抢热点02 高光效抗逆作物育种与盐碱地生态治理：分子机制与创新应用（2大热点考向）（抢分专练）（江苏专用）2026年高考生物终极冲刺讲练测

热点 02 高光效抗逆作物育种与盐碱地生态治理：分子机制与创新应用 2026 年 4 月，《Nature》《Science》《Nature Plants》顶级期刊相继发表江苏本土科研团队（南京农业大学、中科院南京土壤研究所） 突破性成果：水稻高光效核心基因 OsHE1 的克隆与调控机制、新型低脱靶 CRISPR-Cas12j 编辑系统在作物抗逆育种中的应用、江苏沿海滩涂盐碱地 “作物 - 微生物 - 土壤” 协同修复生态机制。 该热点紧扣国家粮食安全、盐碱地综合利用战略，全面覆盖江苏高考生物必考核心模块：光合与呼吸、植物激素调节、遗传的分子基础、基因工程、生态系统稳态与修复，贴合江苏卷 “前沿科研情境 + 教材核心考点 + 本土应用场景” 的命题风格，是 2026 年江苏高考生物核心押题方向。 猜押1 作物高光效与抗逆的分子调控机制 1．我国科学家发现Ghd7基因属于水稻感光性核心基因，此基因在长日照条件下，可显著延长抽穗期、使水稻充分利用光照。Ghd7基因还可通过提高光合作用CO2固定有关酶的表达水平，影响水稻产量。高纬度的粳稻品种Ghd7基因功能丧失或突变成其它等位基因，使水稻早抽穗，适应寒冷环境。下列叙述错误的是（　　） A．大多数情况下，基因与性状并不是简单的一一对应的关系 B．高纬度粳稻品种Ghd7基因的定向突变使其早抽穗而避开秋季低温，是适应环境的体现 C．基因功能丧失或突变为其它等位基因不一定对生物体有害 D．基因与基因，基因与表达产物，基因与环境之间存在着复杂的相互作用，共同调控着生物体的性状 2．在自然环境中，光照强度变化无常，作物如何高效利用弱光、如何避免强光损伤，成为光合作用研究的核心问题。研究发现水稻中OsMGD1基因启动子区域含有大量光响应元件，说明该基因受光调控。为研究OsMGD1基因对光合作用的影响，研究人员构建了OsMGD1基因过表达植株（OE）和OsMGD1基因表达抑制植株（Ri）进行相关研究。回答下列问题： (1)研究人员对以上构建植株进行光合速率（图1）和叶绿素含量测定（图2）。据图推测，在低光照强度时，过表达植株的净光合速率高于野生型，判断依据是_____，吸收的光最终被转化为_____。据图1可知，OsMGD1基因的表达程度（过表达、正常表达、表达被抑制）对净光合速率随光照强度的变化趋势_____（填“会”或“不会”）产生影响，理由是_____。 (2)进一步对高光强下PsbO、PsbS和ATP合成酶（AtpC）三种关键蛋白进行凝胶电泳，结果如下图。PsbS蛋白可以感知类囊体在强光下pH的_____（填“升高”或“降低”），从而触发光保护机制，将过剩的光能以_____形式耗散。PsbO蛋白能稳定并保护放氧复合物，进而保证_____反应的高效进行。 (3)综合上述研究，OsMGD1基因为培育高光效、耐逆性强的高产作物提供新思路，尤其适合在_____的田间环境中推广应用。 、 1. 高光效调控 光信号感知 → 关键基因表达 → 光合结构 / 关键蛋白合成 → 光反应 + 暗反应效率提升 → 抗逆性增强 → 作物高产 光响应基因（如 OsHE1、OsMGD1、Ghd7）→ 调控叶绿素合成、光保护蛋白、光合酶表达 强光：启动 PsbS 光保护机制，多余光能以热能散失，避免光损伤 弱光：提升叶绿素含量，增强光能捕获，维持净光合速率 基因可同时调控抽穗期、光合效率、抗逆性，体现一因多效与基因 — 环境互作 2. 作物抗逆分子与激素调控 逆境信号（盐 / 旱 / 低温 / 弱光）→ 激素通路激活 → 抗逆基因上调 → 生理适应 → 抗逆 核心激素：脱落酸、乙烯、赤霉素、油菜素内酯协同调控抗逆与生长 细胞水平：渗透调节、离子转运、抗氧化系统、细胞膜稳定 基因水平：抗逆转录因子启动下游耐逆基因表达 猜押2 盐碱地生态修复与协同治理 3．某地采用“挖塘堆台田”模式治理盐碱地，利用挖塘蓄水、堆土成台田的方式，结合酸性雨水冲刷，有效改善了土壤盐碱化问题，并形成了具有多种生态服务功能的生态园，其结构如图所示。下列有关叙述正确的是（　　） ①池塘藻类和台田农作物构成的种群是该生态系统的基石 ②该模式兼顾生态修复与资源利用，体现了生态工程的整体原理 ③台田与池塘的生境分化有利于增加物种丰富度 ④生态园改善土壤盐碱化、提供旅游资源，发挥的是生物多样性的间接价值 ⑤秸秆作为饲料喂鱼，鱼粪肥田，实现了物质和能量的多级利用 A．①⑤ B．②④ C．②③⑤ D．①③④ 4．“稻–蟹–豆”生态农业模式在盐碱地治理中取得显著成效。该模式在水稻田中放养河蟹，田埂种植大豆（大豆与根瘤菌共生固氮）；河蟹摄食害虫、杂草，蟹粪肥田，大豆固氮改善土壤。对该模式的分析正确的是（　　） A．河蟹作为消费者可缩短食物链，提高能量传递效率 B．大豆通过竞争土壤氮素抑制杂草，体现协调原理 C．该模式需定期投喂饵料，违背了生态工程的自生原理 D．蟹粪肥田实现氮元素循环，应用了生态工程的循环原理 、 1. “作物 — 微生物 — 土壤” 协同修复 耐盐 / 盐生植物定植 → 根系吸盐 + 改良土壤结构 → 微生物活化养分 → 土壤肥力提升 → 群落次生演替 → 物种丰富度提高 → 生态系统稳定 植物：吸收 Na+、分泌有机酸、降低土壤含盐量 微生物：分解有机质、固氮、解磷、促进养分循环 土壤：团粒结构恢复、保水保肥能力增强、生态功能重建 2. 盐碱地典型治理模式 挖塘堆台田：水盐调控 + 生境分化，提升物种丰富度，体现整体原理 稻 — 蟹 — 豆：种养结合、物质循环、蟹粪肥田、根瘤菌固氮，体现循环原理 盐生植物产业化：生态修复（间接价值）+ 经济利用（直接价值），兼顾生态与效益 一、单选题 1．光敏色素是植物接收光信号的分子，具有非活化态（Pr）和活化态（Pfr）两种形式。在农业生产中，作物密植或高低作物间作有时会导致荫蔽胁迫，下图为某种光敏色素和几种重要植物激素响应荫蔽胁迫的信号传递系统示意图。下列说法错误的是（    ） 注：“＋”表示促进，“—”表示抑制。 A．幼苗下胚轴伸长由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成 B．自然光被高位植物滤过后，其中红光/远红光的比值会下降 C．荫蔽胁迫引发低位植物的茎秆等出现明显伸长，不利于植物适应环境变化 D．图中四种植物激素在调控下胚轴及茎秆的伸长方面表现为协同作用 2．某地区通过“盐生经济植物+沙漠+盐碱地”模式，大力发展咸水产业，即进行海鲜养殖和大规模种植盐生植物。盐生植物不仅可以从土壤中“吸盐”，还可以作为青贮饲料喂养鱼、虾等海鲜，这样既改变了以水洗盐的局面，节约了宝贵的淡水资源，又可以治理改善盐碱地，形成可循环的盐碱地特色产业发展模式。下列叙述错误的是（    ） A．将未成熟植物的果穗和秸秆一起收获切碎获得的饲料即为青贮饲料 B．盐碱地生态系统的抵抗力稳定性偏低，其恢复力稳定性一般也偏低 C．盐生经济植物大规模种植实现了生物多样性的间接价值和直接价值 D．该产业模式体现了在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然的理念 3．生态学家将以同一方式利用共同资源的生物所构成的物种集团称为同资源种团，这些物种在群落中占据同一功能地位。在黄河三角洲盐碱地生态恢复工程中，研究者发现莎草类植物（如旋鳞莎草）与同资源种团其他植物在微环境需求上高度相似。当移除部分受损物种后，补种旋鳞莎草能显著提升群落恢复成功率。下列叙述正确的是（    ） A．同资源种团内的物种数量越少，越有利于维持群落稳定 B．上述例子表明，了解同资源种团不同物种有利于对受损群落进行修复 C．同资源种团内的物种之间可以通过生态位分化来加强种间竞争 D．某一物种的位置无法被同资源种团内其他物种所取代 4．近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善。研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种。近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。根据资料和所学知识，分析以下说法错误的是（　　） A．该调查结果直接体现了生物多样性中的物种多样性和生态系统多样性 B．近海与海岸带湿地具有旅游观赏、科学研究、文学艺术创作及蓄洪防旱、调节气候等功能，体现了其具有的直接价值和间接价值 C．科研人员在海岸带芦苇荡中发现了野生水稻，其能适应海边盐碱地环境是协同进化的结果 D．调查发现粤港澳大湾区某物种不同种群的DNA相似性较高，这体现了遗传的多样性 5．在盐碱地治理中，科学家发现某些耐盐作物能通过复杂的离子转运系统维持细胞内离子稳态。某耐盐植物根细胞膜上的H+-ATP酶和Na+-H+逆向转运蛋白（SOS1蛋白）如下图，SOS1蛋白可将Na+从细胞质基质运到细胞外，维持细胞质基质中的低Na+水平。下列分析错误的是（　　） A．细胞膜上的H+-ATP酶因磷酸化导致的空间结构改变是可逆的 B．施加磷肥利于根细胞合成ATP，进而增强SOS1蛋白的排Na+能力 C．H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运，进而影响Na+的转运 D．图示H+-ATP酶和SOS1蛋白的功能不同，根本原因是两者的分子结构不同 6．如图是利用恢复生态学原理改造盐碱化草地的简化技术流程。相关叙述错误的是（    ） A．改造盐碱地草地的过程中发生了群落的次生演替 B．草地的恢复有利于提高该生态系统的恢复力稳定性 C．人为恢复生态系统过程中需向该生态系统输入物质和能量 D．依据群落演替的规律，在不同阶段种植不同的植物以改造盐碱化草地 二、多选题 7．某水稻突变体叶绿素含量降低，但在强光照下光合速率反而高于野生型，这种“低叶绿素高光合”现象为作物高光效育种提供了新方向。在相同强光条件下，测定野生型和突变体水稻的相关生理指标如下表。下列叙述正确的是（　　） 光反应 暗反应 类囊体薄膜电 子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax 野生型 0.49 180.1 4.6 129.5 突变体 0.66 199.5 7.5 164.5 A．突变体光反应速率高于野生型，依据是类囊体薄膜电子传递速率更高 B．突变体暗反应速率高于野生型，依据是RuBisCO酶含量更高 C．遮荫条件下，突变体产量可能低于野生型，因叶绿素含量低导致光吸收不足 D．突变体的光补偿点低于野生型，因强光下光合速率更高 8．科学家在黄河流域盐碱地地区开创了“上粮下藕、藕鱼套养、鸭鹅混养”的立体种养模式。在盐碱地开挖鱼塘，挖出的泥土在鱼塘边堆成台田种植作物，鱼塘中养殖咸水鱼并种藕，台田经雨水浇灌后盐碱含量降低，田间杂草可以喂鱼和鸭、鹅，动物的排泄物能为莲藕和作物提供肥料。下列叙述正确的是（    ） A．该生态系统需要系统外的物质和能量投入才能保证生态系统结构和功能的相对平衡 B．“上粮下藕”体现了群落的垂直结构，养殖咸水鱼体现了生态工程的协调与整体原理 C．将田间杂草加工成易消化的饲料喂家禽，能提高家禽的同化量与摄入量的比值 D．该模式具有改善生态环境的作用，体现了生物多样性的直接价值 9．为筛选用于修复镉（Cd）污染水体的沉水植物，研究人员对本地4种常见沉水植物的Cd耐受性和富集能力进行测试，结果如下（半数抑制浓度是指半数植物生长受抑制时的培养液Cd浓度）。相关叙述正确的是（    ） 沉水植物 半数抑制浓度 (mg·L-1) 黑藻 0.51 狐尾藻 0.81 金鱼藻 0.03 菹草 0.12 A．沉水植物可为水生生物提供O2、食物和栖息场所，是生态系统最基本成分 B．选择本地沉水植物作为生态治理候选植物，体现了生态工程建设应遵循整体性原理 C．黑藻对Cd污染水体的耐受性和富集能力较强，适合用作Cd污染水体修复植物 D．实践中应定期从水体中移除修复沉水植物，才能实现镉污染水体的真正修复 10．为助力“美丽乡村”建设，科研人员依据下图对某地富营养化水体实施生态恢复，先后向水体引入以藻类为食的某些贝类，引种芦苇、香蒲等水生植物，以及放养滤食性鱼类等。经过一段时间，水体基本实现了“水清”、“景美”、“鱼肥”的治理目标。下列有关叙述错误的是（    ） A．引入的芦苇、香蒲在与藻类竞争光照的过程中取胜，抑制藻类生长 B．放养植食性鱼类可以加快生态系统中的物质和能量循环利用 C．浮床植物能吸收水体中的有机污染物，有效修复水体污染 D．生态浮床的净化水质作用，体现了生物多样性的间接价值 三、非选择题 11．可编程染色体工程（PCE）是基于迭代Cre-Lox重组系统发展起来的一种前沿基因组编辑技术，能够实现对染色体上大片段DNA的精准操作。科研人员利用该技术对水稻中一段315kb的基因组片段进行倒位操作（该倒位片段命名为inv-315H），成功将OsHIS1基因的启动子与OsRPL27．3基因的启动子互换（图1）。图2为Cre-Lox系统作用原理简图，其中a部分显示LoxP位点序列组成，b、c部分示意Cre酶介导的删除与倒位重组机制。图3为PCE系统在植物中实现大片段DNA倒位的完整工作流程示意图。请回答下列问题： 【相关序列信息】LoxAR2：5′-ATAACTTCGTATA-GCATACAT-TTTCCGATGTTAT-3′ Lox71：5′-TACCGTTCGTATA-GCATACAT-TATACGAAGTTAT-3′ (1)据图2分析，LoxP位点的方向由其____________序列决定；当Cre酶持续存在时，其对位于反向平行排列的LoxP位点间的片段所介导的DNA倒置重组反应具有____________性。 (2)PCE系统由经AI辅助工程化改造的高效Cre酶、新型Lox位点（LoxAR2和Lox71）以及一个可编程基因编辑系统共同构成。其中，基因编辑系统负责将新型Lox位点精准插入基因组目标位置。与传统loxP位点相比，LoxAR2和Lox71的改造主要发生在____________区域。结合图3分析，在第2步中，由基因编辑系统在目标区域两端精准插入LoxAR2与Lox71位点，这两个位点的方向____________，这是后续Cre酶催化该片段发生倒位的结构基础。 (3)为验证该315kb片段是否成功倒位，科研人员首先在大量T0代再生植株中，利用针对倒位连接处的特异性引物进行初步PCR筛选，从中选出若干候选阳性植株（编号H1～H16）。进一步提取这些候选植株及野生型（WT）的DNA进行PCR验证，电泳结果如图4所示。根据图4结果，可初步判断____________。为进一步验证该倒位操作是否赋予植株除草剂抗性，科研人员将T0代阳性植株与野生型对照一并移栽至含除草剂硝磺草酮的培养基中，持续培养1～2周后观察生长状况。若观察到____________现象，说明倒位成功赋予水稻硝磺草酮的抗性。硝磺草酮通过抑制HPPD酶的活性来阻断类胡萝卜素的合成，从而使植物死亡，而水稻中的OsHIS1基因能编码一种可以分解硝磺草酮的解毒酶。分析倒位操作使水稻获得抗性的原因：倒位使____________连接，导致OsHIS1基因表达水平显著提高，从而合成了更多的解毒酶；当硝磺草酮存在时，过量合成的解毒酶可以____________，使水稻得以正常生长，表现出抗性。 (4)为探究该倒位性状的遗传稳定性，他们将T0代植株自交获得T1代群体。首先，通过PCR检测inv-315H倒位连接处和野生型OsHIS1位点以鉴定基因型；同时，利用T-DNA特异性引物检测外源转基因元件的残留情况，电泳结果见图5。T1代群体中，具有____________条带的植株为纯合倒位植株，该类型植株在T1代群体中约占____________。图中用三角形标记的植株与用箭头标记植株相比在农业应用中的核心优势是____________。 12．海稻86是一种重要的耐盐碱水稻种质资源，为研究海稻两个NAC转录因子OsHDNAC1和OsHDNAC2是否在其应答盐胁迫的过程中发挥功能，科研人员开展相关的实验研究。 Ⅰ、材料处理：将海稻86的种子平整、均匀散布于湿润滤纸上，28℃培养2~3d，待长出根后转移至含有营养液的植物水培盒中，置于培养箱中继续生长7d，随后用较高浓度的NaCI溶液进行盐胁迫处理，并分别于0、6、15、24、60和72h取植株地上部分，经液氮速冻后保存至超低温冰箱待用。 Ⅱ、RNA提取及cDNA合成：取冷冻于-80C的叶片经液氮研磨成粉末状，加入特定试剂提取总RNA，将提取得到的RNA进行琼脂糖凝胶电泳，观察RNA的质量和完整性，并利用仪器测定RNA浓度，随后将RNA反转录为cDNA，得到的产物保存至-20℃冰箱。 Ⅲ、基因克隆及克隆载体构建：设计引物PCR扩增，在凝胶成像系统中对扩增产物进行观察检测，并对目的条带进行纯化回收。将回收得到的DNA产物连接到含有真核启动子和荧光蛋白基因的亚细胞定位载体pNC-Green-SubN上，将连接产物转化至大肠杆菌感受态细胞TOP10中，涂布至平板后于37C下培养过夜，通过菌液PCR鉴定阳性克隆，测序验证正确后，提取质粒保存至-20℃冰箱。 Ⅳ、亚细胞定位：将测序正确的质粒转化至农杆菌感受态细胞中，将农杆菌菌液注射至烟草表皮细胞，随后将烟草置于26℃、14h光照/10h黑暗的条件下培养48h，利用激光扫描共聚焦显微镜观察荧光在烟草细胞中的分布情况。 Ⅴ、表达量分析：为了解析OsHDNAC1、OsHDNAC2在海稻应答盐胁迫过程中的功能，利用荧光定量PCR分析OsHDNAC1和OsHDNAC2在盐胁迫下不同时间点的表达水平。 回答下列问题： (1)获取RNA的过程需要选择植株的地上部分，而不是直接将种子冷冻破碎的原因是______。 (2)将RNA反转录为cDNA，反应体系中应添加原料______和______酶。 (3)在对总cDNA进行PCR扩增，通过____中检索出目的基因的序列，分别设计引物OsHDNAC1-F/R和 OsHDNAC2-F/R 进行 PCR扩增。在反应体系（模板 cDNA1．0μL，正向引物和反向引物各1．0μL，2×Taq Master Mix 12．5μL，ddH2O9．5μL，足量dNTP等）中扩增。通常在PCR扩增的最后一轮，延伸10min，推测其目的是_____。用该体系进行PCR的目的是______。在过程Ⅲ中对大肠杆菌菌液PCR鉴定阳性克隆，而不选择直接观察荧光产生的原因是_______。培养大肠杆菌感受态细胞TOP10的目的是________。 (4)亚细胞定位分析显示OsHDNAC1和OsHDNAC2均定位在____（细胞质/细胞核/细胞质和细胞核），表明OsHDNAC1和OsHDNAC2基因编码的蛋白符合转录因子发挥调控功能的特点。 (5)下图为利用荧光定量PCR分析OsHDNAC1和OsHDNAC2在盐胁迫下不同时间点的表达水平，上述结果表明__________。 13．中国工程院院士袁隆平曾提出过海水稻十年目标：年推广1亿亩，亩产300公斤。耐盐碱水稻的广泛种植可以在缓解耕地压力的同时，增加粮食产量，在一定程度上也保证了国家的粮食安全。请回答下列问题： (1)研究发现，与普通水稻相比，海水稻的生存竞争能力、抗涝、抗盐碱、抗倒伏、抗病虫能力更强。据此可推出，与普通水稻相比，海水稻的自由水与结合水的比例_________（填“更高”或“更低”），海水稻项目能使荒地变绿洲，说明人类活动可以改变群落演替的_________。 (2)海水稻不是直接用海水进行浇灌的，而是使用一定比例的海水和淡水进行调配浇灌，海水稻不能直接用海水浇灌的原因是_________，海水稻能够耐盐碱的根本原因是_________。 (3)在农产品的种植中，与化肥相比，施用农家肥可以改善土壤性质，防止土壤板结，农家肥促进作物生长的原理是_________。调查土壤中小动物类群的丰富度可用_________进行调查。 (4)水稻种子在萌发初期产生ATP的场所是_________，与水稻种子相比，花生种子萌发时需要的O2较多，其原因是_________。 (5)有人提出海水稻研究成功不仅可在沿海盐碱地生产稻米，还可以在稻田中配套放养鱼、虾、蟹，饲养海鸭等，实施“种养一体化”。请从能量流动的角度说明实施“种养一体化”的好处_________。从环境保护的角度出发，请谈谈你对这种种养模式的看法_________。 14．光敏色素是一类能接受光信号的分子，主要吸收红光和远红光，具有非活化态 (Pr) 和活化态 (Pfr) 两种类型。农田中玉米-大豆间作时，高位作物(玉米)对低位作物(大豆)具有遮阴作用，严重时引发 “荫蔽胁迫”,此时，低位植物体内的光敏色素及多种激素共同响应荫蔽胁迫。请回答下列问题。 (1)光敏色素是一类_____(化学本质)。不同的光照条件能改变光敏色素的_____, 从而导致其类型发生改变，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效 应。 (2)自然光被植物滤过后，其中红光 (R)/ 远红光 (FR) 的值会下降，原因是 ____。发生荫蔽胁迫时，低位植物体内的光敏色素主要以_____形式存在。此形式的光敏色素可____(选填“减弱”或“增强”)对光敏色素互作因子(PIFs)  的抑制作用，有利于多种激素共同响应荫蔽胁迫。在调控下胚轴和茎杆伸长方面，图中四种激素之间具有_____ 作用。其中，乙烯的产生部位是_________。 (3)荫蔽胁迫引发低位植物的下胚轴及茎秆等出现过度伸长，这有利于植物_____， 以适应环境的变化。玉米-大豆间作时，受荫蔽胁迫的大豆产量明显降低，原因是______。(写两点) (4)植物的根具有负向光性生长的特点，单侧光照射下，生长素对根的背光侧的生长起______(“促进”、“抑 制”) 作 用 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 热点 02 高光效抗逆作物育种与盐碱地生态治理：分子机制与创新应用 2026 年 4 月，《Nature》《Science》《Nature Plants》顶级期刊相继发表江苏本土科研团队（南京农业大学、中科院南京土壤研究所） 突破性成果：水稻高光效核心基因 OsHE1 的克隆与调控机制、新型低脱靶 CRISPR-Cas12j 编辑系统在作物抗逆育种中的应用、江苏沿海滩涂盐碱地 “作物 - 微生物 - 土壤” 协同修复生态机制。 该热点紧扣国家粮食安全、盐碱地综合利用战略，全面覆盖江苏高考生物必考核心模块：光合与呼吸、植物激素调节、遗传的分子基础、基因工程、生态系统稳态与修复，贴合江苏卷 “前沿科研情境 + 教材核心考点 + 本土应用场景” 的命题风格，是 2026 年江苏高考生物核心押题方向。 猜押1 作物高光效与抗逆的分子调控机制 1．我国科学家发现Ghd7基因属于水稻感光性核心基因，此基因在长日照条件下，可显著延长抽穗期、使水稻充分利用光照。Ghd7基因还可通过提高光合作用CO2固定有关酶的表达水平，影响水稻产量。高纬度的粳稻品种Ghd7基因功能丧失或突变成其它等位基因，使水稻早抽穗，适应寒冷环境。下列叙述错误的是（　　） A．大多数情况下，基因与性状并不是简单的一一对应的关系 B．高纬度粳稻品种Ghd7基因的定向突变使其早抽穗而避开秋季低温，是适应环境的体现 C．基因功能丧失或突变为其它等位基因不一定对生物体有害 D．基因与基因，基因与表达产物，基因与环境之间存在着复杂的相互作用，共同调控着生物体的性状 2．在自然环境中，光照强度变化无常，作物如何高效利用弱光、如何避免强光损伤，成为光合作用研究的核心问题。研究发现水稻中OsMGD1基因启动子区域含有大量光响应元件，说明该基因受光调控。为研究OsMGD1基因对光合作用的影响，研究人员构建了OsMGD1基因过表达植株（OE）和OsMGD1基因表达抑制植株（Ri）进行相关研究。回答下列问题： (1)研究人员对以上构建植株进行光合速率（图1）和叶绿素含量测定（图2）。据图推测，在低光照强度时，过表达植株的净光合速率高于野生型，判断依据是_____，吸收的光最终被转化为_____。据图1可知，OsMGD1基因的表达程度（过表达、正常表达、表达被抑制）对净光合速率随光照强度的变化趋势_____（填“会”或“不会”）产生影响，理由是_____。 (2)进一步对高光强下PsbO、PsbS和ATP合成酶（AtpC）三种关键蛋白进行凝胶电泳，结果如下图。PsbS蛋白可以感知类囊体在强光下pH的_____（填“升高”或“降低”），从而触发光保护机制，将过剩的光能以_____形式耗散。PsbO蛋白能稳定并保护放氧复合物，进而保证_____反应的高效进行。 (3)综合上述研究，OsMGD1基因为培育高光效、耐逆性强的高产作物提供新思路，尤其适合在_____的田间环境中推广应用。 【答案】1.B 2.(1) 过表达植株叶绿素含量高于野生型，可以吸收更多光 有机物中稳定的化学能 不会 图1三条曲线的变化趋势基本一致，仅数值不同，影响的是速率大小 (2) 降低 热能 光（水的光解） (3)光照强度波动大 【解析】1.A、Ghd7基因同时影响抽穗期和光合作用，体现一个基因可影响多个性状，说明基因与性状并非简单的一一对应关系，A正确； B、基因突变具有不定向性，题干中高纬度粳稻Ghd7基因突变后早抽穗是自然选择的结果，而非“定向突变”，B错误； C、基因突变可能产生有利、中性或有害的等位基因，例如Ghd7功能丧失使水稻适应寒冷环境，说明突变不一定有害，C正确； D、性状由基因与基因、基因与产物、基因与环境共同调控，如Ghd7的表达受光照影响，体现复杂相互作用，D正确。 故选B。 2.（1）据图分析，在低光照强度时，过表达植株的净光合速率高于野生型，原因可能是过表达植株叶绿素含量高于野生型，可以吸收更多光。经过光合作用，叶绿素吸收的光能最终被转化为有机物中稳定的化学能。从图1可以看出，OsMGD1基因的表达程度（过表达、正常表达、表达被抑制）不会对净光合速率随光照强度的变化趋势产生影响，因为三条曲线的变化趋势基本一致，仅数值不同，影响的是速率大小。 （2）研究人员对相关机制进行研究，发现类囊体在强光下会产生H+，从而使类囊体内的pH下降，而PsbS蛋白可以感知pH下降，从而触发保护机制，吸收的多余能量以热能形式耗散，PsbO蛋白会稳定和保护放氧复合物，从而确保光（或水的光解）反应高效进行。 （3）自然界中光照强度一直在发生变化，光照强度波动大，而且该蛋白低光强和高光强下都会发挥调控作用。因此OsMGD1基因为培育高光效、耐逆性强的高产作物提供新思路，尤其适合在光照强度波动大的田间环境中推广应用。 、 1. 高光效调控 光信号感知 → 关键基因表达 → 光合结构 / 关键蛋白合成 → 光反应 + 暗反应效率提升 → 抗逆性增强 → 作物高产 光响应基因（如 OsHE1、OsMGD1、Ghd7）→ 调控叶绿素合成、光保护蛋白、光合酶表达 强光：启动 PsbS 光保护机制，多余光能以热能散失，避免光损伤 弱光：提升叶绿素含量，增强光能捕获，维持净光合速率 基因可同时调控抽穗期、光合效率、抗逆性，体现一因多效与基因 — 环境互作 2. 作物抗逆分子与激素调控 逆境信号（盐 / 旱 / 低温 / 弱光）→ 激素通路激活 → 抗逆基因上调 → 生理适应 → 抗逆 核心激素：脱落酸、乙烯、赤霉素、油菜素内酯协同调控抗逆与生长 细胞水平：渗透调节、离子转运、抗氧化系统、细胞膜稳定 基因水平：抗逆转录因子启动下游耐逆基因表达 猜押2 盐碱地生态修复与协同治理 3．某地采用“挖塘堆台田”模式治理盐碱地，利用挖塘蓄水、堆土成台田的方式，结合酸性雨水冲刷，有效改善了土壤盐碱化问题，并形成了具有多种生态服务功能的生态园，其结构如图所示。下列有关叙述正确的是（　　） ①池塘藻类和台田农作物构成的种群是该生态系统的基石 ②该模式兼顾生态修复与资源利用，体现了生态工程的整体原理 ③台田与池塘的生境分化有利于增加物种丰富度 ④生态园改善土壤盐碱化、提供旅游资源，发挥的是生物多样性的间接价值 ⑤秸秆作为饲料喂鱼，鱼粪肥田，实现了物质和能量的多级利用 A．①⑤ B．②④ C．②③⑤ D．①③④ 4．“稻–蟹–豆”生态农业模式在盐碱地治理中取得显著成效。该模式在水稻田中放养河蟹，田埂种植大豆（大豆与根瘤菌共生固氮）；河蟹摄食害虫、杂草，蟹粪肥田，大豆固氮改善土壤。对该模式的分析正确的是（　　） A．河蟹作为消费者可缩短食物链，提高能量传递效率 B．大豆通过竞争土壤氮素抑制杂草，体现协调原理 C．该模式需定期投喂饵料，违背了生态工程的自生原理 D．蟹粪肥田实现氮元素循环，应用了生态工程的循环原理 【答案】3.C 4.D 【解析】①池塘中的藻类包含多个物种，台田上的农作物也可能有多种，它们不属于同一种群，①错误； ②该模式统筹考虑了水盐调控、土壤改良和农业生产等多重目标，体现了生态工程中的整体原理，②正确； ③台田（陆生）与池塘（水生）的生境分化显著，可容纳更多生态位不同的物种，从而增加物种丰富度，③正确； ④生态园改善土壤盐碱化、提供旅游资源，分别发挥的是生物多样性的间接价值和直接价值，④错误； ⑤秸秆作为饲料喂鱼，鱼粪肥田，实现了物质和能量的多级利用，⑤正确。 综上所述，②③⑤正确，①④错误，即C正确，ABD错误。 故选C。 4.A、河蟹作为消费者，摄食害虫、杂草，处于第二、第三营养级，并未缩短食物链，也没有提高能量传递效率，A错误； B、协调原理强调生物与环境、生物与生物的协调与适应。大豆与根瘤菌共生固氮，可增加土壤氮素，大豆与杂草的竞争关系主要体现在光照、水分等资源上，由题意无法得出“大豆通过竞争土壤氮素抑制杂草”的结论，且协调原理与竞争无直接关联，B错误； C、该模式中河蟹摄食害虫、杂草等天然饵料，题干未提及“定期投喂人工饵料”，且适度人工干预（如补充饵料）不违背自生原理（自生原理强调系统自我维持，需保留部分自然生态过程），C错误； D、蟹粪中的含氮有机物被分解者分解为无机盐，供水稻、大豆等吸收利用，实现了氮元素在系统内的循环再生，应用了生态工程的循环原理，D正确。 故选D。 、 1. “作物 — 微生物 — 土壤” 协同修复 耐盐 / 盐生植物定植 → 根系吸盐 + 改良土壤结构 → 微生物活化养分 → 土壤肥力提升 → 群落次生演替 → 物种丰富度提高 → 生态系统稳定 植物：吸收 Na+、分泌有机酸、降低土壤含盐量 微生物：分解有机质、固氮、解磷、促进养分循环 土壤：团粒结构恢复、保水保肥能力增强、生态功能重建 2. 盐碱地典型治理模式 挖塘堆台田：水盐调控 + 生境分化，提升物种丰富度，体现整体原理 稻 — 蟹 — 豆：种养结合、物质循环、蟹粪肥田、根瘤菌固氮，体现循环原理 盐生植物产业化：生态修复（间接价值）+ 经济利用（直接价值），兼顾生态与效益 一、单选题 1．光敏色素是植物接收光信号的分子，具有非活化态（Pr）和活化态（Pfr）两种形式。在农业生产中，作物密植或高低作物间作有时会导致荫蔽胁迫，下图为某种光敏色素和几种重要植物激素响应荫蔽胁迫的信号传递系统示意图。下列说法错误的是（    ） 注：“＋”表示促进，“—”表示抑制。 A．幼苗下胚轴伸长由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成 B．自然光被高位植物滤过后，其中红光/远红光的比值会下降 C．荫蔽胁迫引发低位植物的茎秆等出现明显伸长，不利于植物适应环境变化 D．图中四种植物激素在调控下胚轴及茎秆的伸长方面表现为协同作用 【答案】C 【详解】A、由图可知，植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素共同调节完成的，A正确； B、植物能够吸收蓝紫光和红光进行光合作用，所以自然光被植物滤过后，红光与远红光的比值会下降，B正确； C、荫蔽胁迫引发低位植物的茎秆等出现明显伸长，有利于植物适应环境变化，C错误； D、据图可知，赤霉素和乙烯促进PIFs的生成，进而促进生长素的生成，生长素促进下胚轴和茎秆伸长，油菜素内酯促进BZR1基因的表达，进而促进下胚轴和茎秆伸长，即四种激素均能促进植物幼苗下胚轴伸长，表现为协同作用，D正确。 故选C。 2．某地区通过“盐生经济植物+沙漠+盐碱地”模式，大力发展咸水产业，即进行海鲜养殖和大规模种植盐生植物。盐生植物不仅可以从土壤中“吸盐”，还可以作为青贮饲料喂养鱼、虾等海鲜，这样既改变了以水洗盐的局面，节约了宝贵的淡水资源，又可以治理改善盐碱地，形成可循环的盐碱地特色产业发展模式。下列叙述错误的是（    ） A．将未成熟植物的果穗和秸秆一起收获切碎获得的饲料即为青贮饲料 B．盐碱地生态系统的抵抗力稳定性偏低，其恢复力稳定性一般也偏低 C．盐生经济植物大规模种植实现了生物多样性的间接价值和直接价值 D．该产业模式体现了在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然的理念 【答案】A 【详解】A、青贮饲料是通过将新鲜植物切碎后密封发酵制成，利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸保存营养，A错误； B、盐碱地生态系统生物种类少，营养结构简单，抵抗力稳定性低；同时因环境恶劣，破坏后难以恢复，恢复力稳定性也低，B正确； C、盐生植物吸盐改善土壤（间接价值），作为饲料（直接价值），C正确； D、该模式兼顾资源利用与生态修复，符合可持续发展理念，D正确； 故选A。 3．生态学家将以同一方式利用共同资源的生物所构成的物种集团称为同资源种团，这些物种在群落中占据同一功能地位。在黄河三角洲盐碱地生态恢复工程中，研究者发现莎草类植物（如旋鳞莎草）与同资源种团其他植物在微环境需求上高度相似。当移除部分受损物种后，补种旋鳞莎草能显著提升群落恢复成功率。下列叙述正确的是（    ） A．同资源种团内的物种数量越少，越有利于维持群落稳定 B．上述例子表明，了解同资源种团不同物种有利于对受损群落进行修复 C．同资源种团内的物种之间可以通过生态位分化来加强种间竞争 D．某一物种的位置无法被同资源种团内其他物种所取代 【答案】B 【详解】A、同资源种团内物种数量少会降低功能冗余，当某一物种消失时缺乏替代，不利于群落稳定，A错误； B、题干中补种同资源种团的旋鳞莎草成功恢复群落，说明了解不同物种的生态功能对修复受损群落至关重要，B正确； C、同资源种团内物种因利用相同资源而存在竞争，生态位分化会减少竞争，而非加强，C错误； D、题干实例表明，同资源种团内物种可相互替代（如旋鳞莎草替代受损物种），D错误。 故选B。 4．近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善。研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种。近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。根据资料和所学知识，分析以下说法错误的是（　　） A．该调查结果直接体现了生物多样性中的物种多样性和生态系统多样性 B．近海与海岸带湿地具有旅游观赏、科学研究、文学艺术创作及蓄洪防旱、调节气候等功能，体现了其具有的直接价值和间接价值 C．科研人员在海岸带芦苇荡中发现了野生水稻，其能适应海边盐碱地环境是协同进化的结果 D．调查发现粤港澳大湾区某物种不同种群的DNA相似性较高，这体现了遗传的多样性 【答案】D 【详解】A、题干中描述的“146种水鸟”，是物种多样性的直接体现；题干中描述的“近海与海岸带湿地、城市水域”是生态系统多样性的直接体现，A正确； B、近海与海岸带湿地具有旅游观赏、科学研究、文学艺术创作的功能体现了直接价值，蓄洪防旱、调节气候的功能体现了间接价值，B正确； C、协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，故野生水稻能适应海边盐碱地环境是协同进化的结果，C正确； D、同一物种的不同种群DNA不相同，才体现遗传多样性，D错误。 故选D。 5．在盐碱地治理中，科学家发现某些耐盐作物能通过复杂的离子转运系统维持细胞内离子稳态。某耐盐植物根细胞膜上的H+-ATP酶和Na+-H+逆向转运蛋白（SOS1蛋白）如下图，SOS1蛋白可将Na+从细胞质基质运到细胞外，维持细胞质基质中的低Na+水平。下列分析错误的是（　　） A．细胞膜上的H+-ATP酶因磷酸化导致的空间结构改变是可逆的 B．施加磷肥利于根细胞合成ATP，进而增强SOS1蛋白的排Na+能力 C．H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运，进而影响Na+的转运 D．图示H+-ATP酶和SOS1蛋白的功能不同，根本原因是两者的分子结构不同 【答案】D 【详解】A、细胞膜上的H+-ATP酶介导H＋向细胞外转运时为主动运输，消耗ATP。在主动运输过程中，ATP水解形成ADP和Pi，Pi与H＋-ATP酶结合，使H＋-ATP酶发生磷酸化，H＋-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变，这种改变是可逆的，A正确； B、ATP的元素组成为C、H、O、N、P，施加磷肥利于根细胞合成ATP，进而维持H＋浓度差，H＋顺浓度梯度进入细胞所释放的势能是驱动Na＋转运到细胞外的直接动力，故可以增强SOS1蛋白的排Na+能力，B正确； C、H+-ATP酶的核心功能是主动转运H＋，因此H+-ATP酶抑制剂会干扰H+向外转运，从而使膜两侧H+的浓度差减小，进而为Na+运出细胞提供的势能减少，因此H+-ATP酶抑制剂对Na+运输会产生影响，C正确； D、H+-ATP酶和SOS1蛋白的功能不同，根本原因是控制蛋白质合成的基因（DNA中脱氧核苷酸的排列顺序）不同，D错误。 故选D。 6．如图是利用恢复生态学原理改造盐碱化草地的简化技术流程。相关叙述错误的是（    ） A．改造盐碱地草地的过程中发生了群落的次生演替 B．草地的恢复有利于提高该生态系统的恢复力稳定性 C．人为恢复生态系统过程中需向该生态系统输入物质和能量 D．依据群落演替的规律，在不同阶段种植不同的植物以改造盐碱化草地 【答案】B 【详解】A、次生演替是指在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。 改造盐碱地草地时，原有的盐碱地具备一定土壤条件，在此基础上进行植被恢复等改造活动，发生的是群落的次生演替，A正确； B、草地的恢复会使生态系统中的生物种类增加，营养结构变得复杂。 一般来说，生态系统的生物种类越多，营养结构越复杂，其抵抗力稳定性越高，而恢复力稳定性越低，所以草地恢复有利于提高抵抗力稳定性，而不是恢复力稳定性，B错误； C、在人为恢复生态系统过程中，如种植优良牧草、施肥等措施，都是向该生态系统输入物质和能量，以促进生态系统的恢复和发展，C正确； D、从图中可以看出，在重度盐碱化草地、中度盐碱化草地、轻度盐碱化草地等不同阶段，种植了不同的植物，这是依据群落演替的规律进行的，以逐步改造盐碱化草地，D正确。 故选B。 二、多选题 7．某水稻突变体叶绿素含量降低，但在强光照下光合速率反而高于野生型，这种“低叶绿素高光合”现象为作物高光效育种提供了新方向。在相同强光条件下，测定野生型和突变体水稻的相关生理指标如下表。下列叙述正确的是（　　） 光反应 暗反应 类囊体薄膜电 子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax 野生型 0.49 180.1 4.6 129.5 突变体 0.66 199.5 7.5 164.5 A．突变体光反应速率高于野生型，依据是类囊体薄膜电子传递速率更高 B．突变体暗反应速率高于野生型，依据是RuBisCO酶含量更高 C．遮荫条件下，突变体产量可能低于野生型，因叶绿素含量低导致光吸收不足 D．突变体的光补偿点低于野生型，因强光下光合速率更高 【答案】ABC 【详解】A、类囊体薄膜电子传递速率（199.5 > 180.1）反映光反应中电子传递效率，该速率更高说明光反应速率更强，A正确； B、RuBP羧化酶（RuBisCO）是暗反应关键酶，其含量（7.5 > 4.6）更高可促进碳同化，且Vmax（最大羧化速率：164.5 > 129.5）直接证明暗反应速率更高，B正确； C、叶绿素含量低导致光捕获能力下降，在遮荫（弱光）条件下光反应产物不足，暗反应受抑制，产量可能更低，C正确； D、光补偿点取决于呼吸消耗与光合速率的平衡。突变体叶绿素含量低，弱光下光合速率更低，需更高光照强度才能补偿呼吸消耗，故光补偿点应高于野生型，D错误。 故选ABC。 8．科学家在黄河流域盐碱地地区开创了“上粮下藕、藕鱼套养、鸭鹅混养”的立体种养模式。在盐碱地开挖鱼塘，挖出的泥土在鱼塘边堆成台田种植作物，鱼塘中养殖咸水鱼并种藕，台田经雨水浇灌后盐碱含量降低，田间杂草可以喂鱼和鸭、鹅，动物的排泄物能为莲藕和作物提供肥料。下列叙述正确的是（    ） A．该生态系统需要系统外的物质和能量投入才能保证生态系统结构和功能的相对平衡 B．“上粮下藕”体现了群落的垂直结构，养殖咸水鱼体现了生态工程的协调与整体原理 C．将田间杂草加工成易消化的饲料喂家禽，能提高家禽的同化量与摄入量的比值 D．该模式具有改善生态环境的作用，体现了生物多样性的直接价值 【答案】AC 【详解】A、该生态系统不断有物质输出，需要不断得到来自系统外的物质和能量的投入，以便维持生态系统结构和功能的相对平衡，A正确； B、“上粮下藕”是指鱼塘种藕，在鱼塘旁边的台田种植作物，这体现了群落的水平结构，在盐碱地养殖咸水鱼考虑了生物与环境的协调与适应，以及生态、经济和社会问题，体现了生态工程的协调、整体原理，B错误； C、将田间杂草加工成易消化的饲料喂家畜，可以提高饲料的利用率，提高家禽的同化量与摄入量的比值，C正确； D、该模式具有改善生态环境的作用，体现了生物多样性的间接价值，D错误。 故选AC。 9．为筛选用于修复镉（Cd）污染水体的沉水植物，研究人员对本地4种常见沉水植物的Cd耐受性和富集能力进行测试，结果如下（半数抑制浓度是指半数植物生长受抑制时的培养液Cd浓度）。相关叙述正确的是（    ） 沉水植物 半数抑制浓度 (mg·L-1) 黑藻 0.51 狐尾藻 0.81 金鱼藻 0.03 菹草 0.12 A．沉水植物可为水生生物提供O2、食物和栖息场所，是生态系统最基本成分 B．选择本地沉水植物作为生态治理候选植物，体现了生态工程建设应遵循整体性原理 C．黑藻对Cd污染水体的耐受性和富集能力较强，适合用作Cd污染水体修复植物 D．实践中应定期从水体中移除修复沉水植物，才能实现镉污染水体的真正修复 【答案】ACD 【详解】A、沉水植物处于水体的下层，其光合作用产生的O2和有机物（生长的植株），可为水生生物提供O2、食物和栖息场所，A正确； B、选择本地沉水植物作为生态治理候选植物，体现了生态工程建设应遵循协调与平衡原理，B错误； C、根据实验结果可知，黑藻对Cd污染水体的耐受性和富集能力都较强，适合用作Cd污染水体修复植物，C正确； D、富集镉的沉水植物必须及时收割并无害化处理，一是因为镉等重金属能够通过食物链（和食物网）逐级积累和浓缩，在高营养级生物体内富集。二是因为植物体（和动物）死亡腐烂后通过微生物的分解作用返回水体（通过物质循环使镉等重金属又回到水体）而造成水体的二次污染，所以应定期从水体中移除修复沉水植物，才能实现镉污染水体的真正修复，D正确。 故选ACD。 10．为助力“美丽乡村”建设，科研人员依据下图对某地富营养化水体实施生态恢复，先后向水体引入以藻类为食的某些贝类，引种芦苇、香蒲等水生植物，以及放养滤食性鱼类等。经过一段时间，水体基本实现了“水清”、“景美”、“鱼肥”的治理目标。下列有关叙述错误的是（    ） A．引入的芦苇、香蒲在与藻类竞争光照的过程中取胜，抑制藻类生长 B．放养植食性鱼类可以加快生态系统中的物质和能量循环利用 C．浮床植物能吸收水体中的有机污染物，有效修复水体污染 D．生态浮床的净化水质作用，体现了生物多样性的间接价值 【答案】BC 【详解】A、引入的芦苇、香蒲（挺水植物）在与藻类竞争光照的过程中取胜，既能够吸收水中无机盐，也能抑制藻类生长 ，A正确； B、放养植食性鱼类（消费者）可以加快生态系统中的物质循环利用，但能量不能循环，B错误； C、浮床植物不能直接吸收水体中的有机污染物，C错误； D、生态浮床的净化水质作用，体现了生物多样性的间接价值，D正确。 故选BC。 三、非选择题 11．可编程染色体工程（PCE）是基于迭代Cre-Lox重组系统发展起来的一种前沿基因组编辑技术，能够实现对染色体上大片段DNA的精准操作。科研人员利用该技术对水稻中一段315kb的基因组片段进行倒位操作（该倒位片段命名为inv-315H），成功将OsHIS1基因的启动子与OsRPL27．3基因的启动子互换（图1）。图2为Cre-Lox系统作用原理简图，其中a部分显示LoxP位点序列组成，b、c部分示意Cre酶介导的删除与倒位重组机制。图3为PCE系统在植物中实现大片段DNA倒位的完整工作流程示意图。请回答下列问题： 【相关序列信息】LoxAR2：5′-ATAACTTCGTATA-GCATACAT-TTTCCGATGTTAT-3′ Lox71：5′-TACCGTTCGTATA-GCATACAT-TATACGAAGTTAT-3′ (1)据图2分析，LoxP位点的方向由其____________序列决定；当Cre酶持续存在时，其对位于反向平行排列的LoxP位点间的片段所介导的DNA倒置重组反应具有____________性。 (2)PCE系统由经AI辅助工程化改造的高效Cre酶、新型Lox位点（LoxAR2和Lox71）以及一个可编程基因编辑系统共同构成。其中，基因编辑系统负责将新型Lox位点精准插入基因组目标位置。与传统loxP位点相比，LoxAR2和Lox71的改造主要发生在____________区域。结合图3分析，在第2步中，由基因编辑系统在目标区域两端精准插入LoxAR2与Lox71位点，这两个位点的方向____________，这是后续Cre酶催化该片段发生倒位的结构基础。 (3)为验证该315kb片段是否成功倒位，科研人员首先在大量T0代再生植株中，利用针对倒位连接处的特异性引物进行初步PCR筛选，从中选出若干候选阳性植株（编号H1～H16）。进一步提取这些候选植株及野生型（WT）的DNA进行PCR验证，电泳结果如图4所示。根据图4结果，可初步判断____________。为进一步验证该倒位操作是否赋予植株除草剂抗性，科研人员将T0代阳性植株与野生型对照一并移栽至含除草剂硝磺草酮的培养基中，持续培养1～2周后观察生长状况。若观察到____________现象，说明倒位成功赋予水稻硝磺草酮的抗性。硝磺草酮通过抑制HPPD酶的活性来阻断类胡萝卜素的合成，从而使植物死亡，而水稻中的OsHIS1基因能编码一种可以分解硝磺草酮的解毒酶。分析倒位操作使水稻获得抗性的原因：倒位使____________连接，导致OsHIS1基因表达水平显著提高，从而合成了更多的解毒酶；当硝磺草酮存在时，过量合成的解毒酶可以____________，使水稻得以正常生长，表现出抗性。 (4)为探究该倒位性状的遗传稳定性，他们将T0代植株自交获得T1代群体。首先，通过PCR检测inv-315H倒位连接处和野生型OsHIS1位点以鉴定基因型；同时，利用T-DNA特异性引物检测外源转基因元件的残留情况，电泳结果见图5。T1代群体中，具有____________条带的植株为纯合倒位植株，该类型植株在T1代群体中约占____________。图中用三角形标记的植株与用箭头标记植株相比在农业应用中的核心优势是____________。 【答案】(1) 间隔 可逆（双向） (2) 反向重复序列 相反 (3) 植株均成功实现了倒位（均为阳性植株） 阳性植株正常生长，野生型植株生长受抑制或死亡 OsHIS1基因与OsRPL27.3基因启动子 高效分解硝磺草酮，保护HPPD酶的活性，从而保障类胡萝卜素的合成 (4) inv-315H倒位连接处条带且无野生型OsHIS1位点条带 1/4 不含外源转基因成分（T-DNA），避免了转基因生物安全风险，有利于推广应用 【详解】（1）由题意得知，Cre酶特异性识别LoxP序列，并在图中所示位置进行切割，结合图示可知，LoxP具有方向性主要由图2中a部分标出的间隔序列所决定。当两个LoxP位点反向平行排列时，Cre酶介导的重组反应具有可逆性，即倒位后若Cre酶仍存在，可再次催化复位。 （2）LoxAR2和Lox71的工程化改造主要发生在反向重复序列，核心间隔序列保持不变以维持Cre酶识别功能。在目标片段两端插入LoxAR2与Lox71时，二者必须方向相反（反向平行），这是后续Cre酶催化该片段发生倒位的结构基础。 （3）PCR技术中，阳性植株能扩增出目标片段，野生型没有该倒位连接序列，无法扩增出对应条带。从图4电泳结果看，H1~H16都出现了和M对应的inv-315H条带，而WT没有，说明H1~H16都是候选阳性植株，即这些植株中发生了倒位。如果倒位成功赋予水稻硝磺草酮抗性，那么阳性植株能在含硝磺草酮的培养基中正常生长，野生型因为没有抗性，会因为硝磺草酮抑制HPPD酶活性，阻断类胡萝卜素合成而死亡，所以预期观察到阳性植株正常生长，野生型植株死亡或生长受抑制的现象。基因表达受启动子等调控序列的影响，倒位操作应该是使OsHIS1基因与OsRPL27.3基因启动子连接，从而让OsHIS1基因表达水平显著提高，合成更多解毒酶。硝磺草酮的作用是抑制HPPD酶活性阻断类胡萝卜素合成使植物死亡，而OsHIS1基因编码的解毒酶能分解硝磺草酮，过量的解毒酶可以高效分解培养基中的硝磺草酮，或解除硝磺草酮对HPPD酶的抑制作用，使得HPPD酶能正常发挥功能，类胡萝卜素合成正常，水稻正常生长。 （4）纯合倒位植株的基因组中只有inv-315H倒位位点，没有野生型OsHIS1位点，同时无外源T-DNA残留，所以电泳后只有inv-315H的634bp这1条条带。T0代是倒位杂合子，自交后根据孟德尔遗传规律，子代基因型及比例为纯合倒位:杂合:野生型=1:2:1，所以纯合倒位植株占1/4。观察电泳图，三角形标记的植株无T-DNA条带，说明不含外源转基因元件残留；箭头标记的植株有T-DNA条带，存在外源转基因元件。在农业应用中，无外源转基因元件残留的植株不会引发转基因生物安全问题，更适合农业生产推广。 12．海稻86是一种重要的耐盐碱水稻种质资源，为研究海稻两个NAC转录因子OsHDNAC1和OsHDNAC2是否在其应答盐胁迫的过程中发挥功能，科研人员开展相关的实验研究。 Ⅰ、材料处理：将海稻86的种子平整、均匀散布于湿润滤纸上，28℃培养2~3d，待长出根后转移至含有营养液的植物水培盒中，置于培养箱中继续生长7d，随后用较高浓度的NaCI溶液进行盐胁迫处理，并分别于0、6、15、24、60和72h取植株地上部分，经液氮速冻后保存至超低温冰箱待用。 Ⅱ、RNA提取及cDNA合成：取冷冻于-80C的叶片经液氮研磨成粉末状，加入特定试剂提取总RNA，将提取得到的RNA进行琼脂糖凝胶电泳，观察RNA的质量和完整性，并利用仪器测定RNA浓度，随后将RNA反转录为cDNA，得到的产物保存至-20℃冰箱。 Ⅲ、基因克隆及克隆载体构建：设计引物PCR扩增，在凝胶成像系统中对扩增产物进行观察检测，并对目的条带进行纯化回收。将回收得到的DNA产物连接到含有真核启动子和荧光蛋白基因的亚细胞定位载体pNC-Green-SubN上，将连接产物转化至大肠杆菌感受态细胞TOP10中，涂布至平板后于37C下培养过夜，通过菌液PCR鉴定阳性克隆，测序验证正确后，提取质粒保存至-20℃冰箱。 Ⅳ、亚细胞定位：将测序正确的质粒转化至农杆菌感受态细胞中，将农杆菌菌液注射至烟草表皮细胞，随后将烟草置于26℃、14h光照/10h黑暗的条件下培养48h，利用激光扫描共聚焦显微镜观察荧光在烟草细胞中的分布情况。 Ⅴ、表达量分析：为了解析OsHDNAC1、OsHDNAC2在海稻应答盐胁迫过程中的功能，利用荧光定量PCR分析OsHDNAC1和OsHDNAC2在盐胁迫下不同时间点的表达水平。 回答下列问题： (1)获取RNA的过程需要选择植株的地上部分，而不是直接将种子冷冻破碎的原因是______。 (2)将RNA反转录为cDNA，反应体系中应添加原料______和______酶。 (3)在对总cDNA进行PCR扩增，通过____中检索出目的基因的序列，分别设计引物OsHDNAC1-F/R和 OsHDNAC2-F/R 进行 PCR扩增。在反应体系（模板 cDNA1．0μL，正向引物和反向引物各1．0μL，2×Taq Master Mix 12．5μL，ddH2O9．5μL，足量dNTP等）中扩增。通常在PCR扩增的最后一轮，延伸10min，推测其目的是_____。用该体系进行PCR的目的是______。在过程Ⅲ中对大肠杆菌菌液PCR鉴定阳性克隆，而不选择直接观察荧光产生的原因是_______。培养大肠杆菌感受态细胞TOP10的目的是________。 (4)亚细胞定位分析显示OsHDNAC1和OsHDNAC2均定位在____（细胞质/细胞核/细胞质和细胞核），表明OsHDNAC1和OsHDNAC2基因编码的蛋白符合转录因子发挥调控功能的特点。 (5)下图为利用荧光定量PCR分析OsHDNAC1和OsHDNAC2在盐胁迫下不同时间点的表达水平，上述结果表明__________。 【答案】(1)这两个基因在植株中经高盐诱导选择性表达，而种子中不表达 (2) dNTP 逆转录酶 (3) （水稻）基因数据库 让之前未充分扩增的长片段充分延伸 （在大量的cDNA中）获得大量的OsHDNACI和OsHDNAC2基因 （含真核启动子的）荧光蛋白基因在大肠杆菌中不表达 获得足够数量的重组质粒 (4)细胞核 (5)PCR模板越多，荧光强度越强 【详解】（1）题干“研究海稻两个NAC转录因子OsHDNAC1和OsHDNAC2是否在其应答盐胁迫的过程中发挥功能”分析可推测这两个基因在植株中经高盐诱导选择性表达，而种子中不表达。 （2）RNA反转录为cDNA反应体系中应添加dNTP，dNTP可以为反转录过程提供能量以及合成cDNA的原料脱氧核苷酸。RNA反转录为cDNA需要逆转录酶的催化。 （3）①在进行PCR扩增时需要已知目的基因的部分序列，因此需要从（水稻）基因数据库中检索出目的基因的序列。 ②PCR扩增时为了让之前未充分扩增的长片段充分延伸，因此扩增的最后一轮，延伸10min。 ③用该体系进行PCR的目的是获得大量的OsHDNACI和OsHDNAC2基因，从而进一步研究分析OsHDNAC1和OsHDNAC2是否在其应答盐胁迫的过程中具体发挥的功能。 ④大肠杆菌是原核生物，含真核启动子的荧光蛋白基因在大肠杆菌中不表达。 ⑤利用感受态大肠杆菌扩增获得足够数量的重组质粒。 （4）DNA主要存在于细胞核中，转录因子发挥的主要场所就是细胞核，因此亚细胞定位分析显示OsHDNAC1和OsHDNAC2均定位在细胞核中表明OsHDNAC1和OsHDNAC2基因编码的蛋白符合转录因子发挥调控功能的特点。 （5）PCR模板越多扩增产生的目的基因越多，OsHDNAC1和OsHDNAC2的表达量也越多，而目的基因已经连接到含有真核启动子和荧光蛋白基因的亚细胞定位载体pNC-Green-SubN上，因此PCR模板越多，荧光强度越强。 13．中国工程院院士袁隆平曾提出过海水稻十年目标：年推广1亿亩，亩产300公斤。耐盐碱水稻的广泛种植可以在缓解耕地压力的同时，增加粮食产量，在一定程度上也保证了国家的粮食安全。请回答下列问题： (1)研究发现，与普通水稻相比，海水稻的生存竞争能力、抗涝、抗盐碱、抗倒伏、抗病虫能力更强。据此可推出，与普通水稻相比，海水稻的自由水与结合水的比例_________（填“更高”或“更低”），海水稻项目能使荒地变绿洲，说明人类活动可以改变群落演替的_________。 (2)海水稻不是直接用海水进行浇灌的，而是使用一定比例的海水和淡水进行调配浇灌，海水稻不能直接用海水浇灌的原因是_________，海水稻能够耐盐碱的根本原因是_________。 (3)在农产品的种植中，与化肥相比，施用农家肥可以改善土壤性质，防止土壤板结，农家肥促进作物生长的原理是_________。调查土壤中小动物类群的丰富度可用_________进行调查。 (4)水稻种子在萌发初期产生ATP的场所是_________，与水稻种子相比，花生种子萌发时需要的O2较多，其原因是_________。 (5)有人提出海水稻研究成功不仅可在沿海盐碱地生产稻米，还可以在稻田中配套放养鱼、虾、蟹，饲养海鸭等，实施“种养一体化”。请从能量流动的角度说明实施“种养一体化”的好处_________。从环境保护的角度出发，请谈谈你对这种种养模式的看法_________。 【答案】(1) 更低 方向和速度 (2) 海水的浓度高于海水稻根细胞细胞液的浓度，直接用海水浇灌会使海水稻根细胞失水而不能正常生长。 海水稻细胞DNA中有运输相关无机盐离子载体的基因 (3) 农家肥中的有机物被土壤中的微生物分解成无机盐可供作物利用，同时微生物的细胞呼吸还能产生二氧化碳，供作物光合作用。 取样器取样法 (4) 细胞质基质和线粒体 与水稻种子（淀粉含量高）相比，花生种子中脂肪含量更高，而脂肪中含氢比例高于淀粉，所以等质量的脂肪氧化分解需要消耗的O2比淀粉更多 (5) 可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 这种种养模式可以减少农药化肥的使用，降低环境污染 【详解】（1）与普通水稻相比，海水稻的各种抗性能力更强，由此可推出海水稻的自由水与结合水的比例便低。 海水稻项目能使荒地变绿洲，说明人类活动使荒地的演替向不同于自然条件下的方向和速度进行。 （2）海水中含有大量的无机盐，浓度高于海水稻根细胞细胞液的浓度，直接用海水浇灌会使海水稻根细胞失水而不能正常生长，因此需要使用一定比例的海水和淡水进行调配浇灌。 海水稻能够耐盐碱是因为其根细胞膜上有许多相应的无机盐离子载体，细胞吸收了更多的无机盐，使其细胞液浓度大于普通水稻，而根本原因是海水稻细胞DNA中有运输相关无机盐离子载体的基因。 （3）在农产品的种植中，施用农家肥与化肥相比，可以改善土壤性质，防止土壤板结，原因是农家肥中的有机物被土壤中的微生物分解成无机盐可供作物利用，同时微生物的呼吸作用还能产生二氧化碳，供作用光合作用。 可用取样器取样法调查土壤中小动物类群的丰富度。 （4）水稻种子在萌发初期只能进行细胞呼吸产生ATP，其场所是细胞质基质和线粒体。 与水稻种子（淀粉含量高）相比，花生种子中脂肪含量更高，而脂肪中含氢比例高于淀粉，所以等质量的脂肪氧化分解需要消耗的O2比淀粉更多 （5）从能量流动的角度看，实施“种养一体化”可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 从环境保护的角度出发，这种种养模式可以减少农药化肥的使用，降低环境污染。 14．光敏色素是一类能接受光信号的分子，主要吸收红光和远红光，具有非活化态 (Pr) 和活化态 (Pfr) 两种类型。农田中玉米-大豆间作时，高位作物(玉米)对低位作物(大豆)具有遮阴作用，严重时引发 “荫蔽胁迫”,此时，低位植物体内的光敏色素及多种激素共同响应荫蔽胁迫。请回答下列问题。 (1)光敏色素是一类_____(化学本质)。不同的光照条件能改变光敏色素的_____, 从而导致其类型发生改变，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效 应。 (2)自然光被植物滤过后，其中红光 (R)/ 远红光 (FR) 的值会下降，原因是 ____。发生荫蔽胁迫时，低位植物体内的光敏色素主要以_____形式存在。此形式的光敏色素可____(选填“减弱”或“增强”)对光敏色素互作因子(PIFs)  的抑制作用，有利于多种激素共同响应荫蔽胁迫。在调控下胚轴和茎杆伸长方面，图中四种激素之间具有_____ 作用。其中，乙烯的产生部位是_________。 (3)荫蔽胁迫引发低位植物的下胚轴及茎秆等出现过度伸长，这有利于植物_____， 以适应环境的变化。玉米-大豆间作时，受荫蔽胁迫的大豆产量明显降低，原因是______。(写两点) (4)植物的根具有负向光性生长的特点，单侧光照射下，生长素对根的背光侧的生长起______(“促进”、“抑 制”) 作 用 。 【答案】(1) 蛋白质(色素一蛋白复合体) (空间)结构 (2) 植物叶片中的叶绿素(光合色素)吸收红光，几乎不吸收远红光 非活化态 (Pr) 减弱 协同 植物体各个部位 (3) 吸收更多的光能 由于光被遮挡，合成有机物少；叶片将更多的有机物供给下胚轴及茎秆等的伸长，转移至种子内的有机物减少 (4)抑制 【详解】（1）光敏色素是一类色素-蛋白复合体。光照调控植物生长发育的反应机制：阳光照射→光敏色素被激活，结构发生变化→信号经过信息传递系统传导到细胞核内→细胞核内特定基因的转录变化（表达）→转录形成RNA→蛋白质→表现出生物学效应）。 （2）植物叶片中的叶绿素吸收红光，自然光被植物滤过后，其中红光（R）/远红光（FR）的值会下降。据图可知，荫蔽胁迫下，活化态（Pfr）转化为非活化态（Pr）增加，因此低位植物体内的光敏色素主要以非活化态（Pr）形式存在。据图可知，活化态（Pfr）可抑制光敏色素互作因子（PIFs）的作用，荫蔽胁迫时，Pfr减少，减弱了对PIFs的抑制作用。据图可知，赤霉素和乙烯促进PIFs的生成，进而促进生长素的生成，生长素促进下胚轴和茎秆伸长，油菜素内酯促进BZR1基因的表达，进而促进下胚轴和茎秆伸长，即四种激素均能促进植物幼苗下胚轴伸长，表现为协同作用。乙烯可产生于植物各个部位，可以促进果实成熟。 （3）荫蔽胁迫引发低位植物的下胚轴及茎秆等出现过度伸长，导致植物长高，这有利于植物吸收更多的光照，以适应环境的变化。据图可知，荫蔽胁迫下，低位植物体内的光敏色素主要以非活化态（Pr）形式存在，对赤霉素、乙烯和油菜素内酯合成的抑制作用减弱，使受荫蔽胁迫的大豆下胚轴及茎秆等伸长，消耗了更多的光合作用产物，进而使光合产物向种子内的转移减少，因此玉米一大豆间作时，受荫蔽胁迫的大豆产量明显降低；同时受荫蔽胁迫，由于光被遮挡，合成有机物少。 （4）根对生长素敏感，生长素具有低浓度促进生长，高浓度抑制生长的特点，根的向光侧生长素浓度低，促进生长，而背光侧生长素浓度高，抑制生长。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $