有光合色素和与光反应有关的酶，光合色素能够吸收、传递和转化光能，因此光反应发生在类囊体薄膜上，在叶绿体基质中分布有多种与暗反应有关的酶、C5以及少量的DNA和RNA，暗反应发生在叶绿体基质中。 2、结合题意和图示1、2分析可知，图1中科研人员检测灌浆期野生型和突变体叶片中PS、[PS]含量，根据结果可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，[PS]含量减少，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。图2为灌浆期检测两种小麦的叶绿素含量，由图可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，叶绿素的含量增多有利于对光能的吸收和利用，促进叶片光合作用的进行，使有机物增多。 【小问1详解】 光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，类囊体上的P蛋白等与光合色素形成光合复合体（PS）吸收、传递并转化光能。 【小问2详解】 根据题意，P蛋白对PS具有保护作用，缺失P蛋白的PS为[PS]。分析图1可知，与野生型相比，突变体叶片中PS的含量增加，而[PS]含量两者基本相同，说明突变体中P蛋白含量的增加，有利于保护PS，因此使得PS的含量增加。分析图2可知，与野生型相比，突变体叶片中叶绿素的含量明显增多，结合图1、2结果和所学知识可知，突变体在灌浆期叶片中PS和叶绿素的含量均增加，有利于吸收、传递并转化光能，提高了光能利用率，促进了光合作用的进行，使得合成的有机物增加，因而叶片向籽粒运输有机物总量高，籽粒增重。 【小问3详解】 ①根据题意，为研究A蛋白的功能，科研人员提取野生型小麦叶片蛋白，加入图3所示试剂，处理不同时间后检测P蛋白含量，结果如图3所示，加入溶剂的一组为对照组，加入A蛋白活性抑制剂的一组为实验组，根据图3结果可知，对照组中检测不到P蛋白的存在，实验组中可以检测到P蛋白的存在，说明在小麦体内A基因编码的A蛋白酶能够催化P蛋白的降解，加入A蛋白活性抑制剂的实验组中A蛋白酶的活性被抑制，因此P蛋白不被降解，能够检测到P蛋白的存在。 ②制备图4所示的三种与His（一种短肽，常作为蛋白检测标签）融合的蛋白，分别结合于特定介质上，加入等量的突变体小麦叶片蛋白提取液。孵育一段时间，除去未结合在介质上的蛋白，分离出介质上结合的蛋白进行电泳，使用抗原-抗体杂交检测，结果如图4。根据图4可知，His无关蛋白和HisA蛋白两组用P蛋白抗体检测，没有检测到P蛋白的存在，而His突变的A蛋白一组用P蛋白抗体检测，能够检测到P蛋白的存在，结合图3和图4的结果推测突变体中A蛋白突变导致功能丧失，结合但不降解P蛋白。 【小问4详解】 根据题意，研究发现P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长。由此说明说明A蛋白的存在催化P蛋白降解，使得P蛋白减少，P蛋白减少导致缺少保护的PS在吸收光能后释放活性氧，诱发细胞死亡，从而抑制小麦条锈菌生长，使得小麦不易被条锈菌感染发病，从而有利于小麦的生存。 8. 光照强度是影响水稻产量的主要因素之一，研究者对水稻适应弱光的调控机制进行了系列研究。 （1）弱光条件下，光反应产生的______减少导致水稻减产。 （2）研究者推测RGA1基因与水稻对光的耐受性有关，用野生型（WT）、RGA1功能缺失突变体（d1）和RGA1过表达（OE）株系进行实验，每天光照和黑暗各12h，第3d测量结果如图1和图2。 ①图1实验结果表明，在正常光照下RGA1基因______，在弱光条件下RGA1基因______。 ②WT和d1对弱光耐受性的差异可能与能源物质消耗引起“碳饥饿”有关，据图2分析，请判断WT和dl“碳饥饿”程度的高低并说明理由：______。 （3）图3表示线粒体内膜上的电子传递链，电子经一系列蛋白-色素复合体传递，同时H+从线粒体基质运输到内外膜间隙，最后H+通过复合体Ⅴ向内运输驱动ATP合成。在弱光条件下检测 线粒体内膜上的AOX蛋白含量，发现d1高于WT。请分析RGA1基因对呼吸作用的影响机制：______（用关键词和箭头表示）。 【答案】（1）ATP和NADPH （2） ①. 对水稻存活率无显著影响 ②. 可显著提高水稻的存活率 ③. d1“碳饥饿”程度更高，原因是弱光条件下WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小 （3） 【解析】 【分析】光合作用是在叶绿体上进行的，分为光反应和暗反应。光反应的场所是类囊体薄膜，光反应中吸ⅡⅡ收光能的是4种色素，可以采用无水乙醇提取，利用纸层析法可以将它们分离；暗反应的场所是叶绿体基质，暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，暗反应分为CO2的固定和C3的还原。 【小问1详解】 光反应的产物是氧气、ATP和NADPH，而ATP和NADPH用于碳反应的三碳化物的还原，弱光条件下，光反应产生的ATP和NADPH减少导致水稻减产。 【小问2详解】 图1可知，正常光照强度下，野生型、RGA1功能缺失突变体和RGA1过表达三种株系存活率一样，而弱光照强度下，野生型和RGA1过表达株系存活率一致，RGA1功能缺失突变体植株存活率最低；可见在正常光照下RGA1基因对水稻存活率无显著影响，在弱光条件下RGA1基因可显著提高水稻的存活率。 图2可知，正常光照下，野生型净光合速率和RGA1功能缺失突变体植株差不多一致，RGA1功能缺失突变体的呼吸速率略高于野生型植株，可见正常光照下，RGA1功能缺失突变体总光合速率高于野生型植株；弱光照强度下，WT和d1净光合速率降幅无显著差异，d1的呼吸速率降低更小；可见RGA1功能缺失突变体（d1）植株“碳饥饿”程度高。 【小问3详解】 题图可知，AOX蛋白存在，导致e-绕过Ⅲ、Ⅳ，直接传递给O2，将减少一条电子传递路径与O2结合，H+外流降低，H+通过复合体Ⅴ内流降低，导致ATP含量减少，则呼吸作用增强，能源物质消耗增多；题干信息d1植株中AOX蛋白含量高于WT植株，d1植株缺少RGA1基因表达的产物，AOX正常发挥作用，而野生型植株（WT）含有RGA1基因，该基因正常表达抑制AOX蛋白的作用，导致野生型植株呼吸作用低于d1，可见RGA1基因表达的产物可以通过抑制AOX蛋白发挥作用，从而影响呼吸作用（如图所示）。 9. 研究人员发现大豆细胞中GmPLP1（一种光受体蛋白）的表达量在强光下显著下降。据此，他们作出GmPLP1参与强光胁迫响应的假设。为验证该假设，他们选用WT（野生型）、GmPLP1-ox（GmPLP1过表达）和GmPLP1-i（GmPLP1低表达）转基因大豆幼苗为材料进行相关实验，结果如图1所示。请回答下列问题 （1）强光胁迫时，过剩的光能会对光反应关键蛋白复合体（PSII）造成损伤，并产生活性氧（影响PSII的修复），进而影响______和ATP的供应，导致暗反应_____（填生理过程）减弱，生成的有机物减少，致使植物减产。 （2）图1中，光照强度大于1500umol/m2/s时，随着光照强度的增加，三组实验大豆幼苗的净光合速率均增加缓慢，分析其原因可能是______（试从暗反应角度答出2点）。该实验结果表明GmPLP1参与强光胁迫响应，判断依据是_______。 （3）研究小组在进一步的研究中发现，强光会诱导蛋白GmVTC2b的表达。为探究GmVTC2b是否参与大豆对强光胁迫的响应，他们测量了弱光和强光下WT（野生型）和GmVTC2b-ox（GmVTC2b过表达）转基因大豆幼苗中抗坏血酸（可清除活性氧）的含量，结果如图2所示。 依据结果可推出在强光胁迫下GmVTC2b增强了大豆幼苗对强光胁迫的耐受性（生物对强光胁迫的忍耐程度），其原理是________。 （4）经进一步的研究，研究人员发现GmPLP1通过抑制GmVTC2b的功能，减弱大豆幼苗对强光胁迫的耐受性。若在第（3）小题实验的基础上增设一个实验组进行验证，该实验组的选材为______的转基因大豆幼苗（提示：可通过转基因技术得到相应基因过表达和低表达的植物）。根据以上信息，试提出一个可提高大豆对强光胁迫的耐受性，从而达到增产目的的思路_______（答出1点即可）。 【答案】（1） ①. NADPH ②. C3还原 （2） ①. 受胞间CO2浓度的限制；受光合作用有关酶的数量（活性）的限制；受温度的影响。 ②. 一定范围内，光照较强时，与WT相比，GmPLP1的表达量增加抑制大豆幼苗的光合作用；GmPLP1的表达量减少促进大豆幼苗的光合作用。 （3）GmVTC2b通过增加抗坏血酸含量进而提高大豆清除活性氧的能力，从而增加植株对强光胁迫的耐受性。 （4） ①. GmVTC2b过表达和GmPLP1过表达（或GmVTC2b过表达和GmPLP1低表达） ②. 抑制大豆细胞中GmPLP1的表达；促进大豆细胞中GmVTC2b的表达；增加大豆细胞中抗坏血酸含量 【解析】 【分析】光合作用过程：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；②暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，消耗ATP和NADPH。 【小问1详解】 强光胁迫时，过剩的光能会对光反应关键蛋白复合体（PSII）造成损伤，光反应减弱，光反应产生的ATP和NADPH减少，而暗反应过程中C3还原需要光反应提供ATP和NADPH，因此导致暗反应C3还原减弱，生成的有机物减少，致使植物减产。 【小问2详解】 由于胞间CO2浓度的限制，二氧化碳吸收速率有限，光合作用有关酶的数量（活性）的限制以及温度的影响，所以光照强度大于1500umol/m2/s时，随着光照强度的增加，三组实验大豆幼苗的净光合速率均增加缓慢。一定范围内，光照较强时，与WT相比，GmPLP1的表达量增加抑制大豆幼苗的光合作用；GmPLP1的表达量减少促进大豆幼苗的光合作用，该结果表明GmPLP1参与强光胁迫响应。 【小问3详解】 由于GmVTC2b通过增加抗坏血酸含量进而提高大豆清除活性氧的能力，从而增加植株对强光胁迫的耐受性，因此在强光胁迫下GmVTC2b增强了大豆幼苗对强光胁迫的耐受性（生物对强光胁迫的忍耐程度）。 【小问4详解】 为了验证GmPLP1通过抑制GmVTC2b的功能，减弱大豆幼苗对强光胁迫的耐受性，因此可通过设置GmVTC2b过表达和GmPLP1过表达（或GmVTC2b过表达和GmPLP1低表达）的转基因大豆幼苗来进行实验。根据以上信息，试提出一个可提高大豆对强光胁迫的耐受性，从而达到增产目的的思路抑制大豆细胞中GmPLP1的表达；促进大豆细胞中GmVTC2b的表达；增加大豆细胞中抗坏血酸含量。 10. 科研人员为探究Mg2+对水稻光合作用的影响，开展了一系列实验。请回答： （1）Mg2+参与光合作用过程中____（物质）的合成，该物质直接参与的反应阶段可为暗反应____中（物质变化）提供能量物质____。 （2）为研究Mg2＋对光合作用的影响，科研人员分别模拟环境中Mg2+正常供给( + Mg2+)、缺乏(-Mg2+)条件，测定水稻光合作用相关指标，如图1、2所示。 ①图1结果表明，叶肉细胞叶绿体中的Mg2＋浓度和固定CO2能力都存在“____”的节律性波动，且Mg2＋可以显著____白天固定CO2的过程。 ②进一步测定上述过程中酶R（催化C5与CO2的反应）的变化如图2，结果表明Mg2＋很可能通过____，从而促进CO2的固定。 （3）为探究叶绿体中Mg2＋节律性波动的原因，科研人员又对多种突变体水稻进行实验。 ①已有研究证明，叶绿体膜上的MT3蛋白可以运输Mg2＋。通过检测野生型、突变体MT3（MT3基因缺失）的叶绿体中Mg2＋含量变化，如图3，结果表明，MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2＋至叶绿体内，但并不是唯一的Mg2＋转运蛋白，其依据是____。 ②在另一株突变体OS（OS基因缺失）中，白天叶绿体中Mg2＋含量显著升高。据此，对MT3蛋白、OS蛋白的作用关系，科研人员提出如下假设： 假设1：OS蛋白抑制MT3蛋白，并调节其节律性运输Mg2＋至叶绿体内。 假设2：MT3蛋白节律性运输Mg2＋至叶绿体内，而OS蛋白运出Mg2＋。 通过检测野生型和多个突变体的Mg2＋含量，如下表。 序号 水稻植株 叶绿体中Mg2＋相对含量 1 野生型 2.5 2 突变体MT3 1.5 3 突变体OS 3.5 4 双突变体OM ① （【注】：双突变体OM指OS基因和MT3基因均缺失，且实验中不考虑Mg2＋的损耗） 若表中①为____（填字母），则说明假设一是正确的。 A．1.5 B.2.5 C.3 D.3.5 （4）已有研究表明，光合作用产生的蔗糖会影响OS蛋白的相对含量，且对光合作用进行负反馈调节。结合本实验研究，完善下列白天水稻叶绿体中Mg2＋调节光合作用及其节律性变化的模型［方框中填写物质名称，（ ）中选填“＋”表示促进、“-”表示抑制］。 【答案】（1） ①. 叶绿素 ②. C3还原 ③. ATP和NADPH （2） ①. 光照下（升）高、黑暗下（降）低 ②. 增强 ③. 提高酶R的活性 （3） ①. 与野生型相比，突变体（MT3）叶绿体中Mg2＋相对含量明显低于野生型，且维持在一定值 ②. A （4） 【解析】 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。 【小问1详解】 叶绿素含C、H、O、N、Mg，故Mg2+参与光合作用过程中叶绿素的合成，叶绿素产于光反应为暗反应C3的还原提供ATP和NADPH。 【小问2详解】 ①结合题1可知，叶肉细胞叶绿体中的Mg2＋浓度和固定CO2能力都存在“光照下高、黑暗下低”的节律性波动，有Mg2+组的叶绿体中的Mg2+相对含量、最大CO2固定速率、酶的相对活性都比无Mg2+组高，因此Mg2+显著增强白天固定CO2的过程。 ②由图②结果可知，Mg2+正常供给组酶R的相对活性较高，说明Mg2+通过提高酶R的活性，从而促进CO2的固定。 【小问3详解】 ①对比野生型，突变体的叶绿体中Mg2+相对含量明显低于野生型，且全天浓度均维持在一定数值，因此MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2+至叶绿体内，但并不是唯一的Mg2+转运蛋白。 ②突变体MT3叶绿体中Mg2+相对含量为1.5，突变体OS叶绿体中Mg2+相对含量为3.5，若假设1正确，即OS蛋白抑制MT3蛋白，并调节其节律性运输Mg2+至叶绿体内，则双突变体OM（OS基因和MT3基因均缺失）中叶绿素中Mg2+相对含量在1~（3.5-1.5）之间，即处于1~2之间。 【小问4详解】 MT3蛋白主要负责节律性运输Mg2+至叶绿体内，而Mg2+可以提高酶R的活性，酶R能催化C5与CO2的反应，进一步生成C3、三碳糖、蔗糖等，已知蔗糖会影响OS蛋白的相对含量，且对光合作用进行负反馈调节，因此蔗糖促进OS蛋白的合成，OS蛋白抑制MT3蛋白的作用。如下图所示： 11. 研究者在秦岭地区发现了棕色大熊猫。 （1）研究者研究了三个大熊猫家系，如图1所示（Qizai和Dandan为棕色），据此推测大熊猫棕色的遗传方式最可能是由_______（常/X）染色体上的_____基因控制。 （2）为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结果如图2。据图分析，大熊猫毛色差异的原因是______。 （3）研究者发现B基因的外显子1发生的25个碱基对的缺失可能与毛色变异有关。B基因相应的mRNA序列见图3。 据图分析，25个碱基对的缺失导致毛色变异的可能原因是_______。 （4）黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B蛋白的作用可能与PMEL水解生成淀粉样蛋白有关，图4显示淀粉样蛋白的生成过程。为进一步研究B基因影响熊猫毛色的机理，研究者设计了下列实验： ①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，干扰B基因的______过程导致细胞内B蛋白含量仅为正常细胞的25%。 ②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL切割后的片段，部分结果如图5.B蛋白在PMEL上的作用位点是______（a/b/c/d），做出此判断的依据是______。 （5）综合以上研究概述B基因突变影响熊猫毛色的机理_____。 【答案】（1） ①. 常 ②. 隐性 （2）细胞中黑色素体的数量和大小不同 （3）终止密码子提前出现，无法合成具有特定空间结构的蛋白质，无法执行相应功能 （4） ①. 翻译 ②. d ③. B基因表达下降导致Mβ含量明显上升，而CTF含量明显下降 （5）B基因突变无法合成具有活性的B蛋白，无法对PMEL进行剪切，使得淀粉样蛋白含量下降，影响黑色素的沉积减少了黑色素体的形成，进而影响了毛色 【解析】 【分析】1、系谱图中遗传方式的判断方法：若雄性个体均患病，则是伴Y遗传。排除了伴Y遗传，再判断致病基因的显隐性，“无中生有”（父母没该病，孩子患了该病）为隐性，隐性就看女患者，若其父亲和儿子皆病，则可能是伴X隐性遗传，若其父亲或儿子无病，则一定是常染色体隐性遗传；“有中生无”（父母都有该病，孩子没有该病）为显性，显性就看男患者，其母亲和女儿皆病，可能是伴X显性遗传病，若其母亲或女儿无病，一定为常染色体显性遗传病。推断可能性时，若连续遗传，可能是显性遗传病。看遗传方式，假设患者男女比例相当，可能是常染色体遗传，假设患者男多于女或女多于男，可能是伴性遗传。 2、电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。 【小问1详解】 研究者研究了三个大熊猫家系，图中Qizai和Dandan为棕色，根据相对性状的个体杂交后代没有出现棕色，因此可判断棕色为隐性，棕色Dandan生出的雄性个体表现为黑色，因而可判断大熊猫棕色的遗传方式最可能是由常染色体上的隐性基因控制。 【小问2详解】 为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结合图2结果可以看出，大熊猫毛色差异的原因是细胞中黑色素体的数量和大小不同，之所以表现为棕色是由于其细胞中黑色素体的大小和数量偏小导致的。 【小问3详解】 由于B基因的外显子1发生了25个碱基对的缺失因而导致B基因相应的mRNA序列发生改变，由于缺失的25个碱基对不是3的整数倍，因而对B基因控制合成的蛋白质影响较大，进而表现为mRNA中终止密码子提前出现，无法合成具有特定空间结构的蛋白质，进而无法执行相应功能。 【小问4详解】 ①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，会由于碱基互补配对干扰B基因的翻译过程，进而使得细胞内B蛋白含量仅为正常细胞的25%。 ②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL切割后的片段，部分结果如图5，结果显示，B基因表达下降导致Mβ含量明显上升，而CTF含量明显下降，据此结果可说明B蛋白在PMEL上的作用位点是d。 【小问5详解】 题中显示，黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B蛋白的作用可能与PMEL水解生成淀粉样蛋白有关，而B基因突变无法合成具有活性的B蛋白，无法对PMEL进行剪切，使得淀粉样蛋白含量下降，影响黑色素的沉积减少了黑色素体的形成，进而影响了毛色，因而表现为黑色素体变小，且数量变少，因而表现为棕色。 12. 研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料，通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。 （1）若诱变后某植株出现一个新形状，可通过________________交判断该形状是否可以遗传，如果子代仍出现该突变性状，则说明该植株可能携带________________性突变基因，根据子代________________，可判断该突变是否为单基因突变。 （2）经大量研究，探明了野生型拟南芥中乙烯的作用途径，简图如下。 由图可知，R蛋白具有结合乙烯和调节酶T活性两种功能，乙烯与_______________结合后，酶T的活性_______________，不能催化E蛋白磷酸化，导致E蛋白被剪切，剪切产物进入细胞核，调节乙烯响应基因的表达，植株表现有乙烯生理反应。 （3）酶T活性丧失的纯合突变体在无乙烯的条件下出现_____________（填“有”或“无”）乙烯生理反应的表现型，1#与野生型杂交，在无乙烯的条件下，F1的表现型与野生型相同。请结合上图从分子水平解释F1出现这种表现型的原因：_____________。 （4）R蛋白上乙烯结合位点突变的纯合个体（2#）仅丧失了与乙烯结合的功能。请判断在有乙烯的条件下，该突变基因相对于野生型基因的显隐性，并结合乙烯作用途径陈述理由：_____________。 （5）番茄中也存在与拟南芥相似的乙烯作用途径，若番茄R蛋白发生了与2#相同的突变，则这种植株的果实成熟期会_____________。 【答案】 ①. 自 ②. 显 ③. 表现型的分离比 ④. R蛋白 ⑤. 被抑制 ⑥. 有 ⑦. 杂合子有野生型基因，可产生有活性的酶T，最终阻断乙烯作用途径 ⑧. 纯合体与野生型杂交，F1中突变基因表达的R蛋白不能与乙烯结合，导致酶T持续有活性，阻断乙烯作用途径，表现为无乙烯生理反应，其表现型与纯合体一致，因此突变基因为显性 ⑨. 推迟 【解析】 【详解】（1）对于植物而言，可通过自交看后代有无性状分离来判断。若亲本为突变性状，自交后代发生性状分离，说明该突变性状可遗传，且为显性突变。可以根据子代的表现型的分离比判断其由几对等位基因控制。 （2）由左右两图对比看出：酶T有活性时促进ATP的水解，酶T活性受到抑制后，有利于乙烯生理反应的进行。由左图看出当乙烯与R蛋白结合后，酶T活性受到抑制，不能催化E蛋白磷酸化，导致E蛋白被剪切，剪切产物进入细胞核，可调节乙烯相应基因的表达，植株表现有乙烯生理反应。 （3）由图可知：有无乙烯生理反应发生，关键在于酶T有无活性，因此只要酶T无活性，存在不存在乙烯都会发生乙烯生理反应。 若杂合子含有野生型基因，就可产生有活性的酶T，最终阻断乙烯作用途径。 （4）2#与野生型杂交，F1中突变基因表达的R蛋白不能与乙烯结合，导致酶T持续有活性，阻断乙烯作用途径，表现为无乙烯生理反应，其表现型与2#一致，因此突变基因为显性 （5）由“番茄中也存在与拟南芥相似的乙烯作用途径，若番茄R蛋白发生了与2#相同的突变”和“”突变基因表达的R蛋白不能与乙烯结合，导致酶T持续有活性，阻断乙烯作用途径，表现为无乙烯生理反应”可推知发生突变的该番茄植株果实的成熟期会推迟。 【点睛】本题为信息题，解答信息题的关键是要能从图中或题干中挖掘出关键的信息。本题中关键的信息就是由图中挖掘到的酶T的活性的与有无乙烯生理反应的关系，本题紧紧围绕酶T活性来进行解答，酶T无活性，出现乙烯生理反应；酶T有活性，无乙烯生理反应发生。 13. 遗传性视网膜变性患者成年期会出现严重视力下降，对其遗传机制进行研究。 （1）根据图1所示2个患者家系判断，该病的遗传方式最可能为___遗传。 （2）研究发现该病与多种基因相关。 ①为筛查出各种致病基因，选择___（填“有”或“无”）亲缘关系的331位患者进行检测。 ②发现该病与8号染色体上的R基因有关。由于人体中常发生由Alu序列插入基因引发的突变，研究者扩增患者R基因，电泳筛选分子量___的产物进行测序，确认R基因存在插入突变（记为R1基因）。图1中甲家系的Ⅰ代均为R1杂合子，Ⅱ代均为R1纯合子，乙家系的Ⅰ1与Ⅱ1均为R1的杂合子，由此可初步确定由R1引起患病的是图1中的___家系。 ③R基因存在另一突变（记为R2基因）。发现乙家系Ⅰ2和Ⅱ1均为R2的杂合子，推测R2不具有单独致病性但与发病相关。以下调查结果可作为该推测成立证据的是___（多选）。 a.健康组存在R2纯合子和杂合子 b.老年期R2纯合子未发现潜在病变 c.患者组部分个体的基因型是RR2 d.患者组R2基因频率明显高于健康组 （3）R蛋白功能异常将导致视网膜感光细胞凋亡。R蛋白的氨基末端结合细胞中聚合的微管蛋白，羧基末端与稳定细胞结构有关。为进一步确定R蛋白中与聚合微管蛋白的结合区域，扩增得到3种不同长度的R基因片段，分别导入受体细胞，按照图2-a步骤进行实验，结果如图2-b所示。 实验结果说明___。 （4）R蛋白由2156个氨基酸组成，R1、R2蛋白分别缺失羧基端的796、224个氨基酸。检测发现乙家系Ⅱ1的感光细胞中同时存在R1蛋白和R2蛋白。综合以上信息，从分子与细胞水平推测乙家系Ⅱ1患病原因___。 【答案】（1）常染色体隐性 （2） ①. 无 ②. （比正常R基因）大 ③. 甲 ④. abd （3）R蛋白与聚合微管蛋白结合的区域位于氨基末端1-237位氨基酸序列中 （4）乙家系Ⅱ1感光细胞中的R1蛋白羧基端缺失，不能稳定细胞结构，R2蛋白仅具有部分活性。当细胞中只有R1、R2蛋白时，不足以完成正常功能，引起感光细胞凋亡 【解析】 【分析】人类遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病： （1）单基因遗传病包括常染色体显性遗传病（如并指）、常染色体隐性遗传病（如白化病）、伴X染色体隐性遗传病（如血友病、色盲）、伴X染色体显性遗传病（如抗维生素D佝偻病）。 （2）多基因遗传病是由多对等位基因异常引起的，如青少年型糖尿病。 （3）染色体异常遗传病包括染色体结构异常遗传病（如猫叫综合征）和染色体数目异常遗传病（如21三体综合征）。 【小问1详解】 据图可知，图中甲家系中双亲正常，但生有患病的孩子，说明该病是隐性遗传病，又因为患病女性的父亲正常，说明致病基因位于常染色体，是常染色体隐性遗传病。 【小问2详解】 ①由于有亲缘关系可能导致发病率更高，故为筛查出各种致病基因，选择无亲缘关系的331位患者进行检测。 ②分析题意，人体中常发生由Alu序列插入基因引发的突变，插入会导致基因的碱基对增多，分子量变大，故扩增患者R基因，电泳筛选分子量（比正常R基因）大的产物进行测序；由（1）常染色体隐性遗传病的结论可知，图中的I代均应是杂合子，子代患病个体应为纯合子，结果表明图1中甲家系的Ⅰ代均为R1杂合子，Ⅱ代均为R1纯合子，乙家系的Ⅰ1与Ⅱ1均为R1的杂合，说明R1引起患病的是图1中的甲家系。 ③分析题意，所选依据应能证明R2不具有单独致病性但与发病相关，结合图示结果可知，健康组存在R2纯合子和杂合子、老年期R2纯合子未发现潜在病变（说明存在该基因并不单独致病）、患者组R2基因频率明显高于健康组（说明与发病相关），但患者组部分个体的基因型是RR2，则说明R2可能与患病有关。 故选abd。 【小问3详解】 分析题意，实验过程进一步确定R蛋白中与聚合微管蛋白的结合区域，扩增得到3种不同长度的R基因片段，分别导入受体细胞，据图可知，全长R蛋白的受体蛋白和N1的实验结果相同，而N2与两者不同，又因为N1表示R蛋白的1-682位氨基酸，而N2表示238-682位氨基酸，据此推测，说明含有R蛋白与聚合微管蛋白结合的区域位于N1与N2不同的区域，即氨基末端1-237位氨基酸序列中。 【小问4详解】 R蛋白由2156个氨基酸组成，R1、R2蛋白分别缺失羧基端的796、224个氨基酸，现乙家系Ⅱ1的感光细胞中同时存在R1蛋白和R2蛋白，从分子与细胞水平推测乙家系Ⅱ1患病原因是：乙家系Ⅱ1感光细胞中的R1蛋白羧基端缺失，不能稳定细胞结构，R2蛋白仅具有部分活性。当细胞中只有R1、R2蛋白时，不足以完成正常功能，引起感光细胞凋亡。 14. 哺乳动物产生配子时，精子或卵细胞中某些基因会获得标志其来源的遗传修饰，导致后代体细胞中来源两个亲本的等位基因中只有一个表达，这种现象称为基因印记，带有标志的基因称为印记基因。DNA甲基化是基因印记的重要方式之一，印记基因在子代体细胞的有丝分裂中保持终生，但在子代形成配子时，亲本的甲基化印记被去除，遗传印记会重新设定。 （1）基因印记____________（“属于”或“不属于”）表观遗传现象，其原因是________________________。 （2）鼠的灰色（A）与褐色（a）是一对相对性状（基因位于常染色体上，不考虑其他变异），下图为基因印记对小鼠等位基因表达和传递影响的示意图： 现有一只褐色雌鼠和一只灰色雄鼠杂交，子代均是褐色（子代数量足够多）。①另有两只雌雄小鼠杂交，子代小鼠中既有灰色又有褐色（比例接近1∶1），则这两只亲本小鼠的基因型组合可能是____________。②某该种小鼠种群中AA基因型个体占36%，Aa基因型个体占40%，aa基因型个体占24%，各基因型个体中雌雄比为1∶1，种群内个体自由交配，则子一代小鼠中灰色：褐色为____________。 （3）大多数印记基因成簇存在，且其中至少包含一个转录产物是长链非编码RNA（ln-cRNA）的基因。lncRNA不编码蛋白质，但能通过与其模板链结合导致部分基因不能表达，从而起到调控基因簇中其他基因表达的作用。下图表示某种印记基因簇的组成和表达情况，其中ICE中分布着IncRNA基因的启动子。 依据本题信息可以推测：①母源染色体上lncRNA基因____________（“能”或“不能”）表达，原因是____________。②图示个体中来自____________（“母源染色体”或“父源染色体”）上的Slc22a3基因和Slc22a2基因能表达。 【答案】（1） ①. 属于 ②. 基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生了可遗传的变化 （2） ①. Aa×AA、Aa×Aa、Aa×aa ②. 14∶11 （3） ①. 不能 ②. ICE基因被甲基化修饰，导致lncRNA基因无法转录 ③. 母源染色体 【解析】 【分析】表观遗传学则是指在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。 【小问1详解】 表观遗传学则是指在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化，基因印记属于一种表观遗传现象，理由是基因印记中基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生了可遗传的变化； 【小问2详解】 ①子代只表达来自于母本的基因，子代小鼠中既有灰色又有褐色（比例接近1∶1），父本可以为AA、Aa、aa中任意一种，故杂交组合存在三种；②该种群中A配子比例=36%+40%/2=56%，a配子比例=24%+40%/2=44%，由于雄配子印记后甲基化，雌配子印记后去甲基化，故该种群内个体自由交配，则子一代小鼠中灰色：褐色=56%∶44%=14∶11； 【小问3详解】 由题意可知，母源染色体上母源染色体上的ICE基因被甲基化修饰，导致lncRNA基因无法转录，故母源染色体上lncRNA基因不能表达。母源染色体上lncRNA基因不能表达，没有形成转录产物lncRNA与模板链结合发挥抑制作用，因此母源染色体上的Slc22a3基因和Slc22a2基因能表达。 15. 水稻的花为两性花，且很小。袁隆平院士利用雄性不育系水稻，培育出的杂交水稻为解决粮食问题作出了巨大贡献。现在，越来越多的新技术用于作物改良，如获2020年诺贝尔化学奖的CRISPR/Cas9基因编辑系统。该系统主要包含向导RNA（sgRNA）和Cas9蛋白两部分：sgRNA能特异性识别特定的DNA序列，能引导Cas9蛋白到相应位置切割DNA，最终实现对靶基因序列定点编辑。 （1）科研人员发现一株温敏雄性不育突变株甲（基因型为tms5 tms5），在温度高于25℃时表现为雄性不育。水稻雄性育性与TMS5、Ub基因有关。TMS5基因编码的核酸酶X能降解Ub mRNA．高温会诱导花粉母细胞中的Ub基因过量表达，若Ub蛋白大量积累将导致花粉败育（如图）。 ①当温度高于25℃时，基因型为TMS5tms5的水稻表现型为_____（填“雄性可育”或“雄性不育”），结合以上信息说明原因_____。 ②现有另一株温敏雄性不育植株乙，其雄性不育的起点温度为21℃。考虑到大田中环境温度会有波动，制备水稻杂交种子时，选用植株乙作母本进行杂交更合适，理由是_____。 （2）为了培育不受温度影响的雄性不育株，研究人员将CRISPR/Cas9体系对水稻相关基因进行编辑，Cas9蛋白对TMS5基因剪切后，断裂的DNA分子会自动修复，在中断点处插入碱基A后，两个片段在_____酶的作用下重新连接，得到编辑成功的基因。CRISPRCas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”，sgRNA的识别序列越短，基因编辑的脱靶率越高。请分析原因：_____。 （3）科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，将纯合野生稻（2n）甲中的冷敏型基因g改造为耐冷型基因G，筛选得到纯合耐冷突变体丁。同时利用转基因技术将抗虫基因转入不抗虫野生稻中，培育得到纯合抗虫水稻乙和丙，外源的抗虫基因可以插入到不同的染色体上。科研人员进行实验如下表： 实验 亲本 F1表现型 F2表现型及数量 A 甲×丁 耐冷型 耐冷型280，冷敏型200 B 乙×丙 全抗虫 抗虫1502，不抗虫99 ①实验A的F2中耐冷型植株与冷敏型植株的数量比是7：5，有人提出假设：F1产生的雌配子育性正常，但带有G基因的花粉成活率很低（假设其花粉成活率保持不变）。请设计杂交实验，检验上述假设，并写出支持该假设的子代表现型及比例。 实验方案及结果：_____。 ②实验B的F2出现该性状分离比的原因是_____。 【答案】（1） ①. 雄性可育 ②. 基因型为TMS5 tms5的水稻同时含有正常的核酸酶X和异常的核酸酶X；高于25℃时，Ub基因转录出的过多mRNA被正常的核酸酶X分解，细胞内Ub蛋白处于低水平状态，表现为雄性可育。 ③. 与甲相比，乙雄性不育的起点温度更低，受粉时出现雄性可育的情况更少，不易出现自交和杂交种混杂的现象 （2） ①. DNA连接酶 ②. sgRNA的识别序列短，特异性差，容易与其他片段结合造成编辑出错 （3） ①. 将实验A中F1植株与甲进行正反交实验，观察并统计子代表现型及比例。F1植株作母本时，子代耐冷型：冷敏型=1：1；在反交实验中，子代耐冷型：冷敏型=1：5（或F1植株作父本时，子代耐冷型：冷敏型=1：5；在反交实验中，子代耐冷型：冷敏型=1：1） ②. 乙和丙植株抗虫基因位于非同源染色体上，乙和丙上抗虫基因的遗传遵循自由组合定律 【解析】 【分析】1、CRISPR/Cas9基因编辑系统：该系统主要包含向导RNA（sgRNA）和Cas9蛋白两部分；其中sgRNA能特异性识别特定的DNA序列，能引导Cas9蛋白到相应位置切割DNA，最终实现对靶基因序列定点编辑。 2、表现型受基因控制，也受环境影响，即相同的基因型在不同的环境下，可能出现不同的性状。 3、基因自由组合定律的实质：在形成配子时，等位基因随同源染色体的分离而分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。 【小问1详解】 ①由题意和题图可知，基因型为TMS5 tms5的水稻同时含有正常的核酸酶X和异常的核酸酶X；高于25℃时，Ub基因转录出的过多mRNA被正常的核酸酶X分解，细胞内Ub蛋白处于低水平状态，表现为雄性可育，因此当温度高于25℃时，基因型为TMS5tms5的水稻表现型为雄性可育。 ②与甲相比，乙雄性不育的起点温度更低，受粉时出现雄性可育的情况更少，不易出现自交和杂交种混杂的现象，因此制备水稻杂交种子时，选用植株乙作母本进行杂交更合适。 【小问2详解】 DNA连接酶可使两个DNA片段之间形成磷酸二酯键而连接为一个DNA分子；sgRNA的识别序列短，特异性差，容易与其他片段结合造成编辑出错，即所说的“脱靶”现象。 【小问3详解】 ①实验A的F2中耐冷型植株与冷敏型植株的数量比是7：5，若F1产生的雌配子育性正常，但带有G基因的花粉成活率很低（假设其花粉成活率保持不变），即F1产生的雌配子育性正常，而带有G基因的花粉成活率很低，雌配子G: g=1:1，要使F2冷敏型植株gg占5/12，故g雄配子要占5/12+1/2=5/6，即雄配子G: g=1:5。则如果F1植株Gg作母本，野生型gg作父本，F2耐冷型:冷敏型=1:1；反交实验中，F1植株Gg作父本，野生型g作母本，F2耐冷型:冷敏型=1:5。 ②实验B的F2中抗虫：不抗虫=15:1，是“9:3:3:1”的变式，因此出现性状分离比的原因是乙和丙植株抗虫基因位于非同源染色体上，乙和丙上抗虫基因的遗传遵循自由组合定律。 【点睛】本题考查转基因技术和基因、蛋白质与性状的关系的相关知识点，要求考生有一定的实验设计能力和探究能力，意在考查考生对知识点的理解和把握内在联系综合运用能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。 16. 研究人员就乙烯对水稻胚芽鞘伸长的作用展开了相关研究。 （1）研究表明乙烯能促进水稻种子萌发过程中胚芽鞘的伸长，促进幼苗出土。在此过程中，乙烯与生长素之间具有_______效应。 （2）研究人员检测种子出土过程中乙烯释放量和集中在胚芽鞘顶部的蛋白E1含量变化，结果如图1和2。据此推测乙烯与E1的表达呈_______相关。 （3）ROS（活性氧）在植物生长和抗逆境中发挥重要作用，研究人员推测ROS参与了乙烯对胚芽鞘生长的调控过程，对照V基因的表达产物参与清除ROS。现构建了e1突变体（E1基因突变）、e1/V-OX突变体（E1基因突变、V基因过表达）。观察乙烯处理下不同组的细胞伸长情况，如图3。 ①对比_________（填字母）伸长量，说明乙烯通过促进E1基因的表达促进细胞伸长； ②对比b图、e图显示，乙烯处理后，细胞仍有伸长。针对这一现象，提出一种假设_______。 ③e1/V-OX与e1相比，胚芽鞘细胞长度显著增加。有人认为E基因通过V基因发挥促进细胞伸长的作用。你是否认同该观点并说明理由______。 （4）根据以上研究成果，有人提出了培育ROS合成酶基因的缺失突变体水稻品种。请评价该思路____。 【答案】（1）协同 （2）正 （3） ①. ade ②. 乙烯还能通过其他途径促进胚芽鞘细胞的伸长 ③. 不认同，证据不足，还需要增加V基因缺失突变体的实验组 （4）该思路不合理，ROS在植物生长和抗逆境中发挥重要作用 【解析】 【分析】植物激素是指植物体内一定部位产生，从产生部位运输到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。人们发现的植物激素有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等。在植物体内，生长素在细胞水平上起着促进细胞伸长生长，诱导细胞分化等作用。 【小问1详解】 乙烯能促进水稻种子萌发过程中胚芽鞘的伸长，生长素也能促进细胞的伸长，因此在幼苗出土的过程中，乙烯与生长素之间作用相同，即具有协同效应。 【小问2详解】 据图1分析可知，在种子出土过程中，乙烯释放量逐渐减少，据图2可知在该过程中集中在胚芽鞘顶部的E1的含量逐渐减少，据此可以推测乙烯与E1的表达呈正相关。 【小问3详解】 分析对照组可知，与野生型相比，el突变体的细胞伸长量有所减少，e1/V-OX突变体的细胞伸长量有所增加，乙烯处理后，ac组细胞伸长量基本相同，b组伸长量小于ac组。①对比ade伸长量，说明乙烯通过促进E1基因的表达促进细胞伸长；②对比b图、e图显示，乙烯处理后，细胞仍有伸长，说明el突变体不能合成E1蛋白后乙烯仍可以促进细胞的伸长。针对这一现象，可提出如下假设：乙烯还能通过其他途径促进胚芽鞘细胞的伸长；③e1/V-OX与e1相比，胚芽鞘细胞长度显著增加，有人认为E基因通过V基因发挥促进细胞伸长的作用。因该实验中证据不足，，所以表示不认同。如需证明E基因通过V基因发挥促进细胞伸长的作用，还需要增加V基因缺失突变体的实验组。 【小问4详解】 根据以上研究成果，有人提出了培育ROS合成酶基因的缺失突变体水稻品种。据题意可知ROS在植物生长和抗逆境中发挥重要作用，缺失ROS合成酶基因后植物可能无法生长，因此该思路不合理。 17. 赤霉素（GA）在拟南芥下胚轴生长中起着重要作用，研究发现该过程受到水杨酸（SA）的影响。 （1）GA与SA都是植物激素，它们是由植物体内产生，对植物生长发育起_______作用的有机物。 （2）GA促进下胚轴生长的主要机理是：GA与GA受体结合形成复合物，促进抑制生长的D蛋白降解。为研究SA对GA作用的影响，研究者开展了一系列实验。 ①用GA与SA处理野生型拟南芥，一段时间后测定其下胚轴的长度（图1）。从图1可以看出，在影响下胚轴生长方面，两种激素的作用效果_______。结合前人研究，推测SA可能抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长。 ②用SA处理野生型和npr1突变体拟南芥（见图2），可知突变体对SA处理_______（选填“敏感”或“不敏感”）。研究发现当SA存在时，NPR1与某物质结合，形成的复合物可促进GA受体降解。推测经SA处理后，与野生型相比，npr1突变体中的GA受体_______。 ③为进一步验证SA能抑制D蛋白的降解，且该过程依赖NPR1。请在图3中补充另外2个组中使用的实验材料及对应的实验处理_______。 （3）结合上述研究，请写出SA抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长的作用机制_______。 【答案】（1）调节 （2） ①. 相反 ②. 不敏感 ③. 降解减少 ④. Ⅰ：+ ⅰ：野生型 Ⅱ：+ ⅱ：npr1突变体 （3）SA能促进NPR1与某物质形成复合物，促进GA受体降解，使GA无法发挥作用，D蛋白不降解，从而抑制下胚轴生长 【解析】 【分析】赤霉素、生长激素等植物激素，是由植物体内产生，从产生部位运输到作用部位，对植物生长发育起调节作用的有机物。 【小问1详解】 植物激素是由植物体内产生，从产生部位运输到作用部位，对植物生长发育起调节作用的有机物。 【小问2详解】 ①分析图1可知：与对照组相比，GA促进下轴胚生长，SA抑制下轴胚生长，所以在影响下胚轴生长方面，两种激素的作用效果相反。 ②分析图2可知：npr1突变体拟南芥，用SA处理或不处理，对其生长均没有影响，说明突变体对SA处理不敏感。当SA存在时，NPR1与某物质结合，形成的复合物可促进GA受体降解。npr1突变体由于缺少npr1基因，无法形成NPR1，无法使其与某物质结合，形成复合物来促进GA受体降解，所以npr1突变体中的GA受体降解减少。 ③实验验证SA能抑制D蛋白的降解，且该过程依赖NPR1。自变量为SA和NPR1，因变量为D蛋白含量。实验思路：实验分为三组，图3中从左到右的处理依次为：用野生型不用SA处理、野生型用SA处理、npr1突变体并用SA处理，于相同且适宜条件下培养一段时间后检测D蛋白含量。 【小问3详解】 分析图3可知：加入SA的野生型与野生型相比，D蛋白基本不降解，SA可以抑制D蛋白的降解，用SA处理的npr1突变体与野生型未加SA的D蛋白降解结果相似，说明SA依赖NPR1抑制D蛋白的降解。综上所述，SA抑制GA介导的拟南芥下胚轴生长的作用机制如下：SA能促进NPR1与某物质形成复合物，促进GA受体降解，使GA与GA受体无法结合形成复合物，无法使D蛋白降解，从而抑制下胚轴生长。 18. 植物激素是植物正常生长发育不可缺少的调节性物质，人类对于植物激素的研究已经取得了大量的科研成果。如图是以水稻为实验材料的研究，揭示了生长素与细胞分裂素影响植物根系生长的机制。请回答下列问题： （1）刚刚收获的马铃薯块茎种到土壤里不能发芽，其原因是块茎中含有较多的__________（填激素名称）使其进入休眠期，要解除它的休眠，促使其发芽，可用与__________（填激素名称）作用效果类似的化学物质处理。 （2）据图分析，__________含量上升会促进根系的生长；促进细胞分裂素氧化酶合成的因素有__________含量上升。 （3）研究发现A基因可能是合成细胞分裂素氧化酶的关键基因，进而影响水稻根系的生长。为了验证上述推测，科研人员构建了敲除A基因的水稻突变体，继续进行实验。 组别 水稻种类 检测指标 1 普通水稻（野生型） b 2 a 同上 ①请补充上表中a、b处的内容，完善实验方案。a__________；b__________。 ②实验的检测结果为1组水稻根的平均长度__________（“长于”或“短于”）2组，说明A基因是合成细胞分裂素氧化酶的关键基因。 （4）综合上述内容可知：在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立起作用，而是多种激素__________ 。 【答案】（1） ①. 脱落酸 ②. 赤霉素 （2） ①. 生长素 ②. 生长素和细胞分裂素 （3） ①. 水稻突变体 ②. 根的平均长度 ③. 长于 （4）相互作用共同调节 【解析】 【分析】分析图示可知，根尖细胞产生生长素，促进根系生长；根尖细胞产生细胞分裂素，抑制根系的生长；生长素和细胞分裂素含量上升，会促进细胞分裂素氧化酶的合成；细胞分裂素氧化酶能分解细胞分裂素，使其含量下降，解除对根系生长的抑制。 【小问1详解】 脱落酸会抑制种子的萌发，刚刚收获的马铃薯块茎种到土壤里不能发芽，其原因是块茎含有较多的脱落酸；赤霉素能够促进萌发，要解除休眠，促使其发芽，可用与赤霉素作用效果类似的化学物质处理。 【小问2详解】 由图可知，生长素含量上升会促进根系的生长；生长素含量上升以及细胞分裂素的上升会促进细胞分裂素氧化酶的合成。 【小问3详解】 ①题干信息分析可知，实验目的是验证A基因可能是合成细胞分裂素氧化酶的关键基因，进而影响水稻根系的生长，而实验材料是科研人员构建的A基因敲除的水稻突变体，实验检测指标是根的长度，故表格中普通水稻为对照组，则a为实验组，为水稻突变体，b根的平均长度。 ②由于缺少A基因，进而不能合成细胞分裂素氧化酶，也就不能分解细胞分裂素，细胞分裂素含量一直较高，不能解除对根系生长的抑制，因此1组水稻根的平均长度长于2组。 【小问4详解】 在植物的生长发育和适应环境变化的过程中各种植物激素并不是孤立起作用，而是多种激素相互作用共同调节。 19. 昆虫取食可诱导植物激素茉莉酸（JA）迅速积累，进而激活植物防御反应。 （1）在植物防御反应中，JA作为___分子，通过诱导防御蛋白的表达来抑制昆虫的生长。 （2）植物在响应虫害过程中乙烯含量也快速增加。为探究乙烯在JA合成中的作用，研究者进行实验。 ①与野生型植株相比，昆虫取食后的乙烯不敏感突变体中JA积累量减少、JA合成基因表达下调，说明乙烯___JA的合成。 ②ERF蛋白具有转录激活活性，乙烯可促进该蛋白表达。研究者推测在JA合成基因的启动子中存在ERF的结合序列，并进行实验验证，结果如下图。 注：依据JA合成基因启动子序列制备双链DNA做探针 由于第1、3、4组的阻滞带出现情况依次为___（填“有”或“无”），从而证实上述推测。 （3）将ERF启动子与荧光素酶（能够催化荧光素氧化发光的酶）基因拼接后构建表达载体，与ERF基因表达载体共同导入烟草原生质体中。检测发现，导入ERF基因的细胞荧光强度显著高于对照组。该实验的目的是___。由此可知，昆虫取食后，ERF表达量通过___调节实现快速增加、进而诱导JA的迅速积累。 （4）昆虫取食还激活了脱落酸信号通路，进而促进重要防御性蛋白基因的表达。综上所述，多种植物激素并不是孤立地起作用，而是___调控植物的防御反应。 【答案】（1）信号 （2） ①. 促进 ②. 无、无、有 （3） ①. 探究ERF能否通过激活启动子来调控自身的表达 ②. 反馈 （4）共同 【解析】 【分析】多种植物激素对植物生命活动的调节并不是孤立地起作用，而是共同调控植物的生命活动。 【小问1详解】 在植物防御反应中，JA作为信号分子，通过诱导防御蛋白的表达来抑制昆虫的生长。 【小问2详解】 ①与野生型植株相比，昆虫取食后的乙烯不敏感突变体中JA积累量减少、JA合成基因表达下调，说明乙烯促进JA的合成。 ②由图可知，1组有标记的野生型探针但无ERF蛋白，，故无阻滞带，3组有EFR蛋白，但存在1000倍未标记的野生型探针与EFR蛋白结合，故无阻滞带，4组有ERF蛋白和标记的野生型探针，故有阻滞带，故由于第1、3、4组的阻滞带出现情况依次为无、无、有，从而证实上述推测。 【小问3详解】 ERF启动子与荧光素酶（能够催化荧光素氧化发光的酶）基因拼接后构建表达载体，与ERF基因表达载体共同导入烟草原生质体中。检测发现，导入ERF基因的细胞荧光强度显著高于对照组。该实验的目的是探究ERF能否通过激活启动子来调控自身的表达。由此可知，昆虫取食后，ERF表达量通过反馈调节实现快速增加、进而诱导JA的迅速积累。 【小问4详解】 昆虫取食还激活了脱落酸信号通路，进而促进重要防御性蛋白基因的表达。综上所述，多种植物激素并不是孤立地起作用，而是共同调控植物的防御反应。 20. 土壤板结会导致水稻根系出现变短的现象，我国研究人员展开了相关研究。 （1）生长素对植物根系生长发育的影响因浓度不同有较大差异，当________浓度时抑制根的生长。 （2）研究人员发现压实土壤后根部的脱落酸（ABA）浓度升高。利用ABA合成缺陷突变株开展实验，观察到生长4天的幼苗形态如图1所示。由此可作出推测_______。 （3）生长素在植物根系生长发育中起着关键作用，推测ABA对水稻根系生长的作用与生长素有关。进一步研究发现，在给予外源ABA处理后，幼苗中生长素合成相关基因YUC表达增强。研究人员提出了“ABA通过生长素引发根系生长变化”的假说。请从A~ I中选择字母填入表格，补充验证上述假说的实验方案。 组别 材料 培养条件 检测指标 1 野生型植株 土壤不压实；不施加外源ABA ③________ 2 ②________ 3 ①________ 土壤不压实；不施加外源ABA 4 同② A．野生型植株 B．ABA合成缺陷植株 C．生长素合成缺陷植株 D．土壤压实 E．土壤不压实 F．施加外源ABA G．不施加外源ABA H．测定ABA含量 I．测定幼苗的根长 （4）实验证实上述假说成立。进一步推测ABA是通过转录因子b46调控YUC基因的启动子r7而激活生长素合成。研究人员培育了一系列突变体作为实验材料： 序号 ① ② ③ ④ ⑤ 突变体类型 r7缺失 b46缺失 b46过表达 r7缺失b46缺失 r7缺失b46过表达 对野生型和五种突变型幼苗分别给予外源ABA处理，4天后测定根长。若_____和_____结果相同，则支持“b46通过调控r7而激活生长素合成”。 （5）研究人员还发现土壤板结会引起根部乙烯增多，引发转录因子os1也作用于启动子r7上调生长素合成。综合上述研究，完善土壤板结引发根生长变化的调控图_____（在方框中以文字和箭头的形式作答）。 【答案】（1）高 （2）压实土壤后，ABA浓度升高导致根的生长受抑制 （3） ①. C ②. EF ③. I （4） ①. ① ②. ④ （5） 【解析】 【分析】生长素：合成部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子。主要生理功能：生长素的作用表现为两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长。 脱落酸：合成部位：根冠、萎蔫的叶片等。主要生功能：抑制植物细胞的分裂和种子的萌发，促进植物进入休眠；促进叶和果实的衰老、脱落。 【小问1详解】 由于生长素的作用表现为低浓度促进生长，高浓度抑制生长，生长素对植物根系生长发育的影响因浓度不同有较大差异，当高浓度时抑制根的生长。 【小问2详解】 根据题意，压实土壤后根部的脱落酸（ABA）浓度升高。利用ABA合成缺陷突变株开展实验，野生型为对照组，ABA合成缺陷突变株为实验组，土壤压实和未压实又构成对照关系，观察到生长4天的幼苗形态如图1所示。根据图示结果和题意可知，与ABA合成缺陷突变株相比，压实土壤后，ABA浓度升高导致根的生长受抑制。 【小问3详解】 根据题意可知，生长素在植物根系生长发育中起着关键作用，推测ABA对水稻根系生长的作用与生长素有关。进一步研究发现，在给予外源ABA处理后，幼苗中生长素合成相关基因YUC表达增强。因此该实验的目的是：ABA通过生长素引发根系生长变化。该实验的自变量为是否添加外源ABA以及植株是否产生生长素，故实验中采用的实验材料为野生型植株和生长素合成缺陷植株构成对照，实验操作中土壤是否压实和是否施加外源ABA构成对照，实验的因变量为根系的生长变化，因此需要测定幼苗的根长。结合表中信息可知，实验材料①为C生长素合成缺陷植株，培养条件②为E土壤不压实和F施加外源ABA，与土壤不压实和不施加外源ABA构成对照关系，检测指标（因变量）③为I测定幼苗的根长。 【小问4详解】 根据题意，实验验证ABA通过生长素引发根系生长变化成立，进一步推测ABA是通过转录因子b46调控YUC基因的启动子r7而激活生长素合成。分析表中实验结果可知，对野生型和五种突变型幼苗分别给予外源ABA处理，4天后测定根长，若支持“b46通过调控r7而激活生长素合成”，则表中①r7缺失和④r7缺失b46缺失实验结果相同， 【小问5详解】 根据题意，研究人员还发现土壤板结会引起根部乙烯增多，引发转录因子os1也作用于启动子r7上调生长素合成。综合上述研究可知，土壤板结引起根部脱落酸（ABA）浓度升高和根部乙烯增多，ABA通过转录因子b46调控YUC基因的启动子r7而激活生长素合成，乙烯引发转录因子os1也作用于YUC基因的启动子r7上调生长素合成，最终导致基因YUC表达增强，生长素合成增多，生长素浓度过高抑制了根的生长。因此土壤板结引发根生长变化的调控图为：。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $