专题07 基因分离定律和自由组合定律-【好题汇编】5年（2020-2024）高考1年模拟生物真题分类汇编（北京专用）

专题07 基因分离定律和自由组合定律 五年考情 考情分析 基因分离定律和自由组合定律 2024年北京卷第6题 2024年北京卷第21题 2023年北京卷第19 题 2022年北京卷第 18题 2021年北京卷第20 题 2020年北京卷第7 题 2020年北京卷第21 题 遗传规律是高中生物的重点和难点，在单项选择题、不定项选择和简答题中都有涉及，所占分值较高，难度较大，以情境命题，考查必备知识，考查学生理解能力、获取信息的能力和综合运用的关键能力。需要学生通过对题目的分析，有效地整合生物学的相关知识，运用生物学的相关能力获取信息、分析问题、解决问题。 1、（2024·北京·高考真题）摩尔根和他的学生们绘出了第一幅基因位置图谱，示意图如图，相关叙述正确的是（ ） 果蝇X染色体上一些基因的示意图 A. 所示基因控制的性状均表现为伴性遗传 B. 所示基因在Y染色体上都有对应的基因 C. 所示基因在遗传时均不遵循孟德尔定律 D. 四个与眼色表型相关基因互为等位基因 2、（2024·北京·高考真题）玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，研究籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。 （1）研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，F1表型与___________相同，说明矮秆是隐性性状。突变株基因型记作rr。 （2）观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体积。研究发现，R基因编码DNA去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的R基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉后14天胚乳中DNA甲基化水平，预期实验结果为__________________。 （3）已知Q基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用，进行如下杂交实验，检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况，结果如表1。 表1 组别 杂交组合 Q基因表达情况 1 RRQQ（♀）×RRqq（♂） 表达 2 RRqq（♀）×RRQQ（♂） 不表达 3 rrQQ（♀）×RRqq（♂） 不表达 4 RRqq（♀）×rrQQ（♂） 不表达 综合已有研究和表1结果，阐述R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制____。 （4）实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R或Q。将甲与野生型杂交，F1表型正常，F1配子的功能及受精卵活力均正常。利用F1进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，结果如表2。 表2 组别 杂交组合 正常籽粒：小籽粒 5 F1（♂）×甲（♀） 3：1 6 F1（♀）×甲（♂） 1：1 已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。 ①根据这些信息，如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设________。 ②若F1自交，所结籽粒的表型及比例为____________，则支持上述假设。 3、（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是 。    (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→ →电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为 条。    (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。    ①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为 。 ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用 。 4、（2022·北京·高考真题）番茄果实成熟涉及一系列生理生化过程，导致果实颜色及硬度等发生变化。果实颜色由果皮和果肉颜色决定。为探究番茄果实成熟的机制，科学家进行了相关研究。 (1)果皮颜色由一对等位基因控制。果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F1果皮为黄色，F1自交所得F2果皮颜色及比例为 。 (2)野生型番茄成熟时果肉为红色。现有两种单基因纯合突变体，甲（基因A突变为a）果肉黄色，乙（基因B突变为b）果肉橙色。用甲、乙进行杂交实验，结果如下图1。据此，写出F2中黄色的基因型： 。 (3)深入研究发现，成熟番茄的果肉由于番茄红素的积累而呈红色，当番茄红素量较少时，果肉呈黄色，而前体物质2积累会使果肉呈橙色，如下图2。上述基因A、B以及另一基因H均编码与果肉颜色相关的酶，但H在果实中的表达量低。根据上述代谢途径，aabb中前体物质2积累、果肉呈橙色的原因是 。 (4)有一果实不能成熟的变异株M，果肉颜色与甲相同，但A并未突变，而调控A表达的C基因转录水平极低。C基因在果实中特异性表达，敲除野生型中的C基因，其表型与M相同。进一步研究发现M中C基因的序列未发生改变，但其甲基化程度一直很高。推测果实成熟与C基因甲基化水平改变有关。欲为此推测提供证据，合理的方案包括 ，并检测C的甲基化水平及表型。 ①将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M ②敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因 ③将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M ④将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型 5、（2021·北京·高考真题）玉米是我国重要的农作物，研究种子发育的机理对培育高产优质的玉米新品种具有重要作用。 (1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来。我国科学家发现了甲品系玉米，其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒，这种异常籽粒约占1/4。籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的 定律。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株，自交后，有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒，这些植株所占比例约为 。 (2)为阐明籽粒干瘪性状的遗传基础，研究者克隆出候选基因A/a。将A基因导入到甲品系中，获得了转入单个A基因的转基因玉米。假定转入的A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上，请从下表中选择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因” 。 实验方案 预期结果 I．转基因玉米×野生型玉米 II．转基因玉米×甲品系 III．转基因玉米自交 IV．野生型玉米×甲品系 ①正常籽粒：干瘪籽粒≈1：1 ②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1 ③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1 ④正常籽粒：干瘪籽粒≈15：1 (3)现已确认A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA（见图1），使A基因功能丧失。甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用图1中的引物1、2进行PCR扩增，若出现目标扩增条带则可知相应植株的基因型为 。 (4)为确定A基因在玉米染色体上的位置，借助位置已知的M/m基因进行分析。用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P与基因型为MM的甲品系杂交得F1，F1自交得F2。用M、m基因的特异性引物，对F1植株果穗上干瘪籽粒（F2）胚组织的DNA进行PCR扩增，扩增结果有1、2、3三种类型，如图2所示。 统计干瘪籽粒（F2）的数量，发现类型1最多、类型2较少、类型3极少。请解释类型3数量极少的原因 。 6、（2020·北京·高考真题）如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。相关叙述不正确的是（    ） A．该个体的基因型为AaBbDd B．该细胞正在进行减数分裂 C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子 D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律 一、单选题 1．（2024·北京海淀·二模）研究人员用基因型为AABB与aabb的植株杂交产生F1，对F1的花粉粒进行荧光标记，用红色荧光标记A基因，绿色荧光标记B基因。对F1中有荧光的花粉粒统计其颜色及数目，结果如下表。 荧光颜色 黄色 绿色 红色 花粉粒数目 8000 499 501 注：红色荧光与绿色荧光叠加显示为黄色荧光。 下列分析不正确的是（　　） A．亲本的A与B基因在同一条染色体上 B．A/a基因的遗传遵循分离定律 C．F1的花粉粒中有一部分无荧光 D．基因重组型花粉粒的占比约为1/9 2．（2024·北京西城·二模）斑点牛分为褐色和红色，相关基因位于常染色体上。育种人员将纯种红色斑点母牛与纯种褐色斑点公牛杂交，实验结果如下表。相关叙述错误的是（    ） 子代 表现型 比例 F1 褐色公牛：红色母牛 1：1 F2 褐色公牛：红色公牛：褐色母牛：红色母牛 3：1：1：3 A．斑点牛体色的表现型与性别有关 B．该性状受2对独立遗传基因控制 C．F1公牛、母牛的相关基因型相同 D．反交实验结果应与上述结果相同 3．（2024·北京顺义·一模）先天性聋哑人和听觉正常人结婚，子女听觉一般都正常。一对先天性聋哑夫妇生的5个孩子听觉均正常，最合理的解释是（　　） A．先天性聋哑为显性性状 B．发生了小概率事件 C．先天性聋哑为多种基因同时突变所致 D．该夫妇携带的聋哑基因为非等位基因 4．（2024·北京房山·一模）野生型果蝇为红眼，偶然发现一只单基因突变体—紫眼甲，为判断红眼和紫眼的显隐性关系做了如图1的杂交实验。为研究控制紫眼甲的基因与另一突变体—紫眼乙是否为同一基因的突变，进行如图2的杂交实验。不考虑交叉互换，下列选项不正确的是（    ） A．由图1可判断紫眼为显性性状 B．图1结果说明果蝇眼色的遗传符合基因的分离定律 C．若两个突变基因位于非同源染色体，则图2中F2比例为9∶7 D．若图2中F2比例为1∶1，则两个突变基因为同源染色体上的非等位基因 5．（2024·北京东城·一模）新型抗虫棉T与传统抗虫棉R19、sGK均将抗虫基因整合在染色体上，但具有不同的抗虫机制。对三者进行遗传分析，杂交组合及结果如下表所示。以下说法错误的是（　　） 杂交组合 F1 F2 ①T×R19 全部为抗虫株 全部为抗虫株 ②T×sGK 全部为抗虫株 抗虫株∶感虫株=15∶1 A．T与R19的抗虫基因可能位于一对同源染色体上 B．T与sGK的抗虫基因插入位点在非同源染色体上 C．杂交组合②的F2抗虫株中抗虫基因数量不一定相同 D．R19与sGK杂交得到的F2中性状分离比为3：1 6．（2024·北京石景山·一模）短指症是一种单基因遗传病，相关基因用H/h表示。其病因是BMPR基因编码的骨形态发生蛋白受体的第486位氨基酸由精氨酸转变为谷氨酰胺，导致患者的成骨细胞不能分化为正常骨细胞。下图为某短指症家族的系谱图（Ⅰ-2不携带该致病基因）。下列叙述不正确的是（　　） A．短指症属于显性遗传病，Ⅱ-3的基因型为Hh B．若Ⅱ-3再生育一孩（Ⅲ-2），其基因型与Ⅲ-1相同的概率为1/4 C．可以通过基因检测来确定Ⅲ-2是否患短指症 D．异常BMPR产生的根本原因是其基因发生了碱基对的替换 7．（2024·北京密云·模拟预测）两种柳穿鱼植株杂交，F1均开两侧对称花，F1自交产生的F2中开两侧对称花34株，开辐射对称花的5株。进一步研究发现，两种柳穿鱼植株的Leyc基因碱基序列相同，只是在开两侧对称花植株中表达，在开辐射对称花植株中不表达，二者Lcyc基因的甲基化情况如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．控制两侧对称和辐射对称花的基因所含遗传信息不同 B．F2表型比说明柳穿鱼花型的遗传遵循基因的分离定律 C．控制辐射对称花的Lcyc基因的甲基化程度相对较高 D．推测甲基化的程度与Lcyc基因的表达程度成正相关 8．（2024·北京·模拟预测）已知某种昆虫的体色由位于2号染色体上的一对等位基因A（红色）、a（棕色）控制，且AA个体在胚胎期致死：另一对等位基因B/b也会影响昆虫的体色，只有基因B存在时，上述体色才能表现，否则表现为黑色。现有红色昆虫（甲）与黑色昆虫（乙）杂交，F1表现型及比例为红色：棕色=2：1。欲判断B、b基因是否位于2号染色体上，取F1中一只红色雄性昆虫与F1中多只棕色雌性昆虫进行交配得到F2，统计F2的表现型及比例（不考虑染色体互换）。下列叙述不正确的是（    ） A．亲本的基因型甲为AaBB、乙为Aabb B．若F2表现型及比例为红色：棕色：黑色=2：1：1，则B、b基因在2号染色体上 C．若F2表现型及比例为红色：棕色：黑色=1：2：1，则B、b基因在2号染色体上 D．若F2表现型及比例为红色：棕色：黑色=3：2：3，则B、b基因不在2号染色体上 9．（2024·北京朝阳·二模）某牵牛花表型为高茎红花，其自交F1表型及比例为高茎红花：高茎白花：矮茎红花：矮茎白花=7：3：1：1。高茎和矮茎分别由基因A、a控制，红花和白花分别由基因B、b控制，两对基因位于两对染色体上。下列叙述错误的是（    ） A．两对基因的遗传遵循基因自由组合定律 B．亲本产生基因型为aB的雌雄配子均不育 C．F1高茎红花中基因型为AaBb的植株占3/7 D．F1中高茎红花与矮茎白花测交后代无矮茎红花 10．（2024·北京丰台·二模）鱼类的肌间刺多影响食用体验。r基因是肌间刺形成的关键基因。研究者利用基因组编辑技术对r基因进行编辑，构建了武昌鱼突变体F0代。检测其中54尾发现有6尾出现肌间刺缺失，缺失根数在7~43之间。将这6尾鱼互交得F1代，从5000尾F1中分离得到完全无肌间刺的鱼316尾继续互交。下列说法不正确的是（　　） A．进行基因组编辑的受体细胞是受精卵 B．相对F1代，F2代肌间刺缺失的个体比例上升 C．人工选择使突变的r基因频率不断升高 D．基因组编辑使武昌鱼发生了基因重组 11．（2024·北京丰台·一模）纯种黑檀体长翅果蝇和纯种灰体残翅果蝇正、反交得到F1均为灰体长翅，F2中灰体长翅、灰体残翅、黑檀体长翅与黑檀体残翅的比例接近9：3：3：1。下列有关叙述不正确的是（    ） A．亲本黑檀体长翅果蝇产生两种配子，符合基因的分离定律 B．黑檀体残翅的出现是由于F1雌雄果蝇均发生了基因重组 C．F1灰体长翅果蝇的测交后代中，重组类型占50% D．果蝇F1和F2群体中残翅基因的频率未发生改变 二、非选择题 12．（2024·北京朝阳·二模）栽培水稻（二倍体）主要有亚洲栽培稻和非洲栽培稻两种类型，二者育性均正常，杂交可以产生具有杂种优势的后代，但远缘杂交带来的杂种不育现象，严重限制了杂种优势的利用。研究人员对杂种不育的相关基因进行了研究。 (1)亚洲栽培稻与非洲栽培稻进行杂交，得F1，F1自交得F2，观察每一代植株的花粉育性。亲本花粉育性正常，F1花粉一半不育，F2植株花粉可育与一半不育之比为1：1。请写出F1产生的雌配子种类数及比例 。 (2)研究发现非洲栽培稻与花粉育性相关的基因G。 ①将非洲栽培稻的一个G基因敲除（基因型记为Gg）并自交，后代中GG、Gg、gg的个体数之比为107：123：16。以上结果可知，Gg个体产生的不含 基因的花粉育性极低（不育）。 ②Gg做母本与亚洲栽培稻杂交，F1的基因型有 种。 ③观察发现gg个体花粉全可育。综合以上信息可知在花粉半不育性状产生中，G基因的作用是 。 (3)Gg细胞中转入一个G基因，整合至染色体上，获得的转基因个体花粉育性有大幅度提高，则G基因被转入的位置及花粉可育的占比是：位置一及占比 ；位置二及占比 。 13．（2024·北京东城·二模）水稻是人类重要的粮食作物之一，种子的胚乳由外向内分别为糊粉层和淀粉胚乳，通常糊粉层为单层活细胞，主要累积蛋白质、维生素等营养物质；淀粉胚乳为死细胞，主要储存淀粉。选育糊粉层加厚的品种可显著提高水稻的营养。 (1)用诱变剂处理水稻幼苗，结穗后按图1处理种子。埃文斯蓝染色剂无法使活细胞着色。用显微镜观察到胚乳中未染色细胞层数 的即为糊粉层加厚的种子，将其对应的含胚部分用培养基培养，筛选获得不同程度的糊粉层加厚突变体tal、ta2等，这说明基因突变具有 的特点。 (2)突变体tal与野生型杂交，继续自交得到F2种子，观察到野生型：突变型=3∶1，说明该性状的遗传遵循基因 定律。利用DNA的高度保守序列作为分子标记对F2植株进行分析后，将突变基因定位于5号染色体上。根据图2推测突变基因最可能位于 附近，对目标区域进行测序比对，发现了突变基因。 (3)由tal建立稳定品系t，检测发现籽粒中总蛋白、维生素等含量均高于野生型，但结实率较低。紫米品系N具有高产等优良性状。通过图3育种方案将糊粉层加厚性状引入品系N中，培育稳定遗传的高营养新品种。 ①补充完成图3育种方案 。 ②运用KASP技术对植物进行检测，在幼苗期提取每株植物的DNA分子进行PCR，加入野生型序列和突变型序列的相应引物，两种引物分别携带红色、蓝色荧光信号特异性识别位点，完成扩增后检测产物的荧光信号（红色、蓝色同时存在时表现为绿色荧光）。图3育种方案中阶段1和阶段2均进行KASP检测，请选择其中一个阶段，预期检测结果并从中选出应保留的植株。 ③将KASP技术应用于图3育种过程，优点是 。 14．（2024·北京顺义·一模）油胞是柑橘叶片、果实等器官的分泌结构，可产生和储存精油。我国科学家以柑橘油胞为模式系统揭示植物分泌结构起始和发育的机制。 (1)有性生殖的柑橘具有单胚性。大多数柑橘品种无性生殖，由胚珠的体细胞发育为多个胚，即多胚性。柑橘的多胚性使后代不发生 。 (2)HP 是金柑变异品种，因无油胞口感更甜，具有多胚性、3~6年才能结实。为破解无油胞突变的秘密，研究者利用单胚性且结实所需时间短的HK作为 ，与HP杂交，得到F1群体，繁育F2群体。F2中有油胞与无油胞植株的比例接近3：1。同时发现，F2中有油胞植株叶缘均有锯齿.无油胞植株叶缘均光滑，推测相关基因与性状的关系。 推测一：两对相对性状由一对等位基因控制。 推测二：两对相对性状分别由位于 上的两对等位基因控制，其中油胞基因和锯齿基因在 染色体上且距离近。 (3)柑橘的枝刺（见图1）由枝条变态而来，枝刺基部有油胞结构而刺尘没有。科研人员已将油胞基因定位在一个包含54个基因的区域。通过进一步对比 ，找到了与油胞发育有关的关键基因M，已知M蛋白作为转录因子能调控叶缘锯齿化。科学家在M基因中插入1个碱基对，导致插入位点后的密码子的 改变，获得M基因功能缺失突变体。该突变体叶片表型为 ，从而证明M蛋白除可调控叶缘锯齿化，还可调控油胞发育。 (4)利用柑橘枝刺筛选到M基因的上游基因D，推测D蛋白与M基因的启动子结合，促进油胞发育。为验证推测，人工合成与M基因启动子碱基序列相同的探针P，进行荧光标记。使用 作为竞争物，按图2的步骤进行实验，结果如图3。 (5)为进一步寻找M蛋白激活的下游基因，最符合要求的基因应满足以下哪些条件 。 ①M基因功能缺失突变体中此基因表达水平显著上调 ②柑橘枝刺基部此基因表达水平显著高于刺尖 ③获得此基因功能缺失突变体，突变体叶片油胞数目减少 15．（2024·北京房山·一模）茄子花色、果皮色等性状是育种选种的重要依据，研究人员对以上两对相对性状的遗传规律展开研究。 (1)纯种紫花和白花茄子正反交，F1均为紫花，据此可以做出的判断是 ，F1自交后，F2的紫花∶白花=3∶1，可推断茄子花色的遗传遵循 定律。 (2)茄子的果皮色由两对独立遗传的等位基因（相关基因用A/a、B/b表示）控制。研究人员用纯种紫皮茄子与白皮茄子杂交得到F1，F1均为紫皮，F1自交，F2的紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1。基于此结果，同学们提出果皮色形成的两种模式，如图1所示。 能合理解释F2结果的是 （填“模式一”或“模式二”），从子二代性状分离比角度阐明理由 。 (3)研究人员发现光诱导植物花青素形成的部分信号通路，光激活受体CRY，引起下游转录因子H蛋白和M蛋白积累，进而促进花青素合成关键基因CHS和DFR的表达合成花青素。 ①将H蛋白与用CHS基因的启动子部分片段制作的探针混合并电泳，结果如图2所示。该实验表明H蛋白可与CHS基因的启动子区域特异性结合，请说明理由 。 注：5×10×15×表示未标记探针的倍数 ②花青素在植物细胞内具有抗氧化活性、抗癌和延缓衰老等功效，强光促进花青素合成，含量过高时会通过相关转录因子抑制花青素基因表达，通过 机制维持花青素相对稳定。 16．（2024·北京门头沟·一模）水稻是我国主要的粮食作物，获得具有杂种优势的杂交种子是提高水稻产量的重要途径。 (1)水稻花是两性花，杂交实验中，为了防止母本 ，须进行人工去雄。水稻花非常小，人工去雄操作难度大。科学家发现的安农S-1温敏不育系突变体水稻在温度高于26℃时表现为花粉败育，在杂交时只能做 ，免去了人工去雄的工作，因此作为重要材料用于水稻杂交育种。 (2)将野生型与安农S-1杂交，F1均为野生型，F1自交后代中野生型：雄性不育=3：1，说明 。（答出2条） (3)安农S-1在不同的温度条件下既可作为不育系用于杂交制种，又可以自身繁殖，简化了制种程序，使杂交水稻的大规模种植成为可能。请写出利用安农S-1和野生型水稻繁殖不育系、制备杂交种子的流程 。（用文字或图示作答均可） (4)研究者用γ射线处理安农S-1种子，筛选获得了两个在32℃及以上表现为花粉败育的隐性突变体t1和t2，请设计实验验证t1和t2是同一基因突变引起的雄性不育，写出设计思路和预期结果 。 (5)在制种时偶遇低温天气会影响杂交种子的纯度进而影响杂交稻产量，与安农S-1相比，突变体t1和t2是否更有利于制种？判断并说明理由 。 17．（2024·北京海淀·一模）野生型棉花种子有短绒毛，经济价值较高的栽培棉花品种甲的种子有长绒毛。突变体棉花乙种子无绒毛， 可简化制种过程。为研究棉花种子绒毛性状的遗传机制， 研究者进行了系列实验。 (1)研究者用上述棉花品种进行下表所示杂交实验， 杂交结果如下表。 组别 杂交组合 F1表型 F2表型及分离比 I 甲 × 野生型 全为短绒毛 短绒毛：长绒毛=3：1 Ⅱ 乙 × 野生型 全为无绒毛 无绒毛：短绒毛=3：1 Ⅲ 甲 × 乙 全为无绒毛 无绒毛：长绒毛=3：1 ①棉花种子绒毛的长、短为一对相对性状，控制此性状的基因（A/a）位于8号染色体。据杂交组合Ⅰ判断，长绒毛性状受一对等位基因中的 性基因控制。 ②据杂交组合Ⅱ、Ⅲ， 推测决定种子无绒毛性状的基因与A/a基因之间可能的位置关系： 。 (2)检测发现，乙中位于8号染色体的A基因上游DNA 序列与野生型存在显著差异。研究者设计特异性引物并分别对两种棉花DNA 进行PCR 扩增，检测结果如图1推测种子无绒毛是A基因上游插入了一个约6.8kb的片段导致，证据是 。 (3)研究者推测插入片段仅通过促进与其在同一条染色体上的基因表达来调控绒毛性状。请从①~⑥选择合适的植物材料与操作， 为图1验证上述推测提供两个实验证据， 写出相应组合，并描述转基因实验组和非转基因对照组的实验结果 。 ①野生型植株②棉花乙植株③完全敲除8号染色体的插入片段④敲除8号染色体的A 基因（不包括插入片段）⑤将插入片段导入非8号染色体⑥将A基因（不包括插入片段）导入非8号染色体 (4)长链脂肪酸合成基因D促进绒毛伸长。为研究A基因和D基因调控棉花绒毛长度的机制，实验处理及结果如图2。综合上述信息，任选野生型、甲植株、乙植株中的一种，阐释棉花种子绒毛性状的调控机制 。 18．（2024·北京石景山·一模）温敏雄性不育品系（高于临界温度时不育）可用于杂交种的制备，但遭遇低温天气时会导致制种失败。 (1)以水稻中花11为研究材料，诱导其发生突变，筛选获得一个温敏雄性不育品系s-1。将其与中花11杂交，F1自交，F2中可育与不育植株比例为3：1，可育与不育这一对性状的遗传符合 定律。 (2)为进一步确定s-1的雄性不育临界温度，以中花11和温敏雄性不育品系z（不育临界温度为26℃）为对照，取其花粉染色，显微镜下观察，如下图。 据图判断，与品系z相比，s-1的临界温度 ，因此s-1更适合在农业生产制备杂交种时使用，其原因是：在水稻开花期偶发低温天气时， 。 (3)科研人员同时得到温敏雄性不育品系s-2，其不育临界温度与s-1相同，据此推测s-1和s-2为同一基因不同位点的突变。请从①～⑧中选择合适的植株和温度条件设计验证实验，并预期实验结果，填入ⅰ～ⅴ中相应的位置。 ①s-1 ②s-2 ③品系z ④中花11 ⑤22℃ ⑥28℃ ⑦不结实 ⑧结实 i ；ii ；iii ；iv ；v (4)将s-1与抗白枯病水稻A杂交，获得F1，F1自交筛选雄性不育植株，再与 杂交，多次重复后，筛选获得抗白枯病的温敏雄性不育系品系B。另有水稻品系C高产但不抗白枯病，写出利用上述实验材料培育抗白枯病且高产的杂交种、以及繁育不育品系B的流程 。 19．（2024·北京丰台·一模）太谷核不育小麦是完全的雄性不育突变体，是国宝级的种质资源。它的花药的退化在减数分裂早期阶段开始，导致所有花药败育。 (1)小麦的太谷核不育和矮变一号均为单基因突变体，太谷核不育为高秆核不育，矮变一号为矮秆可育，株高基因用A、a表示，育性基因用R、r表示。为了获得矮秆核不育重组类型，进行以下实验： i．太谷核不育为母本与矮变一号杂交，得到F1一半为矮秆核不育，一半为矮秆可育； ⅱ．F1矮秆核不育为母本与野生型测交，得到矮秆可育152株和高秆核不育169株。 根据以上结果可知，太谷核不育和矮变一号的基因型分别为 ，两对等位基因的遗传 （符合/不符合）自由组合定律。 (2)重复上述实验并扩大数量，在得到的8374株测交子代中分离出14株矮秆不育株。进行细胞学检查发现，仅有1株为正常二倍体。请设计杂交实验验证该正常二倍体的矮秆不育株为所需类型，并预期子代的表现型及比例 。 (3)推测P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因。以下事实支持该推测的是 。 A．显性的P基因一直处于杂合状态 B．P基因缺失或突变后小麦育性恢复 C．P基因的表达会引起转基因细胞的死亡 D．与核不育基因紧密连锁的分子标记与P基因也紧密连锁 E．P基因只在不育植株的花中表达，在可育植株中不表达 (4)为验证上述推测，研究人员在野生型小麦中获得了P等位基因的启动子，并发现所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列。然后利用Ti质粒构建表达载体，部分结构如下图所示，GFP表达后会发出绿色荧光。 将载体转入小麦幼胚，获得转基因植株，对植株表型和P基因表达情况进行鉴定。从a~i中选择填表。 a．Ubi（通用的强启动子）  b．P等位基因启动子  c．插入TRIM序列的P等位基因启动子  d．P编码区 e．P基因  f．无关基因  g．仅在花药发育S2期表达  h．在花药发育各时期均不表达 i．在根、茎、叶、雌蕊中均不表达 实验材料 转入载体组成Ⅰ Ⅱ 植株表型 P基因表达情况 核不育小麦 雄性不育 g i 野生型小麦 可育 h i 野生型小麦 ad 死亡 野生型小麦 ① ② g i 在存活的转基因小麦花药中特异性检测到绿色荧光。以上实验结果显示 ，导致雄性不育。 (5)矮秆核不育小麦是便利的遗传改良工具，请说明雄性不育在育种中优势 。 20．（2024·北京密云·模拟预测）黄瓜瓜把口感差，瓜把的长度是影响黄瓜品质和商业性的重要性状之一。 (1)科研人员将长瓜把品系（6.5cm）与短瓜把品系（2.0cm）杂交，F1瓜把长度约4.6cm，F1自交，得到158株F2瓜把长度分布如图1。 由结果推测黄瓜瓜把长度受 （一对/多对） 基因控制。 (2)SSR是DNA中普遍存在的简单重复序列。不同品系、不同染色体DNA的SSR互不相同，因此可作为分子标记进行基因定位。研究者构建了仅在一对基因上存在差异的瓜把长度为5cm（含SSR1标记）和4cm（含SSR2标记）的两个亲本，杂交后再自交，F2中瓜把长度5cm个体占3/4，4cm个体占1/4。测定F2植株的SSR组成，请从下表中选择一种实验结果与对应推论的正确组合有 。 实验结果 推论 I 5cm瓜把和4cm瓜把植株的SSR组成均为SSR1/SSR1:SSR1/SSR2:SSR2/SSR2=1:2:1 Ⅱ 4cm瓜把植株仅具有SSR2标记 Ⅲ 5cm瓜把植株仅有2/3具有SSR2标记 IV 4cm瓜把植株中的SSR1:SSR2=1:1 ①该瓜把长度基因与该SSR标记位于同源染色体 ②该瓜把长度基因与该SSR标记位于非同源染色体 (3)通过上述定位方法，科研人员找到了与瓜把长度相关的A基因、B基因，并进一步研究。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除A基因后，果实瓜把长度缩短，但瓜把细胞长度与野生型无显著差异，推测A基因的表达产物能 瓜把细胞增殖。检测发现，敲除A基因的突变体植株中基因B的转录水平显著降低，敲除B基因的突变体植株瓜把长度显著降低，推测A通过增强B基因的表达进而影响瓜把长度。请从①~⑤选择合适的基因与黄瓜植株，进行转基因实验，为上述推测提供一个新的证据。简述实验设计方案、检测指标并预期实验结果 。 ①A基因②B基因③野生型植株④A基因突变体植株⑤B基因突变体植株 (4)进一步研究发现，D蛋白可与A 蛋白结合，抑制后者与B基因的启动子结合，相关调控途径如图2所示。 D基因突变体与A基因突变体杂交，F2中野生型、D突变体、A突变体、D和A突变体4种表型的瓜把长度大小关系为 。 (5)目前市场占有率最大的国产“油亮密刺黄瓜”，是科研人员通过单倍体育种培育出来的，单倍体育种依据的生物学原理和优势分别是 。 21．（2024·北京昌平·二模）花烟草是一种花色丰富、花期长的园林景观植物，花冠颜色受叶绿素和花青素共同影响（如下图）。G基因使叶绿素在花冠中积累，g基因则叶绿素无法在花冠中积累。R基因使花青素呈红色，r基因使花青素呈紫色。I基因使花青素正常积累，i基因阻止花青素积累。G/g、R/r、I/i基因均独立遗传。 (1)研究者获得4株不同花色的花烟草植株，开展如下杂交实验。 组别 亲本组合（A区颜色） F1株数 F1花色及株数 红色（A区） 绿色（B区） 白色（A区） 1 绿色×白色 45 0 21 24 2 绿色×红色 45 45 33 0 3 绿色×紫色 44 26 22 10 ①第2组F1绿色与非绿色植株之比接近 ，说明两个亲本均有G基因。 ②第3组F1有少量紫花植株出现，受环境因素（酸性）影响，另有一部分紫花变成红色。根据实验结果推测，第3组亲本绿色植株和紫色植株的基因型分别为 。 (2)为培育花色鲜艳的个体，掩盖花冠A区的绿色性状，可转入花青素合成酶基因进行改良。 ①用剪切结果产生两种不同黏性末端的限制酶，同时处理含有目的基因的DNA和质粒，这种双酶切的优势在于避免 ，确保目的基因与载体在DNA连接酶的作用下可以正确重组。 ②提取转基因花烟草花冠细胞中的蛋白质，运用 技术，以确定目的基因是否正常表达。 (3)种植环境会影响花青素的积累量，积累量少时花冠A区会被绿色掩盖。某公园需要大面积使用花青素积累量少的浅红色花烟草布置景观，以（1）中4个亲本为材料，你的解决方案是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 基因分离定律和自由组合定律 五年考情 考情分析 基因分离定律和自由组合定律 2024年北京卷第6题 2024年北京卷第21题 2023年北京卷第19 题 2022年北京卷第 18题 2021年北京卷第20 题 2020年北京卷第7 题 2020年北京卷第21 题 遗传规律是高中生物的重点和难点，在单项选择题、不定项选择和简答题中都有涉及，所占分值较高，难度较大，以情境命题，考查必备知识，考查学生理解能力、获取信息的能力和综合运用的关键能力。需要学生通过对题目的分析，有效地整合生物学的相关知识，运用生物学的相关能力获取信息、分析问题、解决问题。 1、（2024·北京·高考真题）摩尔根和他的学生们绘出了第一幅基因位置图谱，示意图如图，相关叙述正确的是（ ） 果蝇X染色体上一些基因的示意图 A. 所示基因控制的性状均表现为伴性遗传 B. 所示基因在Y染色体上都有对应的基因 C. 所示基因在遗传时均不遵循孟德尔定律 D. 四个与眼色表型相关基因互为等位基因 【答案】A 【解析】 【分析】该图是摩尔根和学生绘出的第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置的图。由图示可知，控制果蝇图示性状的基因在该染色体上呈线性排列，果蝇的短硬毛和棒眼基因位于同一条染色体上。 【详解】A、 图为X染色体上一些基因的示意图，性染色体上基因控制的性状总是与性别相关联，图所示基因控制的性状均表现为伴性遗传，A正确； B、X染色体和Y染色体存在非同源区段，所以Y染色体上不一定含有与 所示基因对应的基因，B错误； C、在性染色体上的基因（位于细胞核内）仍然遵循孟德尔遗传规律，因此，图所示基因在遗传时遵循孟德尔分离定律，C错误； D、等位基因是指位于一对同源染色体相 同位置上，控制同一性状不同表现类型的基因，图中四个与眼色表型相关基因位于同一条染色 体上，其基因不是等位基因，D错误。 故选A。 2、（2024·北京·高考真题）玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，研究籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。 （1）研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，F1表型与___________相同，说明矮秆是隐性性状。突变株基因型记作rr。 （2）观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体积。研究发现，R基因编码DNA去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的R基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉后14天胚乳中DNA甲基化水平，预期实验结果为__________________。 （3）已知Q基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用，进行如下杂交实验，检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况，结果如表1。 表1 组别 杂交组合 Q基因表达情况 1 RRQQ（♀）×RRqq（♂） 表达 2 RRqq（♀）×RRQQ（♂） 不表达 3 rrQQ（♀）×RRqq（♂） 不表达 4 RRqq（♀）×rrQQ（♂） 不表达 综合已有研究和表1结果，阐述R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制____。 （4）实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R或Q。将甲与野生型杂交，F1表型正常，F1配子的功能及受精卵活力均正常。利用F1进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，结果如表2。 表2 组别 杂交组合 正常籽粒：小籽粒 5 F1（♂）×甲（♀） 3：1 6 F1（♀）×甲（♂） 1：1 已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。 ①根据这些信息，如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设________。 ②若F1自交，所结籽粒的表型及比例为____________，则支持上述假设。 【答案】（1）野生型 （2）野生型所结籽粒胚乳中DNA甲基化水平低于突变株 （3）R基因编码的DNA去甲基化酶只能对本株玉米所结籽粒的胚乳中来自本植株的Q基因发挥功能 （4） ①. 籽粒变小受到两对等位基因的控制，任意一对等位基因中的显性基因正常发挥功能的个体表现为正常籽粒，没有显性基因或显性基因均无法正常发挥功能的个体表现为小籽粒，其中有一对等位基因的显性基因来自母本的时候无法发挥功能 ②. 正常籽粒：小籽粒=7：1 【解析】 【分析】判断显隐性的方式有：①表型相同的个体杂交，后代新出现的表型为隐性；②表型不同的纯合个体杂交，后代出现的表型为显性。 【小问1详解】 若矮秆是隐性性状，矮秆玉米突变株与野生型杂交，子代表型与野生型相同。 【小问2详解】 野生型R基因正常，能编码DNA去甲基化酶，催化DNA去甲基化，所以野生型及突变株分别自交，野生型植株所结籽粒胚乳中DNA甲基化水平更低。 【小问3详解】 由组别2、4可知，母本中的R基因编码的DNA去甲基化酶无法为父本提供的Q基因去甲基化，由组别3可知父本中R基因编码的DNA去甲基化酶不能对母本上所结籽粒的胚乳中的Q基因发挥功能。结合前面的研究成果：亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用，可得R基因编码的DNA去甲基化酶只能对本株玉米所结籽粒的胚乳中来自本植株的Q基因发挥功能。 【小问4详解】 ①甲与野生型杂交得到的子代为正常个体，说明小籽粒为隐性性状。F1与甲杂交属于测交，F1作父本时，结果出现正常籽粒：小籽粒=3：1，推测该性状受到两对等位基因的控制，且只有不含显性基因的个体表现为小籽粒。F1作母本时，与甲杂交，后代正常籽粒：小籽粒=1：1，结合题目中“已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能”推测，母本产生配子时有一对等位基因是不发挥功能的。因此提出的假设为：籽粒变小受到两对等位基因的控制，任意一对等位基因中的显性基因正常发挥功能的个体表现为正常籽粒，没有显性基因或显性基因均无法正常发挥功能的个体表现为小籽粒，其中有一对等位基因的显性基因来自母本的时候无法发挥功能。②F1自交，F1产生的精子中含显性基因正常发挥功能的配子：不含显性基因的配子=3：1，F1产生的卵细胞中含显性基因正常发挥功能的配子：不含显性基因的配子和含显性基因不发挥功能的配子=1：1，所以F1自交所结籽粒的表型及比例为正常籽粒：小籽粒=（1-1/4×1/2）：（1/4×1/2）=7：1。 3、（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是 。    (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→ →电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为 条。    (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。    ①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为 。 ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用 。 【答案】(1)黄化叶 (2) 用限制酶B处理 3 (3) 50% 在开花前把田间出现的绿叶植株除去 【分析】基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变。碱基对的增添、缺失或替换如果发生在基因的非编码区，则控制合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变；如果发生在编码区，则可能因此基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列改变。 【详解】（1）野生型油菜进行自交，后代中既有野生型又有叶黄化，由此可以推测黄化叶是隐性性状。 （2）检测F2基因型的实验步骤为：：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→用限制酶B处理→电泳。野生型基因电泳结果有一条带，叶黄化的基因电泳结果有两条带，则F2中杂合子电泳条带数目应为3条。 （3）①油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），设育性基因为A、a，叶色基因为B、b，可判断雄性不育品系A为显性纯合子（AA），R为隐性纯合子（aa），A植株的绿叶雄性不育子代（AaBb）与黄化A1（aabb）杂交，后代中一半黄化，一半绿叶，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为50%。 ②A不纯会影响种子S的纯度，为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，应在开花前把田间出现的绿叶植株除去。 4、（2022·北京·高考真题）番茄果实成熟涉及一系列生理生化过程，导致果实颜色及硬度等发生变化。果实颜色由果皮和果肉颜色决定。为探究番茄果实成熟的机制，科学家进行了相关研究。 (1)果皮颜色由一对等位基因控制。果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F1果皮为黄色，F1自交所得F2果皮颜色及比例为 。 (2)野生型番茄成熟时果肉为红色。现有两种单基因纯合突变体，甲（基因A突变为a）果肉黄色，乙（基因B突变为b）果肉橙色。用甲、乙进行杂交实验，结果如下图1。据此，写出F2中黄色的基因型： 。 (3)深入研究发现，成熟番茄的果肉由于番茄红素的积累而呈红色，当番茄红素量较少时，果肉呈黄色，而前体物质2积累会使果肉呈橙色，如下图2。上述基因A、B以及另一基因H均编码与果肉颜色相关的酶，但H在果实中的表达量低。根据上述代谢途径，aabb中前体物质2积累、果肉呈橙色的原因是 。 (4)有一果实不能成熟的变异株M，果肉颜色与甲相同，但A并未突变，而调控A表达的C基因转录水平极低。C基因在果实中特异性表达，敲除野生型中的C基因，其表型与M相同。进一步研究发现M中C基因的序列未发生改变，但其甲基化程度一直很高。推测果实成熟与C基因甲基化水平改变有关。欲为此推测提供证据，合理的方案包括 ，并检测C的甲基化水平及表型。 ①将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M ②敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因 ③将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M ④将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型 【答案】(1)黄色∶无色＝3∶1 (2)aaBB、aaBb (3)基因A突变为a，但果肉细胞中的基因H仍表达出少量酶H，持续生成前体物质2；基因B突变为b，前体物质2无法转变为番茄红素 (4)①②④ 【分析】1、基因分离定律的实质是：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，独立的随配子遗传给后代。 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。 3、甲、乙为两种单基因纯合突变体，甲（基因A突变为a）果肉黄色，乙（基因B突变为b）果肉橙色。由图1可知，F2比值约为为9：3：4，F1基因型为AaBb，红色基因型为A_B_，黄色为aaB_，橙色为A_bb、aabb，甲乙基因型分别为aaBB、AAbb。 【详解】（1）果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F1果皮为黄色，说明黄色是显性性状，F1为杂合子，则F1自交所得F2果皮颜色及比例为黄色∶无色＝3∶1。 （2）由图可知，F2比值约为为9：3：4，说明F1基因型为AaBb，则F2中黄色的基因型aaBB、aaBb。 （3）由题意和图2可知，成熟番茄的果肉由于番茄红素的积累而呈红色，当番茄红素量较少时，果肉呈黄色，而前体物质2积累会使果肉呈橙色，则存在A或H，不在B基因时，果肉呈橙色。因此，aabb中前体物质2积累、果肉呈橙色的原因是基因A突变为a，但果肉细胞中的基因H仍表达出少量酶H，持续生成前体物质2；基因B突变为b，前体物质2无法转变为番茄红素。 （4）C基因表达的产物可以调控A的表达，变异株M中C基因的序列未发生改变，但其甲基化程度一直很高，欲检测C的甲基化水平及表型，可以将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M，使得C去甲基化，并检测C的甲基化水平及表型；或者敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因，检测野生型植株C的甲基化水平及表型，与突变植株进行比较；也可以将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型，检测野生型C的甲基化水平及表型。而将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M无法得到果实成熟与C基因甲基化水平改变有关，故选①②④。 5、（2021·北京·高考真题）玉米是我国重要的农作物，研究种子发育的机理对培育高产优质的玉米新品种具有重要作用。 (1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来。我国科学家发现了甲品系玉米，其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒，这种异常籽粒约占1/4。籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的 定律。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株，自交后，有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒，这些植株所占比例约为 。 (2)为阐明籽粒干瘪性状的遗传基础，研究者克隆出候选基因A/a。将A基因导入到甲品系中，获得了转入单个A基因的转基因玉米。假定转入的A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上，请从下表中选择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因” 。 实验方案 预期结果 I．转基因玉米×野生型玉米 II．转基因玉米×甲品系 III．转基因玉米自交 IV．野生型玉米×甲品系 ①正常籽粒：干瘪籽粒≈1：1 ②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1 ③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1 ④正常籽粒：干瘪籽粒≈15：1 (3)现已确认A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA（见图1），使A基因功能丧失。甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用图1中的引物1、2进行PCR扩增，若出现目标扩增条带则可知相应植株的基因型为 。 (4)为确定A基因在玉米染色体上的位置，借助位置已知的M/m基因进行分析。用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P与基因型为MM的甲品系杂交得F1，F1自交得F2。用M、m基因的特异性引物，对F1植株果穗上干瘪籽粒（F2）胚组织的DNA进行PCR扩增，扩增结果有1、2、3三种类型，如图2所示。 统计干瘪籽粒（F2）的数量，发现类型1最多、类型2较少、类型3极少。请解释类型3数量极少的原因 。 【答案】(1) 分离 2/3 (2)III ④/II ③ (3)Aa (4)基因Aa与Mm在一对同源染色体上（且距离近），其中a和M在同一条染色体上；在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，导致产生同时含有a和m的重组型配子数量很少；类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成。因此，类型3干瘪籽粒数量极少。 【分析】1、基因分离定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子时，等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代；位于性染色体上的基因控制的性状的遗传总是和性别相关联，叫伴性遗传，伴性遗传也遵循分离定律。 2、基因突变：（1）DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。（2）基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、多害少利性等。 【详解】（1）分析题干信息：“甲品系玉米，其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒，这种异常籽粒约占1/4”，即甲品系籽粒正常，其自交后代出现性状分离，且籽粒正常∶干瘪=3∶1，可知籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的分离定律。假设籽粒正常和干瘪这一对相对性状由基因A/a控制，则甲品系基因型为Aa。上述果穗上的正常籽粒基因型为1/3AA或2/3Aa，均发育为植株，自交后，有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒，这些植株基因型为Aa，所占比例约为2/3。 （2）分析题意可知，假定A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，由于转入的单个A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上，则甲品系玉米基因型为Aa，野生型玉米的基因型为00AA（0表示没有相关基因），转基因甲品系玉米的基因型为A0Aa，且导入的A基因与细胞内原有的A/a基因之间遗传遵循自由组合定律，要证实该假设正确，应可选择方案III转基因玉米自交，依据自由组合定律可知，子代为④正常籽粒（9A-A-、3A-aa、300A-）：干瘪籽粒（100aa）≈15：1；或选择方案II转基因玉米A0Aa×甲品系00Aa杂交，子代为③正常籽粒（3A0A-、1A0aa、300A-）：干瘪籽粒（00aa）≈7：1。 （3）已知A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA，使A基因功能丧失，甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用图1中的引物1、2进行PCR扩增，若出现目标扩增条带则可知相应植株中含有a基因，即其基因型为Aa。 （4）用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P（基因型为AAmm）与基因型为MM的甲品系（基因型为AaMM）杂交得F1，基因型为1/2AAMm、1/2AaMm，F1自交得F2。用M、m基因的特异性引物，对F1植株果穗上干瘪籽粒F2胚组织的DNA进行PCR扩增，扩增结果有1、2、3三种类型，基因型分别为aaMM、aaMm、aamm。若两对等位基因位于两对同源染色体上，则类型3的数量应该与类型1的数量同样多，而实际上类型3数量极少，原因可能是：由于基因Aa与Mm在一对同源染色体上（且距离近），其中a和M在同一条染色体上；在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，导致产生同时含有a和m的重组型配子数量很少；类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成。因此，类型3干瘪籽粒数量极少。 【点睛】本题结合基因工程考查基因分离定律和基因自由组合定律的应用，以及基因位置的判断的相关知识，思维含量较大，要求学生能够理解遗传定律的实质，依据题干信息准确分析，得出结论。 6、（2020·北京·高考真题）如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。相关叙述不正确的是（    ） A．该个体的基因型为AaBbDd B．该细胞正在进行减数分裂 C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子 D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律 【答案】C 【分析】本题主要考查细胞分裂，图示中可观察到正在发生同源染色体的联会，AB和ab所在的同源染色体之间正在发生交叉互换，因此可判定细胞正在进行减数分裂。 【详解】A、根据细胞图示中的基因分布可以发现，该个体的基因型应该为AaBbDd，A正确； B、图中显示同源染色体正在联会，且下方的一对同源染色体正在发生交叉互换，可判定该细胞正在进行减数分裂，B正确； C、图中细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换，由此可知该细胞分裂完成后可以产生4种配子，C错误； D、A、a和D、d基因位于非同源染色体上，因此遵循自由组合定律，D正确； 故选C。 一、单选题 1．（2024·北京海淀·二模）研究人员用基因型为AABB与aabb的植株杂交产生F1，对F1的花粉粒进行荧光标记，用红色荧光标记A基因，绿色荧光标记B基因。对F1中有荧光的花粉粒统计其颜色及数目，结果如下表。 荧光颜色 黄色 绿色 红色 花粉粒数目 8000 499 501 注：红色荧光与绿色荧光叠加显示为黄色荧光。 下列分析不正确的是（　　） A．亲本的A与B基因在同一条染色体上 B．A/a基因的遗传遵循分离定律 C．F1的花粉粒中有一部分无荧光 D．基因重组型花粉粒的占比约为1/9 【答案】D 【分析】题表分析：表格中数据为F1中有荧光的花粉粒统计其颜色及数目，由表中数据可知，F1的花粉粒出现三种情况，且三种花粉粒的类型及比例为：同时含A、B基因的花粉粒：只含A基因的花粉粒：只含B基因的花粉粒=16：1：1。由此可知，A、B基因位于一条染色体上，且F1基因型为AaBb的个体在减数分裂产生精子时发生了同源染色体上非姐妹染色单体片段的交换，产生了基因型为Ab、aB的精子。 【详解】ACD、据表格中数据可知，F1的花粉粒出现三种情况，且三种花粉粒的类型及比例为：同时含A、B基因的花粉粒：只含A基因的花粉粒：只含B基因的花粉粒=16：1：1，由此可知，A、B基因位于一条染色体上。则在F1个体的细胞中，A、B基因位于一条染色体上，a、b基因位于另一条同源染色体上，F1个体在减数分裂产生精子时部分细胞发生了同源染色体上非姐妹染色单体片段的交换，产生了基因型为Ab、aB的精子。因此，F1个体产生的花粉应该有4种：同时含A、B基因的花粉粒、只含A基因的花粉粒、只含B基因的花粉粒、同时含a、b的花粉粒。由于同时含a、b的花粉没有被荧光标记，所以在进行实验结果统计时无法统计。假设在F1个体进行减数分裂时，有X的精原细胞发生了非姐妹染色单体片段的交换，有（1-X）的精原细胞未发生非姐妹染色单体片段的交换，则最终形成的精子基因型及比例为：。由此可知，同时含A、B基因的花粉粒和同时含a、b的花粉粒数目相等，结合表格数据可知，同时含A、B基因的花粉粒：只含A基因的花粉粒：只含B基因的花粉粒:同时含a、b的花粉粒=16：1：1：16。其中，基因重组型花粉粒为只含A基因的花粉粒和只含B基因的花粉粒，占比为。综合以上分析，亲本的A与B基因在同一条染色体上， F1的花粉粒中有一部分无荧光，基因重组型花粉粒的占比约为1/17，AC正确，D错误； B、A/a基因为一对等位基因，位于一对同源染色体相同位点上，它们的遗传遵循分离定律，B正确。 故选D。 2．（2024·北京西城·二模）斑点牛分为褐色和红色，相关基因位于常染色体上。育种人员将纯种红色斑点母牛与纯种褐色斑点公牛杂交，实验结果如下表。相关叙述错误的是（    ） 子代 表现型 比例 F1 褐色公牛：红色母牛 1：1 F2 褐色公牛：红色公牛：褐色母牛：红色母牛 3：1：1：3 A．斑点牛体色的表现型与性别有关 B．该性状受2对独立遗传基因控制 C．F1公牛、母牛的相关基因型相同 D．反交实验结果应与上述结果相同 【答案】B 【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，等位基因会随着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。 【详解】A、分析题意，将纯种红色斑点母牛与纯种褐色斑点公牛杂交，子代中性状与性别有关联，说明斑点牛体色的表现型与性别有关，A正确； B、斑点牛相关基因位于常染色体上，且据F2可知，同一性别内均出现3∶1的分离比，说明该性状受1对基因控制，B错误； C、将纯种红色斑点母牛与纯种褐色斑点公牛杂交，F1是褐色公牛：红色母牛=1∶1，且F2中公牛与母牛均有3：1的分离比，说明F1公牛、母牛的相关基因型相同，均为杂合子，C正确； D、该基因位于常染色体上，反交实验结果应与上述结果相同，D正确。 故选B。 3．（2024·北京顺义·一模）先天性聋哑人和听觉正常人结婚，子女听觉一般都正常。一对先天性聋哑夫妇生的5个孩子听觉均正常，最合理的解释是（　　） A．先天性聋哑为显性性状 B．发生了小概率事件 C．先天性聋哑为多种基因同时突变所致 D．该夫妇携带的聋哑基因为非等位基因 【答案】D 【分析】一对等位基因控制的性状，若亲本均为隐性性状，则子代均为隐性性状。一对先天性聋哑夫妇生下5个孩子全正常，若聋哑为显性性状，则与题意“先天原因的聋哑人和正常人结婚生育的后代一般都是正常人”矛盾，故可判断先天性聋哑为两对或多对基因控制的疾病。 【详解】A、若先天性聋哑为显性性状（AA或Aa），则与正常人（aa）结婚，子代至少有1/2的概率患病，与题意不符，A错误； B、若为单基因遗传病，患病父母生出正常子女，说明该病为显性遗传病，亲本基因型为杂合子，子代正常概率为1/4，但一对先天性聋哑夫妇生的5个孩子均正常，概率为（1/4）5，概率太低，可能性不大，B错误； CD、先天性聋哑人和正常人结婚生育的后代一般都是正常人，说明先天性聋哑最可能是隐性性状，一对先天性聋哑夫妇生下5个孩子全正常，说明该性状是由多对基因控制的，多基因隐性突变都可导致聋哑，因而父母均有聋哑，但是分别由不同的隐性突变所致（如A和B的隐性突变均可导致聋哑，那么父母基因型分别为aaBB，AAbb），所以聋哑的父母所生的子代都可能是正常的（A_B_），D正确，C错误。 故选D。 4．（2024·北京房山·一模）野生型果蝇为红眼，偶然发现一只单基因突变体—紫眼甲，为判断红眼和紫眼的显隐性关系做了如图1的杂交实验。为研究控制紫眼甲的基因与另一突变体—紫眼乙是否为同一基因的突变，进行如图2的杂交实验。不考虑交叉互换，下列选项不正确的是（    ） A．由图1可判断紫眼为显性性状 B．图1结果说明果蝇眼色的遗传符合基因的分离定律 C．若两个突变基因位于非同源染色体，则图2中F2比例为9∶7 D．若图2中F2比例为1∶1，则两个突变基因为同源染色体上的非等位基因 【答案】A 【分析】基因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自由组合是互不干扰的；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。 【详解】AB、紫眼与红眼杂交，子一代全是红眼，红眼雌雄个体杂交，子代出现紫眼，说明红眼是显性性状，且子二代中红眼∶白眼=3∶1，说明果蝇眼色的遗传符合基因的分离定律，A错误，B正确； C、若两个突变基因位于非同源染色体，设为AAbb和aaBB，F1是AaBb，图2中F2是A-B-∶A-bb：aaB-∶aabb=9∶3∶3∶1，比例为9∶7，C正确； D、若突变基因为同源染色体上的非等位基因，设甲品系浅红眼的基因为aa，乙品系浅红眼基因为bb。则甲品系为aaBB，乙品系为AAbb，F1为AaBb，且存在连锁现象，故图2中F2比例为1∶1，D正确。 故选A。 5．（2024·北京东城·一模）新型抗虫棉T与传统抗虫棉R19、sGK均将抗虫基因整合在染色体上，但具有不同的抗虫机制。对三者进行遗传分析，杂交组合及结果如下表所示。以下说法错误的是（　　） 杂交组合 F1 F2 ①T×R19 全部为抗虫株 全部为抗虫株 ②T×sGK 全部为抗虫株 抗虫株∶感虫株=15∶1 A．T与R19的抗虫基因可能位于一对同源染色体上 B．T与sGK的抗虫基因插入位点在非同源染色体上 C．杂交组合②的F2抗虫株中抗虫基因数量不一定相同 D．R19与sGK杂交得到的F2中性状分离比为3：1 【答案】D 【分析】基因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自由组合是互不干扰的；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。 【详解】A、T×R19杂交，F1全部为抗虫植株，F2全部为抗虫植株，可推测T与R19的抗虫基因可能位于一对同源染色体上，所含的配子均含有抗虫基因导致，A正确； B、根据T×sGK杂交结果分析，F1全部为抗虫植株，F2中抗虫：不抗虫=15：1，该比值是9：3：3：1的变形，可知T与sGK的抗虫基因插入位点在非同源染色体上，B正确； C、设相关基因是A/a、B/b，其中A-B-、A-bb和aaB-的类型均表现为抗虫，故杂交组合②的F2抗虫株中抗虫基因数量不一定相同，C正确； D、设T基因型是AAbb，则sGK是aaBB，R19是A1A1AA，R19与sGK杂交后F1的基因型是A1A（连锁）aBb，两对基因独立遗传（A1A可看做一个基因），F2中性状分离比为15∶1，D错误。 故选D。 6．（2024·北京石景山·一模）短指症是一种单基因遗传病，相关基因用H/h表示。其病因是BMPR基因编码的骨形态发生蛋白受体的第486位氨基酸由精氨酸转变为谷氨酰胺，导致患者的成骨细胞不能分化为正常骨细胞。下图为某短指症家族的系谱图（Ⅰ-2不携带该致病基因）。下列叙述不正确的是（　　） A．短指症属于显性遗传病，Ⅱ-3的基因型为Hh B．若Ⅱ-3再生育一孩（Ⅲ-2），其基因型与Ⅲ-1相同的概率为1/4 C．可以通过基因检测来确定Ⅲ-2是否患短指症 D．异常BMPR产生的根本原因是其基因发生了碱基对的替换 【答案】B 【分析】1、伴X性显性遗传病特征：①人群中女性患者比男性患者多，前者病情常较轻；②患者的双亲中必有一名是该病患者；③男性患者的女儿全部都为患者，儿子全部正常；④系谱中常可看到连续传递现象。 2、伴X性隐性遗传的遗传特征：①人群中男性患者远比女性患者多；②如果女性是一患者，其父亲和儿子一定也是患者，母亲一定是携带者。 【详解】A、根据系谱图分析，Ⅰ-2不携带致病基因，则一定会遗传给Ⅱ-3一个正常基因，Ⅱ-3患病，至少有一个致病基因且遗传自她的父亲，则Ⅱ-3为杂合子，该病为显性遗传病，又因Ⅱ-2男患者母亲正常，则一定为常染色体显性遗传，Ⅱ-3基因型为Hh，A正确； B、Ⅱ-3（Hh）与Ⅲ-4（hh）所生Ⅲ-1基因型为Hh，再生育一孩，其子代基因型及概率为1/2Hh、1/2hh，B错误； C、短指症属于常染色体显性遗传病，可通过基因检测胎儿的基因型，判断是否患病，C正确； D、由于BMPR蛋白中仅一个氨基酸发生改变，故推测短指症的发生可能是因为BMPR基因发生碱基对的替换，D正确。 故选B。 7．（2024·北京密云·模拟预测）两种柳穿鱼植株杂交，F1均开两侧对称花，F1自交产生的F2中开两侧对称花34株，开辐射对称花的5株。进一步研究发现，两种柳穿鱼植株的Leyc基因碱基序列相同，只是在开两侧对称花植株中表达，在开辐射对称花植株中不表达，二者Lcyc基因的甲基化情况如下图所示。下列叙述正确的是（　　） A．控制两侧对称和辐射对称花的基因所含遗传信息不同 B．F2表型比说明柳穿鱼花型的遗传遵循基因的分离定律 C．控制辐射对称花的Lcyc基因的甲基化程度相对较高 D．推测甲基化的程度与Lcyc基因的表达程度成正相关 【答案】C 【分析】表观遗传：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 【详解】A、根据题干信息：进一步研究发现，两种柳穿鱼的Lcyc基因序列相同，但表达情况不同，控制两侧对称与辐射对称的基因所含遗传信息相同，A错误； B、所得F2植株数较少，且性状比不是1：3，所以F2性状分离比不能说明花型遗传遵循基因的分离定律，B错误； C、根据图可知，控制辐射对称的Lcyc基因的甲基化程度相对较高，C正确； D、控制辐射对称的Lcyc基因的甲基化程度相对较高，两侧对称花植株Lcyc基因表达而辐射对称花植株不表达推测甲基化程度与Lcyc基因的表达程度成负相关，D错误。 故选C。 8．（2024·北京·模拟预测）已知某种昆虫的体色由位于2号染色体上的一对等位基因A（红色）、a（棕色）控制，且AA个体在胚胎期致死：另一对等位基因B/b也会影响昆虫的体色，只有基因B存在时，上述体色才能表现，否则表现为黑色。现有红色昆虫（甲）与黑色昆虫（乙）杂交，F1表现型及比例为红色：棕色=2：1。欲判断B、b基因是否位于2号染色体上，取F1中一只红色雄性昆虫与F1中多只棕色雌性昆虫进行交配得到F2，统计F2的表现型及比例（不考虑染色体互换）。下列叙述不正确的是（    ） A．亲本的基因型甲为AaBB、乙为Aabb B．若F2表现型及比例为红色：棕色：黑色=2：1：1，则B、b基因在2号染色体上 C．若F2表现型及比例为红色：棕色：黑色=1：2：1，则B、b基因在2号染色体上 D．若F2表现型及比例为红色：棕色：黑色=3：2：3，则B、b基因不在2号染色体上 【答案】D 【分析】自由组合定律的实质：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。 【详解】A、由题干信息分析可知：红色甲虫（AaB_）与黑色甲虫（_ _bb为黑色）杂交， 中红色（AaB_）∶棕色（aaB_为棕色）＝2∶1，说明亲本都含有a基因、且甲不含有b基因，因此亲本基因型是甲为AaBB，乙为Aabb，A正确； BC、若B/b基因位于2号染色体上，则不遵循自由组合定律，遵循连锁定律：AaBb产生的配子的类型及比例是AB∶ab＝1∶1或aB∶Ab＝1∶l，aaBb产生的配子的类型及比例是aB∶ab＝1∶1，雌雄配子随机结合产生后代的基因型及比例是AaBB∶AaBb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1或AaBb∶Aabb∶aaBB∶aaBb＝1∶1∶1∶1，分别表现为红色、红色、棕色、黑色或红色、黑色、棕色、棕色，即红色∶棕色∶黑色＝2∶1∶1或红色∶棕色∶黑色＝1∶2∶1，BC正确； D、若B/b基因不位于2号染色体上，则遵循自由组合定律：子一代中红色雄性甲虫的基因型是AaBb，多只棕色雌性甲虫的基因型是aaBb，则杂交后代的基因型及比例是（1Aa∶1aa）（3B_∶1bb）＝3AaB_∶1Aabb∶3aaB_∶1aabb，分别表现为红色、黑色、棕色、黑色，红色∶棕色∶黑色＝3∶3∶2，D错误。 故选D。 9．（2024·北京朝阳·二模）某牵牛花表型为高茎红花，其自交F1表型及比例为高茎红花：高茎白花：矮茎红花：矮茎白花=7：3：1：1。高茎和矮茎分别由基因A、a控制，红花和白花分别由基因B、b控制，两对基因位于两对染色体上。下列叙述错误的是（    ） A．两对基因的遗传遵循基因自由组合定律 B．亲本产生基因型为aB的雌雄配子均不育 C．F1高茎红花中基因型为AaBb的植株占3/7 D．F1中高茎红花与矮茎白花测交后代无矮茎红花 【答案】B 【分析】分析题文：高茎和矮茎分别由基因A、a控制，红花和白花分别由基因B、b控制，即高茎、红花为显性，则高茎红花的基因型为A_B_，高茎白花的基因型为A_bb，矮茎红花的基因型为aaB_，矮茎白花的基因型为aabb，红花A_B_自交后代表现型及比例为高茎红花：高茎白花：矮茎红花：矮茎白花=7：3：1：1，是9：3：3：1的变式，说明亲本高茎红花的基因型是AaBb，且存在aB的雌配子或雄配子致死。 【详解】A、F1的表现型及比例为高茎红花：高茎白花：矮茎红花：矮茎白花=7：3：1：1，是9：3：3：1的变式，说明两对等位基因的遗传符合自由组合定律，A正确； B、亲本高茎红花的基因型是AaBb，理论上，高茎红花（9份）的基因型及比例为AABB：AaBB：AABb：AaBb=1：2：2：4，矮茎红花（3份）的基因型及比例为aaBB：aaBb=1：2，对比题干都少了2份，说明aB的雌配子或雄配子不育，B错误； C、F1高茎红花的基因型有1AABB、2AABb、1AaBB、3AaBb，其中基因型为AaBb的植株占3/7，C正确； D、若F1中高茎红花植株（AaBb）的aB花粉不育，则该高茎红花与矮茎白花（aabb）测交后代不会出现矮茎红花（aaB_），D正确。 故选B。 10．（2024·北京丰台·二模）鱼类的肌间刺多影响食用体验。r基因是肌间刺形成的关键基因。研究者利用基因组编辑技术对r基因进行编辑，构建了武昌鱼突变体F0代。检测其中54尾发现有6尾出现肌间刺缺失，缺失根数在7~43之间。将这6尾鱼互交得F1代，从5000尾F1中分离得到完全无肌间刺的鱼316尾继续互交。下列说法不正确的是（　　） A．进行基因组编辑的受体细胞是受精卵 B．相对F1代，F2代肌间刺缺失的个体比例上升 C．人工选择使突变的r基因频率不断升高 D．基因组编辑使武昌鱼发生了基因重组 【答案】D 【分析】基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，这会导致基因结构的改变，进而产生新基因。基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的非等位基因重新组合，包括两种类型： ①自由组合型：减数第一次分裂后期，随着非同源染色体自由组合，非同源染色体上的非等位基因也自由组合。 ②交叉互换型：减数第一次分裂前期（四分体），基因随着同源染色体的非等位基因的交叉互换而发生重组。 【详解】A、根据题意，利用基因组编辑技术对r基因进行编辑，构建了武昌鱼突变体F0代，因此基因组编辑的受体细胞应该是受精卵， A 正确； B、54尾鱼中6尾鱼中出现肌间刺缺失，缺失根数在7~43之间，相互交配产生的F1中5000尾鱼出现了316尾完全无肌间刺，说明相对F0代，F1代肌间刺缺失的个体比例上升，如果继续将这316尾完全无肌间刺的鱼进行交配，可以推测F2中肌间刺缺失个体的比例上升，B 正确； C、根据选项B，在互交以后，人工选择使突变的 r 基因频率不断升高， C正确； D、基因组编辑使武昌鱼发生了基因突变， D错误。 故选D。 11．（2024·北京丰台·一模）纯种黑檀体长翅果蝇和纯种灰体残翅果蝇正、反交得到F1均为灰体长翅，F2中灰体长翅、灰体残翅、黑檀体长翅与黑檀体残翅的比例接近9：3：3：1。下列有关叙述不正确的是（    ） A．亲本黑檀体长翅果蝇产生两种配子，符合基因的分离定律 B．黑檀体残翅的出现是由于F1雌雄果蝇均发生了基因重组 C．F1灰体长翅果蝇的测交后代中，重组类型占50% D．果蝇F1和F2群体中残翅基因的频率未发生改变 【答案】A 【分析】1、纯种黑檀体长翅果蝇和纯种灰体残翅果蝇正、反交得到F1均为灰体长翅，说明体色翅形基因均位于常染色体上，灰体为显性（A），黑檀体为隐性（a），长翅为显性（B），残翅为隐性（b），纯种黑檀体长翅果蝇基因型为aaBB,纯种灰体残翅果蝇基因型为AAbb，F1基因型为AaBb。 2、F1灰体长翅果蝇AaBb测交，即AaBb×aabb后代：灰体长翅：灰体残翅：黑檀体长翅：黑檀体残翅=1:1:1:1。 3、果蝇F1翅形基因型为Bb，F2翅形基因型为BB：Bb：bb=1:2:1。 【详解】A、亲本纯种黑檀体长翅果蝇基因型为aaBB，只产生一种配子，A错误； B、F2黑檀体残翅aabb出现的原因是F1产生配子时时，等位基因彼此分离，非等位基因自由组合，属于基因重组，B正确； C、F1灰体长翅果蝇的测交后代中，重组类型：灰体残翅与黑檀体长翅占了1/2，C正确； D、F1残翅基因频率为1/2，F2残翅基因频率为1/4+(1/2)×(1/2)=1/2，D正确。 故选A。 二、非选择题 12．（2024·北京朝阳·二模）栽培水稻（二倍体）主要有亚洲栽培稻和非洲栽培稻两种类型，二者育性均正常，杂交可以产生具有杂种优势的后代，但远缘杂交带来的杂种不育现象，严重限制了杂种优势的利用。研究人员对杂种不育的相关基因进行了研究。 (1)亚洲栽培稻与非洲栽培稻进行杂交，得F1，F1自交得F2，观察每一代植株的花粉育性。亲本花粉育性正常，F1花粉一半不育，F2植株花粉可育与一半不育之比为1：1。请写出F1产生的雌配子种类数及比例 。 (2)研究发现非洲栽培稻与花粉育性相关的基因G。 ①将非洲栽培稻的一个G基因敲除（基因型记为Gg）并自交，后代中GG、Gg、gg的个体数之比为107：123：16。以上结果可知，Gg个体产生的不含 基因的花粉育性极低（不育）。 ②Gg做母本与亚洲栽培稻杂交，F1的基因型有 种。 ③观察发现gg个体花粉全可育。综合以上信息可知在花粉半不育性状产生中，G基因的作用是 。 (3)Gg细胞中转入一个G基因，整合至染色体上，获得的转基因个体花粉育性有大幅度提高，则G基因被转入的位置及花粉可育的占比是：位置一及占比 ；位置二及占比 。 【答案】(1)两种、1：1 (2) G 两 杀死不含G基因的雄配子（保护含G基因的花粉） (3) 被转入到原G基因的非同源染色体上，3/4 被转入g基因所在染色体上，1（或比例介于0.75~1之间） 【分析】由题意可知，亚洲栽培稻和非洲栽培稻杂种花粉育性降低，研究者试图通过基因敲除的方法研究育性降低的原因。 【详解】（1）经统计，F2植株花粉育性的表现型及比例为可育：一半不育=1:1，可育与不可育为由与一对基因控制，F1产生的雌配子种类数为两种，比例为1：1。 （2）①将非洲栽培稻的一个G基因敲除（基因型记为Gg）并自交，后代中GG、Gg、gg的个体数之比为107：123：16。Gg个体产生的不含G基因的花粉育性极低（不育）。 ②Gg做母本与亚洲栽培稻杂交，F1的基因型有GG、Gg，共2种。 ③观察发现gg个体花粉全可育，综合以上信息可知在花粉半不育性状产生中，G基因的作用是杀死不含G基因的雄配子（保护含G基因的花粉）。 （3）G基因被转入的位置及花粉可育的占比是：位置一被转入到原G基因的非同源染色体上，占比为3/4，位置二被转入g基因所在染色体上，占比为1。 13．（2024·北京东城·二模）水稻是人类重要的粮食作物之一，种子的胚乳由外向内分别为糊粉层和淀粉胚乳，通常糊粉层为单层活细胞，主要累积蛋白质、维生素等营养物质；淀粉胚乳为死细胞，主要储存淀粉。选育糊粉层加厚的品种可显著提高水稻的营养。 (1)用诱变剂处理水稻幼苗，结穗后按图1处理种子。埃文斯蓝染色剂无法使活细胞着色。用显微镜观察到胚乳中未染色细胞层数 的即为糊粉层加厚的种子，将其对应的含胚部分用培养基培养，筛选获得不同程度的糊粉层加厚突变体tal、ta2等，这说明基因突变具有 的特点。 (2)突变体tal与野生型杂交，继续自交得到F2种子，观察到野生型：突变型=3∶1，说明该性状的遗传遵循基因 定律。利用DNA的高度保守序列作为分子标记对F2植株进行分析后，将突变基因定位于5号染色体上。根据图2推测突变基因最可能位于 附近，对目标区域进行测序比对，发现了突变基因。 (3)由tal建立稳定品系t，检测发现籽粒中总蛋白、维生素等含量均高于野生型，但结实率较低。紫米品系N具有高产等优良性状。通过图3育种方案将糊粉层加厚性状引入品系N中，培育稳定遗传的高营养新品种。 ①补充完成图3育种方案 。 ②运用KASP技术对植物进行检测，在幼苗期提取每株植物的DNA分子进行PCR，加入野生型序列和突变型序列的相应引物，两种引物分别携带红色、蓝色荧光信号特异性识别位点，完成扩增后检测产物的荧光信号（红色、蓝色同时存在时表现为绿色荧光）。图3育种方案中阶段1和阶段2均进行KASP检测，请选择其中一个阶段，预期检测结果并从中选出应保留的植株。 ③将KASP技术应用于图3育种过程，优点是 。 【答案】(1) 增多 不定向性 (2) 分离 M83 (3) 阶段1：检测结果出现红色和绿色荧光，保留出现绿色荧光信号的植株。阶段2：检测结果出现红色、绿色和蓝色荧光，保留出现蓝色荧光信号的植株 在幼苗期即可测定基因型，准确保留目标植株，加快育种进程 【分析】基因突变： ⑴概念：是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变叫基因突变； ⑵特点： ①普遍性：生物界中普遍存在； ②随机性：生物个体发育的任何时期和任何部位都有可能发生； ③低频性：突变频率很低； ④有害性：一般是有害的，少数是有利的； ⑤不定向性：可以产生一个以上的等位基因。 【详解】（1）由题意可知，通常糊粉层为单层活细胞，选育糊粉层加厚的品种是活细胞且细胞层数增多了，因此要选择的糊粉层加厚的种子应为显微镜观察到胚乳中未染色细胞层数增多的种子；将其对应的含胚部分用培养基培养，筛选获得不同程度的糊粉层加厚突变体tal、ta2等，这说明基因突变具有不定向性的特点； （2）突变体tal与野生型杂交，继续自交得到F2种子，观察到野生型：突变型=3：1，说明该性状的遗传遵循基因分离定律；根据图2推测突变基因最可能位于发生重组个体数较少的区域附近，即M83附近，对目标区域进行测序比对，发现了突变基因； （3）①要通过图3的育种方案（杂交育种），首先是选择亲本杂交获得F1，让F1代与品系N回交获得F2，让F2代自交得到植株2，对植株2进行品质检测，最终挑选出稳定遗传的高营养新品种，育种方案如图所示： ； ②图3育种方案中阶段1和阶段2均进行KASP检测，阶段1：检测结果出现红色和绿色荧光，保留出现绿色荧光信号的植株；阶段2：检测结果出现红色、绿色和蓝色荧光，保留出现蓝色荧光信号的植株； ③将KASP技术应用于图3育种过程，优点是在幼苗期即可测定基因型，准确保留目标植株，加快育种进程。 14．（2024·北京顺义·一模）油胞是柑橘叶片、果实等器官的分泌结构，可产生和储存精油。我国科学家以柑橘油胞为模式系统揭示植物分泌结构起始和发育的机制。 (1)有性生殖的柑橘具有单胚性。大多数柑橘品种无性生殖，由胚珠的体细胞发育为多个胚，即多胚性。柑橘的多胚性使后代不发生 。 (2)HP 是金柑变异品种，因无油胞口感更甜，具有多胚性、3~6年才能结实。为破解无油胞突变的秘密，研究者利用单胚性且结实所需时间短的HK作为 ，与HP杂交，得到F1群体，繁育F2群体。F2中有油胞与无油胞植株的比例接近3：1。同时发现，F2中有油胞植株叶缘均有锯齿.无油胞植株叶缘均光滑，推测相关基因与性状的关系。 推测一：两对相对性状由一对等位基因控制。 推测二：两对相对性状分别由位于 上的两对等位基因控制，其中油胞基因和锯齿基因在 染色体上且距离近。 (3)柑橘的枝刺（见图1）由枝条变态而来，枝刺基部有油胞结构而刺尘没有。科研人员已将油胞基因定位在一个包含54个基因的区域。通过进一步对比 ，找到了与油胞发育有关的关键基因M，已知M蛋白作为转录因子能调控叶缘锯齿化。科学家在M基因中插入1个碱基对，导致插入位点后的密码子的 改变，获得M基因功能缺失突变体。该突变体叶片表型为 ，从而证明M蛋白除可调控叶缘锯齿化，还可调控油胞发育。 (4)利用柑橘枝刺筛选到M基因的上游基因D，推测D蛋白与M基因的启动子结合，促进油胞发育。为验证推测，人工合成与M基因启动子碱基序列相同的探针P，进行荧光标记。使用 作为竞争物，按图2的步骤进行实验，结果如图3。 (5)为进一步寻找M蛋白激活的下游基因，最符合要求的基因应满足以下哪些条件 。 ①M基因功能缺失突变体中此基因表达水平显著上调 ②柑橘枝刺基部此基因表达水平显著高于刺尖 ③获得此基因功能缺失突变体，突变体叶片油胞数目减少 【答案】(1)性状分离 (2) 母本 一对同源染色体 同一条 (3) 枝刺基部和刺尖54种候选基因的表达水平差异 排列顺序和类型 叶缘光滑，无油胞 (4)未标记的探针P (5)②③ 【分析】1、基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因结构的改变。 2、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。 【详解】（1）大多数柑橘品种无性生殖，由胚珠的体细胞发育为多个胚，即多胚性。无性生殖使得产生的后代不发生性状分离，优良品种可以永久固定下来，所以柑橘的多胚性使后代不发生性状分离。 （2）能结实的植株为母本，所以研究者利用单胚性且结实所需时间短的HK作为母本，由题干信息“HK与HP杂交，得到F1群体，繁育F2群体。F2中有油胞与无油胞植株的比例接近3：1。同时发现，F2中有油胞植株叶缘均有锯齿，无油胞植株叶缘均光滑”可推测：①是否有油胞和叶缘类型这两对相对性状由一对等位基因控制；②两对相对性状分别由位于一对同源染色体上的两对等位基因控制，且油胞基因和锯齿基因在同一条染色体上且距离近，无油胞基因和光滑基因在另一条染色体上且距离近。 （3）已将油胞基因定位在一个包含54个基因的区域，已知枝刺基部有油胞结构而刺尘没有，通过进一步对比枝刺基部和刺尖54种候选基因的表达水平差异，找到了与油胞发育有关的关键基因M。在M基因中插入1个碱基对，会导致M基因的结构发生改变，进而导致密码子的排列顺序和类型改变，无法获得M蛋白。由（2）可知，是否有油胞是一对相对性状，叶缘类型是一对相对性状。已知M蛋白可调控叶缘锯齿化，还可调控油胞发育，因此M基因功能缺失突变体表型为叶缘光滑，无油胞。 （4）人工合成与M基因启动子碱基序列相同的探针P，进行荧光标记，竞争物应为同样与M基因启动子碱基序列相同，但未进行荧光标记的探针P。 （5）①M基因功能缺失突变体中M基因表达水平显著下调，①错误； ②M蛋白可调控叶缘锯齿化，还可调控油胞发育，枝刺基部有油胞结构而刺尘没有，柑橘枝刺基部M基因表达水平显著高于刺尖，②正确； ③M基因功能缺失突变体表型为叶缘光滑，无油胞，即获得M基因功能缺失突变体，突变体叶片油胞数目减少，③正确。 故选②③。 15．（2024·北京房山·一模）茄子花色、果皮色等性状是育种选种的重要依据，研究人员对以上两对相对性状的遗传规律展开研究。 (1)纯种紫花和白花茄子正反交，F1均为紫花，据此可以做出的判断是 ，F1自交后，F2的紫花∶白花=3∶1，可推断茄子花色的遗传遵循 定律。 (2)茄子的果皮色由两对独立遗传的等位基因（相关基因用A/a、B/b表示）控制。研究人员用纯种紫皮茄子与白皮茄子杂交得到F1，F1均为紫皮，F1自交，F2的紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1。基于此结果，同学们提出果皮色形成的两种模式，如图1所示。 能合理解释F2结果的是 （填“模式一”或“模式二”），从子二代性状分离比角度阐明理由 。 (3)研究人员发现光诱导植物花青素形成的部分信号通路，光激活受体CRY，引起下游转录因子H蛋白和M蛋白积累，进而促进花青素合成关键基因CHS和DFR的表达合成花青素。 ①将H蛋白与用CHS基因的启动子部分片段制作的探针混合并电泳，结果如图2所示。该实验表明H蛋白可与CHS基因的启动子区域特异性结合，请说明理由 。 注：5×10×15×表示未标记探针的倍数 ②花青素在植物细胞内具有抗氧化活性、抗癌和延缓衰老等功效，强光促进花青素合成，含量过高时会通过相关转录因子抑制花青素基因表达，通过 机制维持花青素相对稳定。 【答案】(1) 紫花是显性性状，且控制花色的基因位于细胞核中（的染色体上） 基因分离定律 (2) 模式二 (3) 组2有条带，组1无条带，说明H蛋白与CHS基因的启动子区域结合（随着未标记的探针倍数增加，组2、3、4、5条带变浅，由于标记探针与非标记探针竞争结合H蛋白，说明H蛋白与CHS基因的启动子区域特异性结合） 负反馈调节 【分析】1、纯种紫花和白花茄子正反交，F1均为紫花，F1自交后，紫花：白花=3：1，说明紫花为显性性状，该性状由一对等位基因控制。 2、用纯种紫皮茄子与白皮茄子杂交得到F1，F1均为紫皮，F1自交，F2的紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1，是9∶3∶3∶1的变式，说明F1是双杂合子，双显性个体和仅某一对基因为显性的个体为紫果皮，仅另一对基因为显性的个体为绿皮，白果皮为双隐性个体。 【详解】（1）纯种紫花和白花茄子正反交，F1均为紫花，据此可以做出的判断是紫花是显性性状，且控制花色的基因位于细胞核中（的染色体上），F1自交后，F2的紫花∶白花=3∶1，可推断茄子花色的遗传遵循基因分离定律。 （2）能合理解释F2结果的是模式二，根据图中的基因对性状的控制关系，两种不同模式对应的子二代性状分离比如下图： ，显然能合理解释F2结果的是模式二。 （3）①根据图2分析可知，组2有条带，组1无条带，说明H蛋白与CHS基因的启动子区域结合（随着未标记的探针倍数增加，组2、3、4、5条带变浅，由于标记探针与非标记探针竞争结合H蛋白，说明H蛋白与CHS基因的启动子区域特异性结合），说明H蛋白可与CHS基因的启动子区域特异性结合。 ②根据题干“强光促进花青素合成，含量过高时会通过相关转录因子抑制花青素基因表达”可知，花青素含量不会无限制增加，说明会通过负反馈调节机制维持花青素相对稳定。 16．（2024·北京门头沟·一模）水稻是我国主要的粮食作物，获得具有杂种优势的杂交种子是提高水稻产量的重要途径。 (1)水稻花是两性花，杂交实验中，为了防止母本 ，须进行人工去雄。水稻花非常小，人工去雄操作难度大。科学家发现的安农S-1温敏不育系突变体水稻在温度高于26℃时表现为花粉败育，在杂交时只能做 ，免去了人工去雄的工作，因此作为重要材料用于水稻杂交育种。 (2)将野生型与安农S-1杂交，F1均为野生型，F1自交后代中野生型：雄性不育=3：1，说明 。（答出2条） (3)安农S-1在不同的温度条件下既可作为不育系用于杂交制种，又可以自身繁殖，简化了制种程序，使杂交水稻的大规模种植成为可能。请写出利用安农S-1和野生型水稻繁殖不育系、制备杂交种子的流程 。（用文字或图示作答均可） (4)研究者用γ射线处理安农S-1种子，筛选获得了两个在32℃及以上表现为花粉败育的隐性突变体t1和t2，请设计实验验证t1和t2是同一基因突变引起的雄性不育，写出设计思路和预期结果 。 (5)在制种时偶遇低温天气会影响杂交种子的纯度进而影响杂交稻产量，与安农S-1相比，突变体t1和t2是否更有利于制种？判断并说明理由 。 【答案】(1) 自花传粉 母本 (2)育性正常和雄性不育是一对相对性状，受一对等位基因控制，该相对性状的遗传符合分离定律，雄性不育为隐性 (3) 或者 安农S-1自交获得安农S-1；以安农S-1做母本与野生型杂交，从安农S-1上收获的种子就是杂交种子 (4)设计思路：在低于32℃时将突变体t1和t2杂交，在温度高于32℃时检测F1育性 预期结果：F1表现为雄性不育 (5)不是，突变体t1和t2的不育起点温度更高，偶遇低温天气时，容易由雄性不育转变为雄性可育，从而能够自交，降低了杂交种子的纯度 【分析】杂交育种：（1）概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。（2）方法：杂交→自交→选优→自交。（3）原理：基因重组。通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。（4）优缺点：方法简单，可预见性强，但周期长。 【详解】（1）水稻花是两性花，杂交实验中，为了防止母本自花传粉，须对母本进行人工去雄。科学家发现的安农S-1温敏不育系突变体水稻在温度高于26℃时表现为花粉败育，因此该个体不能产生可育的雄配子，故在杂交时只能做母本。 （2）将野生型与安农S-1杂交，F1均为野生型，F1自交后代中野生型∶雄性不育=3∶1，说明育性正常和雄性不育是一对相对性状，受一对等位基因控制，该相对性状的遗传符合分离定律，且雄性不育为隐性。　 （3）安农S-1温敏不育系突变体水稻在温度高于26℃时表现为花粉败育，说明其在温度低于26℃时表现为雄性可育，若要利用安农S-1和野生型水稻繁殖不育系、制备杂交种子，可让不育系在低于26℃时自交，形成的后代做母本，与野生型在高于26℃的条件下杂交繁殖后代，可获得杂交种子，也可用下列系谱图表示制备过程：  。 （4）若t1和t2是同一基因突变引起的雄性不育，则t1和t2不含可育基因，可在低于32℃时将突变体t1和t2杂交，在温度高于32℃时检测F1育性，若F1表现为雄性不育，则说明t1和t2是同一基因突变引起的雄性不育。 （5）由于突变体t1和t2的不育起点温度更高，偶遇低温天气时，容易由雄性不育转变为雄性可育，从而能够自交，降低了杂交种子的纯度，因此与安农S-1相比，突变体t1和t2不利于制种。 17．（2024·北京海淀·一模）野生型棉花种子有短绒毛，经济价值较高的栽培棉花品种甲的种子有长绒毛。突变体棉花乙种子无绒毛， 可简化制种过程。为研究棉花种子绒毛性状的遗传机制， 研究者进行了系列实验。 (1)研究者用上述棉花品种进行下表所示杂交实验， 杂交结果如下表。 组别 杂交组合 F1表型 F2表型及分离比 I 甲 × 野生型 全为短绒毛 短绒毛：长绒毛=3：1 Ⅱ 乙 × 野生型 全为无绒毛 无绒毛：短绒毛=3：1 Ⅲ 甲 × 乙 全为无绒毛 无绒毛：长绒毛=3：1 ①棉花种子绒毛的长、短为一对相对性状，控制此性状的基因（A/a）位于8号染色体。据杂交组合Ⅰ判断，长绒毛性状受一对等位基因中的 性基因控制。 ②据杂交组合Ⅱ、Ⅲ， 推测决定种子无绒毛性状的基因与A/a基因之间可能的位置关系： 。 (2)检测发现，乙中位于8号染色体的A基因上游DNA 序列与野生型存在显著差异。研究者设计特异性引物并分别对两种棉花DNA 进行PCR 扩增，检测结果如图1推测种子无绒毛是A基因上游插入了一个约6.8kb的片段导致，证据是 。 (3)研究者推测插入片段仅通过促进与其在同一条染色体上的基因表达来调控绒毛性状。请从①~⑥选择合适的植物材料与操作， 为图1验证上述推测提供两个实验证据， 写出相应组合，并描述转基因实验组和非转基因对照组的实验结果 。 ①野生型植株②棉花乙植株③完全敲除8号染色体的插入片段④敲除8号染色体的A 基因（不包括插入片段）⑤将插入片段导入非8号染色体⑥将A基因（不包括插入片段）导入非8号染色体 (4)长链脂肪酸合成基因D促进绒毛伸长。为研究A基因和D基因调控棉花绒毛长度的机制，实验处理及结果如图2。综合上述信息，任选野生型、甲植株、乙植株中的一种，阐释棉花种子绒毛性状的调控机制 。 【答案】(1) 隐 均位于8号染色体，与A /a位于相同位置；决定无绒毛性状的基因与A位于8号染色体的同一条染色体的不同位置且不发生交换 (2)棉花乙的PCR产物大小约8.0kb，野生型的PCR产物大小约1.2kb (3)①⑤，实验组种子有短绒毛，①种子有短绒毛；②③⑤，实验组种子有短绒毛，②种子无绒毛；②④⑥，实验组种子有短绒毛，②种子无绒毛 (4)野生型：D基因促进绒毛伸长，A基因抑制D基因，绒毛生长受抑制，短绒毛 甲植株：D基因促进绒毛伸长，a基因解除对D基因的抑制，绒毛生长不受抑制，长绒毛。 乙植株：D基因促进绒毛伸长，插入片段促进A基因表达，进一步增强A基因抑制D基因，绒毛生长受完全抑制，无绒毛。 【分析】由图1可知，棉花乙的PCR产物大小约8.0kb，野生型的PCR产物大小约1.2kb； 由图2可知，敲除D基因，绒毛不伸长，说明D基因促进绒毛伸长，A基因和a基因都不促进绒毛伸长，通过对D基因的影响来影响绒毛的生长，野生型和甲植株种子绒毛长度相比，A基因的存在抑制绒毛生长，则对D基因是抑制作用，甲植株和乙植株相比，A基因抑制作用更强，即插入片段促进A基因表达。 【详解】（1）①由题干和图表可知，甲是长绒毛，野生型是短绒毛，乙为无绒毛，甲与野生型杂交，F1全为短绒毛，F2中短绒毛：长绒毛=3：1，故长绒毛为隐性基因控制； ②由图表中杂交组合Ⅱ、Ⅲ可知，无绒毛对短绒毛为显性，无绒毛对长绒毛为显性，则推测决定种子无绒毛性状的基因与A/a基因之间可能的位置关系可能有两种，一是与A/a基因位置相同，一种是与一直A连锁，即均位于8号染色体，与A /a位于相同位置；决定无绒毛性状的基因与A位于8号染色体的同一条染色体的不同位置且不发生交换。 （2）由图1可知，棉花乙的PCR产物大小约8.0kb，野生型的PCR产物大小约1.2kb，可推测出种子无绒毛是A基因上游插入了一个约6.8kb的片段导致。 （3）为验证推测插入片段仅通过促进与其在同一条染色体上的基因表达来调控绒毛性状，组合中都要选择⑤，图1中是野生型和植株乙，选①②，目的是提供插入片段对A基因的促进作用，选③④，故组合为①⑤、②③⑤、②④⑤，实验结果为：①⑤，实验组种子有短绒毛，①种子有短绒毛；②③⑤，实验组种子有短绒毛，②种子无绒毛；②④⑥，实验组种子有短绒毛，②种子无绒毛。 （4）由图2可知，敲除D基因，绒毛不伸长，说明D基因促进绒毛伸长，A基因和a基因都不促进绒毛伸长，通过对D基因的影响来影响绒毛的生长，野生型和甲植株种子绒毛长度相比，A基因的存在抑制绒毛生长，则对D基因是抑制作用，甲植株和乙植株相比，A基因抑制作用更强，即插入片段促进A基因表达。故阐释棉花种子绒毛性状的调控机制：野生型：D基因促进绒毛伸长，A基因抑制D基因，绒毛生长受抑制，短绒毛；甲植株：D基因促进绒毛伸长，a基因解除对D基因的抑制，绒毛生长不受抑制，长绒毛；乙植株：D基因促进绒毛伸长，插入片段促进A基因表达，进一步增强A基因抑制D基因，绒毛生长受完全抑制，无绒毛。 18．（2024·北京石景山·一模）温敏雄性不育品系（高于临界温度时不育）可用于杂交种的制备，但遭遇低温天气时会导致制种失败。 (1)以水稻中花11为研究材料，诱导其发生突变，筛选获得一个温敏雄性不育品系s-1。将其与中花11杂交，F1自交，F2中可育与不育植株比例为3：1，可育与不育这一对性状的遗传符合 定律。 (2)为进一步确定s-1的雄性不育临界温度，以中花11和温敏雄性不育品系z（不育临界温度为26℃）为对照，取其花粉染色，显微镜下观察，如下图。 据图判断，与品系z相比，s-1的临界温度 ，因此s-1更适合在农业生产制备杂交种时使用，其原因是：在水稻开花期偶发低温天气时， 。 (3)科研人员同时得到温敏雄性不育品系s-2，其不育临界温度与s-1相同，据此推测s-1和s-2为同一基因不同位点的突变。请从①～⑧中选择合适的植株和温度条件设计验证实验，并预期实验结果，填入ⅰ～ⅴ中相应的位置。 ①s-1 ②s-2 ③品系z ④中花11 ⑤22℃ ⑥28℃ ⑦不结实 ⑧结实 i ；ii ；iii ；iv ；v (4)将s-1与抗白枯病水稻A杂交，获得F1，F1自交筛选雄性不育植株，再与 杂交，多次重复后，筛选获得抗白枯病的温敏雄性不育系品系B。另有水稻品系C高产但不抗白枯病，写出利用上述实验材料培育抗白枯病且高产的杂交种、以及繁育不育品系B的流程 。 【答案】(1)分离 (2) 低 s-1保持雄性不育，避免自交结实，所以杂交种子中不会混有自交后代 (3) ⑤ ① ② ⑥ ⑦ (4) 抗白枯病水稻A 【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，等位基因随者同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地遗传给后代。 【详解】（1）依据F2中呈现的杂交结果：可育与不育植株比例为3：1，可知不育为隐性，且可育与不育这一对性状的遗传符合分离定律。 （2）据图，以中花11和温敏雄性不育品系z（不育临界温度为26℃）为对照，s-1的临界温度为22℃，即与品系z相比，s-1的临界温度更低，因为，据图判断，大于该温度时，几乎无可育花粉产生，适合在农业生产制备杂交种时使用。其原因主要是：在水稻开花期偶发低温天气时，s-1保持雄性不育，避免自交结实，所以杂交种子中不会混有自交后代。 （3）依据第二小问的信息，s-1的临界温度为22℃（根据图示信息注意：22℃时，表现为可育，大于22℃表现为不育），品系s-2不育临界温度与s-1相同，若要验证s-1和s-2为同一基因不同位点的突变，则我们可以在可育状态下，即22℃时，让s-1 s-2 F1，然后置于不育温度下，即28℃，种植，则其结实状况应该表现为不结实。 （4）利用基因的自由组合原理，且s-1为隐性性状，与抗白枯病水稻A杂交，获得F1（表现为可育，基因型为杂合），F1自交筛选雄性不育植株，然后再与抗白枯病水稻A，杂交，多次重复后，筛选获得抗白枯病的温敏雄性不育系品系B。水稻品系C高产但不抗白枯病，若要培育抗白枯病且高产的杂交种、以及繁育不育品系B，应结合温度条件进行操作，具体过程如下： 19．（2024·北京丰台·一模）太谷核不育小麦是完全的雄性不育突变体，是国宝级的种质资源。它的花药的退化在减数分裂早期阶段开始，导致所有花药败育。 (1)小麦的太谷核不育和矮变一号均为单基因突变体，太谷核不育为高秆核不育，矮变一号为矮秆可育，株高基因用A、a表示，育性基因用R、r表示。为了获得矮秆核不育重组类型，进行以下实验： i．太谷核不育为母本与矮变一号杂交，得到F1一半为矮秆核不育，一半为矮秆可育； ⅱ．F1矮秆核不育为母本与野生型测交，得到矮秆可育152株和高秆核不育169株。 根据以上结果可知，太谷核不育和矮变一号的基因型分别为 ，两对等位基因的遗传 （符合/不符合）自由组合定律。 (2)重复上述实验并扩大数量，在得到的8374株测交子代中分离出14株矮秆不育株。进行细胞学检查发现，仅有1株为正常二倍体。请设计杂交实验验证该正常二倍体的矮秆不育株为所需类型，并预期子代的表现型及比例 。 (3)推测P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因。以下事实支持该推测的是 。 A．显性的P基因一直处于杂合状态 B．P基因缺失或突变后小麦育性恢复 C．P基因的表达会引起转基因细胞的死亡 D．与核不育基因紧密连锁的分子标记与P基因也紧密连锁 E．P基因只在不育植株的花中表达，在可育植株中不表达 (4)为验证上述推测，研究人员在野生型小麦中获得了P等位基因的启动子，并发现所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列。然后利用Ti质粒构建表达载体，部分结构如下图所示，GFP表达后会发出绿色荧光。 将载体转入小麦幼胚，获得转基因植株，对植株表型和P基因表达情况进行鉴定。从a~i中选择填表。 a．Ubi（通用的强启动子）  b．P等位基因启动子  c．插入TRIM序列的P等位基因启动子  d．P编码区 e．P基因  f．无关基因  g．仅在花药发育S2期表达  h．在花药发育各时期均不表达 i．在根、茎、叶、雌蕊中均不表达 实验材料 转入载体组成Ⅰ Ⅱ 植株表型 P基因表达情况 核不育小麦 雄性不育 g i 野生型小麦 可育 h i 野生型小麦 ad 死亡 野生型小麦 ① ② g i 在存活的转基因小麦花药中特异性检测到绿色荧光。以上实验结果显示 ，导致雄性不育。 (5)矮秆核不育小麦是便利的遗传改良工具，请说明雄性不育在育种中优势 。 【答案】(1) aaRr、AArr 不符合 (2)用矮秆核不育（作为母本）与野生型杂交，子代矮秆核不育：高秆可育=1：1 (3)ABCDE (4) cd 雄性不育 TRIM插入引起启动子序列改变，导致P基因在花药发育的S2期表达 (5)杂交作母本省去人工去雄的麻烦；保留子代的杂种优势 【分析】1、自由组合定律的实质：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。 2、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；生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 【详解】（1）太谷核不育为母本与矮变一号杂交，得到F1一半为矮秆核不育，一半为矮秆可育，说明在株高方面，高秆为隐性，矮秆为显性，则关于株高性状，太谷核不育基因型为aa，矮变一号基因型为AA；核不育：可育=1:1，说明亲本太谷核不育基因型为Rr，矮变一号rr，综上所述，太谷核不育的基因型是aaRr，矮变一号的基因型AArr。F1矮秆核不育基因型为AaRr，其为母本与野生型测交，得到矮秆可育：高秆核不育≈1:1，不符个1:1:1:1的变式，因此两对等位基因的遗传不符合自由组合定律。 （2）该正常二倍体的矮秆不育株为所需类型则其基因型为AaRr，且两对基因不遵循基因的自由组合定律，因此该矮秆核不育作为母本与野生型杂交，子代矮秆核不育：高秆可育=1：1。 （3）A、P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因，不育形状为显性性状，存在P基因使小麦不育只能作母本，不含有P基因时小麦可育，可作父本，因此显性的P基因一直处于杂合状态，A正确； B、P基因存在时小麦败育，P基因缺失或突变后小麦育性恢复，B正确； C、P基因的表达会引起转基因细胞的死亡，进而导致小麦败育，C正确； D、若P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因，则与核不育基因紧密连锁的分子标记与P基因也紧密连锁，都在同一条染色体上，D正确； E、可育植株中不存在P基因，因此P基因只在不育植株的花中表达，在可育植株中不表达，D正确。 故选ABCDE。 （4）由表中数据可知，核不育小麦中，P基因的表达情况为g仅在花药发育S2期表达，i在根、茎、叶、雌蕊中均不表达；野生型小麦中，P基因表达情况为h在花药发育各时期均不表达，i在根、茎、叶、雌蕊中均不表达。野生型小麦中，转入载体中存在Ubi和P编码区，小麦死亡；由题干信息可知，所有的雄性不育植株都特异性地携带了TRIM序列，因此若想是野生型小麦中，P基因的表达情况与核不育小麦相同，则应选择的启动子为c即插入TRIM序列的P等位基因启动子 ，且需要与荧光蛋白基因连接，Ⅱ处应为P编码区，综上所述，野生型小麦转入载体组成Ⅰ为c，Ⅱ为d；植株表现为雄性不育。在存活的转基因小麦花药中特异性检测到绿色荧光，说明TRIM插入引起启动子序列改变，导致P基因在花药发育的S2期表达，导致雄性不育。 （5）雄性不育在育种中优势为杂交作母本省去人工去雄的麻烦；保留子代的杂种优势。 20．（2024·北京密云·模拟预测）黄瓜瓜把口感差，瓜把的长度是影响黄瓜品质和商业性的重要性状之一。 (1)科研人员将长瓜把品系（6.5cm）与短瓜把品系（2.0cm）杂交，F1瓜把长度约4.6cm，F1自交，得到158株F2瓜把长度分布如图1。 由结果推测黄瓜瓜把长度受 （一对/多对） 基因控制。 (2)SSR是DNA中普遍存在的简单重复序列。不同品系、不同染色体DNA的SSR互不相同，因此可作为分子标记进行基因定位。研究者构建了仅在一对基因上存在差异的瓜把长度为5cm（含SSR1标记）和4cm（含SSR2标记）的两个亲本，杂交后再自交，F2中瓜把长度5cm个体占3/4，4cm个体占1/4。测定F2植株的SSR组成，请从下表中选择一种实验结果与对应推论的正确组合有 。 实验结果 推论 I 5cm瓜把和4cm瓜把植株的SSR组成均为SSR1/SSR1:SSR1/SSR2:SSR2/SSR2=1:2:1 Ⅱ 4cm瓜把植株仅具有SSR2标记 Ⅲ 5cm瓜把植株仅有2/3具有SSR2标记 IV 4cm瓜把植株中的SSR1:SSR2=1:1 ①该瓜把长度基因与该SSR标记位于同源染色体 ②该瓜把长度基因与该SSR标记位于非同源染色体 (3)通过上述定位方法，科研人员找到了与瓜把长度相关的A基因、B基因，并进一步研究。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除A基因后，果实瓜把长度缩短，但瓜把细胞长度与野生型无显著差异，推测A基因的表达产物能 瓜把细胞增殖。检测发现，敲除A基因的突变体植株中基因B的转录水平显著降低，敲除B基因的突变体植株瓜把长度显著降低，推测A通过增强B基因的表达进而影响瓜把长度。请从①~⑤选择合适的基因与黄瓜植株，进行转基因实验，为上述推测提供一个新的证据。简述实验设计方案、检测指标并预期实验结果 。 ①A基因②B基因③野生型植株④A基因突变体植株⑤B基因突变体植株 (4)进一步研究发现，D蛋白可与A 蛋白结合，抑制后者与B基因的启动子结合，相关调控途径如图2所示。 D基因突变体与A基因突变体杂交，F2中野生型、D突变体、A突变体、D和A突变体4种表型的瓜把长度大小关系为 。 (5)目前市场占有率最大的国产“油亮密刺黄瓜”，是科研人员通过单倍体育种培育出来的，单倍体育种依据的生物学原理和优势分别是 。 【答案】(1)多对 (2)Ⅰ和②；Ⅱ和①；Ⅲ和① (3) 促进 方案:①④（或⑤）③：开始时A、B基因突变体瓜把长度显著短于野生型植株，随后把A基因导入A基因突变体后，其植株瓜把长度增加，检测植株中B基因转录水平升高（显著高于B突变体），与野生型相似 (4)D突变体>野生型>A突变体=D和A突变体 (5)染色体数目变异、快速获得纯合子，明显缩短育种年限 【分析】两个亲本杂交，子二代出现多种表现型，则该性状受多对等位基因控制。瓜把长度为5cm（含 SSR1标记）和 4cm（含SSR2标记）的两个亲本杂交，子二代和亲本类型一样，比例为3:1，初步判断长度性状受一对等位基因控制，SSR序列基因可能和长度性状基因独立遗传，也可能位于一对同源染色体上。 【详解】（1）双亲杂交，子一代表型不同双亲，子二代出现了多种性状，则长度性状不是受一对等位基因控制，而是多对基因的控制。 （2）瓜把长度为5cm（含 SSR1标记）和 4cm（含SSR2标记）的两个亲本杂交，子二代和亲本类型一样，比例为3:1，初步判断长度性状受一对等位基因控制，SSR序列基因可能和长度性状基因独立遗传，也可能位于一对同源染色体上。若两性状独立遗传，则可以用乘法原理分开分析，子二代长度比为3:1，SSR序列的分离比为SSR1/SSR1：SSR1/SSR2：SSR2/SSR2＝1:2:1；若二性状位于一对染色体上，考虑到双亲的SSR序列为瓜把长度为5cm（含 SSR1标记）和 4cm（含SSR2标记），则SSR1和控制5cm长度的基因位于一条染色体上，SSR2和控制4cm长度的基因位于一条染色体上，即Ⅰ和②、Ⅱ和①、Ⅲ和①。 （3）利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除A基因后，即没有基因A的表达产物，果实瓜把长度缩短，但瓜把细胞长度与野生型无显著差异，推测A基因的表达产物能促进瓜把细胞增殖。 推测认为A 通过增强B基因的表达（转录和翻译）进而影响瓜把长度，所以B基因必须存在且正常表达，结合转基因操作，通过A基因的有无来验证结论。具体过程为设置一野生型植株作为空白对照组，让A基因突变组和B基因突变组正常条件下生长，然后对A基因突变组转入A基因，继续观察植株瓜把长度以及检测植株中B基因转录水平，即实验设计方案、检测指标、预期实验结果为：方案:①④（或⑤）③：开始时A、B基因突变体瓜把长度显著短于野生型植株，随后把A基因导入A基因突变体后，其植株瓜把长度增加，检测植株中B基因转录水平升高（显著高于B突变体），与野生型相似。 （4）A蛋白增加瓜把长度，D蛋白抑制A蛋白的作用，所以D突变体的瓜把长度最长，A突变体和双突变体因为都没有A蛋白的作用，所以长度应该相等，野生型两种蛋白都有，考虑到D蛋白的抑制效应不确定，所以长度可能介于D蛋白突变体和其他突变体之间，即：D突变体>野生型>A突变体=D和A突变体。 （5）单倍体育种（先花药离体培养后染色体数目加倍）依据的生物学原理是染色体数目变异，优势是快速获得纯合子，明显缩短育种年限。 21．（2024·北京昌平·二模）花烟草是一种花色丰富、花期长的园林景观植物，花冠颜色受叶绿素和花青素共同影响（如下图）。G基因使叶绿素在花冠中积累，g基因则叶绿素无法在花冠中积累。R基因使花青素呈红色，r基因使花青素呈紫色。I基因使花青素正常积累，i基因阻止花青素积累。G/g、R/r、I/i基因均独立遗传。 (1)研究者获得4株不同花色的花烟草植株，开展如下杂交实验。 组别 亲本组合（A区颜色） F1株数 F1花色及株数 红色（A区） 绿色（B区） 白色（A区） 1 绿色×白色 45 0 21 24 2 绿色×红色 45 45 33 0 3 绿色×紫色 44 26 22 10 ①第2组F1绿色与非绿色植株之比接近 ，说明两个亲本均有G基因。 ②第3组F1有少量紫花植株出现，受环境因素（酸性）影响，另有一部分紫花变成红色。根据实验结果推测，第3组亲本绿色植株和紫色植株的基因型分别为 。 (2)为培育花色鲜艳的个体，掩盖花冠A区的绿色性状，可转入花青素合成酶基因进行改良。 ①用剪切结果产生两种不同黏性末端的限制酶，同时处理含有目的基因的DNA和质粒，这种双酶切的优势在于避免 ，确保目的基因与载体在DNA连接酶的作用下可以正确重组。 ②提取转基因花烟草花冠细胞中的蛋白质，运用 技术，以确定目的基因是否正常表达。 (3)种植环境会影响花青素的积累量，积累量少时花冠A区会被绿色掩盖。某公园需要大面积使用花青素积累量少的浅红色花烟草布置景观，以（1）中4个亲本为材料，你的解决方案是 。 【答案】(1) 3∶1 iiRrGg、lirrgg (2) 目的基因50%反接或质粒自身连接 抗原一抗体杂交 (3)方案1：将红色植株连续自交多代，每一代淘汰花冠B区绿色个体，种 植于适合的环境中 方案2：将紫色植株连续自交多代，每一代淘汰花冠A区白色个体，种植于适合的环境中 【分析】分析题文描述可知：G/g、R/r、I/i基因均独立遗传，说明它们的遗传遵循基因的自由组合定律。 【详解】（1）①已知：G基因使叶绿素在花冠中积累，g基因则叶绿素无法在花冠中积累。R基因使花青素呈红色，r基因使花青素呈紫色。I基因使花青素正常积累，i基因阻止花青素积累，A区花青素含量多时绿色会被掩盖。在第2组中，A区绿色与红色的亲本杂交，F1中红色（A区）∶绿色（B区）≈4∶3，说明A区绿色与红色的亲本的基因型分别为iiRRGg、IIRRGg，进而推知绿色与非绿色植株之比接近3∶1，说明两个亲本均有G基因。 ②在第3组中，绿色（A区：ii_ _G_）与紫色（A区：I_rrgg）的亲本杂交，F1中红色（A区：I_R_ _ _）∶绿色（B区：ii_ rGg）∶白色（A区: ii_ _gg）≈2∶2∶1，据此可推测，第3组亲本绿色植株和紫色植株的基因型分别为iiRrGg、Iirrgg。 （2）①限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。在构建基因表达载体时，用剪切结果产生两种不同黏性末端的两种限制酶同时处理含有目的基因的DNA和质粒，其优势在于：避免目的基因50%反接或质粒自身连接，使目的基因定向连接到质粒上，确保目的基因与载体在DNA连接酶的作用下可以正确重组。 ②提取转基因花烟草花冠细胞中的蛋白质，以确定目的基因是否正常表达，即检测目的基因是否翻译成蛋白质，可以运用抗原一抗体杂交技术。 （3）由题意可知：种植环境会影响花青素的积累量，积累量少时花冠A区会被绿色掩盖，而A区为紫色与红色的个体可能含有G基因，因此欲培育花青素积累量少的浅红色花烟草，可以将红色植株连续自交多代，每一代淘汰花冠B区绿色个体，种植于适合的环境中；也可以将紫色植株连续自交多代，每一代淘汰花冠A区白色个体，种植于适合的环境中。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$