精品解析：2024届天津市十二区重点学校高三二模生物试题变式题11-13

1. 马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图2是蔗糖从叶肉细胞进入筛分子-伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题： （1）图1所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是___（填标号）。为马铃薯叶片提供C18O2，块茎中会出现18O的淀粉，请写出18O转移的路径：C18O2→___→淀粉，叶肉细胞光合作用的产物中___（会/不会）出现18O2。 （2）图2中甲具有___酶活性。乙（SUT1）是一种蔗糖转运蛋白，在马铃薯植株中成功导入蔗糖转运蛋白反义基因（转录的模板链是SUT1基因转录模板的互补链）后SUT1基因表达的___水平降低，导致SUT1含量下降，此时叶片中可溶性糖和淀粉总量会___，最终导致块茎产量___。 （3）当图①中叶肉细胞的净光合速率为0时，其中叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质中的O2浓度从高到低依次是___。 【答案】（1） ①. ② ②. C3→磷酸丙糖→蔗糖 ③. 不会 （2） ①. ATP水解 ②. 翻译 ③. 升高 ④. 降低 （3）叶绿体基质>细胞质基质>线粒体基质 【解析】 【分析】分析图1：①是光合作用的暗反应阶段的二氧化碳的固定阶段，②是暗反应中的三碳化合物的还原阶段。从图中可以看出，暗反应在叶绿体基质中进行，其产物磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉，也可以被运出叶绿体，在叶肉细胞中的细胞质基质中合成蔗糖，蔗糖可以进入液泡暂 时储存起来;蔗糖也可以通过韧皮部被运至茎块细胞，在茎块细胞内合成淀粉；分析图2：结构甲具有ATP水解酶的功能，同时利用ATP水解释放的能量把H+运出细胞，导致细胞外H+浓度较高,属于主动运输；结构乙能够依靠细胞膜两侧的H+浓度差把H+运入细胞，属于协助扩散，同时把蔗糖分子也运入细胞。 【小问1详解】 在图1过程中，在叶绿体中三碳化合物的还原反应即②过程，需要光反应提供ATP和NADPH，需要ATP和NADPH功能以及需要NADPH提供还原剂；为马铃薯叶片提供C18O2, 块茎中的淀粉会含18O，由图可知，元素18O转移的路径：C18O2→C3→磷酸丙糖→蔗糖，因为光合作用产生的氧气来自于水，因此叶肉细胞光合作用的产物中不会出现18O2。 【小问2详解】 由图可知，在结构甲的作用下，ATP水解，H+逆浓度运输至胞外，说明结构甲具有ATP水解酶的功能与物质运输的功能；成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUTl基因表达的翻译水平降低，筛分子-伴胞复合体的蔗糖转运蛋白乙含量减少，叶肉细胞中蔗糖分子通过结构乙转运出叶肉细胞的量减少，叶肉细胞中蔗糖积累，可溶性糖和淀粉总量上升，抑制光合作用，最终导致块茎产量降低。 【小问3详解】 当图①中叶肉细胞的净光合速率为0时，叶绿体还在进行光合作用，而且叶肉细胞中光合作用产生的氧气刚好用于细胞呼吸，因此O2浓度从高到低依次是叶绿体基质>细胞质基质>线粒体基质。 2. 我国新疆是世界上重要的优质棉花产地。作为重要的经济作物，棉花叶片光合产物的形成及输出是影响棉花品质的重要因素。棉花叶片光合作过程如图1所示。图1中酶a为暗反应的关键酶，酶b为催化光合产物向淀粉或蔗糖转化的关键酶，字母A-G代表物质。 （1）图1中酶a催化暗反应中的______________过程。F形成三碳糖时需要的能源物质D有______________。 （2）研究表明，高温胁迫（40℃以上）会降低酶a的活性。据此推测，在高温胁迫下，短时间内物质______________（填字母）含量会上升。 （3）为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖占叶片干重的百分比，结果如图2。 ①光合产物的积累会影响光合作用的速率，图2两条曲线中代表叶片C02固定速率的曲线是______________,本实验中对照组植株CO2固定速率相对值是______________。 ②已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，输出量______________（填“增加”、“不变”或“减少”），进而叶片中积累。 ③综合上述结果可推测，棉花去棉铃后会对光合作用有______________作用。 （4）有些棉花在特定环境中气孔会出现周期性的开合现象，被称为“气孔振荡”。研究发现，气孔振荡周期中的开合与炎热夏季正午气孔开合机理一致，推测气孔振荡是棉花植株在______________（填“干旱”、“寒冷”或“潮湿”）环境中经过长期进化而产生的适应性机制，“气孔振荡”的具体意义是______________________________________________________。 【答案】（1） ①. 二氧化碳的固定 ②. ATP和NADPH （2）D、E （3） ①. Ⅰ ②. 28 ③. 减少 ④. 抑制 （4） ①. 干旱 ②. “开”能保证CO2的供应，维持较强的光合作用，“闭”能降低蒸腾作用，提高作物抗旱性 【解析】 【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：①光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解以及ATP的形成；②光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2固定形成C3，C3还原生成糖类等有机物。 2、分析图形：C为ADP和Pi、D为ATP、E为C5、F为C3、G为CO2。 【小问1详解】 分析图形：C为ADP和Pi、D为ATP、E为C5、F为C3、G为CO2，图1中酶a催化暗反应中的二氧化碳的固定过程。F形成三碳糖时需要的能源物质D有ATP和NADPH。 【小问2详解】 高温胁迫使气孔开放程度降低，胞间 CO2浓度降低，酶 a相对活性降低，E（C5）的消耗减少，故E短时间含量会上升；同时F（C3）的合成减少，C3的还原减少，因此D（ATP）的消耗减少，D短时间会上升。 【小问3详解】 ①Ⅱ曲线应为蔗糖占叶片干重的百分比，叶片中蔗糖的含量增加是由于去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，输出量降低，进而在叶片中积累。Ⅰ曲线是叶片CO2固定速率，光合作用速率随去除棉铃的百分率的增加而降低，推测叶片中蔗糖和淀粉等光合产物的积累会抑制光合作用。由Ⅰ曲线可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率不断下降．本实验中不去除棉铃的即为对照组，因此对照组植株的CO2固定速率相对值是28。 ②已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，输出量减少，进而在叶片中积累。 ③根据上两题，光合作用速率随去除棉铃的百分率的增加而降低，而叶片中有机物会堆积，所以叶片中光合产物的积累会抑制光合作用。 【小问4详解】 气孔振荡周期中的开合与炎热夏季正午气孔开合机理一致，推测气孔振荡是棉花植株在干旱环境中经过长期进化而产生的适应性机制，“气孔振荡”的具体意义是“开”能保证CO2的供应，维持较强的光合作用，“闭”能降低蒸腾作用，提高作物抗旱性。 3. 研究人员以东北草莓（野生品种）和“红颜”草莓（栽培品种）为实验材料，在春季白天全光照条件下，对两种草莓生长发育的相关影响因素的日变化规律进行了研究，结果如下图所示。据图回答下列问题。 （1）光合作用是植物重要的生理功能之一，大气中的CO₂在____________中相关酶的作用下，经过____________（填碳的转移路径），最终将光合色素捕获的光能转化为稳定的化学能。 （2）据图分析，12：00~13：00时东北草莓净光合速率的降低是由____________（填“气孔”或“非气孔”）限制因素所导致，判断的依据是____________。 （3）“红颜”草莓在16：00~18：00胞间CO₂浓度明显升高，其主要原因是____________。 （4）综合比较两种草莓，种植____________草莓更有优势，理由是该草莓____________。 【答案】（1） ①. 叶绿体基质 ②. CO₂→C₃→（CH₂O）[或“（CH₂O）和C₅”] （2） ①. 非气孔 ②. 12：00~13：00时，东北草莓叶片气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率均是增加的 （3）16：00~18：00光照强度下降引起光反应速率的下降，进而导致暗反应中CO2的消耗量减少。（或者答出“净光合速率下降”也可） （4） ①. 红颜 ②. 净光合速率大，产量高；利用环境中CO2的能力更强；蒸腾速率高，根部吸水能力更强，有利于物质的运输 【解析】 【分析】光合作用过程分为光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段是水光解形成氧气和还原氢的过程，该过程中光能转变成活跃的化学能储存在ATP中；暗反应阶段包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，二氧化碳固定是二氧化碳与1分子五碳化合物结合形成2分子三碳化合物的过程，三碳化合物还原是三碳化合物在光反应产生的还原氢和ATP的作用下形成有机物和五碳化合物的过程。 【小问1详解】 光合作用是植物重要的生理功能之一，二氧化碳参与光合作用的暗反应过程，暗反应的场所是叶绿体基质，因此，大气中的CO2在叶绿体基质中相关酶的作用下，经过CO2→C3→（CH2O），最终将光合色素捕获的光能转化为稳定的化学能，实现了能量的固定。 【小问2详解】 图中显示，12：00~13：00时东北草莓净光合速率的降低，此时胞间二氧化碳浓度上升，同时气孔导度和蒸腾速率均是增加的，据此可推测东北草莓净光合速率下降是由“非气孔”限制因素导致的。 【小问3详解】 结合图示可以看出，“红颜”草莓在16：00~18：00胞间CO2浓度明显升高，其原因是由于16：00~18：00光照强度下降引起光反应速率的下降，进而导致暗反应中CO2的消耗量减少，进而导致胞间二氧化碳浓度上升。 【小问4详解】 综合比较两种草莓，种植红颜草莓更有优势，这是因为红颜草莓净光合速率大，产量高；气孔导度更大，因而利用环境中CO2的能力更强；蒸腾速率高，根部吸水能力更强，有利于物质的运输，进而有利于无机盐的吸收，因此红颜草莓更有优势。 4. 光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f和光系统Ⅰ（PSⅠ）等光合复合体组成。研究发现，植物体内至少存在线性电子传递和环式电子传递两条途径，如下图所示。高温胁迫是影响植物光合作用的重要逆境因素之一，植物体会启动一系列防御机制进行应对。请回答下列问题： （1）光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有____光能的作用。适宜环境温度下，PSII和PSⅠ共同受光的激发，H2O裂解释放的电子（e-）经过PSⅡ、PQ、____和PSⅠ的推动，最终被____接受。图中ATP合酶的功能有____。 （2）高温胁迫下，PSⅡ中的捕光复合体容易从类囊体膜上脱落，导致PSII的____均发生改变，光能利用率下降。此时，仅由PSⅠ推动的环式电子传递被激活，这使得NADPH的生成量____，跨膜质子（H+）梯度____（选填“能形成”或“不能形成”），光反应产生的ATP与NADPH的比值____（选填“上升”或“下降”或“基本不变”），从而起到光保护作用。 （3）高温胁迫还会引发活性氧ROS（如自由基、H2O2等）的积累，进一步抑制光反应的发生。分析其原因可能有____ a. ROS攻击类囊体膜上的磷脂分子，造成膜结构的损伤 b. ROS与光系统中的蛋白质分子结合，使其分解并失去活性 c. ROS造成叶绿体DNA的损伤，导致光反应所需酶的合成受阻 d. ROS会加快PSⅡ的修复过程，进一步限制电子的线性传递过程 （4）高温胁迫下，植物还能通过增加瞬时气孔导度的方式进行保护，该方式的生理机制是____。 【答案】（1） ①. 吸收、传递和转化 ②. 细胞色素b6f和PC ③. NADP+ ④. 运输H+ ，催化ATP的合成 （2） ①. 结构和功能 ②. 减少 ③. 能形成 ④. 上升 （3） ac （4）气孔导度增加，蒸腾作用变大，可以降低叶片温度，从而避免受到高温的损害 【解析】 【分析】光系统涉及两个反应中心：光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSⅠ）。PSⅡ光解水，PSI还原NADP+。光系统II的色素吸收光能以后，能产生高能电子，并将高能电子传送到电子传递体PQ，传递到PQ上的高能电子就好像接力赛跑中的接力棒一样，依次传递给细胞色素b6f和PC。光系统I吸收光能后，通过PC传递的电子与H+、NADP+在类囊体薄膜上结合形成NADPH。水光解产生H+，使类囊体腔内H+浓度升高，H+顺浓度梯度运输到类囊体腔外，而H+在类囊体薄膜上与NADP+结合形成NADPH使类囊体腔外中H+浓度降低，同时还可以通过PQ运回到类囊体腔内，这样就保持了类囊体薄膜两侧的H+浓度差。ATP合成酶利用类囊体薄膜两侧的H+浓度差，类囊体膜上的ATP合成酶合成了ATP。 【小问1详解】 光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，由图可知，在光合作用的光反应阶段，PSII和PSⅠ共同受光的激发，H2O裂解释放的电子（e-）经过PSⅡ、PQ、细胞色素b6f和PC和PSⅠ的推动，可用于NADP+和H+结合形成NADPH；在ATP合成酶的作用下，氢离子浓度梯度提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP，因此ATP合酶的功能有运输H+ ，催化ATP的合成。 【小问2详解】 PSⅡ中的捕光复合体能够吸收光能，高温胁迫下，PSⅡ中的捕光复合体容易从类囊体膜上脱落，导致PSII的结构和功能均发生改变，从而导致光能利用率下降。由图可知，PSII受光的激发，H2O裂解释放的电子（e-）经过PSⅡ、PQ、细胞色素b6f和PC和PSⅠ的推动，与NADP+和H+结合形成NADPH，此时，仅由PSⅠ推动的环式电子传递被激活，这使得NADPH的生成量减少。膜内侧的H+ 除了来自于水的光解（发生在PSⅡ），还能来自于PQ、PQH2的转化，若PSII受损，跨膜质子（H+）梯度能形成，H+跨膜运输在ATP合酶的作用下形成ATP，因此光反应产生的ATP与NADPH的比值上升。 【小问3详解】 高温胁迫还会引发活性氧ROS的积累，ROS化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂质等物质，造成氧化性损伤，例如： ROS攻击类囊体膜上的磷脂分子，造成膜结构的损伤；ROS与光系统中的蛋白质分子结合，使其变性并失去活性，但不会使其分解；ROS造成叶绿体DNA的损伤，导致光反应所需酶的合成受阻；ROS会减缓PSⅡ的修复过程，ac正确，bd错误。 故选ac。 【小问4详解】 高温胁迫下，植物瞬时增加气孔导度，蒸腾作用变大，可以降低叶片温度，从而避免受到高温的损害。 5. 植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO₂的过程，会导致光合作用减弱、作物减产。研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 （1）图1所示光呼吸过程中，O₂与CO₂竞争结合_____，抑制了光合作用中的______阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 （2）研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图2）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度） 大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受______________等因素的影响。 ②据图2可知，12-14时，___________（外源/内源） G酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光呼吸________。 （3）茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_________→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B.光合产物可以及时运输到籽粒 C.G酶表达量的动态变化，使中午进入 GMA 途径的乙醇酸未显著增加 【答案】（1） ①. R 酶 ②. 暗反应/CO2的固定 （2） ①. 气孔导度/CO2浓度/温度 ②. 内源 ③. 增强 （3）C→A→B 【解析】 【分析】光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。光合作用第二个阶段中的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。暗反应阶段的化学反应是在叶绿体的基质中进行的。 【小问1详解】 CO2与R酶结合后进行光合作用的暗反应阶段，同时O2也能够和R酶结合生成2-PG，所以光呼吸过程中，O2与CO2竞争结合R酶，同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 【小问2详解】 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度） 大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能与气孔导度、CO2浓度、温度等因素有关。 ②据图2可知，12~14时，总G酶和外源G酶的表达量差值最大，说明内源G酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光呼吸增强。 【小问3详解】 本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率，合理解释为：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→外源G酶基因表达除光强外，还可能受气孔导度/CO2浓度/温度等因素的影响，使中午进入GMA途径的乙醇酸未显著增加→光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加→光合产物可以及时运输到籽粒→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。即相关机理为C→A→B。 6. 碳达峰和碳中和目标的提出是构建人类命运共同体的时代要求，增加碳存储是实现碳中和的重要举措。被海洋捕获的碳称为蓝碳，滨海湿地是海岸带蓝碳生态系统的主体。 回答下列问题： （1）碳存储离不开碳循环。生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在___和___之间循环往复的过程。 （2）滨海湿地单位面积的蓝碳埋藏速率是陆地生态系统的15倍，主要原因是湿地中饱和水环境使土壤微生物处于___条件，导致土壤有机质分解速率___。 （3）为促进受损湿地的次生演替，提高湿地蓝碳储量，实施“退养还湿”生态修复工程如图1，测定盐沼湿地不同植物群落的碳储量，发现翅碱蓬阶段为180.5kg·hm-2、芦苇阶段为3367.2kg·hm-2，说明在___的不同阶段，盐沼湿地植被的碳储量差异很大。 （4）图2是盐沼湿地中两种主要植物翅碱蓬、芦苇的示意图。据图分析可知，对促进海岸滩涂淤积，增加盐沼湿地面积贡献度高的植物是___，原因是___。 （5）当全球达到碳中和（净零排放）的目标时，地球上所有生产者固定的CO2应___（大于/小于/等于）全部生物呼吸释放CO2的量。 【答案】（1） ①. 生物群落 ②. 非生物环境 （2） ①. 缺氧 ②. 较低 （3）群落（次生）演替 （4） ①. 芦苇 ②. 根系发达，覆盖度更大（或芦苇的根系比翅碱蓬发达，且地上部分与地下部分的比值较小），有利于保水 （5）大于 【解析】 【分析】生态系统的碳循环过程为：碳元素在生物群落与无机环境之间是以二氧化碳的形式循环的，在生物群落内是以含碳有机物的形式流动的。物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。 【小问1详解】 生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在生物群落和无机环境之间循环往复的过程； 【小问2详解】 由于湿地大部分时间处于静水水淹状态，即湿地中饱和水环境使土壤微生物处于缺氧条件，导致土壤有机质分解速率较低，所以滨海湿地单位面积的碳埋藏速率是陆地生态系统的15倍； 【小问3详解】 湿地发生的演替是次生演替，测定盐沼湿地不同植物群落的碳储量，发现翅碱蓬阶段为180.5kg·hm-2、芦苇阶段为3367.2kg·hm-2，说明在次生演替（群落演替）的不同阶段，盐沼湿地植被的碳储量差异很大； 小问4详解】 分析图2可知，与翅碱蓬相比，芦苇的根系发达，利于在滩涂环境下立地扎根，且地上部分与地下部分的比值较小，有利于保水，所以是增加盐沼湿地面积贡献度高的植物； 【小问5详解】 当全球达到碳中和（净零排放）的目标时，地球上所有生产者固定的CO2应大于全部生物呼吸释放CO2的量。 7. 总生态系统生产力GEP，是生态系统固定的碳总量，作为碳循环研究的重要组成部分，有着不可估量的生态价值。回答下列问题： （1）生态系统中生物群落的碳最终主要是通过植物的___________固定起来的，碳能够在无机环境和生物群落之间循环，这里的碳是指__________（填“二氧化碳”、“有机物”或“碳元素”），碳排放问题的解决需要世界各国通力合作，是因为碳循环具有___________的特点。 （2）随着现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，打破了____________，使大气中二氧化碳浓度的增加。 （3）生态系统中生产者固定的碳通过食物传递到消费者中，此时生态系统固定的碳总量会减少，原因是_________。 （4）我国作为负责任的大国，承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去，除了减少化石燃料燃烧以外，还有的具体措施有____（至少答出两点）。 【答案】（1） ①. 光合作用 ②. 二氧化碳 ③. 全球性 （2）生物圈中碳循环的平衡 （3）一部分会通过呼吸作用散失 （4）植树造林，开发太阳能等清洁能源 【解析】 【分析】物质循环是指组成生物体化学元素不断的从无机环境进入生物群落，再从生物群落返回到无机环境中的过程。 【小问1详解】 生态系统中生物群落的碳最终主要是通过植物的光合作用将空气中的二氧化碳以含碳有机物的形式固定来下来，此后在生物群落内部以含碳有机物的形式在生物群落内部进行传递，生物群落内的含碳有机物最终通过分解者的分解作用变成二氧化碳返回到无机环境中，可见碳在无机环境和生物群落之间循环的方式是二氧化碳，而在生物群落内部是以含碳有机物的形式进行传递的，碳排放问题的解决需要世界各国通力合作，因为碳循环有全球性的特点。 【小问2详解】 随着现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳浓度的增加，导致温室效应。 【小问3详解】 生态系统中生产者固定的碳通过食物传递到消费者中，此时生态系统固定的碳总量会减少，原因是一部分会通过呼吸作用散失。 【小问4详解】 我国作为负责任的大国，承诺在2030年前，二氧化碳的排放不达到峰值之后再慢慢减下去，即设法减少二氧化碳的排放量，除了减少化石燃料燃烧以外，还可通过植树造林，开发太阳能等清洁能源减少二氧化碳的排放。 8. “碳中和”是我国应对全球气候变暖的国家战略，下图是某地区利用海洋资源发展的“藻-贝”共生养殖模式在这方面作出的积极探索。 （1）“藻-贝”共生养殖模式主要遵循生态工程的原理包括___（答出两点），应用上述基本原理时需考虑的问题有___（答出点即可）。 （2）通过检测养殖区与非养殖区海水的相关指标，结合图1和图2分析，养殖区可降低表层海水CO2相对含量的原因主要是___。此外，贝类食性广泛，通过滤食浮游生物和海带碎屑促进了有机物沿___传递，增加了有机碳的储存；同时由图可知，贝类还可通过___来降低海水中的CO2。 （3）综合以上原因分析，“藻-贝”共生的养殖模式在获得经济效益的同时，通过海洋生物对海洋CO2的吸收，从而促进___，进而降低大气中的CO2含量，助力“碳中和”。 【答案】（1） ①. 自生、整体 ②. 有效选择生物组分并合理布设##利用种群之间互利共存关系，构建复合群落##各组分之间要有适当比例##考虑社会-经济-自然的总体效应 （2） ①. 由浮游植物和海带等构成的生产者可以通过光合作用吸收CO2 ②. 食物链（食物网） ③. 利用海水表层二氧化碳形成的碳酸盐用于贝壳构成 （3）CO2从大气向海洋扩散 【解析】 【分析】生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，组成成分又包括非生物的物质和能量，生产者、消费者和分解者，营养结构就是指食物链和食物网。生产者主要指绿色植物和化能合成作用的生物，消费者主要指动物，分解者指营腐生生活的微生物和动物。 【小问1详解】 “藻-贝”共生养殖模式中考虑了有效选择生物组分并合理布设，利用种群之间互利共存关系，构建复合群落各组分之间要有适当比例，考虑社会-经济-自然的总体效应，遵循了自生、整体原理。 【小问2详解】 由于浮游植物和海带等构成的生产者可以通过光合作用吸收CO2，故养殖区可降低表层海水CO2相对含量，生态系统中，贝类通过滤食浮游生物和海带碎屑促进有机物沿着食物链、食物网传递，增加了有机碳的储存，同时，贝类还可通过利用海水表层二氧化碳形成的碳酸盐用于贝壳构成来降低海水中的CO2。 【小问3详解】 “藻-贝”共生的养殖模式在获得经济效益的同时，通过海洋生物对海洋CO2的吸收，从而促进CO2从大气向海洋扩散，进而降低大气中的CO2含量，助力“碳中和”。 9. 工业革命后，人类排放的CO₂等温室气体剧增，对全球气候产生了重要影响。为积极应对全球气候变化，我国政府向全世界承诺，CO₂排放力争在2030年达到峰值，在2060年之前实现碳中和。请回答问题： （1）碳在生物群落中主要以________的形式传递。大气中的CO₂能够随大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有________的特点。 （2）碳汇是指能吸收大气中的CO₂，减少其在大气中浓度的过程或活动。实现碳中和的重要途径之一是________碳汇（选填“增加”、“降低”）。碳循环过程中属于碳汇的最主要过程是________。 （3）海洋贝类一方面利用海水中的HCO₃⁻形成贝壳，其主要成分为CaCO₃。，另一方面通过滤食水体中悬浮的有机碳颗粒，实现个体软组织生长，从而固定水体中的碳。据此判断，贝类养殖________碳汇（选填“属于”、“不属于”）。 （4）研究者测算了2010～2018年我国海洋渔业的碳排放量及碳汇量，结果如下图： ①结果显示，研究期内________。 ②截止2018年，我国海洋渔业尚未达到碳中和状态。理由是________。 ③下列与海洋渔业有关的各项措施中，有助于实现碳中和的是___ A．增加贝类、藻类的养殖 B．提高海洋捕捞渔船的效率，降低能耗 C．海洋捕捞渔船使用清洁能源 D．增加海洋渔业捕捞量 【答案】（1） ①. 有机物 ②. 全球性 （2） ①. 增加 ②. （生产者的）光合作用 （3）属于 （4） ①. 碳排放量在2015年达到峰值，此后呈下降趋势。碳汇量呈持续增长趋势。 ②. 每一年的碳排放量均大于碳汇 ③. ABC 【解析】 【分析】生态系统物质循环指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程；生态系统的物质循环具有全球性和循环性；在碳循环过程中碳元素通过光合作用与化能合成作用以二氧化碳的形式进入生物群落，通过生物群落的呼吸作用、微生物的分解作用以及化石燃料的燃烧，以二氧化碳的形式返回无机环境。 【小问1详解】 碳在生物群落内部是以有机物的形式沿着食物链和食物网传递的；大气中的CO2能够随大气环流在全球范围内流动，说明了碳循环具有全球性; 【小问2详解】 碳汇是指能吸收大气中的CO2，减少其在大气中浓度的过程或活动，因此实现碳中和的重要途径之一是增加碳汇；在碳循环过程中，生产者的光合作用属于碳汇的最主要过程; 【小问3详解】 贝类养殖可以固定水体中的碳，因此属于碳汇; 【小问4详解】 ①由图可知，在研究期内，碳排放量在2015年达到峰值，此后呈下降趋势;碳汇量呈持续增长趋势; ②截止2018年，由于每一年的碳排放量均大于碳汇量，说明我国海洋渔业尚未达到碳中和状态; ③A、贝类养殖可以固定水体中的碳，增加贝类、藻类的养殖，有助于实现碳中和，A正确； B、提高海洋捕捞渔船的效率，降低能耗可以减少CO2排放，有助于实现碳中和，B正确； C、海洋捕捞渔船使用清洁能源可以减少CO2排放，有助于实现碳中和，C正确； D、增加海洋渔业捕捞量可能使生态系统失衡，不利于实现碳中和，D错误。 故选ABC。 10. 随着全球气候变暖，我国率先提出2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”的目标。为此，我国采取了多种措施，如大力植树造林、退耕还林和还湖、节能减排、禁止秸秆焚烧等，并取得了举世瞩目的成就。如图表示塞罕坝从荒漠变成林海的过程中碳循环的示意图，其中X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3、Z4表示碳的主要存在形式，甲、乙、丙、丁为生物成分。回答下列问题： （1）图中，X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3、Z4表示有机物的是______；丁在生态系统中的主要作用是______。 （2）塞罕坝从荒漠到林海的过程中，输入生物群落的CO2总量_____（填“大于”“等于”或“小于”）输出生物群落的CO2总量，理由是______。 （3）在塞罕坝进行大力植树造林时，应注意的事项有______（答出2点），这样处理可以提高生态系统的稳定性。 （4）我国为了2030年前“碳达峰”和2060年前“碳中和”的目标做出了巨大努力，成效非凡，但仅凭我国一家之力遏制全球气候变暖的趋势，不可能办到。从物质循环角度分析，原因是______。 【答案】（1） ①. X2、X3、Z1、Z2、Z3 ②. 将动植物的残枝落叶或遗体残骸、动物的排泄物中的有机物分解成无机物返回到无机环境中 （2） ①. 大于 ②. 塞罕坝从荒漠变成了林海 （3）多种当地物种混合种植有利于增加物种多样性，同时适当关注经济物种的种植。 （4）物质循环指的是在生物圈范围内的循环，即具有全球性。 【解析】 【分析】题图分析，图示为碳循环过程模式图，图中甲表示生产者，乙表示初级消费者，丙表示次级消费者，丁表示分解者。X2、X3、Z1、Z2、Z3均表示含碳的有机物，X1、Y1、Y2、Y3、Z4均表示二氧化碳。 【小问1详解】 图中，X2、X3、Z1、Z2、Z3均表示在生物群落中传递的碳元素，它们都以含碳有机物的形式存在；丁是分解者，其在生态系统中的主要作用是将动植物的残枝落叶或遗体残骸、动物的排泄物中的有机物分解成无机物返回到无机环境中。 【小问2详解】 塞罕坝从荒漠到林海的过程中，说明生态系统的能量处于增加状态，据此可推 输入生物群落的CO2总量“大于输出生物群落的CO2总量，即生态系统中所有的生产者制造的有机物大于所有生物对有机物的消耗。 【小问3详解】 在塞罕坝进行大力植树造林时，由于该地区环境比较恶劣，生长旺盛的物种在当地无法生存，因此，应注意选择多种当地生长较旺盛的物种混合种植，这样，一方面可以避免外地引入的物质不适应环境导致的失败，这是利用了生态工程协调原理，多种当地物种混合种植有利于增加物种多样性，提高生态系统的抵抗力稳定性，同时还可关注当地人的经济利益，可适当种植经济林种，提高经济效益。 【小问4详解】 我国为了2030年前“碳达峰”和2060年前“碳中和”的目标做出了巨大努力，成效非凡，但仅凭我国一家之力遏制全球气候变暖的趋势，不可能办到。从物质循环角度分析，这是因为物质循环指的是在生物圈范围内的循环，即具有全球性，因此温室效应的治理不是一个人、一个国家就能办到的，而是全世界人们的共同努力才能实现的。 11. 为了寻找控制植物生长发育的相关基因（其中包括影响配子发育和胚胎发育的基因等）。研究人员从被Ds（含卡那霉素抗性基因）插入的拟南芥突变体库中，筛选得到两个生长发育相关基因的突变体（ovp1和eed1），已知两个突变体关于苗色的基因型都为Aa。 （1）突变体ovp1和eed1各自自交，将收获的种子用0.1%的HgCl2溶液消毒10分钟，然后用___洗涤。将处理好的种子接种于添加___的MS基本培养基上培养，十天后统计绿色苗和黄色苗的数量，结果如表1。ovp1和eed1自交后代中，绿色苗与黄色苗的性状比例分别为___，A和a___（遵循/不遵循）基因分离定律，由此推测，ovp1可能为___致死突变体，eed1可能为___致死突变体。 表1 突变体植物 绿色苗 黄色苗 Ovp1 3326 3454 eed1 3736 1852 （2）为了验证上述推测是否正确并进一步确定影响生长发育的相关基因具体突变类型，研究人员进行了如下杂交实验，如表2： 表2 组别 杂交亲本 子代中的绿色苗（株） 子代中的黄色苗（株） 1 ovp1（母本）×野生型（父本） 444 429 2 ovpl（父本）×野生型（母本） 0 600 3 eed1（母本）×野生型（父本） 336 307 4 eed1（父本）×野生型（母本） 321 326 ①1组和2组杂交结果说明ovp1为___突变体。 ②3组和4组杂交结果说明eed1为___突变体。 【答案】（1） ①. 无菌水 ②. 卡那霉素 ③. 1：1和2：1 ④. 遵循 ⑤. 配子 ⑥. 胚胎纯合 （2） ①. （A）雄配子（花粉）致死突变体 ②. 隐性纯合胚胎致死突变体 【解析】 【分析】1、基因的分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代； 2、基因的自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 【小问1详解】 突变体ovpl和eed1自交，将收获的种子用0.1%的HgCl2溶液消毒10分钟，然后用无菌水洗涤，洗去消毒液。 由于拟南芥突变体中被导入Ds（含卡那霉素抗性基因），则可用含有卡那霉素的培养基进行筛选； Ovpl自交后代绿色苗：黄色苗=1:1，则说明配子体致死，eed1自交后代绿色苗：黄色苗=2:1，则说明胚胎纯合致死，A和a遵循基因分离定律； 【小问2详解】 ①1组杂交ovp1（母本）×野生型（父本），后代绿色苗：黄色苗=1:1，2组杂交ovpl（父本）×野生型（母本），后代只有黄色苗，则说明ovp1为A雄配子（花粉） 致死突变体； ②3组杂交eed1（母本）×野生型（父本），后代绿色苗：黄色苗=1:1；4组杂交eed1（父本）×野生型（母本），后代绿色苗：黄色苗=1:1，但是后代总数是1组后代的3/4，则可能eed1为隐性纯合胚胎致死突变体。 12. 椎实螺是一种雌雄同体的软体动物，一般通过异体受精繁殖，若单独饲养，也可以进行自体受精。螺壳的螺旋方向有左旋与右旋的区分，受遗传控制。有人为了证明椎实螺螺壳的螺旋方向的遗传方式，用人工方法进行了如下两个实验。 （1）上述两个实验的杂交方式称为____________。 （2）分析实验结果表明___________。 （3）对上述分析的解释，有两种不同的假说： 假说① 椎实螺螺壳的螺旋方向由其线粒体基因决定； 假说② 椎实螺螺壳的螺旋方向由母体核基因型决定，而不受本身基因型支配。为探究哪个假说符合事实，研究人员将实验一和实验二的F1单独饲养，自交得到F2，F2单个个体自交得到F3群体，发现实验一和实验二的F2均为右旋螺、F3群体右旋与左旋个体的比例为3：1。 实验结果说明假说________不成立，因为如果该假说成立，实验结果应为_________。 （4）上述实验还证明了椎实螺螺壳的螺旋方向的显性性状为________。写出实验一F1自交得到F2的遗传图解___________（标明F2基因型比例，用A/a、B/b、D/d等基因表示）。 【答案】（1）正反交 （2）子代椎实螺的螺旋方向与雌性的表现型一致 （3） ①. ① ②. 实验一F2、F3都是左螺旋，实验二F2、F3都是右螺旋 （4） ①. 右旋 ②. 【解析】 【分析】“母性效应”是指子代某一性状的表现型由母体的核基因型决定，而不受本身基因型的支配。 【小问1详解】 上述两个实验的两个亲本相互作为母本和父本，则称为正反交。 【小问2详解】 实验结果表明自带的表现型与母本的表现型一致，即母本表现为左螺旋则子代表现为左螺旋，母本表现为右螺旋则子代表现为右螺旋。 【小问3详解】 如果假说①成立，椎实螺螺壳的螺旋方向由其线粒体基因决定，则实验一F2、F3都是左螺旋，实验二F2、F3都是右螺旋，由于F3群体右旋与左旋个体的比例为3：1，所以假说①不成立，假说②成立。 【小问4详解】 假设相关基因用D/d表示，根据以上实验结果可知，F3群体右旋与左旋个体的比例为3：1，符合基因的分离定律，由一对等位基因控制，则右旋为显性，左旋为隐性，F2的基因型为DD:Dd:dd=1:2:1，F1的基因型为Dd，实验一F1自交得到F2的遗传图解为 13. 某二倍体雌雄同株植物的茎色紫色对绿色为显性，受等位基因A/a控制。科学家用X射线处理某纯合紫株的花药后，将获得的花粉对绿株进行授粉，得到的F1中只出现了1株绿株（M）。请回答下列问题： （1）等位基因是通过____________产生，等位基因A、a的根本区别是____________。 （2）若M是由基因突变造成的，则___________（填“A”或“a”）发生了突变，发生突变的时间最可能为____________。若M的出现是由染色体变异引起的，而且变异的配子活力不受影响（两条染色体异常的受精卵不能发育），则对M出现的合理解释是____________。 （3）已知每株植物所结种子的数目相同，请设计最简便的杂交实验探究M的出现是由基因突变还是由染色体变异导致的。请补充实验思路及预期实验结果。 实验思路：____________，观察统计后代的性状分离比。 预期结果：若后代紫茎；绿茎=3：1，则M植株的出现为基因突变引起的；若后代紫茎：绿茎=_____________，则M植株的出现为染色体变异引起的。 【答案】（1） ①. 基因突变 ②. 脱氧核糖核苷酸的排列顺序不同##碱基或碱基对排列顺序不同 （2） ①. A ②. 减数分裂前的间期 ③. 发生了染色体中含A基因片段的缺失或A基因所在的染色体整条缺失 （3） ①. 将M与纯合紫茎杂交，得到F1，F1自交 ②. 6：1 【解析】 【分析】用X射线处理某纯合紫株的花药后，将获得的花粉对纯合绿株进行授粉，得到的F1中只出现了1株绿株，说明紫色对绿色为显性，则紫色的基因型为A_，绿色的基因型为aa。 【小问1详解】 基因突变产生了等位基因，等位基因A、a的根本区别是脱氧核糖核苷酸的排列顺序不同。 【小问2详解】 若M是由基因突变造成的，则应是A发生了隐性突变，发生突变的时间最可能为减数第一次分裂前的间期；若M的出现是由染色体变异引起的，则可能是在减数分裂过程中发生了染色体中含A基因片段的缺失或A基因所在的染色体整条缺失。 【小问3详解】 要想探究M的出现是由基因突变还是由染色体变异导致的，将M与纯合紫茎杂交，得到F1，F1自交，观察统计后代的性状分离比。若M是由基因突变导致的，则绿株M（aa）与紫株纯合（AA）亲本杂交得到F1（Aa），F1（Aa）自交，后代紫色（A_）：绿色（aa）=3：1；若M是由染色体变异引起的，则绿株M（aO）与紫株纯合（AA）亲本杂交得到F1（1/2Aa、1/2AO），F1（1/2Aa、1/2AO）自交，Aa自交后代紫色（AO）：绿色（aa）=3：1，AO自交后代紫色（AO）：绿色（aa）=3：0，因此后代紫色（AO）：绿色（aa）=6：1。 14. 杂种优势在玉米生产上已取得了举世瞩目的成就，现利用基因工程将一个Z基因转入玉米品系1中获得雄性不育植株M（含Z基因的植株产生的花粉是不育的）。为进一步改良玉米品种，将抗虫基因D和抗除草剂基因E转入玉米品系2中获得既抗虫又抗除草剂的两株转基因植物S1、S2。已知D、E基因能一次或几次插入并整合到受体细胞染色体上，D或E基因对应的位置上不含抗虫或抗除草剂基因的记为d、e，不考虑其他变异。回答下列问题。 （1）让M植株与正常植株杂交得F1，F1随机交配得F2，F2中雄性不育植株所占比例为____________，让F2随机交配得F3，F3中Z基因的频率为______。 （2）如表为S1自交得到的F1′中各植株比例，让F1′植株随机交配，则F2′植株的表型及比例是______。 F1′各植株比例 抗虫抗除草剂 抗虫不抗除草剂 不抗虫抗除草剂 1/2 1/4 1/4 （3）若S2中插入了2个抗虫基因和2个抗除草剂基因，已知插入的D基因和E基因在染色体上的位置关系如图所示，则S2自交得到的子代植株的表型及比例是______。 （4）为判断M植株的Z基因的位置，让M植株与S2杂交获得，然后对雄性不育植株中既抗虫又抗除草剂植株的配子进行基因分析： ①若不含Z基因的配子中，含D基因的配子数量与含E基因的配子数量相当，则Z基因的位置是________________________。 ②若不含Z基因的配子中，含D基因的配子数量多于含E基因的配子数量，则Z基因的位置是________________________。 ③若不含Z基因的配子中，含D基因的配子数量少于含E基因的配子数量，则Z基因的位置是________________________。 【答案】（1） ①. 1/4 ②. 1/16 （2）抗虫抗除草剂∶抗虫不抗除草剂∶不抗虫抗除草剂=2∶1∶1 （3）抗虫抗除草剂∶抗虫不抗除草剂∶不抗虫抗除草剂=14∶1∶1 （4） ①. 位于1号染色体上，或1、2、3号染色体的非同源染色体上 ②. 位于2号染色体上 ③. 位于3号染色体上 【解析】 【分析】基因的分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性，在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 【小问1详解】 M植株中插入了一个Z基因，分析Z基因的频率时，可将M植株的基因型记为ZO（O表示不含Z基因），将正常植株的基因型记为OO，则F1中ZO∶OO=1∶1，即F1产生的雌配子中Z∶O=1∶3，而ZO为雄性不育植株，所以雄配子全为O，可用棋盘法分析F1随机交配得F2的情况： 1/4Z 3/4O O 1/4ZO 3/4OO F2中雄性不育植株所占比例为1/4；F2产生雌配子为Z∶O=1∶7，雄配子全为O，可用棋盘法分析F2随机交配得F1的情况： 1/8Z 7/8O O 1/8ZO 7/8OO F3中Z基因的频率=1/8×1/2=1/16。 【小问2详解】 题干信息显示，S1自交产生的F1′中抗虫∶不抗虫与抗除草剂∶不抗除草剂均为3∶1，且无不抗虫不抗除草剂的个体，可推知S1中D、E基因的位置如图所示： 。由于亲本与F1′产生的配子及比例未发生改变，所以F1′植株随机交配产生的F2′植株中表型及比例为抗虫抗除草剂∶抗虫不抗除草剂∶不抗虫抗除草剂=2∶1∶1。 【小问3详解】 由图推知，该S2植株产生的配子类型有1DDE、1DDe、1DdE、1Dde、1DEE、1DEe、1dEE、1dEe，若同时含有抗虫和抗除草剂基因的配子记为DE，含有抗虫基因不含抗除草剂基因的记为De，含有抗除草剂基因不含抗虫基因的记为dE，则S2产生的雌、雄配子及比例可简化为DE∶DE∶dE=2∶1∶1，则S2自交后代中抗虫抗除草剂∶抗虫不抗除草剂∶不抗虫抗除草剂=14∶1∶1。 【小问4详解】 M植株雄性不育，只能作母本，判断M植株的Z基因的位置，可采用逆推法分析。第一步：分析S2产生的配子情况。S2只能产生4种既含有抗虫基因又含有抗除草剂基因的配子，如图1所示： 。 第二步：分析F1'雄性不育植株中既抗虫又抗除草剂植株的配子产生情况。以Z基因位于2号染色体上为例进行分析，M植株与S2杂交，F1'雄性不育植株中既抗虫又抗除草剂植株1号、2号和3号染色体上的相关基因分布情况如图2所示，由于Z基因与D基因在同源染色体上，分析不含Z基因的配子中含D基因的配子与含E基因的配子的产生概率如图2所示。 同理分析，当Z基因位于1号染色体上，或1、2、3号染色体的非同源染色体上时，不含Z基因的配子中含E基因的配子和含D基因的配子数量相等；当Z基因位于3号染色体上时，不含Z基因的配子中含E基因的配子数量多于含D基因的配子数量。 15. 粳稻和籼稻的杂交种具有产量高的优势，但杂交种的部分花粉不育。科研人员对花粉不育的遗传机理展开研究。 （1）将纯合粳稻和纯合籼稻杂交，获得F1，F1自交获得F2统计发现，F2仅有籼稻和粳—籼杂交种，且二者比例接近1：1。显微镜下观察发现两个亲本花粉均正常，但F1产生的花粉中近一半的花粉粒形态异常（败育），可判断含有___（选填“粳稻”或“籼稻”）染色体的花粉粒败育，使其基因无法传递给后代。 （2）经过精细定位，科研人员将导致花粉败育的基因定位于12号染色体上的R区（区域内的基因不发生交换）。粳稻和籼稻R区DNA片段上的基因如下图。 ①科研人员将F1杂种植株中A-E基因分别逐一去除，得到A、B、C、E单基因去除的植株，这些单基因去除的植株12号染色体R区差异性属于___变异。在显微镜下观察这些植株的花粉粒形态。科研人员推测其中的C基因导致一半花粉败育，支持这一推测的显微镜观察证据是___。 ②F1杂种植株单独去除D基因，其花粉均不育，C、D基因双去除植株花粉均可育。推测C基因编码的蛋白具有毒害作用，D基因编码的蛋白可___。 （3）现全球气温升高使水稻减产，研究人员预通过诱变育种获得耐高温水稻。 ①将基因型为hh的耐高温隐性突变体水稻甲与染色体缺失一个H基因的不耐高温的野生型（WT）水稻杂交得F1，已知不含控制该性状的基因的受精卵不能发育，若将上述F1进行随机杂交，F2中出现的耐高温水稻概率是___。 ②分子标记技术能反映个体中特定DNA片段的差异。为确定突变体甲突变基因的突变位点，研究者进行了系列实验，如下图所示。 图1中F1产生配子时，3号染色体因某种变化产生多种花粉，经单倍体育种技术可获得F2纯合重组植株R1～Rs。对WT、突变体甲和Rt～Rs进行分子标记及耐高温性检测，结果如图2、图3所示。经过分析可知，耐高温突变基因位于___（填“caps1-7的标记范围”）之间。从减数分裂的角度分析，推测形成图2中R～Rs结果的原因是___。 【答案】（1）粳稻 （2） ①. 染色体结构 ②. 去除C基因时花粉形态正常 ③. 中和或抑制C基因编码的蛋白的毒害作用 （3） ①. 8/15 ②. caps4-caps5 ③. F1在减数分裂过程中，3号染色体因存在不同部位的染色体片段互换而产生多种重组类型 【解析】 【分析】基因分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 【小问1详解】 据题意推断，设纯合粳稻基因型为 AA，纯合籼稻基因型为aa，则F1为Aa，正常情况下 ，F1自交子代AA:Aa:aa=1:2:1，而F2中粳-籼杂交种:籼稻=1:1，推测杂合子花粉不育，即含粳稻染色体的花粉败育； 【小问2详解】 ①敲除A、B、C、E基因，造成的是染色体片段的缺失，属于染色体结构的变异。将F1杂种植株中A~E基因分别单独敲除，得到A、B、C、E的单基因敲除植株，在显微镜下观察这些敲除植株的花粉粒形态，若敲除C 基因时花粉形态正常，敲除其他基因时花粉粒形态异常，则其中的C基因导致一半花粉败育，其他基因不影响花粉育性； ②敲除D基因，保留C基因时，花粉不育，而C也敲除花粉就可育，故真正令花粉不育的是C基因，而D基因可中和或抑制 C 基因编码的蛋白的毒害作用； 【小问3详解】 ①由题意可知，甲基因型为hh，设该染色体缺失一个H基因的不耐高温的野生型（WT）水稻的基因型为HO，则F1为Hh：hO=1:1，F1产生的配子及比例为H：h：O=1：2：1；故F1随机杂交，F2代基因型及比例为HH：Hh：HO：hh：hO：OO（不能发育）=1：4：2：4：4：1（不能发育），因此F2中出现的耐高温水稻（hh、hO）概率是8/15； ②对R1~R5进行分子标记及耐高温性检测，如图2、图3，即植株R1和R2之间的差别 是caps4-caps5，但是R2耐高温，R1不耐高温，所以在分子标记caps4-caps5之间发生了基因突变；F1在减数分裂过程中，3号染色体因存在不同部位的染色体互换而产生多种重组类型， 从而形成了R1~R5结果。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1. 马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过筛管主要运向块茎贮藏。图1是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图2是蔗糖从叶肉细胞进入筛分子-伴胞复合体的一种模型。请回答下列问题： （1）图1所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是___（填标号）。为马铃薯叶片提供C18O2，块茎中会出现18O的淀粉，请写出18O转移的路径：C18O2→___→淀粉，叶肉细胞光合作用的产物中___（会/不会）出现18O2。 （2）图2中甲具有___酶活性。乙（SUT1）是一种蔗糖转运蛋白，在马铃薯植株中成功导入蔗糖转运蛋白反义基因（转录的模板链是SUT1基因转录模板的互补链）后SUT1基因表达的___水平降低，导致SUT1含量下降，此时叶片中可溶性糖和淀粉总量会___，最终导致块茎产量___。 （3）当图①中叶肉细胞的净光合速率为0时，其中叶绿体基质、线粒体基质和细胞质基质中的O2浓度从高到低依次是___。 2. 我国新疆是世界上重要的优质棉花产地。作为重要的经济作物，棉花叶片光合产物的形成及输出是影响棉花品质的重要因素。棉花叶片光合作过程如图1所示。图1中酶a为暗反应的关键酶，酶b为催化光合产物向淀粉或蔗糖转化的关键酶，字母A-G代表物质。 （1）图1中酶a催化暗反应中的______________过程。F形成三碳糖时需要的能源物质D有______________。 （2）研究表明，高温胁迫（40℃以上）会降低酶a的活性。据此推测，在高温胁迫下，短时间内物质______________（填字母）含量会上升。 （3）为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖占叶片干重的百分比，结果如图2。 ①光合产物的积累会影响光合作用的速率，图2两条曲线中代表叶片C02固定速率的曲线是______________,本实验中对照组植株CO2固定速率相对值是______________。 ②已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，输出量______________（填“增加”、“不变”或“减少”），进而叶片中积累。 ③综合上述结果可推测，棉花去棉铃后会对光合作用有______________作用。 （4）有些棉花在特定环境中气孔会出现周期性的开合现象，被称为“气孔振荡”。研究发现，气孔振荡周期中的开合与炎热夏季正午气孔开合机理一致，推测气孔振荡是棉花植株在______________（填“干旱”、“寒冷”或“潮湿”）环境中经过长期进化而产生的适应性机制，“气孔振荡”的具体意义是______________________________________________________。 3. 研究人员以东北草莓（野生品种）和“红颜”草莓（栽培品种）为实验材料，在春季白天全光照条件下，对两种草莓生长发育的相关影响因素的日变化规律进行了研究，结果如下图所示。据图回答下列问题。 （1）光合作用是植物重要的生理功能之一，大气中的CO₂在____________中相关酶的作用下，经过____________（填碳的转移路径），最终将光合色素捕获的光能转化为稳定的化学能。 （2）据图分析，12：00~13：00时东北草莓净光合速率的降低是由____________（填“气孔”或“非气孔”）限制因素所导致，判断的依据是____________。 （3）“红颜”草莓在16：00~18：00胞间CO₂浓度明显升高，其主要原因是____________。 （4）综合比较两种草莓，种植____________草莓更有优势，理由是该草莓____________。 4. 光反应过程中的光合电子传递链主要由光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f和光系统Ⅰ（PSⅠ）等光合复合体组成。研究发现，植物体内至少存在线性电子传递和环式电子传递两条途径，如下图所示。高温胁迫是影响植物光合作用的重要逆境因素之一，植物体会启动一系列防御机制进行应对。请回答下列问题： （1）光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有____光能的作用。适宜环境温度下，PSII和PSⅠ共同受光的激发，H2O裂解释放的电子（e-）经过PSⅡ、PQ、____和PSⅠ的推动，最终被____接受。图中ATP合酶的功能有____。 （2）高温胁迫下，PSⅡ中的捕光复合体容易从类囊体膜上脱落，导致PSII的____均发生改变，光能利用率下降。此时，仅由PSⅠ推动的环式电子传递被激活，这使得NADPH的生成量____，跨膜质子（H+）梯度____（选填“能形成”或“不能形成”），光反应产生的ATP与NADPH的比值____（选填“上升”或“下降”或“基本不变”），从而起到光保护作用。 （3）高温胁迫还会引发活性氧ROS（如自由基、H2O2等）的积累，进一步抑制光反应的发生。分析其原因可能有____ a. ROS攻击类囊体膜上的磷脂分子，造成膜结构的损伤 b. ROS与光系统中的蛋白质分子结合，使其分解并失去活性 c. ROS造成叶绿体DNA的损伤，导致光反应所需酶的合成受阻 d. ROS会加快PSⅡ的修复过程，进一步限制电子的线性传递过程 （4）高温胁迫下，植物还能通过增加瞬时气孔导度的方式进行保护，该方式的生理机制是____。 5. 植物的光呼吸是在光下消耗氧气并释放CO₂的过程，会导致光合作用减弱、作物减产。研究人员为获得光诱导型高产水稻，在其叶绿体内构建一条光呼吸支路（GMA途径）。 （1）图1所示光呼吸过程中，O₂与CO₂竞争结合_____，抑制了光合作用中的______阶段。同时乙醇酸从叶绿体进入过氧化物酶体在G酶的参与下进行代谢，造成碳流失进而导致水稻减产。 （2）研究人员测定了转基因水稻叶片中外源G酶基因的表达量，以及G酶总表达量随时间的变化情况（图2）。 ①外源G酶基因表达量与PFD（代表光合有效光辐射强度） 大致呈正相关，仅在14时明显下降，由此推测外源G酶基因表达除光强外，还可能受______________等因素的影响。 ②据图2可知，12-14时，___________（外源/内源） G酶表达量显著升高，推测此时段转基因水稻光呼吸________。 （3）茎中光合产物的堆积会降低水稻结实率而减产，而本研究中GMA途径的改造并未降低水稻的结实率。结合上述研究将以下说法排序成合理解释：尽管GMA途径促进叶片产生较多光合产物→_________→水稻茎中有机物不至于过度堆积而保证结实率。 A．光呼吸增强使得光合产物未爆发式增加 B.光合产物可以及时运输到籽粒 C.G酶表达量动态变化，使中午进入 GMA 途径的乙醇酸未显著增加 6. 碳达峰和碳中和目标的提出是构建人类命运共同体的时代要求，增加碳存储是实现碳中和的重要举措。被海洋捕获的碳称为蓝碳，滨海湿地是海岸带蓝碳生态系统的主体。 回答下列问题： （1）碳存储离不开碳循环。生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在___和___之间循环往复的过程。 （2）滨海湿地单位面积的蓝碳埋藏速率是陆地生态系统的15倍，主要原因是湿地中饱和水环境使土壤微生物处于___条件，导致土壤有机质分解速率___。 （3）为促进受损湿地的次生演替，提高湿地蓝碳储量，实施“退养还湿”生态修复工程如图1，测定盐沼湿地不同植物群落的碳储量，发现翅碱蓬阶段为180.5kg·hm-2、芦苇阶段为3367.2kg·hm-2，说明在___的不同阶段，盐沼湿地植被的碳储量差异很大。 （4）图2是盐沼湿地中两种主要植物翅碱蓬、芦苇的示意图。据图分析可知，对促进海岸滩涂淤积，增加盐沼湿地面积贡献度高的植物是___，原因是___。 （5）当全球达到碳中和（净零排放）的目标时，地球上所有生产者固定的CO2应___（大于/小于/等于）全部生物呼吸释放CO2的量。 7. 总生态系统生产力GEP，是生态系统固定的碳总量，作为碳循环研究的重要组成部分，有着不可估量的生态价值。回答下列问题： （1）生态系统中生物群落的碳最终主要是通过植物的___________固定起来的，碳能够在无机环境和生物群落之间循环，这里的碳是指__________（填“二氧化碳”、“有机物”或“碳元素”），碳排放问题的解决需要世界各国通力合作，是因为碳循环具有___________的特点。 （2）随着现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，打破了____________，使大气中二氧化碳浓度的增加。 （3）生态系统中生产者固定的碳通过食物传递到消费者中，此时生态系统固定的碳总量会减少，原因是_________。 （4）我国作为负责任的大国，承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去，除了减少化石燃料燃烧以外，还有的具体措施有____（至少答出两点）。 8. “碳中和”是我国应对全球气候变暖的国家战略，下图是某地区利用海洋资源发展的“藻-贝”共生养殖模式在这方面作出的积极探索。 （1）“藻-贝”共生养殖模式主要遵循生态工程的原理包括___（答出两点），应用上述基本原理时需考虑的问题有___（答出点即可）。 （2）通过检测养殖区与非养殖区海水的相关指标，结合图1和图2分析，养殖区可降低表层海水CO2相对含量的原因主要是___。此外，贝类食性广泛，通过滤食浮游生物和海带碎屑促进了有机物沿___传递，增加了有机碳的储存；同时由图可知，贝类还可通过___来降低海水中的CO2。 （3）综合以上原因分析，“藻-贝”共生的养殖模式在获得经济效益的同时，通过海洋生物对海洋CO2的吸收，从而促进___，进而降低大气中的CO2含量，助力“碳中和”。 9. 工业革命后，人类排放的CO₂等温室气体剧增，对全球气候产生了重要影响。为积极应对全球气候变化，我国政府向全世界承诺，CO₂排放力争在2030年达到峰值，在2060年之前实现碳中和。请回答问题： （1）碳在生物群落中主要以________的形式传递。大气中的CO₂能够随大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有________的特点。 （2）碳汇是指能吸收大气中的CO₂，减少其在大气中浓度的过程或活动。实现碳中和的重要途径之一是________碳汇（选填“增加”、“降低”）。碳循环过程中属于碳汇的最主要过程是________。 （3）海洋贝类一方面利用海水中的HCO₃⁻形成贝壳，其主要成分为CaCO₃。，另一方面通过滤食水体中悬浮的有机碳颗粒，实现个体软组织生长，从而固定水体中的碳。据此判断，贝类养殖________碳汇（选填“属于”、“不属于”）。 （4）研究者测算了2010～2018年我国海洋渔业的碳排放量及碳汇量，结果如下图： ①结果显示，研究期内________。 ②截止2018年，我国海洋渔业尚未达到碳中和状态。理由是________。 ③下列与海洋渔业有关的各项措施中，有助于实现碳中和的是___ A．增加贝类、藻类的养殖 B．提高海洋捕捞渔船的效率，降低能耗 C．海洋捕捞渔船使用清洁能源 D．增加海洋渔业捕捞量 10. 随着全球气候变暖，我国率先提出2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”的目标。为此，我国采取了多种措施，如大力植树造林、退耕还林和还湖、节能减排、禁止秸秆焚烧等，并取得了举世瞩目的成就。如图表示塞罕坝从荒漠变成林海的过程中碳循环的示意图，其中X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3、Z4表示碳的主要存在形式，甲、乙、丙、丁为生物成分。回答下列问题： （1）图中，X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3、Z4表示有机物的是______；丁在生态系统中的主要作用是______。 （2）塞罕坝从荒漠到林海的过程中，输入生物群落的CO2总量_____（填“大于”“等于”或“小于”）输出生物群落的CO2总量，理由是______。 （3）在塞罕坝进行大力植树造林时，应注意的事项有______（答出2点），这样处理可以提高生态系统的稳定性。 （4）我国为了2030年前“碳达峰”和2060年前“碳中和”的目标做出了巨大努力，成效非凡，但仅凭我国一家之力遏制全球气候变暖的趋势，不可能办到。从物质循环角度分析，原因是______。 11. 为了寻找控制植物生长发育的相关基因（其中包括影响配子发育和胚胎发育的基因等）。研究人员从被Ds（含卡那霉素抗性基因）插入的拟南芥突变体库中，筛选得到两个生长发育相关基因的突变体（ovp1和eed1），已知两个突变体关于苗色的基因型都为Aa。 （1）突变体ovp1和eed1各自自交，将收获的种子用0.1%的HgCl2溶液消毒10分钟，然后用___洗涤。将处理好的种子接种于添加___的MS基本培养基上培养，十天后统计绿色苗和黄色苗的数量，结果如表1。ovp1和eed1自交后代中，绿色苗与黄色苗的性状比例分别为___，A和a___（遵循/不遵循）基因分离定律，由此推测，ovp1可能为___致死突变体，eed1可能为___致死突变体。 表1 突变体植物 绿色苗 黄色苗 Ovp1 3326 3454 eed1 3736 1852 （2）为了验证上述推测是否正确并进一步确定影响生长发育的相关基因具体突变类型，研究人员进行了如下杂交实验，如表2： 表2 组别 杂交亲本 子代中的绿色苗（株） 子代中的黄色苗（株） 1 ovp1（母本）×野生型（父本） 444 429 2 ovpl（父本）×野生型（母本） 0 600 3 eed1（母本）×野生型（父本） 336 307 4 eed1（父本）×野生型（母本） 321 326 ①1组和2组杂交结果说明ovp1为___突变体。 ②3组和4组杂交结果说明eed1为___突变体。 12. 椎实螺是一种雌雄同体的软体动物，一般通过异体受精繁殖，若单独饲养，也可以进行自体受精。螺壳的螺旋方向有左旋与右旋的区分，受遗传控制。有人为了证明椎实螺螺壳的螺旋方向的遗传方式，用人工方法进行了如下两个实验。 （1）上述两个实验的杂交方式称为____________。 （2）分析实验结果表明___________。 （3）对上述分析的解释，有两种不同的假说： 假说① 椎实螺螺壳的螺旋方向由其线粒体基因决定； 假说② 椎实螺螺壳的螺旋方向由母体核基因型决定，而不受本身基因型支配。为探究哪个假说符合事实，研究人员将实验一和实验二的F1单独饲养，自交得到F2，F2单个个体自交得到F3群体，发现实验一和实验二的F2均为右旋螺、F3群体右旋与左旋个体的比例为3：1。 实验结果说明假说________不成立，因为如果该假说成立，实验结果应为_________。 （4）上述实验还证明了椎实螺螺壳的螺旋方向的显性性状为________。写出实验一F1自交得到F2的遗传图解___________（标明F2基因型比例，用A/a、B/b、D/d等基因表示）。 13. 某二倍体雌雄同株植物的茎色紫色对绿色为显性，受等位基因A/a控制。科学家用X射线处理某纯合紫株的花药后，将获得的花粉对绿株进行授粉，得到的F1中只出现了1株绿株（M）。请回答下列问题： （1）等位基因是通过____________产生的，等位基因A、a的根本区别是____________。 （2）若M是由基因突变造成的，则___________（填“A”或“a”）发生了突变，发生突变的时间最可能为____________。若M的出现是由染色体变异引起的，而且变异的配子活力不受影响（两条染色体异常的受精卵不能发育），则对M出现的合理解释是____________。 （3）已知每株植物所结种子的数目相同，请设计最简便的杂交实验探究M的出现是由基因突变还是由染色体变异导致的。请补充实验思路及预期实验结果。 实验思路：____________，观察统计后代的性状分离比。 预期结果：若后代紫茎；绿茎=3：1，则M植株的出现为基因突变引起的；若后代紫茎：绿茎=_____________，则M植株的出现为染色体变异引起的。 14. 杂种优势在玉米生产上已取得了举世瞩目的成就，现利用基因工程将一个Z基因转入玉米品系1中获得雄性不育植株M（含Z基因的植株产生的花粉是不育的）。为进一步改良玉米品种，将抗虫基因D和抗除草剂基因E转入玉米品系2中获得既抗虫又抗除草剂的两株转基因植物S1、S2。已知D、E基因能一次或几次插入并整合到受体细胞染色体上，D或E基因对应的位置上不含抗虫或抗除草剂基因的记为d、e，不考虑其他变异。回答下列问题。 （1）让M植株与正常植株杂交得F1，F1随机交配得F2，F2中雄性不育植株所占比例为____________，让F2随机交配得F3，F3中Z基因的频率为______。 （2）如表为S1自交得到的F1′中各植株比例，让F1′植株随机交配，则F2′植株的表型及比例是______。 F1′各植株比例 抗虫抗除草剂 抗虫不抗除草剂 不抗虫抗除草剂 1/2 1/4 1/4 （3）若S2中插入了2个抗虫基因和2个抗除草剂基因，已知插入的D基因和E基因在染色体上的位置关系如图所示，则S2自交得到的子代植株的表型及比例是______。 （4）为判断M植株的Z基因的位置，让M植株与S2杂交获得，然后对雄性不育植株中既抗虫又抗除草剂植株的配子进行基因分析： ①若不含Z基因的配子中，含D基因的配子数量与含E基因的配子数量相当，则Z基因的位置是________________________。 ②若不含Z基因的配子中，含D基因的配子数量多于含E基因的配子数量，则Z基因的位置是________________________。 ③若不含Z基因的配子中，含D基因的配子数量少于含E基因的配子数量，则Z基因的位置是________________________。 15. 粳稻和籼稻的杂交种具有产量高的优势，但杂交种的部分花粉不育。科研人员对花粉不育的遗传机理展开研究。 （1）将纯合粳稻和纯合籼稻杂交，获得F1，F1自交获得F2统计发现，F2仅有籼稻和粳—籼杂交种，且二者比例接近1：1。显微镜下观察发现两个亲本花粉均正常，但F1产生的花粉中近一半的花粉粒形态异常（败育），可判断含有___（选填“粳稻”或“籼稻”）染色体的花粉粒败育，使其基因无法传递给后代。 （2）经过精细定位，科研人员将导致花粉败育基因定位于12号染色体上的R区（区域内的基因不发生交换）。粳稻和籼稻R区DNA片段上的基因如下图。 ①科研人员将F1杂种植株中A-E基因分别逐一去除，得到A、B、C、E单基因去除的植株，这些单基因去除的植株12号染色体R区差异性属于___变异。在显微镜下观察这些植株的花粉粒形态。科研人员推测其中的C基因导致一半花粉败育，支持这一推测的显微镜观察证据是___。 ②F1杂种植株单独去除D基因，其花粉均不育，C、D基因双去除植株花粉均可育。推测C基因编码的蛋白具有毒害作用，D基因编码的蛋白可___。 （3）现全球气温升高使水稻减产，研究人员预通过诱变育种获得耐高温水稻。 ①将基因型为hh耐高温隐性突变体水稻甲与染色体缺失一个H基因的不耐高温的野生型（WT）水稻杂交得F1，已知不含控制该性状的基因的受精卵不能发育，若将上述F1进行随机杂交，F2中出现的耐高温水稻概率是___。 ②分子标记技术能反映个体中特定DNA片段差异。为确定突变体甲突变基因的突变位点，研究者进行了系列实验，如下图所示。 图1中F1产生配子时，3号染色体因某种变化产生多种花粉，经单倍体育种技术可获得F2纯合重组植株R1～Rs。对WT、突变体甲和Rt～Rs进行分子标记及耐高温性检测，结果如图2、图3所示。经过分析可知，耐高温突变基因位于___（填“caps1-7的标记范围”）之间。从减数分裂的角度分析，推测形成图2中R～Rs结果的原因是___。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$