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      云南省曲靖市2025届高三第二次教学质量检测生物试卷(解析版)

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      • 2025-05-26 10:56:13
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      云南省曲靖市2025届高三第二次教学质量检测生物试卷(解析版)

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      这是一份云南省曲靖市2025届高三第二次教学质量检测生物试卷(解析版),共19页。试卷主要包含了 鹅掌楸等内容,欢迎下载使用。
      注意事项:
      1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上,并认真核准条形码上的有关信息,在规定的位置贴好条形码。
      2.考生作答时,将答案答在答题卡上,在试卷上答题无效;作答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔在答题卡上将对应题目选项的答案信息点涂黑;作答非选择题时,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上。
      3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
      一、选择题:本题共16小题,每小题3分,共48分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
      1. 小粒咖啡是云南省重要的经济作物,咖啡豆中含有绿原酸、咖啡因、多糖、蛋白质等多种成分。绿原酸作为抗氧化剂,能清除细胞产生的自由基,咖啡因能与腺苷竞争性结合细胞膜上的腺苷受体来减少疲劳信号的传递,从而提神醒脑。下列叙述正确的是( )
      A. 人体适量摄取绿原酸有助于延缓细胞衰老
      B. 咖啡因和腺苷的空间结构及作用效果相似
      C. 咖啡豆中的多糖可与斐林试剂发生显色反应
      D. 咖啡豆中的蛋白质变性会导致营养价值丧失
      【答案】A
      【分析】细胞衰老的原因:
      (1)炎症反应:慢性炎症状态会产生大量炎症因子,这些因子会对细胞结构和功能产生负面影响,如破坏细胞膜、影响细胞内信号传导等,进而引起细胞衰老。长期的炎症反应还可能导致组织器官的损伤和功能下降;
      (2)氧化应激:氧化应激是指细胞内氧化反应产生的活性氧物质(如自由基)对细胞结构和功能的破坏。长期暴露在高氧含量的环境中,或者身体内氧化物质的产生和清除失衡,都会使细胞受到氧化损伤,进而加速细胞衰老1。此外,外界的环境污染、紫外线辐射等因素也会加剧氧化应激,导致细胞老化加速;
      (3)遗传因素:细胞衰老可能受到遗传因素的影响。某些基因的突变或变异可能导致细胞衰老过程的加速。例如,LMNA基因突变会导致核纤层蛋白A生成异常,破坏细胞核的稳定性,从而引发全身性加速衰老;
      (4)环境因素:细胞所处的环境也可能对细胞衰老产生影响。例如,化学物质、有害物质以及暴晒等环境因素都可能导致细胞损伤和衰老。这些因素会直接或间接地破坏细胞结构,影响细胞功能,进而促进细胞衰老。
      斐林试剂可用于鉴定还原糖,在水浴加热的条件下,溶液的颜色变化为砖红色沉淀,斐林试剂只能检验生物组织中还原糖(如葡萄糖、麦芽糖、果糖)存在。
      【详解】A、自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老。绿原酸能清除细胞产生的自由基,所以人体适量摄取绿原酸有助于延缓细胞衰老,A正确;
      B、咖啡因能与腺苷竞争性结合细胞膜上的腺苷受体,说明咖啡因和腺苷在结构上有相似之处,这样才能竞争结合同一受体,但它们的作用效果不同,咖啡因是减少疲劳信号传递来提神醒脑,而腺苷传递的是疲劳信号,B错误;
      C、斐林试剂用于检测还原糖,多糖一般不是还原糖,不能与斐林试剂发生显色反应,C错误;
      D、蛋白质变性是其空间结构被破坏,但肽键等结构一般未被破坏,其营养价值不一定丧失,如煮熟的鸡蛋,蛋白质变性但仍有营养价值,D错误。
      故选A。
      2. 细胞质基质和线粒体是真核细胞呼吸作用场所,关于酵母菌的细胞呼吸,下列反应只能发生在其中一个场所的是( )
      A. ADP转化为ATPB. 丙酮酸转化为CO2
      C. NAD+转化为NADHD. 葡萄糖转化为丙酮酸
      【答案】D
      【分析】有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜.有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH,合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH,合成少量ATP;第三阶段是氧气和NADH反应生成水,合成大量ATP;
      无氧呼吸的场所是细胞质基质,无氧呼吸的第一阶段和有氧呼吸的第一阶段相同.无氧呼吸由于不同生物体中相关的酶不同,在植物细胞和酵母菌中产生酒精和二氧化碳,在动物细胞和乳酸菌中产生乳酸。
      【详解】A、在酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸过程中,细胞质基质中进行有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸时会产生ATP,线粒体中进行有氧呼吸第二、三阶段也会产生ATP,也就是ADP转化为ATP在细胞质基质和线粒体中都能发生,A不符合题意;
      B、酵母菌无氧呼吸时,丙酮酸在细胞质基质中转化为CO2和酒精;有氧呼吸时,丙酮酸在线粒体中转化为CO2和水,所以丙酮酸转化为CO2在细胞质基质和线粒体中都能发生,B不符合题意;
      C、酵母菌有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中、第二阶段在线粒体中都会发生NAD+转化为NADH ,无氧呼吸第一阶段在细胞质基质中也会发生NAD+转化为NADH ,所以NAD+转化为NADH在细胞质基质和线粒体中都能发生,C不符合题意;
      D、葡萄糖转化为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段,只能在细胞质基质中发生,不能在线粒体中发生,D符合题意。
      故选D。
      3. 蛋壳钙化是自然界中最为迅速的一种生物矿化过程,血液中的Ca2+跨越蛋壳腺上皮细胞转运至子宫液,与反应生成CaCO3,相关转运机理如图所示。其中TRPV6是通道蛋白,PMCA是质膜钙泵,NCX和AE分别是由Na+、Cl-浓度驱动的Na+/Ca2+交换体和交换体。细胞内Ca2+浓度过高会产生钙应激反应并导致细胞凋亡。下列叙述错误的是( )
      A. Ca2+和CO2通过被动运输进入蛋壳腺上皮细胞
      B. NCX和AE转运物质时自身蛋白质会被磷酸化
      C. 钙调蛋白通过储存Ca2+来减弱细胞钙应激反应
      D. 家禽产卵期适当饲喂维生素D有利于蛋壳钙化
      【答案】B
      【分析】自由扩散的方向是从高浓度向低浓度,不需载体和能量,常见的有水、CO2、O2、甘油、苯、酒精等;
      协助扩散的方向是从高浓度向低浓度,需要载体,不需要能量,如红细胞吸收葡萄糖;
      主动运输的方向是从低浓度向高浓度,需要载体和能量,常见的如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖,K+等。
      【详解】A、观察可知,Ca2+通过TRPV6通道蛋白进入蛋壳腺上皮细胞,属于协助扩散,CO2进入细胞是自由扩散,协助扩散和自由扩散都属于被动运输,A正确;
      B、由题意可知,NCX和AE分别是由Na+、Cl-浓度驱动的Na+/Ca2+交换体和Cl-/HCO3-交换体,它们转运物质时是依靠离子浓度差驱动,而不是自身蛋白质被磷酸化供能,B错误;
      C、因为细胞内Ca2+浓度过高会产生钙应激反应并导致细胞凋亡,从图中可以看出钙调蛋白可以结合Ca2+,即通过储存Ca2+来降低细胞内Ca2+浓度,从而减弱细胞钙应激反应,C正确;
      D、维生素D可以促进肠道对钙的吸收,家禽产卵期需要大量的钙用于蛋壳钙化,适当饲喂维生素D有利于增加钙的吸收,从而有利于蛋壳钙化,D正确。
      故选B。
      4. 同位素标记法和离心技术是生物学研究中常用的方法,下列经典实验中,同时使用了上述两种方法的有( )
      ①利用胰腺腺泡细胞研究分泌蛋白的合成和运输
      ②利用人鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性
      ③利用小球藻证明光合作用释放的O2来源于H2O
      ④利用噬菌体和大肠杆菌证明DNA是遗传物质
      ⑤利用大肠杆菌证明DNA的复制为半保留复制
      A. ①③B. ④⑤C. ②④D. ③⑤
      【答案】B
      【分析】用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向,就是同位素标记法。同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。通过追踪同位素标记的化合物,可以弄清楚化学反应的详细过程。
      【详解】①利用胰腺腺泡细胞研究分泌蛋白的合成和运输时,科学家们通常使用同位素标记法来追踪分泌蛋白在细胞内的合成和运输过程,但并未使用离心技术,因此,①不符合题意;
      ②利用人鼠细胞融合实验证明细胞膜具有流动性时,科学家们观察到了融合后的细胞具有双方细胞的特性,从而证明了细胞膜的流动性,这个实验并未使用同位素标记法和离心技术,因此,②不符合题意;
      ③利用小球藻证明光合作用释放的O2来源于H2O的实验中,鲁宾和卡门采用了同位素标记法,分别用18O标记H2O和CO2,但没有用到离心技术,因此,③不符合题意;
      ④利用噬菌体和大肠杆菌证明DN A是遗传物质的实验中,科学家们使用了同位素标记法来标记噬菌体的DNA和蛋白质,也用到离心技术使噬菌体外壳和大肠杆菌分离,因此,④符合题意;
      ⑤在证明DNA复制方式为半保留复制时,科学家以大肠杆菌为实验对象,运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验,因此,⑤符合题意。
      综上所述,④⑤正确,B正确,ACD错误。
      故选B。
      5. 鹅掌楸(2n=38)树形优美且花大艳丽,是优良的行道树种。下图a~e是鹅掌楸一个花粉母细胞减数分裂过程中的部分显微图像。下列叙述正确的是( )
      A. 图a细胞中的核DNA和中心体发生倍增
      B. 图b与图c单个细胞中的染色体组数不同
      C. 图d细胞中的同源染色体两两配对
      D. 图c与图e细胞中会发生基因重组
      【答案】D
      【分析】减数分裂是有性生殖的生物产生生殖细胞时,从原始生殖细胞发展到成熟生殖细胞的过程。这个过程中DNA复制一次,细胞分裂两次,产生的生殖细胞中染色体数目是本物种体细胞中染色体数目的一半。
      【详解】A、观察可知,图a细胞处于减数分裂前的间期,在这个时期进行DNA的复制,使得核DNA发生倍增,但鹅掌楸是高等植物,没有中心体,A错误;
      B、图b细胞处于减数分裂Ⅱ后期,此时细胞中含有2个染色体组;图c细胞处于减数分裂Ⅰ末期,形成了两个子细胞,每个子细胞中同样含有2个染色体组,所以图b与图c单个细胞中的染色体组数相同,B错误;
      C、图d细胞处于减数分裂Ⅱ前期,此时细胞中没有同源染色体,同源染色体两两配对发生在减数分裂Ⅰ前期,C错误;
      D、基因重组发生在减数分裂Ⅰ前期(互换)和减数分裂Ⅰ后期(非同源染色体自由组合),图c细胞处于减数分裂Ⅰ后期,可能会发生非同源染色体自由组合,图e细胞处于减数分裂Ⅰ前期,可能会发生互换,因此这两个时期可能会发生基因重组,D正确。
      故选D。
      6. miRNA是一类长度为20~25个核苷酸的非编码单链RNA分子,可通过与靶mRNA的特定序列结合来调控基因表达或使其降解。研究发现,某miRNA能显著抑制细胞中X蛋白的合成,但对X基因的mRNA含量并无显著影响。下列叙述错误的是( )
      A. 该miRNA的合成需要RNA聚合酶的催化
      B. 该miRNA通过碱基互补配对与X基因的mRNA结合
      C. 该miRNA可能通过抑制X基因的转录来降低X蛋白含量
      D. 该miRNA可能通过抑制mRNA与核糖体的结合来调控基因表达
      【答案】C
      【分析】基因表达包括转录和翻译两个过程,其中转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程主要在细胞核中进行,需要解旋酶和RNA聚合酶参与;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,该过程发生在核糖体上,需要以氨基酸为原料,还需要酶、能量和tRNA等。
      【详解】A、miRNA是RNA的一种,RNA的合成是转录过程,转录需要RNA聚合酶的催化,A正确;
      B、miRNA可通过与靶mRNA的特定序列结合来调控基因表达或使其降解,这种结合是通过碱基互补配对实现的,B正确;
      C、分析题意可知,miRNA可通过与靶mRNA的特定序列结合调控基因表达或使其降解,可知该miRNA可能通过抑制X基因的翻译来降低X蛋白含量,C错误;
      D、miRNA可通过与靶mRNA特定序列结合,抑制mRNA与核糖体的结合,从而影响翻译过程来调控基因表达,D正确。
      故选C。
      7. 某家禽蹼色的遗传受常染色体上的两对等位基因(A/a、B/b)控制。当显性基因A的数量多于显性基因B的数量时,表现为黑蹼;当显性基因A的数量等于显性基因B的数量时,表现为花蹼(黑黄相间);当显性基因A的数量少于显性基因B的数量或无显性基因时,表现为黄蹼。现用黑蹼与黄蹼雌雄个体为亲本杂交,F1全为花蹼,F1雌雄个体相互交配,F2中黑蹼∶花蹼∶黄蹼=5∶5∶6。下列叙述错误的是( )
      A. A/a、B/b的遗传均遵循分离定律
      B. F2黑蹼个体的基因型共3种
      C. F2花蹼个体全部为杂合子
      D. F2黄蹼个体中纯合子占1/3
      【答案】C
      【分析】自由组合定律的实质是在减数分裂过程中,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。也就是说,控制不同对性状的基因分别位于不同对的染色体(非同源染色体)上,在减数分裂时,这些基因会独立地分配到配子中去;
      题意分析:由题意可知,AABb、AAbb、Aabb表现为黑色,AaBb、AABB表现为花蹼(黑黄相间),AaBB、aabb、aaBB、aaBb表现为黄蹼。
      【详解】A、两对等位基因(A/a、B/b)位于常染色体上,由题意可知,黑蹼与黄蹼雌雄个体为亲本杂交,F1全为花蹼,F1雌雄个体相互交配,F2中黑蹼∶花蹼∶黄蹼=5∶5∶6,是9:3:3:1的变形,说明这两对等位基因遵循自由组合定律,每对等位基因的遗传都遵循基因的分离定律,A正确;
      B、F2黑蹼个体是显性基因A的数量多于显性基因B的数量,其基因型有AAbb、AABb、Aabb共3种,B正确;
      C、F2花蹼个体是显性基因A的数量等于显性基因B的数量,基因型有AaBb、AABB,其中AABB是纯合子,所以F2花蹼个体不全部为杂合子,C错误;
      D、F2黄蹼个体是显性基因A的数量少于显性基因B的数量或无显性基因,基因型及比例为AaBB:aaBb:aabb:aaBB=2:2:1:1,其中纯合子(aabb、aaBB)占2/6 = 1/3,D正确。
      故选C。
      8. 某同学在野外草地上玩耍时,旁边草丛里突然窜出一条蛇,他非常紧张,心跳加快,但在原地不动冷静应对后,心跳慢慢恢复。下列叙述正确的是( )
      A. “一朝被蛇咬,十年怕井绳”属于条件反射
      B. 该同学看见蛇出现心跳加快的反应只受到神经系统的调节
      C. 该同学紧张时,从下丘脑发出的交感神经活动占据优势,心跳加快
      D. 该同学心跳慢慢恢复,体现了神经系统对躯体运动的分级调节
      【答案】A
      【分析】交感神经和副交感神经对同一个内脏器官的作用往往是相反的,交感神经可以使心跳加快、加强,副交感神经使心跳减慢、减弱。肾上腺素能使心肌收缩力加强、兴奋性增高,传导加速,心输出量增多,有利于通气; 交感神经对胃肠运动主要具有抑制作用,即降低胃肠平滑肌的紧张性及胃肠蠕动的频率。
      【详解】A、“一朝被蛇咬,十年怕井绳”描述的是一个人因为曾经被蛇咬过,所以在看到与蛇相关的物品(如井绳,因为形状可能与蛇相似)时,会产生恐惧反应,这种反应是在生活过程中通过一定条件,在大脑皮层参与下完成的,因此属于条件反射,A正确;
      B、当该同学看见蛇时,他出现心跳加快的反应。这个反应不仅受到神经系统的调节,还受到内分泌系统的调节。具体来说,神经系统通过感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器来快速调节心跳。同时,内分泌系统也会释放一些激素(如肾上腺素)来加强这一反应,B错误;
      C、当该同学紧张时,他的下丘脑会发出信号,通过交感神经使心跳加快。在紧张或应急情况下,交感神经活动会占据优势,导致心率加快、血管收缩等生理反应,但交感神经是由脊髓发出的,不是下丘脑,C错误;
      D、该同学心跳慢慢恢复的过程,主要体现了神经系统的调节功能,特别是自主神经系统的调节。这个过程并没有涉及到神经系统对躯体运动的分级调节。躯体运动的分级调节主要指的是大脑皮层、脑于和脊髓等不同级别的中枢在控制躯体运动时的分工和协作,D错误。
      故选A。
      9. 研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料,观察了化疗、免疫疗法、化疗+免疫疗法的治疗效果,结果如图所示。其中免疫疗法是指使用单克隆抗体阻断黑色素瘤细胞表面的PD-L1与细胞毒性T细胞表面的PD-1的结合,激活细胞毒性T细胞对黑色素瘤细胞的杀伤力。下列叙述正确的是( )
      A. 据图可知免疫疗法比化疗治疗黑色素瘤效果好,且二者具有协同作用
      B. 在免疫疗法中,黑色素瘤细胞只会刺激机体产生一种细胞毒性T细胞
      C. 细胞毒性T细胞起源于骨髓中的造血干细胞,位于血液、淋巴液和淋巴结中
      D. 利用抗体-药物偶联物进行联合治疗时,应将化疗药物与PD-1单克隆抗体偶联
      【答案】C
      【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
      【详解】A、据图可知,与对照相比,化疗和免疫疗法后肿瘤体积均减小,两者具有协同作用,但化疗减小更明显,其效果更好,A错误;
      B、在免疫疗法中,免疫系统通常会对多种抗原产生反应,因此会生成多种T细胞,即黑色素瘤细胞会刺激机体产生多种细胞毒性T细胞,而不是仅仅一种,B错误;
      C、细胞毒性T细胞起源于骨髓中的造血干细胞,并在胸腺中成熟,它们主要存在于血液、淋巴液和淋巴结中,执行免疫监视和杀伤功能,C正确;
      D、抗体-药物偶联物(ADC)通常是将化疗药物与针对肿瘤细胞表面抗原的抗体偶联,而不是与PD-1单克隆抗体偶联,PD-1单克隆抗体主要用于阻断PD-1与PD-L1的结合,激活T细胞的杀伤功能,而不是直接与化疗药物偶联,D错误。
      故选C。
      10. 下列关于植物生长发育的叙述正确的是( )
      A. 黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较高,有利于分化成雄花
      B. 激素的产生和分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响
      C. 把刚刚萌发的玉米粒去除根冠后,水平放置培养,幼根一定会水平生长
      D. 莴苣种子需要接收一定波长的光信息才能萌发,体现了种群的繁衍离不开信息传递
      【答案】B
      【分析】激素调节在植物的生长发育和对环境的适应过程中发挥着重要作用,但是,激素调节只是植物生命活动调节的一部分。植物的生长发育过程,在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。光照、温度等环境因子的变化,会引起植物体内产生包括植物激素合成在内的多种变化,进而对基因组的表达进行调节。
      【详解】A、黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较低时,有利于分化成雄花,而不是比值较高,A错误;
      B、植物激素的产生和分布是基因表达调控的结果,同时也受到光照、温度等环境因素的影响,例如植物的向光性就是光照影响了生长素的分布,B正确;
      C、根冠能感受重力,对根的生长具有调节作用。把刚刚萌发的玉米粒去除根冠后,水平放置培养,由于失去了根冠对重力的感受,幼根不一定会水平生长,C错误;
      D、莴苣种子需要接收一定波长的光信息才能萌发,体现了生命活动的正常进行离不开信息传递,而不是种群的繁衍离不开信息传递,D错误。
      故选B。
      11. 市植保站对一片落叶阔叶林中的某濒危树种进行了调查,该种群年龄结构和各年龄段的死亡率统计结果如图所示。进一步调查发现仅几株成树可正常开花结果,且林下凋落物厚,种子难以散布到土壤基质层,导致萌发率低。下列叙述错误的是( )
      A. 可采用逐个计数法调查该树种的种群密度
      B. 该树种的种群年龄结构为增长型,却处于衰退状态
      C. 人工清除林下的凋落物不一定会提高该树种的种子萌发率
      D. 可对该树种实施易地保护,培育出一定数量的幼苗后移栽到该地
      【答案】D
      【分析】种群是指一定空间范围内,同种生物的所有个体的集合。种群的数量特征包括:种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例。对于体型较大的生物种群,数量比较少,分布范围比较小时,可用逐个计数法调查种群数量。
      【详解】A、对于濒危树种,由于其数量稀少,分布可能不均匀,因此逐个计数法(即直接数出每一株并记录下来)是调查其种群密度的合适方法,A正确;
      B、从图中可以看出,该树种的幼年个体数量明显多于老年个体,这通常被认为是增长型的年龄结构。然而,进一步的分析发现,该树种仅有几株成树可以正常开花结果,这意味着其繁殖能力受限。同时,林下凋落物厚,种子难以散布到土壤基质层,导致萌发率低。这些因素共同作用,使得该树种虽然年龄结构上看似增长型,但实际上却处于衰退状态,B正确;
      C、虽然清除凋落物可能有助于种子接触到土壤基质层,从而提高萌发机会,但萌发率还受到其他多种因素的影响,如土壤湿度、温度、光照等。如果这些因素不利于种子萌发,那么即使清除了凋落物,萌发率也可能不会提高,C正确;
      D、对于濒危树种的保护措施,易地保护是一种有效的方法。然而,仅仅将该树种培育出一定数量的幼苗后移栽到原地可能并不足够。因为移栽后的幼苗仍然面临着与原来相同的生态环境问题,如林下凋落物厚、种子难以散布等。如果没有解决这些问题,移栽的幼苗可能仍然难以成活和繁衍,D错误。
      故选D。
      12. 时间生态位重叠指数是用于量化两个或多个物种在时间维度上生态位重叠程度的指标。某研究小组调查了某山区部分野生哺乳动物的生态位,并计算出它们之间的时间生态位重叠指数,结果如下表。下列叙述错误的是( )
      A. 物种S1的猎物有可能是S5和S6
      B. 若物种S2是夜行动物,则S3和S4可能是昼行动物
      C. 要调查某种动物的生态位,通常要调查它的栖息地、食物、天敌等
      D. 群落中每种生物占据相对稳定的生态位是各种生物之间协同进化的结果
      【答案】D
      【分析】一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置、占用资源的情况、以及与其他物种的关系等,称为这个物种的生态位;生态位是生态学中的一个重要概念,指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色;对于某一生物种群来说,其只能生活在一定环境条件范围内,并利用特定的资源,甚至只能在特殊时间里在该环境出现。
      【详解】A、由表格可知,物种S5和S6与物种S1的时间生态位重叠指数相对较大,说明它们在时间维度上生态位重叠程度较高,存在物种S1以S5和S6为猎物的可能性,A正确;
      B、物种S2与S3、S4的时间生态位重叠指数分别为0.02和0.00,重叠程度极低。若物种S2是夜行动物,那么S3和S4有可能是昼行动物,这样才使得它们在时间生态位上重叠很少,B正确;
      C、要调查某种动物的生态位,其栖息地、食物、天敌等都是反映该动物在生态系统中所处位置和作用的重要方面,通常都需要进行调查,C正确;
      D、群落中每种生物占据相对稳定的生态位是群落中物种之间及生物与环境之间协同进化的结果,而不只是各种生物之间协同进化的结果,D错误。
      故选D。
      13. 某地建立了下图所示的生态农业。据图分析下列叙述正确的是( )
      A. 水稻、杂草不能直接利用龙虾粪便中的有机物
      B. 该生态农业实现了物质的多级利用和能量的循环利用
      C. 选择有效组分并合理布设遵循了生态工程的协调原理
      D. 若不给予相应的物质和能量投入,该生态系统也能维持正常的功能
      【答案】A
      【分析】生态学原理:
      (1)循环原理:通过系统设计实现不断循环,使前一个环节产生的废物尽可能地被后一个环节利用,减少整个生产环节“废物”的产生;
      (2)自生原理:把很多单个生产系统通过优化组合,有机地整合在一起,成为一个新的高效生态系统;
      (3)协调原理:处理好生物与环境协调与平衡,需要考虑环境承载力;
      (4)整体原理:充分考虑生态、经济和社会问题;
      生态足迹:又叫生态占用,是指在现有技术条件下,维持某一人口单位生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。
      【详解】A、水稻、杂草等植物属于生产者,龙虾粪便中的有机物需经分解者分解为无机物后,水稻、杂草才能利用,A正确;
      B、能量是单向流动、逐级递减的,不能循环利用,该生态农业实现了物质的多级利用和能量的多级利用,B错误;
      C、选择有效组分并合理布设遵循了生态工程的自生原理,通过合理选择生物组分并优化组合,实现系统的自生,C错误;
      D、该生态系统是人工生态系统,人的作用非常关键,若不给予相应的物质和能量投入,该生态系统不能维持正常的功能,D错误。
      故选A。
      14. 为筛选对梨黑斑霉菌具有抑制作用的真菌,科研人员从感染黑斑病的梨园中选取梨果实为实验材料,先分离得到一株内生真菌,然后将其和梨黑斑霉菌按下图1所示的方法接种培养,一段时间后,培养结果如图2所示。下列叙述错误的是( )
      A. 可用稀释涂布平板法来分离得到内生真菌
      B. 本研究应选择果园中重度感染黑斑病的梨果实为实验材料
      C. 实验中在3个位置接种相同的内生真菌可提高实验的准确性
      D. 结果显示内生真菌对梨黑斑霉菌有一定的抑制作用
      【答案】B
      【分析】微生物常见的接种的方法:①平板划线法:将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板,接种,划线,在恒温箱里培养。在线的开始部分,微生物往往连在一起生长,随着线的延伸,菌数逐渐减少,最后可能形成单个菌落;②稀释涂布平板法:将待分离的菌液经过大量稀释后,均匀涂布在培养皿表面,经培养后可形成单个菌落。用稀释涂布平板法进行微生物计数时,统计的菌落数往往比活菌的实际数目少,这是因为当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。
      【详解】A、稀释涂布平板法是一种常用的微生物分离方法,适用于从混合样品中分离单一菌株,A正确;
      B、由题干信息可知,本实验目的是筛选对梨黑斑霉菌具有抑制作用的真菌,故应从未感病植株上采集样品,B错误;
      C、在多个位置接种相同的内生真菌可以减少实验误差,提高结果的可靠性和准确性,C正确;
      D、据图可知,内生真菌区域无梨黑斑霉菌生长,且抑菌带明显,说明内生真菌对梨黑斑霉菌有一定的抑制作用,D正确。
      故选B。
      15. 马铃薯易感染病毒,为培育脱毒苗,研究人员对植株进行30~35℃、28天的高温预处理,然后取其茎尖进行植物组织培养,获得了高脱毒率的脱毒苗。下列叙述错误的是( )
      A. 对马铃薯植株进行高温预处理有可能使某些病毒的蛋白质变性
      B. 利用茎尖进行植物组织培养,是因为茎尖的病毒极少,甚至无病毒
      C. 茎尖组织细胞需要经过纤维素酶和果胶酶的处理才能进行脱分化培养
      D. 诱导马铃薯生芽和生根的培养基中,生长素和细胞分裂素的比例一般不同
      【答案】C
      【分析】植物组织培养是将离体的植物器官、组织或细胞,在人工控制的条件下,培养成完整植株的技术。在培育脱毒苗时,利用茎尖等部位是因为这些部位病毒含量低;
      植物组织培养的应用:微型繁殖、作物脱毒(选材应该选择茎尖组织)、制造人工种子、单倍体育种(最大的优点是明显缩短育种年限,得到的全为纯种)、筛选突变体、细胞产物的工厂化生产;
      马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒,因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗,该过程包括脱分化和再分化两个重要的步骤,该培养基中要加入生长素和细胞分裂素。
      【详解】A、高温可以使蛋白质变性,对马铃薯植株进行高温预处理有可能使某些病毒的蛋白质变性,A正确;
      B、茎尖的病毒极少,甚至无病毒,所以利用茎尖进行植物组织培养可以获得脱毒苗,B正确;
      C、植物组织培养中,茎尖组织细胞不需要经过纤维素酶和果胶酶的处理,直接进行脱分化培养,C错误;
      D、诱导马铃薯生芽和生根的培养基中,生长素和细胞分裂素的比例一般不同,生长素和细胞分裂素的比例高时促进生根,比例低时促进生芽,D正确。
      故选C。
      16. 下列研究中,主要运用体细胞核移植技术的是( )
      A. 提供疾病模型动物B. 治疗帕金森综合征
      C. 生产单克隆抗体D. 培养可供移植的人体皮肤
      【答案】A
      【分析】动物细胞工程常用的技术手段有:动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。其中动物细胞培养技术是其他动物工程技术的基础。检测有毒物质离不开动物细胞的培养;
      动物体细胞核移植:将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为克隆动物。
      【详解】A、通过体细胞核移植技术,将患病动物的体细胞核移植到去核的卵母细胞中,再经过一系列操作发育成动物个体,从而提供疾病模型动物,A正确;
      B、治疗帕金森综合征通常采用药物治疗、手术治疗等方法,体细胞核移植技术一般不直接用于治疗帕金森综合征,B错误;
      C、生产单克隆抗体主要是通过杂交瘤细胞技术,将骨髓瘤细胞和经过免疫的B淋巴细胞融合,再筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞进行培养生产抗体,不是运用体细胞核移植技术,C错误;
      D、培养可供移植的人体皮肤主要是通过皮肤干细胞培养等技术,不是体细胞核移植技术,D错误。
      故选A。
      二、非选择题:本题共5小题,共52分。
      17. 盐胁迫是影响作物生长的主要非生物逆境之一,土壤盐渍化已成为限制我国番茄等蔬菜作物优质高产的主要因素。现以番茄幼苗为材料,采用营养液水培方法,研究100mml·L-1NaCl胁迫下不同红光与远红光比值(R∶FR)对番茄幼苗生长的影响,实验处理和部分实验结果如下表所示。回答下列问题:
      注:CK为对照组,各组光照强度相同,表中为第8天测定的数据。
      (1)溶液中光合色素的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。若在蓝紫光下测定叶片光合色素提取液中叶绿素的含量,测定结果会比实际值________(填“偏高”或“偏低”),原因是________。
      (2)盐胁迫下,植物会通过转移或合成渗透调节物质来提高细胞渗透压,以减少水分散失。脯氨酸易溶于水,分子量小且不带电荷,在盐胁迫条件下可迅速在细胞内积累,即使达到较高的浓度也不会干扰细胞的正常功能。根据上表中的数据和图中CK、T1组叶中脯氨酸含量的变化曲线,在图中画出T2、T3组处理下0~8天番茄叶片中脯氨酸含量变化的大致趋势________。
      (3)植物体内感受外界环境R∶FR比值变化的物质在________细胞内比较丰富。上述实验结果表明,适当提高________光的比例能缓解盐胁迫对番茄幼苗的伤害,从而提高净光合速率。
      (4)在实际生产实践中,下列措施能防止或减弱土壤盐渍化的有________(填序号)。
      ①减少化肥的使用②长期种植单一品种③适时适量灌溉
      【答案】(1)①. 偏高 ②. 叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光
      (2)
      (3)①. 分生组织 ②. 远红(或FR) (4)①③
      【分析】叶绿素吸收光能,可用于光合作用的光反应,由表中数据可知,不同组别的番茄幼苗中叶绿素含量有所差异,因而对光反应过程将产生影响,叶绿素越高,光反应越强;结合气孔导度等指标,可以分析暗反应速率的大小。
      【解析】(1)在蓝紫光下测定叶片光合色素提取液中叶绿素的含量时,由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,而在蓝紫光下,除了叶绿素能吸收光能外,类胡萝卜素也能吸收一部分蓝紫光。因此,当用蓝紫光测定时,类胡萝卜素会吸收一部分光能,导致测定的光吸收值偏大。由于溶液中光合色素的浓度与其光吸收值成正比,所以测定的叶绿素含量会比实际值偏高。
      (2)根据表格中的数据,盐胁迫下(T1组)番茄叶片的脯氨酸含量高于正常水培(CK组),说明盐胁迫会诱导脯氨酸的合成。而在盐胁迫条件下,降低红光与远红光比值(R:FR)的T2和T3组,其净光合速率高于T1组,说明降低R:FR比值能缓解盐胁迫对番茄幼苗的伤害。因此,可以推测在降低R:FR比值后,番茄叶片中的脯氨酸含量虽然也会增加,但增加幅度可能小于T1组。所以,图像为:
      (3)植物体内感受外界环境R:FR比值变化的物质是光敏色素,它主要分布在植物的分生组织细胞内,如茎尖、根尖等根据实验结果,适当降低红光与远红光比值(即增加远红光的比例)能缓解盐胁迫对番茄幼苗的伤害,提高净光合速率。因此,在实际生产实践中,可以采取适当措施来调整光质,如使用特定的光膜或调整光照时间等,以增加远红光的比例,从而减轻盐胁迫对番茄等蔬菜作物的影响。
      (4)在实际生产实践中,为了防止或减弱土壤盐渍化,可以采取以下措施:①减少化肥的使用,因为过量使用化肥会导致土壤中盐分积累;②适时适量灌溉,避免过度灌溉导致盐分随水分上升到地表并积累;③合理轮作,避免长期种植单一品种导致土壤养分失衡和盐分积累。而长期种植单一品种会加剧土壤盐清化的问题,因此②不能防止或减弱土壤盐清化。
      18. 地塞米松(DEX)是临床常见的一种糖皮质激素类药物,常用于治疗过敏反应和自身免疫病,但长期大量使用会导致骨质疏松甚至并发骨折。研究发现,松果体分泌的褪黑素(MT)在改善激素性骨质疏松方面具有潜在的治疗效果。回答下列问题:
      (1)糖皮质激素由肾上腺皮质分泌,受________轴的分级调控。DEX常用于治疗过敏反应和自身免疫病,推测其可以________(填“增强”或“抑制”)人体的免疫功能。
      (2)成骨细胞是骨形成的主要功能细胞,研究人员用不同浓度的DEX处理小鼠的成骨细胞,检测细胞中促凋亡蛋白Bax和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达水平,结果如图所示。据图推测,长期大量使用DEX会导致骨质疏松的原因是________。
      (3)研究人员对比下图①-④组的实验结果,得出“MT在改善DEX引起的骨质疏松方面具有治疗效果”的结论。图中①组处理为不加DEX,也不加MT,则②组处理为________,③组处理为________,④组处理为________。
      【答案】(1)①. 下丘脑-垂体-肾上腺皮质 ②. 抑制
      (2)DEX能促进促凋亡蛋白Bax的表达,抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,使成骨细胞凋亡;且DEX浓度越高,成骨细胞凋亡率越高
      (3)①. 加DEX,不加MT ②. 不加DEX,加MT ③. 同时加DEX和MT
      【分析】分级调节是一种分层控制的方式,比如下丘脑能够控制垂体,再由垂体控制相关腺体。反馈调节是生命系统中最普遍的调节机制,包括正反馈和负反馈。负反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化;正反馈调节是指某一生成的变化所引起的一系列变化促进或加强最初所发生的变化。
      【解析】(1)糖皮质激素由肾上腺皮质分泌,受下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的分级调控,过敏反应和自身免疫病是免疫功能过强导致的,DEX常用于治疗过敏反应和自身免疫病,所以推测其可以抑制人体的免疫功能;
      (2)从图中可以看出,随着DEX浓度的升高,促凋亡蛋白Bax的表达水平升高,抗凋亡蛋白Bcl - 2的表达水平降低。成骨细胞是骨形成的主要功能细胞,长期大量使用DEX,会使成骨细胞中促凋亡蛋白Bax表达增多,抗凋亡蛋白Bcl - 2表达减少,从而促进成骨细胞凋亡,且DEX浓度越高,成骨细胞凋亡率越高,导致骨形成不足,最终引起骨质疏松;
      (3)要得出“MT在改善DEX引起的骨质疏松方面具有治疗效果”的结论,需要设置对照实验。①组处理为不加DEX,也不加MT,作为空白对照;②组应只加DEX,不加MT,用于体现DEX单独作用时的情况;③组可只加MT,不加DEX,进一步验证MT的单独作用情况;④组应同时加DEX和MT,且DEX浓度与②组相同,MT浓度为实验设定浓度,用于观察MT在有DEX存在时的作用。
      19. 水稻是自花传粉植物,具有明显的杂种优势,雄性不育在水稻杂交育种中起重要作用。根据雄性不育类型,目前广泛应用的育种方法有三种,一是以核质互作雄性不育为基础的三系法杂交水稻,二是以环境敏感型雄性核不育为基础的两系法杂交水稻,三是以普通隐性雄性核不育为基础的第三代杂交水稻。不育系繁殖是杂交水稻生产体系中的关键技术之一。回答下列问题:
      (1)核质互作雄性不育受细胞质基因(N、S)和细胞核基因(R、r)共同控制,其中N和R表示可育基因,S和r表示不育基因,只有基因型为S(rr)的水稻表现为雄性不育,其余基因型均表现为雄性可育。用核质互作雄性不育系作________(填“父本”或“母本”)与基因型为________的水稻进行杂交,可使全部子代育性恢复并表现出杂种优势,从而获得杂交种。繁殖雄性不育系时,可用核质互作雄性不育系与基因型为________的水稻进行杂交。
      (2)环境敏感型雄性核不育受环境条件和核基因(A/a)共同控制,基因型为aa的水稻在特定环境条件下表现为雄性不育,在适宜环境条件下表现为雄性可育,其余基因型的水稻育性不受环境条件影响。利用环境敏感型雄性核不育系进行杂交种制种的最简方案为________,繁殖雄性不育系的最简方案为________。
      (3)普通隐性雄性核不育仅受核基因ms控制,科学家利用基因工程技术将育性恢复基因(MS)、标记筛选基因(Tag)以及花粉失活基因(PIG)作为三元连锁表达载体,一同插入基因型为ms/ms的核不育系染色体中,获得基因型为ms/msMSTPIG的可育工程繁殖系,如下图所示。工程繁殖系自交,子代的基因型及比例为________,其中含Tag表达产物的子代可用于________(填“杂交种制种”或“不育系繁殖”)。
      【答案】(1)①. 母本 ②. N(RR)或S(RR) ③. N(rr)
      (2)①. 用雄性核不育系(aa)与基因型为AA的水稻在特定环境条件下杂交 ②. 用雄性核不育系 (aa)在适宜环境条件下自交
      (3)①. ms/msMSTPIG:ms/ms =1:1 ②. 不育系繁殖
      【分析】基因的分离定律的实质: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;
      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。
      题意分析,核质互作雄性不育受细胞质基因(N、S)和细胞核基因(R、r)共同控制,其中N和R表示可育基因,S和r表示不育基因,基因型包括:N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr),只有S(rr)表现雄性不育,其它基因型均表现为雄性可育。
      【解析】(1)因为雄性不育系不能产生可育花粉,所以只能作母本。要使全部子代育性恢复并表现出杂种优势,需要父本提供可育基因,由于只有基因型为S(rr)的水稻表现为雄性不育,其余基因型均表现为雄性可育,那么父本基因型应为N(RR)或S(RR),这样杂交后代的基因型为S(Rr),育性恢复且具有杂种优势。繁殖雄性不育系时,需要保持其不育特性,所以要用核质互作雄性不育系与基因型为N(rr)的水稻进行杂交,后代基因型为S(rr),保持雄性不育;
      (2)利用环境敏感型雄性核不育系进行杂交种制种,最简方案是在高温或长日照等特定环境条件下,基因型为aa的雄性核不育系作为母本,与可育父本(如AA或Aa)杂交,获得杂交种。繁殖雄性不育系时,将基因型为aa的雄性核不育系植株在适宜环境条件下(此时表现为雄性可育)进行自交,即可繁殖雄性不育系;
      (3)工程繁殖系基因型为ms/msMSTPIG,其产生的配子有两种,一种含ms基因,另一种含msMSTPIG基因,自交后代基因型及比例为ms/msMSTPIG:ms/ms=1∶1 。含Tag表达产物的子代基因型为ms/msMSTPIG和msMSTPIG/msMSTPIG,其中ms/msMSTPIG可用于不育系繁殖,因为可以通过它产生ms/ms的不育系。
      20. 紫茎泽兰是一种有害的外来入侵物种,最早通过自然传播传入云南,入侵后对农作物和经济作物的产量、森林的更新等产生极大的影响,还会引起马属动物的哮喘病,给畜牧业造成严重的经济损失。回答下列问题:
      (1)根据材料,紫茎泽兰入侵影响了当地生物多样性的________价值。紫茎泽兰入侵某地后,引起当地燕麦草数量的减少,但当地生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态,原因可能是________。
      (2)紫茎泽兰的根系与某些特定真菌形成共生体,真菌依赖紫茎泽兰吸收碳水化合物,紫茎泽兰必须的微量元素要靠真菌吸收,由此判断二者的种间关系是________。
      (3)有研究者从紫茎泽兰与土壤微生物互作关系的角度,研究其入侵的机制。研究者从云南某山坡荒地生境选取2种土样测定了与氮代谢循环相关的土壤微生物数量,结果如下表:
      注:自生固氮菌可将N2转化为NH3,氨氧化细菌可将NH3转化为(植物主要利用的氮形式),反硝化细菌可将NO3转化为N2O/N2。
      ①设置本地植物土组的目的是_________。
      ②结合实验结果,从土壤养分的角度分析紫茎泽兰入侵后有利于自身生长的机制可能是________。
      【答案】(1)①. 直接、间接 ②. 该生态系统生物组分多,营养结构复杂,其自我调节能力强, 抵抗力稳定性高
      (2)互利共生 (3)①. 与紫茎泽兰入侵土形成对照,对比分析紫茎泽兰入侵前后土壤微生物数量的变化 ②. 紫茎泽兰入侵后,土壤中的自生固氮菌、氨氧化细菌数量增加,反硝化细菌数量减少,使得紫茎泽兰土壤比本地植物土壤中可吸收利用的NO3-更多,更有利于其生长
      【分析】生物多样性的价值:
      (1)直接价值:对人类有食用、药用和工业原料等实用意义,以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的;
      (2)间接价值:对生态系统起重要调节作用的价值(生态功能);
      (3)潜在价值:目前人类不清楚的价值;
      生态系统具有一定的自我调节能力,这是其稳定性的基础。这种自我调节能力主要依赖于生态系统的负反馈调节机制。当生态系统发生一定的变化或受到外来因素干扰时,系统内部会通过调整各成分的数量和比例,克服系统内部的变化及外界的干扰,从而维持相对稳定和平衡的状态。
      【解析】(1)紫茎泽兰入侵对农作物、经济作物产量及畜牧业造成损失,影响了生物多样性的直接价值(对人类有食用、药用和工业原料等实用意义,以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值)和间接价值(对生态系统起到重要调节功能的价值,如保持水土、调节气候等);当地生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态,原因可能是该生态系统生物组分多,营养结构复杂,其自我调节能力强, 抵抗力稳定性高;
      (2)紫茎泽兰与真菌相互依存,彼此有利,真菌依赖紫茎泽兰吸收碳水化合物,紫茎泽兰必须的微量元素要靠真菌吸收,这种种间关系是互利共生;
      (3)①设置本地植物土组的目的是作为对照,与紫茎泽兰入侵土形成对照,对比分析紫茎泽兰入侵前后土壤微生物数量的变化;
      ②从实验结果看,紫茎泽兰入侵土中自生固氮菌数量比本地植物土多,能将更多的N2转化为NH3,氨氧化细菌数量也较多,可将更多的NH3转化为植物可利用的NO3-,同时反硝化细菌数量较少,使得土壤中植物可利用的氮元素增多,有利于紫茎泽兰自身生长。
      21. CRISPR/Cas9系统可对植物基因组进行编辑,核酸酶Cas9需要识别并结合靶基因旁的特定短序列(PAM)才能对双链DNA进行切割。科学家发现了ScCas9酶,并做了相关研究。回答下列问题:
      (1)Cas9酶需要识别并结合靶基因旁的PAM序列才能发挥作用,体现了酶的________性,Cas9酶破坏了________键。
      (2)科学家对ScCas9酶某位点氨基酸对应的密码子进行改造,使其更好地在水稻细胞中发挥作用,但没有改变ScCas9酶的氨基酸序列,这体现了密码子的________特点,对密码子进行改造,最终还必须通过________来完成。
      (3)科学家利用农杆菌转化法把改造的ScCas9基因整合进水稻细胞的染色体DNA上,整合的机理是________。
      (4)为了研究ScCas9酶在水稻细胞中识别的PAM序列及其偏好的PAM序列,科研人员利用ScCas9酶打靶水稻细胞中含NAG、NCG、NTG(N代表任意碱基)序列的若干基因,结果如下表所示。据表可得出的结论有①________;②________。
      注:编辑效率是指靶基因被成功修改的个体占总处理个体的比例。
      (5)水稻OsMPK16基因的部分序列和CRISPR/ScCas9系统对OsMPK16基因编辑后的序列如下图所示,该变异类型属于________。
      【答案】(1)①. 专一 ②. 磷酸二酯
      (2)①. 简并 ②. 改造基因(基因工程)
      (3)将ScCas9基因插入Ti质粒的T-DNA中,T-DNA携带ScCas9基因整合到水稻细胞的染色体DNA上
      (4)①. ScCas9酶在水稻细胞中识别的PAM序列有NAG、NCG、NTG ②. ScCas9酶在水稻细胞中偏好的PAM序列为NAG (5)基因突变
      【分析】基因工程的基本操作程序:
      目的基因的获取: 通过特定方法(如化学合成法、基因组文库法、PCR技术等)获取所需的目的基因;
      基因表达载体的构建: 选择合适的载体(如质粒、病毒载体等),并将目的基因插入载体中,构建成基因表达载体。这一步骤通常涉及基因克隆和载体改造等技术;
      将目的基因导入受体细胞: 采用适当的方法(如转化、转染、感染等)将基因表达载体导入到受体细胞(如细菌、酵母、动植物细胞等)中,使目的基因在受体细胞中得以表达;
      目的基因的检测与鉴定: 通过特定的生物学或分子生物学方法检测目的基因是否成功导入受体细胞,并鉴定其表达产物。
      【解析】(1)Cas9酶需要识别并结合特定的PAM序列才能发挥作用,这体现了酶的专一性。因为专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应,这里Cas9酶只能识别特定的PAM序列才起作用,符合专一性特点。Cas9酶是对双链DNA进行切割,破坏的是磷酸二酯键,从而使DNA双链断开;
      (2)对ScCas9酶某位点氨基酸对应的密码子进行改造,却没有改变ScCas9酶的氨基酸序列,这体现了密码子的简并性。简并性是指一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定,所以密码子改变了,氨基酸可能不变。对密码子进行改造,也就是对基因进行改造,最终必须通过基因工程(或基因修饰技术)来完成。因为基因工程技术可以对基因进行定点的改造等操作;
      (3)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上。利用农杆菌转化法把改造的ScCas9基因整合进水稻细胞的染色体DNA上,整合的机理就是农杆菌Ti质粒上的T-DNA可将目的基因(改造的ScCas9基因)转移并整合到水稻细胞染色体DNA上;
      (4)从表格数据可以看出,对于不同的PAM序列(NAG、NCG、NTG),打靶基因编辑效率不同,说明ScCas9酶在水稻细胞中识别的PAM序列有NAG、NCG、NTG 。在NAG序列下,OsMPK16和OsCPK7 的编辑效率较高(分别为 91.18%和 94.74% ),相比之下,NCG和NTG序列下部分基因编辑效率较低甚至为0,所以ScCas9酶偏好的PAM序列是NAG;
      (5)对比编辑前和编辑后的序列,发现碱基对发生了增添(编辑后序列中多了一对碱基对),所以该变异类型属于基因突变。物种
      S1
      S2
      S3
      S4
      S5
      S6
      S1
      1
      S2
      0.36
      1
      S3
      0.40
      0.02
      1
      S4
      0.37
      0.00
      0.93
      1
      S5
      0.73
      0.39
      0.38
      0.36
      1
      S6
      0.70
      0.47
      0.48
      0.46
      0.71
      1
      组别
      处理
      叶绿素含量
      (mg·g-1FW)
      气孔导度
      (ml·m-2·s-1)
      净光合速率
      (μml·m-2·s-1)
      CK
      正常水培,R∶FR=7.4
      2.73
      0.428
      5.85
      T1
      盐胁迫,R∶FR=7.4
      2.00
      0.312
      2.18
      T2
      盐胁迫,R∶FR=1.2
      2.33
      0.348
      3.15
      T3
      盐胁迫,R∶FR=0.8
      2.46
      0413
      3.76
      土壤微生物数量(个/g)
      自生固氮菌(×105)
      氨氧化细菌(×104)
      反硝化细菌(×102)
      紫茎泽兰入侵土
      4.41
      8.69
      2.5
      本地植物土
      2.17
      7.18
      4.5
      PAM序列
      打靶基因
      编辑效率
      NAG
      OsMPK15
      0.00%
      OsMPK16
      91.18%
      OsCPK7
      94.74%
      NCG
      OsMPK17
      0.00%
      OsCPK5
      0.00%
      OsCPK6
      46.67%
      NTG
      OsMPK9
      7.14%
      OsMPK15
      0.00%
      OsCPK7
      0.00%

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