为探究猪SLA-2 抗原的呈递规律。研究者运用基因工程手段将SLA-2基因进行改造并在猪肾上皮细胞（sT2细胞）中表达。实验的主要流程如图1，图1中SLA-2基因长度为1100bp， 质粒B的总长度为4445bp， 其限制酶切点后的数字表示距复制原点的距离。图1中的限制酶的识别序列及切割位点如图2所示。请回答：
1. 过程①中，PCR扩增目的基因的反应体系为________（写出3种即可）和引物等.
2. 下列4种引物中应选择的是________。
A. 5'-GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC
B. 5'-GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC
C. 5'-GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC
D. 5'-GTTTGATCACTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC
3. 控制表达载体大量扩增的组成元件是________，该结构发挥作用时通常需要的酶是________。
4. 若用 Sau3AI和 XbaI 完全酶切质粒C后电泳，请在答题纸相应位置画出可能得到的电泳条带，同时标出DNA片段长度。（不考虑 PCR 时所用的引物长度对结果的影响）________
5. 科研中常用嘌呤霉素对真核细胞进行筛选，一般选择最低致死浓度的前一个浓度作为筛选浓度的原因是：既可以让大部分没有抗性的细胞死亡又不会让________。用没有抗性的细胞实验，实验结果如下图3，根据实验结果最佳的嘌呤霉素筛选浓度为________。
6. 过程⑥的受体细胞是________，为了提高该细胞克隆培养的成功率，应把它放在37°C的________中进行培养。
7. 过程⑦研究人员用________（填物质）检测肾上皮细胞生产的抗原肽。
【答案】1. Taq DNA聚合酶、4种dNTP、缓冲液 2. AB
3. ①. 复制原点 ②. 解旋酶和DNA聚合酶
4. 5. ①. 具有抗性的细胞死亡 ②. 300ug/mL
6. ①. 猪肾上皮细胞 ②. CO2培养箱
7. 抗 SLA 抗原肽单克隆抗体
【解析】
【分析】基因工程主要包括四部：首先提取目的基因；然后将目的基因与运载体结合；接着将目的基因导入受体细胞；最后检测目的基因的表达。目的基因与运载体结合即基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤；PCR技术是在模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在下，依赖于DNA聚合酶的酶促合成反应，因此这一技术的原理是DNA双链的复制。
【1题详解】
PCR是在体外进行DNA复制，原理是DNA半保留复制，反应体系中应该有Taq DNA聚合酶、缓冲液、引物、4 种dNTP等。
【2题详解】
目的基因应插入启动子与终止子之间，引物的5'端需连接限制酶识别序列，经分析表格中相关内切酶的切割位点，a含有XbaI别切割位点，b含有NotI的识别切割位点，San3AI的识别切割位点也存在于BclI的识别切割位点中，4种引物中应选择的是AB。
【3题详解】
载体上的复制原点与复制相关，能让表达载体大量扩增；该结构发挥作用时通常需要的酶是解旋酶（破坏氢键）、DNA聚合酶（聚合形成DNA），参与DNA的复制。
【4题详解】
由图可知，质粒C共有[4445+1100-（2310-2273）]=5508bp，用Sau3AI和XbaI完全酶切质粒B后，Sau3AI可识别并切割BclI的切割位点，具体分析见下图。 所以酶切后可能得到的电泳条带如图所示： 质粒C共有[4445+1100-（2310-2273）]=5508bp，用Sau3AⅠ和XbaⅠ完全酶切质粒C后，BclⅠ、Sau3AⅠ和XbaⅠ处均断开，质粒C加入了目的基因片段，且BclⅠ和Sau3AⅠ的相对位置没有发生变化，因此，酶切后固有的片段为140bp和3305bp，则另一片段为，5508-140-3305=2063。 C质粒三个片段分别是：3305，2063，140。酶切后可能得到的电泳条带如图所示：
【5题详解】
最低致死浓度既可以让大部分没有抗性的细胞死亡又不会让具有抗性的细胞死亡；根据实验结果分析，最佳的嘌霉素筛选浓度为300ug/mL，此时的细胞数量接近于0。
【6题详解】
过程⑥是让重组质粒转入肾上皮细胞，受体细胞是肾上皮细胞；为了提高该细胞克隆培养成功率，一般将其放在CO2恒温培养箱中培养。
【7题详解】
检测抗原肽的原理是抗原-抗体杂交，利用单克隆抗体能检测其抗原基因是否正确表达从而产生正确的抗原肽。
8. 基因X表达的蛋白质是重要的药物，构建转基因X的大肠杆菌可用于生产药物蛋白，选用的质粒和基因X的结构如图所示。已知lacZ基因编码的β-半乳糖苷酶能分解白色的X-gal，产生蓝色物质，构建重组质粒时要将基因X插入lacZ基因的内部。回答下列问题：
（1）分析上图可知，质粒的______序列可与______酶结合后驱动基因转录。lacZ基因上有多个限制酶识别序列及切割位点，其优点是______。
（2）构建重组质粒时，为提高效率和防止目的基因自身环化，需要扩增基因X一侧限制酶______识别的序列，另一侧用限制酶______进行切割。
（3）利用图中质粒的两种标记基因筛选含重组质粒的工程菌时，需要在培养基中添加一定量的______，培养后挑选白色的菌落用于生产。挑选白色菌落的原因是______。
【答案】（1） ①. PO ②. RNA聚合 ③. 便于限制酶切割和目的基因插入
（2） ①. XhoⅠ ②. MunⅠ
（3） ①. 氨苄青霉素和X-gal ②. 含重组质粒的大肠杆菌含有氨苄青霉素抗性基因，能在含氨苄青霉素的培养基上生长；lacZ基因插入了目的基因，不能表达β-半乳糖苷酶，不能分解白色的X-gal
【解析】
【分析】构建基因表达载体是基因工程操作步骤中的核心步骤，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用。
【小问1详解】
RNA聚合酶与启动子结合后驱动基因转录。所以质粒的PO（启动子）序列可与RNA聚合酶结合后驱动基因转录。lacZ基因上有多个限制酶识别序列及切割位点，便于限制酶切割和目的基因插入。
【小问2详解】
质粒中的氨苄青霉素抗性基因上有限制酶EcoRⅠ的切割位点，基因X的编码序列有限制酶SalⅠ和NheⅠ的切割位点，不能选用这三种酶进行切割。所以根据目的基因的序列可知，基因X的一侧有限制酶MunⅠ的切割位点，另一侧没有限制酶XhoⅠ或MunⅠ的识别序列。为提高效率和防止目的基因自身环化，需要在基因X的另一侧构建限制酶XhoⅠ的序列。
【小问3详解】
重组质粒含有氨苄青霉素抗性基因，通过X-gal进行筛选，所以利用图中质粒的两种标记基因筛选含重组质粒的工程菌时，需要在培养基中添加一定量的氨苄青霉素和X-gal。含重组质粒的大肠杆菌含有氨苄青霉素抗性基因，能在含氨苄青霉素的培养基上生长；lacZ基因插入了目的基因，不能表达β-半乳糖苷酶，不能分解白色的X-gal，所以挑选白色菌落是含有重组质粒的细菌。
9. 1982年，“中国干扰素”之父——侯云德成功研制出我国首个基因工程药物——重组人干扰素α—1b，实现了我国基因工程药物从无到有的“零”突破，干扰素是在病毒感染后机体免疫细胞产生的一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，具有抗病毒、抗肿瘤等作用。科研人员利用大肠杆菌构建干扰素工程菌，下图是部分单链DNA序列，回答下列问题：
（1）从相应细胞中提取mRNA后，在________酶的作用下获得cDNA。也可以直接从细胞中粗提取DNA，DNA不溶于酒精，但溶于________mol/L的NaCl溶液。
（2）通过PCR技术扩增干扰素基因时，所需引物序列的前9个核苷酸为________和________，所需的酶为________。
（3）构建基因表达载体时，需要选择合适的启动子，其作用是________________。若目的基因以图中单链为转录模板链，启动子应该与目的基因的________（填“左侧”或“右侧”）连接。
（4）使用一种限制酶切割目的基因和载体后，会存在目的基因的正向或反向两种连接产物，________（填“可以”或“不可以”）通过电泳来区分两种产物，在凝胶中DNA分子的迁移速率与________________（列举两点）等有关。
【答案】（1） ①. 逆转录 ②. 2
（2） ①. 5'-GGTCAACAA-3' ②. 5'-TAAACTTCA-3' ③. 耐高温的DNA聚合酶
（3） ①. RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录 ②. 右侧
（4） ①. 不可以 ②. 凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象
【解析】
【分析】PCR是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链，低温（经常是60°C左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度（72°C左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。基于聚合酶制造的PCR仪实际就是一个温控设备，能在变性温度，复性温度，延伸温度之间很好地进行控制。
【小问1详解】
mRNA在逆转录酶的作用下获得cDNA；DNA溶于2mol/L的NaCl溶液。
【小问2详解】
由于子链合成的方向是由子链的5'端向3'端延伸，引物选择如箭头所示
根据碱基互补配对原则，引物为：5'-GGTCAACAA-3'和5'-TAAACTTCA-3'。PCR不需要DNA解旋酶，但需要耐高温的DNA聚合酶。
【小问3详解】
启动子是一段有特殊结构的DNA片段，能被RNA聚合酶识别并结合，驱动基因的持续转录。若目的基因以图中单链为转录模板链，且转录时mRNA自身的延伸方向为5'→3'，即转录是从DNA链的3'端开始，故启动子应该与目的基因的右侧连接。
【小问4详解】
琼脂糖凝胶电泳可对DNA分子大小进行鉴定，凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，目的基因的正向或反向两种连接产物分子大小一致，无法通过电泳区分。
10. 为研究山羊乳蛋白基因编辑，实现羊乳“人源化”改造，研究人员利用CRISPR/Cas9系统敲除了山羊乳腺细胞中致敏原β－乳球蛋白（BLG）基因，同时在相应位点导入人乳铁蛋白（hLF）基因，其原理如图所示。该研究为培育羊乳中低致敏原和富含人乳铁蛋白功能营养成分的转基因山羊新品种提供了科学依据。
（1）利用CRISPR/Cas9系统敲除山羊乳腺细胞中致敏原β－乳球蛋白（BLG）基因时，科研人员设计了sgRNA引导序列，sgRNA能够通过__________与山羊基因组中BLG基因座的第一外显子（Ex1）中的靶位点结合。该sgRNA引导序列的3′端的前6个碱基为___________________。
（2）科研人员构建了BLC14乳腺特异性表达载体，并将其作为打靶载体，含山羊BLG3′端序列和BLG5′端序列、CMV（一种启动效率较高的强启动子）、hLFcDNA、NEO基因（抗性基因）等，其中CMV的作用是_________________________。
（3）将打靶载体BLC14与sgBLG/Cas9载体共转染山羊胎儿成纤维细胞，要检测人乳铁蛋白（hLF）基因是否整合到山羊基因组中，通常要提取DNA，然后进行PCR检测。提取DNA过程中需加入EDTA，EDTA的作用是_____________，防止核DNA被酶解。对PCR扩增产物对PCR产物进行电泳，结果出现多条条带，最可能的原因是__________。
【答案】（1） ①. 碱基互补配对 ②. UCUGCC
（2）与RNA聚合酶结合，驱动目的基因转录
（3） ①. 抑制DNA酶的活性 ②. 引物特异性不强
【解析】
【分析】基因工程的操作步骤
（1）目的基因的获取；方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞；根据受体细胞不同，导入的方法也不一样，将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因-DNA分子杂交技术②检测目的基因是否转录出了mRNA-分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【小问1详解】
sgRNA通过碱基互补配对与山羊基因组中BLG基因座的第一外显子（Ex1）中的靶位点结合。sgRNA靶位点的5′端的6个碱基为AGACGG，根据碱基互补配对原则，该sgRNA引导序列的3′端的前6个碱基为UCUGCC。
【小问2详解】
CMV是一种启动效率较高的强启动子，CMV与RNA聚合酶结合，驱动目的基因转录。
【小问3详解】
EDTA抑制DNA酶的活性，防止核DNA被酶解。引物特异性不强，则对PCR扩增产物进行电泳，结果出现多条条带。
11. 金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动物肝脏细胞中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将MT基因导入大肠杆菌构建工程菌，利用这一工程菌吸附工业废水中的重金属。回答下列问题：
（1）为获取目的基因，从________中提取mRNA，通过________法获得MTcDNA。MTcDNA的碱基序列与细胞中MT基因的碱基序列________（填“相同”或“不同”）。
（2）为了提高工程菌MT蛋白的产量，将MT基因与外源表达增强元件连接（图甲表示引物对应的位置）。
利用PCR检测连接是否成功，可选择的引物组合是________（填字母），该PCR反应体系中需加入________酶。
A．①+③B.①+④C.③+②D.③+④
（3）将改造后的目的基因进行PCR扩增，得到的片段末端为平末端，而载体E只有能产生黏性末端的酶切位点。为了能够将MT基因与载体E相连，可以在上述引物的________（填“5′”或“3′”）端添加能产生黏性末端的限制酶识别序列；也可以借助中间载体P将MT基因接入载体E。（图乙表示载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列）
后者具体操作步骤如下：
①选用________酶将载体P切开，再用DNA连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。
②载体P′不具有表达MT基因的________和________。选用________酶组合对载体P′和载体E进行酶切，将切下的MT基因和载体E用DNA连接酶进行连接。为了提高获得重组质粒的效率，除了考虑适宜的外界条件、目的基因的浓度外，还需考虑________（写出两点）。
（4）将重组质粒导入到用________处理的大肠杆菌中完成转化；利用含有________的培养基筛选出MT工程菌。
（5）通过检测发现MT基因已经成功导入大肠杆菌，但该菌不能吸附工业废水中的重金属，可能的原因是：________。
【答案】（1） ①. 动物肝脏细胞 ②. 逆转录##反转录 ③. 不同
（2） ①. B ②. TaqDNA聚合酶/耐高温的DNA聚合酶
（3） ①. 5′ ②. EcoRV ③. 启动子 ④. 终止子 ⑤. XhoI和PstI ⑥. 质粒的浓度、质粒的纯度、DNA连接酶的浓度DNA连接酶活性
（4） ①. CaCl2 ②. 卡那霉素
（5）转入大肠杆菌中的MT基因不表达/表达量少/表达不及预期
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。
【小问1详解】
分析题意，金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动物肝脏细胞中的金属结合蛋白，为获取目的基因，可从动物肝脏细胞中提取mRNA，通过逆转录（反转录）法获得MTcDNA；MTcDNA是经过逆转录得到的，该过程中由于成熟的mRNA已经经过剪切等过程，不含内含子等非编码序列，故MTcDNA的碱基序列与细胞中MT基因的碱基序列不同。
【小问2详解】
PCR扩增时，应选择一对引物，引物需要与模板的3’端结合，本操作中将MT基因与外源表达增强元件连接，利用PCR检测连接是否成功，需要扩增表达增强元件和目的基因，结合题图可知，可选择的引物组合是①+④ ，故选B；由于PCR过程中所需温度较高，故PCR反应体系中需加入TaqDNA聚合酶/耐高温的DNA聚合酶。
【小问3详解】
PCR扩增时与引物的3‘端结合，’为了能够将MT基因与载体E相连，可以在上述引物的5′端添加能产生黏性末端的限制酶识别序列。
①PCR所用的DNA聚合酶扩增出的M基因的末端为平末端，则可用EcoRV酶将载体P切开，形成平末端，由于T4DNA连接酶可以连接平末端，所以用T4DNA连接酶将M基因与载体P相连，构成重组载体P′。
②由于载体P'不具有表达M基因的启动子和终止子，所以选用XhoI和PstI酶组合对载体P'和载体E进行酶切，将切下的M基因和载体E用DNA连接酶进行连接，得到含有启动子和终止子的表达载体；为了提高获得重组质粒的效率，除了考虑适宜的外界条件、目的基因的浓度外，还需考虑质粒的浓度、质粒的纯度、DNA连接酶的浓度DNA连接酶活性等。
【小问4详解】
将目的基因导入微生物细胞的方法是钙离子处理法，故可将重组质粒导入到用CaCl2处理的大肠杆菌中完成转化；结合图示可知，重组质粒含有的标记基因是卡那霉素，故利用含有卡那霉素的培养基筛选出MT工程菌。
【小问5详解】
由于转入大肠杆菌中的MT基因不表达/表达量少/表达不及预期，故通过检测发现MT基因已经成功导入大肠杆菌，但该菌不能吸附工业废水中的重金属。
12. 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，这种现象称为________。若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，则转入的A基因与原a基因的遗传遵循________定律。请设计两种交配实验方案并预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因”。
①实验方案1：转基因玉米×甲品系；预期结果________。
②实验方案2：________； 预期结果________。
（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，打乱了编码淀粉分支酶的基因，使A基因功能丧失，该实例反映了基因表达产物与性状的关系：________。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。依据上述统计结果分析，基因A、a与M、m的位置关系是________。类型3的基因型为________，产生类型3过程中最可能发生的变异类型为________。
【答案】（1） ①. 性状分离 ②. 2/3
（2） ①. 自由组合 ②. 正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1 ③. 转基因玉米自交 ④. 正常籽粒：干瘪籽粒≈15：1
（3） ①. 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状 ②. Aa
（4） ①. 基因A、a与M、m在一对同源染色体上，其中a和M在同一条染色体上 ②. aamm ③. 基因重组
【解析】
【分析】1、基因分离定律的实质：进行有性生殖的生物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。
2、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。
【小问1详解】
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，这些植株的基因型为Aa，所占比例为2/3；
【小问2详解】
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，则转入的A基因与原a基因位于两对非同源染色体上，其遗传遵循自由组合定律。
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基因之间遵循基因的自由组合定律，要证实该假设正确，可让转基因玉米自交，依据自由组合定律可知，子代为正常籽粒（9A_A_、3A_aa、3 00A_）：干瘪籽粒（1 00aa）≈15：1；或转基因玉米（A0Aa）与甲品系（00Aa）杂交，子代为正常籽粒（3A0A_、1A0aa、3 00A_）：干瘪籽粒（1 00aa）≈7：1；
【小问3详解】
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，打乱了编码淀粉分支酶的基因，使A基因功能丧失，说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；
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。
【小问4详解】
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，根据图示可以判断1、2、3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极少，所以基因A、a与M、m在一对同源染色体上，其中a和M在同一条染色体上；
在减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体发生了片段互换（基因重组），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，所以，类型3干瘪籽粒数量极少。
13. 黄瓜是世界上重要的蔬菜作物之一，果皮与果肉颜色是商品品质的重要特征。科学家进行了以下研究：
（1）为研究黄瓜果皮颜色的遗传规律，进行以下杂交实验如图1，图2为黄瓜果皮叶绿素的代谢途径，F2中白色个体的基因型是_________。
（2）为研究黄瓜果肉颜色的遗传规律，科研人员选择突变体丙进行了图3所示的杂交实验。
①丙多代自交的目的是______________。
②科研人员以果肉绿色的野生型和果肉白绿色突变体丙3为亲本进行正反交，F1表型均为野生型。F1个体全部自交，F2的表型及比例是______，说明果肉颜色（绿色和白绿色）由一对等位基因（WG/wg）控制。
（3）SSR是DNA中的简单重复序列，非同源染色体上的SSR重复单位不同（如CA重复或GT重复），不同品种的同源染色体上的SSR重复次数不同，因此常用于染色体特异性标记。研究者取F2中白绿色和绿色个体各20株，提取DNA，表型一致的DNA作混合样本，用不同的SSR引物扩增不同样本的SSR遗传标记，电泳结果如图4.
①为了一次性扩增出条带，加入一个PCR管的多对SSR引物扩增应满足______。
A.每对引物扩增的产物长度不同
B.每对引物扩增的产物长度相同
C.所有上下游引物不能碱基互补配对
D.所有引物的长度必须相同
②根据电泳结果推测wg基因最可能位于_______号染色体上（不考虑染色体互换）。
【答案】（1）wwYY、wwYy、wwyy
（2） ①. 筛选白绿色性状##突变体稳定遗传的个体 ②. 绿色∶白绿色=3∶1
（3） ①. AC ②. 3
【解析】
【分析】分析图1：F2的表型及比例为黄绿色∶浅绿色∶白色≈9∶3∶4，符合9∶3∶3∶1的变式，因此果皮颜色的遗传遵循基因的自由组合定律，即W/w、Y/y位于非同源染色体上。
分析图2：白色的基因型为wwY_、wwyy，浅绿色的基因型为W_yy，黄绿色的基因型为W_Y_。
【小问1详解】
根据图1可知，F2的表型及比例为黄绿色∶浅绿色∶白色≈9∶3∶4，符合9∶3∶3∶1的变式，因此果皮颜色的遗传遵循基因的自由组合定律，即W/w、Y/y位于非同源染色体上。结合图2可知，白色的基因型为wwY_、wwyy，浅绿色的基因型为W_yy，黄绿色的基因型为W_Y_，故F2中白色个体的基因型是wwYY、wwYy、wwyy。
【小问2详解】
①由图可知，丙经过多代自交能够筛选白绿色性状，即突变体稳定遗传的个体。
②若果肉颜色（白绿色和绿色）由一对等位基因（WG/wg）控制，以果肉绿色的野生型和果肉白绿色突变体丙为亲本进行正反交，F1表现型均为野生型，说明绿色果肉为显性性状，白绿色果肉为隐性性状，F1为杂合子，F1个体全部自交，F2的表现型及比例是绿色∶白绿色=3∶1。
【小问3详解】
①要用不同的SSR引物扩增不同样本的SSR遗传标记，需要每种生物有对应的引物与其配对，引物之间不能互补配对，扩增的产物长度要有所不同，以便在电泳时可以区分出不同样本的片段，AC正确。故选AC。
②由图4可知，野生型的WG基因与SSR-3都位于3号染色体上，wg基因与WG基因互为等位基因，也位于3号染色体上，由此推测wg基因位于 3号染色体上。
14. 柑橘是雌雄同株植物，无核是其优良性状之一，利于鲜食和加工。我国科学家以多种方式进行柑橘无核育种，并建立了完整的无核培育体系。线粒体的雄性不育基因（CMS）可导致柑橘果实无核，显性的核基因R可使其育性恢复。部分柑橘品种雄性不育相关基因组成如表所示。回答下列问题：
柑橘品种 HJ Gl BTC HBP
细胞质 CMS CMS — —
细胞核 RR/Rr rr RR/Rr rr
（1）结合上表分析，上述4个柑橘品种，无核的是________。
（2）若用表中纯合柑橘作亲本培育新的无核品种，选择G1作________（填“父本”或“母本”）与另一亲本________杂交。
（3）若仅考虑有性生殖，用G1和杂合的BTC交得F ，F 自交得F ，理论上F 中雄性可育与雄性不育的比例为________。
（4）培育三倍体是获得无核品种的另一条有效途径，科研工作者以二倍体柑橘为母本，以四倍体柑橘为父本培育了57株三倍体柑橘。用分子标记技术对亲本及子代群体进行PCR扩增及凝胶电泳，结果如下图所示。若父本产生配子时染色体随机组合，两两分离，结合电泳结果可知母本和父本的基因型分别为aa、________，理论上F 的基因型及比例为______=______。
【答案】（1）G1 （2） ①. 母本 ②. HBP
（3）3：1 （4） ①. A A aa ②. A aa：A aa：A A a：aaa ③. 2：2：1：1
【解析】
【分析】真核细胞中的遗传物质主要分布在细胞核中，染色体作为细胞核内遗传物质（DNA）的主要载体，细胞质中的线粒体以及植物细胞的叶绿体中也包含部分遗传物质，同样控制部分生物性状。
【小问1详解】
因为G1线粒体中含有雄性不育基因CMS，且细胞核全为r基因，表现为雄性不育，所以无核。
【小问2详解】
若要培育无核品种，子代不能含有R基因，且细胞质中必须含有CMS雄性不育基因（可导致果实无核），由于子代个体细胞中的细胞质仅来自于母本，因此选择细胞核基因型为rr、细胞质含CMS基因个体G1作为母本，细胞核基因型为rr、细胞质不含CMS基因个体HBP作为父本，二者杂交。
小问3详解】
G1细胞质中含有CMS雄性不育基因，且细胞核基因型为rr，因此其表现为雄性不育，只能做母本，那么杂合的BTC（细胞核基因型为Rr）做父本，杂交得F1个体细胞质中全部含有CMS雄性不育基因，细胞核基因型为1/2Rr和1/2rr。细胞核基因型为rr，且细胞质含有CMS雄性不育基因的F1个体表现为雄性不育，不能进行自交，只有细胞核基因型为Rr，细胞质含有CMS雄性不育基因的F1个体可以自交，自交后产生F2中个体细胞质中全部含有CMS雄性不育基因，细胞核中基因型比例为R ：rr=3：1，其中基因型为R-的个体育性可以恢复，表现为可育，基因型为rr的个体育性不能恢复，表现为不育，因此F2中雄性不育与雄性可育的比例为=1:3。
【小问4详解】
由四倍体父本的电泳条带可知，其含有A1、A2和a基因，因此其基因型为A1A2a ，同样的分析方法，可知二倍体母本基因型为aa，二者杂交后代全为三倍体，由子代3号个体可以推知，其只含有a基因，因此子代3号个体基因型为aaa，由二倍体母本aa产生a配子，可以倒推，四倍体父本可以产生aa配子，因此推出父本基因型为A1A2aa。由题干可知，四倍体父本产生配子时染色体随机组合两两分离，因此产生的配子基因型和比例为A1a：A2a：A1A2：aa=2：2：1：1，因此其与母本产生的a配子结合后的形成F1的基因型及比例为A1aa：A2aa：A1A2a：aaa=2：2：1：1。
15. 野生稻（Y）是栽培水稻（T）的近缘祖先种，具备较多的优良性状，但其结实率（结实数/授粉的小花数）较低，为了研究野生稻的结实率，我国科研人员做了如下工作。将Y与T进行杂交得到F1，发现F1结实率降低，再将F1作为母本与T杂交，得到的子代中筛选出结实率为0.5的个体作为母本再与T杂交，连续多次后得到结实率为0.5的个体记为N，用T、N进行如下实验：
（1）甲组和乙组相比，雌配子来源相同，而雄配子来源不同，可见N和T相比，N的雄配子的育性______（填“正常”或“减半”）。
（2）甲组和丙组相比，雌配子来源不同，而雄配子来源相同，可见N和T相比，N的雌配子的育性______（填“正常”或“减半”）。
（3）经大量实验发现，N中既有纯合子又有杂合子，但其自交结实率均0.5。由此，推测子代结实率低的性状是由______（填“亲本体细胞基因型决定的”或“亲本产生的配子基因型决定的”）。
（4）科研人员发现野生稻D基因与其育性相关，为进一步研究D基因的功能，研究者将一段T-DNA插入到D基因中，致使该基因失活，失活后的基因记为d，现以野生植株和突变植株作为亲本进行杂交实验，统计母本植株的结实率，结果如表所示：
杂交编号 亲本组合 结实率
① ♀DD×♂dd 0.1
② ♀dd×DD♂ 0.5
③ ♀DD×DD♂ 0.5
①表中数据表明D基因失活后使______（填“雄配子”或“雌配子”）育性降低，
②进一步研究表明，配子育性降低是因为D基因失活直接导致配子本身受精能力下降。若让杂交①的F1给杂交②的F1授粉，预期结实率为______，所获得的F2植株的基因型及比例为_____。
③为验证F2植株的基因型，研究者根据D基因、T-DNA的序列设计了3种引物，如图，
随机选取F2植株若干，提取各植株的总DNA，可分别用引物______组合及“Ⅱ+Ⅲ”组合进行PCR，检测是否能扩增（完整的T-DNA过大，不能完成PCR扩增）。如果两组进行PCR均可完成扩增，则相应植株的基因型为______；如果______，则相应植株的基因型为______；如果______，则相应植株的基因型为______。
【答案】（1）正常 （2）减半
（3）亲本体细胞基因型决定的
（4） ①. 雄配子 ②. 0.3 ③. DD：Dd：dd=5：6：1.
④. 引物I+III ⑤. Dd ⑥. 如果使用引物I+III组合进行PCR能完成，而使用引物II+III组合进行PCR时不能完成时 ⑦. dd ⑧. 如果使用引物I+III组合进行PCR不能完成，而使用引物II+III组合进行PCR时能完成时 ⑨. DD
【解析】
【分析】基因分离定律的实质：在杂合的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；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子代。
PCR是一项体外合成DNA的技术，利用的原理是DNA的复制。
【小问1详解】
甲组和乙组相比，雌配子来源相同，而雄配子来源不同，实验结甲组和乙组的结实率都是1，说明N和T相比，N的雄配子育性正常。
【小问2详解】
甲组和丙组相比，雌配子来源不同，而雄配子来源相同，实验中丙组的结实率减半，原因是雌配子不同，故N的雌配子的育性减半。
【小问3详解】
N中既有纯合子又有杂合子，但其自交结实率均0.5，说明即使配子不带有结实率减半的基因，后代仍会结实率减半，因此子代结实率低的性状是由亲本体细胞基因型决定的。
【小问4详解】
①表中数据表明dd作父本，结实率只有0.1，DD作父本结实率为0.5，表明D基因失活后使雄配子育性降低；
②分析表中数据可知，父本基因型为Dd时，产生的基因型为D的雄配子对后代的结实率无影响，基因型为d的雄配子使子代的结实率降低，因此以杂交①的F1（基因型为Dd）为父本，与基因型为Dd的杂交②的F1杂交，可推测结实率=0.5×1/4（DD）+0.5×1/4（Dd）+0.1×1/4（Dd）+0.1×1/4（dd）=0.3，所获得的F2植株的基因型及比例为DD：Dd：dd=（0.5×1/4）：（0.5×1/4+0.1×1/4）：0.1×1/4=5：6：1。
③子链延伸的方向是从5'到3'，当使用引物I+III组合进行PCR时，可扩增出从D基因的左端到T-DNA之间的部分序列，表明该植株有d基因，当使用引物II+III组合进行PCR时，可扩增出未插入T-DNA的D基因的从左端CCGTGT到右端ATGCCT之间的序列，又由题意可知，完整的T-DNA过大，不能完成PCR扩增，所以D基因中若插入T-DNA，即基因为d时，通过PCR不能扩增，总之，当使用引物II+III组合进行PCR时，能扩增的是D基因，不能扩增的是d基因，所以当使用引物I+III组合和使用引物II+III组合进行PCR时，如果两组进行PCR均可完成扩增，则相应植株的基因型为Dd，如果使用引物I+III组合进行PCR能完成，而使用引物II+III组合进行PCR时不能完成时，基因型为dd，如果使用引物I+III组合进行PCR不能完成，而使用引物II+III组合进行PCR时能完成时，基因型为DD。
16. 某二倍体植物（2n=22）的性别决定方式是XY型，其花粉具有颗粒粗细及稀疏程度（B基因控制粗而稀疏，b基因控制细而密，下同）、萌发孔的直径大（D）与直径小（d）、萌发孔中内容物外凸（E）与不凸（e）、萌发孔膜清晰（A）与不清晰（a）等相对性状。为确定上述4对等位基因的位置，研究人员待某雄株（基因型为AaBbDdEe）成熟开花后，取其中的10粒花粉进行表型的统计，其结果如表所示。已知该植物花粉所有染色体均正常且活力相当，不存在致死现象且没有发生基因突变。
相对性状 颗粒粗细及稀疏程度（B/b） 萌发孔直径（D/d） 萌发孔内容物（E/e） 萌发孔膜是否清晰（A/a）
粗而稀疏 细而密 大 小 外凸 不凸 是 否
单个花粉粒编号 1 +
+
+ +
2 +
+ +
+
3 +
+ +
+
4 +
+ +
+
5 +
+ +
+
6
+ +
+
+
7
+ +
+ +
8
+ +
+
+
9
+ +
+ +
10
+ +
+
+
注：“+”表示具有该表现型，空白无该表现型
（1）表中控制花粉顺粒粗细程度的基因（B/b）和控制花粉萌发孔直径大小（D/d）的基因位于位于__________（填“一对”或“两对”）同源染色体上，依据是____________________。
（2）据表推测，__________（填“能”或“不能”）排除控制花粉萌发孔中内容物是否外凸的基因位于X、Y染色体同源区段上。
（3）已知在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体可发生互换而产生比例较少的重组型配子。据表分析，若该雄株与具有相同基因型的雌株杂交，结果发现子代中ddee的个体占1/50，则子代中花粉萌发孔直径大（D）且孔中，内容物不凸（e）的纯合个体，理论上占__________。
（4）研究人员又取该雄株的一个精原细胞（花粉母细胞）置于含放射性同位素32P的培养液中使其进行一次有丝分裂，再将其转移至普通培养液中激发其进行减数分裂，获得8个精细胞（花粉粒），这8个精细胞中不含放射性同位素32P标记的细胞数目（仅考虑表中的染色体）不可能是__________（从“0、2、4、6”中选择）个。
（5）研究人员以上述10个花粉DNA为模板进行PCR后，检测每个花粉粒的相关基因，结果发现编号为2、4、6、8、10的花粉中存在某特殊DNA片段（设为F），而其他花粉粒没有，据此推测F位于__________染色体上，如何从该植物群体中选择材料，利用PCR技术进行实验证明你的推断？请完善下面的填空：
①应选择__________植株的配子；
②利用F的引物进行PCR扩增；
③预期结果及结论：____________________。
【答案】（1） ① 一对 ②. 花粉粒中颗粒粗而稀疏且萌发孔直径小:颗粒细而密且萌发孔直径大=1:1
（2）不能 （3）3/25
（4）6 （5） ①. X或Y ②. 雌性 ③. 若雌配子中扩增并检测出F片段，则说明F位于X染色体上；若雌配子中没有扩增和检测出F片段，则说明F位于Y染色体上
【解析】
【分析】基因自由组合定律的实质是进行有性生殖的生物在产生配子时，位于同源染色体上的等位基因分离的同时，位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合，基因自由组合定律同时也遵循基因的分离定律。
【小问1详解】
题表中该雄株10个花粉粒的表型及比例为颗粒粗而稀疏且萌发孔直径小：颗粒细而密且萌发孔直径大=1：1，因而可推测，等位基因B/b和 D/d位于一对同源染色体上。
【小问2详解】
位于X、Y染色体同源区段上与位于常染色体上的等位基因，在形成配子时均遵循分离定律，无法区分两者，所以不能排除控制花粉萌发孔中内容物是否外凸的基因位于X、Y染色体同源区段上。
【小问3详解】
分析题表信息可知，该雄株关于基因 D/d和基因 E/e的花粉的种类及比例为dE：de：DE：De=4：1：1：4，若基因D/d和基因E/e位于两对同源染色体上，则此四种配子的比例应为1：1：1：1，与题表中信息不符，这表明de和DE这两种配子是重组而来的，即基因D/d和基因E/e这两对等位基因位于一对同源染色体上，其中dE在一条染色体上，De在另一条染色体上，而de和DE的配子是染色体互换的结果。该个体与相同基因型的雌株杂交，其子代中基因型为 ddee 的个体占1/50，即(雄配子)1/10de×(雌配子)de=1/50，计算得出雌配子de占1/5(即2/10)，推测另一配子DE也占1/5(即2/10)，这两种配子的比例比(dE+De)的概率小，说明也是重组配子，其余两种配子(dE+De)占1-1/5-1/5=3/5，两者的概率相等，各占3/10，因此雌配子的种类及比例为dE：de：DE： De=3：2：2：3，因此两植株产生的子代中花粉萌发孔直径大(D)且孔中内容物不凸(e)的纯合个体(DDee)所占的概率为4/10De×3/10De=3/25。
【小问4详解】
据题表分析，题表中只含2对同源染色体，其中等位基因B/b、 D/d和E/e在一对染色体上，基因A/a在另一对染色体上。仅考虑题表中的染色体，即仅考虑2对染色体。将该雄株的一个精原细胞(花粉母细胞)置于含放射性同位素32P的培养液中使其进行一次有丝分裂，得到2个精原细胞，每个细胞中的染色体DNA分子均有1条链带有放射性标记，再将这两个精原细胞转移至普通培养液中激发其进行减数分裂，这两个精原细胞进行减数分裂I得到的4个次级精母细胞的2条染色体都含有放射性标记(每条染色体均有1条染色单体被标记)，经减数分裂Ⅱ后，姐妹染色单体分开，带标记和不带标记的染色单体随机组合，导致8个精细胞(花粉)中含有放射性标记的细胞数目可能为4、5、6、7、8个，不含放射性同位素32P标记的细胞数目为0、1、2、3、4个。
【小问5详解】
编号为2、4、6、8、10的花粉中存在某特殊DNA片段(设为F)，而其他花粉粒没有，说明F可能位于X或Y染色体上。
①由于要用本研究的实验方法，且选用雄株的花粉无法确定F位于 X染色体还是Y染色体，因此应该选择雌株的配子进行实验。用F的一段序列作为引物，以雌配子的 DNA 为模板进行PCR后，检测产物中是否有F片段。
③若检测的雌配子中有F片段，则F位于X染色体上；若检测的雌配子中没有F片段，则F位于Y染色体上。
17. 生境是指物种或物种群体赖以生存的生态环境，生境多样性是生物多样性的基础。生境破碎化又称栖息地碎片化，是指原来连续成片的生境，由于人类建设活动的破坏和干扰，被分割、破碎，形成分散、孤立的岛状生境或生境碎片的现象。
（1）下图表示互花米草生境中的食物关系。
①上图包含的生态系统成分有________种，________是该生态系统的初级生产量。
②若斑嘴鸭摄食泥鳅和红螯螯虾的比例为1：2，则斑嘴鸭每增加20kJ 的同化量，按10%的能量传递效率计算， 通过食物网需要消耗生产者的同化量________（填“等于”、“大于”或“小于”）2000kJ。
（2）科学家在不同生境与养殖模式下统计红螯螯虾与当地的中华绒鳌蟹存活率，结果如下表。
生境类型 红螯螯虾存活率（%） 中华绒螯蟹存活率（%）
单养 混养 单养 混养
洞穴型 63.8 76.7 47.3 14.0
角落型 48.7 23.0 35.7 40.0
空旷型 18.3 34.3 20.3 6.7
①生境破碎化________（填“会”或“不会”）改变群落演替的速度和方向。
②由上表得出，在混养时中华绒鳌蟹更适合在________的生境下养殖。
（3）沉水植物具有重要的生态价值。为探究红螯螯虾对沉水植物可能造成的影响，研究人员以三种沉水植物为供试材料，检测不同体长红螯螯虾对其取食的情况，结果如下图。
①此研究的可变因素是________，通过计算比较各组________，可得出95mm体长红螯螯虾对三种沉水植物的具体影响是________。
②根据上述的研究，请简述应如何看待红螯螯虾的引进。________。
【答案】（1） ①. 4 ②. 互花米草、盐蒿和微体藻类同化的能量 ③. 小于
（2） ①. 会 ②. 角落型
（3） ①. 沉水植物的种类和不同体长红螯螯虾 ②. （试验结束生物量-试验初始生物量）/试验初始生物量 ③. 红螯螯虾的存在不利于沉水植物的生长,其中对轮叶黑藻影响最为显著。 ④. 可以引进，但需加强管理，防止逃逸，避免造成生物入侵。
【解析】
【分析】生态系统的结构包括生态系统的成分和食物链、食物网两部分。生态系统的成分包括非生物的物质和能量，生产者，消费者和分解者。食物链和食物网是生态系统的营养结构。
【小问1详解】
①生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，上图中互花米草、盐蒿、微体藻类等属于生产者，泥鳅、斑嘴鸭、红鳌螯虾等属于消费者，泥鳅、红鳌螯虾也能以有机腐殖质为食，也可以是分解者，有机腐殖质属于非生物的物质和能量，因此上图包含的生态系统成分有4种。
初级生产量是指单位时间和单位面积上的绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量，互花米草、盐蒿和微体藻类同化的能量是该生态系统的初级生产量。
②若斑嘴鸭摄食泥鳅和红螯螯虾的比例为1：2，则斑嘴鸭每增加20kJ的同化量，即营养级之间的传递效率为10%，则消耗泥鳅和红螯螯虾的能量分别为20×1/3÷10%+20×2/3÷10%=200kJ，再依据能量传递效率为10%，则通过食物网需要消耗生产者的同化量为200÷10%=2000kJ，但由于泥鳅和红螯螯虾还可以从有机腐殖质中获取能量，因此 通过食物网需要消耗生产者的同化量小于2000kJ。
【小问2详解】
①生境破碎化指的是自然生态环境由于人为因素而被分割成许多小块的现象，这种现象会对生物多样性和生态系统功能产生负面影响，同时也会影响群落演替的速度和方向。
②科学家在不同生境与养殖模式下统计克氏原螯虾与中华绒鳌蟹存活率，由表格可以看出，就是混养的情况下，在角落型的生境下，中华绒鳌蟹的存活率最高，更适合中华绒鳌蟹养殖。
【小问3详解】
①本实验是探究红螯螯虾对沉水植物可能造成的影响，研究人员以三种沉水植物为供试材料，检测不同体长红螯螯虾对其取食的情况，本实验的自变量（可变因素）是沉水植物的种类和不同体长红螯螯虾。通过比较各组（试验结束生物量-试验初始生物量）/试验初始生物量，说明红螯螯虾的存在不利于沉水植物的生长，图中可以看出，轮叶黑藻的影响最为显著。
②红螯螯虾作为一种外来物种，其引入可能会对当地生态系统产生一定的影响，引进外来物种时，要注意需加强管理，防止逃逸，避免造成生物入侵。
18. 下图1是某河道生态修复工程流程图，图2是该河道的模拟修复示意图。请回答下列问题：
（1）欲鉴定河道中漂浮的一层“绿膜”是绿藻还是蓝细菌，可通过显微镜观察细胞是否具有____来确定。富含氮、磷的污水排入使该河道对藻类的环境容纳量____（填“增大”或“减小”）。
（2）纳米曝气机可产生纳米级的细小气泡，能快速增加水体溶解氧，有利于____，加速河道中的污染物降解。水体中放养食藻虫能有效降低藻类和有机碎屑的含量，这说明食藻虫在生态系统中的成分可能是____。治理后，该河道水质得以恢复，水生植物层次分明，两栖类和鸟类等动物迁入增多，该群落发生的演替是____（填“初生”或、“次生”）演替。
（3）下图表示该河流中某些生物的捕食关系。若水藻类的能量中比例为a的部分直接提供给杂食性鱼类，则要使杂食性鱼类的能量增加mkJ，至少需要消耗水藻的能量为____kJ（用含a和m的代数式表示）。
【答案】（1） ①. 细胞核或复杂细胞器 ②. 增大
（2） ①. 增强好氧微生物（细菌）的有氧呼吸 ②. 消费者和分解者 ③. 次生
（3）25m/4a+1
【解析】
【分析】水体富营养化是指水体中氮、磷等植物营养物质的富集，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，导致水体溶氧量下降，进而引起水生生物衰亡、水质恶化的现象。利用需氧微生物与厌氧微生物能够降解有机污染物的作用、植物的根系能够从水体中吸收氮、磷等矿质营养的作用，依据生态工程的基本原理进行合理设计，对污染的生态环境进行修复，从而达到改善和净化水质的目的。
【小问1详解】
绿藻属于真核生物，蓝细菌属于原核生物，原核细胞没有细胞核和复杂的细胞器，所以可通过显微镜观察是否有细胞核或复杂细胞器区分是绿藻还是蓝细菌；环境容纳量是一定的环境条件下所能维持的种群最大数量，氮、磷可以促进藻类的生长，因此富含氮、磷的污水排入导致该湖泊中藻类的环境容纳量增大。
【小问2详解】
对于水体有机物污染降解的主力军之一是好氧微生物，纳米曝气机可产生纳米级的细小气泡，能快速增加水体溶解氧，有利于增强好氧生物的有氧呼吸，加速河道中的污染物降解；水体中放养食藻虫能有效降低藻类，属于消费者，能降低有机碎屑的含量，属于分解者；治理后，该河道水质得以恢复，水生植物层次分明，两栖类和鸟类等动物迁入增多，该过程中由于具有土壤和一定的植被条件，故属于次生演替。
【小问3详解】
分析题意，水藻能量中比例为a的部分直接提供给杂食性鱼类，则要使杂食性鱼类能量增加mkJ，假设至少需要消耗藻类的能量为Y（按照最大传递效率20%计算），则Y×a×20%+Y（1-a）×20%×20%=m，解得Y=25m/4a+1。
19. 某生态系统主要物种之间的食物关系如图甲，而图乙表示该生态系统中三个物种1、2、3的环境容纳量和某时刻的实际大小。请据图回答下列问题：
（1）图甲的食物网中存在种间竞争和捕食关系的是______（填图甲中字母）。除图甲中所示以外，该生态系统的组成成分还应该有______。
（2）假设物种A从B处直接获得的食物占其食物总量的40%，以能量传递效率为10%计算，则A增加10kg，需要B______kg。
（3）物种A同化的能量一部分______，另一部分则用于自身的生长、发育和繁殖。
（4）从图乙中可知，1、2、3三个物种的环境容纳量不同是因为______（从营养结构或能量流动角度分析）。
（5）该生态系统中的野马主要以各种禾草为食，野马在生态系统中属于______（成分），其粪便中的有机物被分解时，能量从第______营养级流向分解者。采用粪堆现存量计数法对水鹿种群密度进行调查的优点是______（答出1点即可）。根据现存粪便密度计算水鹿种群密度还需要统计______和______。
【答案】（1） ①. A和C ②. 分解者、非生物的物质和能量
（2）640 （3）用于呼吸消耗
（4）1、2、3三个物种的营养级不同，营养级越高，能量越少，环境容纳量越小
（5） ①. （初级）消费者 ②. 一 ③. 对水鹿没有伤害、对其生活干扰小 ④. 水鹿平均日排便堆数 ⑤. 粪堆存留时长
【解析】
【分析】1、生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物部分和能量，图甲中，B、F是生产者，其余为消费者。
2、环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量，图乙中物种2的种群数量远高于环境容纳量，物种1和3种群实际大小在环境容纳量之下。
【小问1详解】
图甲中，A以C为食，所以A和C之间存在捕食关系；A和C都以B为食，所以A和C之间还存在种间竞争，即A和C之间同时存在种间竞争和捕食关系。图甲是某生态系统主要物种之间的食物关系，只包括生产者和消费者，生态系统的组成成分还应该有分解者和非生物的物质和能量。
【小问2详解】
相邻两个营养级之间能量传递效率在10%~20%之间，A的食物来源有B和C，C又以B为食物，若A增加10kg，至少要从A的上一营养级获得10÷10%=100kg；A从B处直接获得的食物占其食物总量的40%，所以至少需要B的量为100×40%=40kg，至少需要C的量是100-40=60kg；C要获得60kg，则至少需要B的量为60÷10%=600kg；所以A增加10kg，需要B=40+600=640kg。
【小问3详解】
生物的同化量=呼吸散失的能量+自身的生长、发育和繁殖的能量，故物种A同化的能量一部分因呼吸作用而散失，另一部分则用于自身的生长、发育和繁殖。
【小问4详解】
1、2、3三个物种的环境容纳量不同，从营养结构或能量流动角度分析，是因为1、2、3三个物种的营养级不同，营养级越高，获得的能量越少，环境容纳量越小。
【小问5详解】
水鹿主要以各种禾草为食，是植食性动物，在生态系统中属于初级消费者，其粪便中的有机物为第一营养级即生产者所同化的能量，所以水鹿粪便中的有机物被分解时，能量从第一营养级流向分解者。水鹿是国家Ⅱ级重点保护野生林栖动物，在调查其种群密度时，可以采用粪堆现存量计数法，该方法对水鹿没有伤害、对其生活干扰小。由于粪堆可能会被微生物分解，根据现存粪便密度计算水鹿种群密度还需要统计水鹿平均日排便堆数和粪堆存留时长。
20. 2022年我国成功举办了《湿地公约》第十四届缔约方大会，向世界展示了我国生态文明建设的成果。人类生产生活同湿地有着密切联系，但目前一些河流、湖泊等仍然面临严峻的生态问题。请回答下列问题：
（1）图1表示某湖泊中部分生物的食物关系，其中初级消费者包括____，鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类与轮虫、枝角类等浮游动物之间的种间关系包括____。
（2）图2表示该湖泊中部分营养关系（图中的数值表示能量的相对值），其中A表示的能量去向是____，a的数值是____，能量在Ⅰ、Ⅱ两个营养级间的传递效率约为____（保留整数）。
（3）水体富营养化会引起蓝细菌的爆发性增殖，其中微囊蓝细菌会分泌毒素，一段时间后图1中____体内的毒素浓度将最高，会引起一系列生态问题。生态学家提出“投放一定数量的肉食性鱼类”的经典治理方案，该方案可抑制蓝细菌数量增长的机理是_____
（4）为了提高经典治理蓝细菌方案效果，科学家又提出第二种方案：“投放一定数量的滤食性鱼类”。图3表示在放养一定数量鲢鱼后的相关实验结果（用高氮、低氮模拟水体污染程度）。
图3
①高氮实验条件下，优势物种发生了改变，改变情况是____，造成该变化的原因可能是____。
②根据实验数据分析，放养一定数量的鲢鱼在____条件下对经典治理方案促进作用更明显。
【答案】（1） ①. 浮游动物、滤食性鱼类 ②. 捕食和种间竞争
（2） ①. 流向分解者 ②. 1518.8 ③. 3%
（3） ①. 肉食性鱼类 ②. 肉食性鱼类捕食滤食性鱼类，导致浮游动物数量增加，可以大量捕食藻类，从而抑制藻类数量的增加
（4） ①. 优势种由枝角类变成桡足类 ②. 鲢鱼对枝角类的捕食较多 ③. 低氮
【解析】
【分析】某一营养级同化的能量=呼吸作用消耗的能量+产品输出的量+流入下一营养级的+流入分解者的
【小问1详解】
初级消费者是指植食性动物，为第一营养级，由图可知初级消费者包括浮游动物、滤食性鱼类，鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类、轮虫、枝角类等浮游动物均会采食蓝细菌、绿藻，形成了种间竞争关系，而鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类会捕食轮虫、枝角类等浮游动物，形成了捕食关系，所以滤食性鱼类和浮游动物之间的种间关系包括捕食和种间竞争。
【小问2详解】
由图可知，I同化的能量=呼吸作用消耗的能量+产品输出的量+流入下一营养级的能量+流入分解者的能量，其中A表示的能量去向是流向分解者的能量，由公式计算出I流向下一营养级的能量=3.6+2.3+20.8+40.1=66.8，a=I同化的能量-呼吸作用消耗的能量-产品输出的量-流入下一营养级的能量=（2200+44.4）-21.5-637.3-66.8=1518.8。能量在I、II两个营养级间的传递效率约为66.8/（2200+44.4）×100%=3%。
【小问3详解】
毒素会通过生物富集作用沿着食物链累积，所以一段时间后会在最高营养级肉食性鱼类体内的毒素浓度将最高，投放一定数量的肉食性鱼类，由于肉食性鱼类捕食滤食性鱼类，导致浮游动物数量增加，可以大量捕食蓝细菌，从而抑制蓝细菌数量的增加，利用生物的种间关系起到相互制约的作用。
【小问4详解】
①由图可知，高氮组随着培养天数的增加，桡足类的数量在增加，枝角类的数量在减少，说明优势种由枝角类变成桡足类，可能是因为高氮条件下鲢鱼对枝角类的捕食较多。
②根据实验数据分析，在低氮的条件下，蓝细菌数量降得更低，所以放养一定数量的鲢鱼在低氮条件下对经典治理方案促进作用更明显。
21. 为探究外来物种入侵的原因，研究者在加拿大一枝黄花（SC）入侵地以其入侵不同阶段的植物群落为研究对象，对本土植物物种常见优势种的生态位变化进行了定量分析，如下表所示，请回答下列问题。
表：不同入侵梯度样地中常见本土植物的生态位宽度
本土植物物种 SC入侵梯度（株数/m2）
0 5~7 11~13 >18
①野老鹳草 0.6753 0.4864 0.3955 0.1991
②禺毛茛 0.2000 0.3827 0.3997 0.4894
③天胡荽 0.2982 0.3476 0.3816 0.4503
④蛇含委陵菜 0.3875 0.4727 0.4869 0.5878
⑤细柄草 0.6979 0.6864 0.7885 0.8715
⑥白茅 0.7695 0.5438 0.4660 0.3839
⑦雀稗 0.8876 0.4648 0.2810 0.1993
（1）区别不同群落的重要特征是_____________，可用丰富度反映其数量。要研究某物种在群落中的生态位，通常要研究其所处的空间位置、占用资源的情况以及____________等。
（2）由表中数据可得，随SC入侵密度逐渐增加，____________（填表中序号）的生态位宽度明显减少，这说明____________。
（3）研究者测量了上述几种植物体内氮元素的含量，发现SC体内氮元素含量远高于生态位宽度明显减少的植物，据此可初步推测SC能成功入侵的原因是____________。为进一步验证该推测，科研人员探究了氮元素（用铵态氮处理，单位：mmol·L-1）对SC地下部分和地上部分生物量的影响，部分结果如下图（对照组用10mmol·L-1铵态氮处理）所示。
实验结果表明，SC能成功入侵的机制是：_____________，从而提高自身的环境适应能力。
（4）相关部门接收到SC的举报信息后，一般采取的措施为在其种子成熟前连根拔出，分析其原因为_____________。
（5）下表为食物链“草→鼠→鹰”中各种群一年间的能量流动情况（单位：107kJ·a-1）。
种群 同化的总能量 用于生长、发育和繁殖的能量 呼吸消耗 传递给分解者 传递给下一营养级 未被利用的能量
草
69.5 7.0 19.0 45.5
鼠 19.0 9.0
1.0
4.5
鹰 3.5 1.0 2.5 微量不计 无
据表分析，草用于生长、发育和繁殖的能量是_____________107kJ·a-1。能量从草到鼠的传递效率为______________%（小数点后保留一位），植物的“气味”提供可采食的信息属于______________信息，说明了信息传递在生态系统中的作用是_____________。
【答案】（1） ①. 物种组成 ②. 种间关系
（2） ①. ①⑥⑦ ②. 入侵种与①⑥⑦生态位重叠度大，种间竞争激烈
（3） ①. SC的根系发达，氮元素的积累能力强 ②. 在低氮环境中，促进地下部分生长扩大吸收氮的面积，在高氮环境中，促进地上部分生长来增加光合面积
（4）有效减少种子传播，避免其无性繁殖。
（5） ①. 71.5 ②. 13.5 ③. 化学 ④. 调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定或能影响群落演替
【解析】
【分析】1、群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，其研究内容包括群落的边界和范围、群落的物种组成、种间关系、群落演替、生态位、空间结构、群落演替等。
2、生态位是指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，研究植物的生态位，需要研究的方面有它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度以及它与其他物种的关系等；各种生物都占据着相对稳定的生态位，有利于不同生物充分利用环境资源。
【小问1详解】
物种组成是区分不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素；生态位是指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，以及种间关系等。
【小问2详解】
根据表格数据可知，随着SC入侵梯度增加，①⑥⑦数量逐渐减少，说明其生态位宽度明显减少，说明①⑥⑦与SC的生态位有较大重叠，SC与它们之间的种间竞争强烈。
【小问3详解】
植物体通过根系吸收氮素，根据题意SC体内氮元素含量远高于生态位宽度明显减少的植物，可能是SC（的根系发达）氮元素的积累能力强，使其在竞争中占有优势，使其数量增加，生态位扩大。据图可知，在低氮条件下，地下生物量大于对照组，说明可促进地下部分的生长来扩大其吸收氮的面积；在高氮条件下，地上生物量增加，推测其通过促进地上部分来增加光照面积，从而提高自身的环境适应能力。
【小问4详解】
加拿大一枝黄花（SC）根状茎发达，传播速度快，与周围植物争夺阳光和肥料，对生物多样性造成严重威胁。因此为清除该植物，可在种子成熟前，连根拔除，有效减少种子传播；通过根（无性繁殖器官）拔除后，可避免其无性繁殖。
【小问5详解】
据表分析，草用于生长、发育和繁殖的能量为（ 7.0+19.0+45.5）×107=71.5×107kJa-1；能量从草到鼠的传递效率为：鼠同化的总能量÷草同化的总能量=（19.0×107）÷（ 7.0+19.0+45.569.5）×107 ×100%=13.5%。“气味”提供可采食的信息属于化学信息，明了信息传递在生态系统中的作用是调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定或能影响群落演替。为探究猪SLA-2 抗原的呈递规律。研究者运用基因工程手段将SLA-2基因进行改造并在猪肾上皮细胞（sT2细胞）中表达。实验的主要流程如图1，图1中SLA-2基因长度为1100bp， 质粒B的总长度为4445bp， 其限制酶切点后的数字表示距复制原点的距离。图1中的限制酶的识别序列及切割位点如图2所示。请回答：
1. 过程①中，PCR扩增目的基因的反应体系为________（写出3种即可）和引物等.
2. 下列4种引物中应选择的是________。
A. 5'-GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC
B 5'-GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC
C. 5'-GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC
D. 5'-GTTTGATCACTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC
3. 控制表达载体大量扩增的组成元件是________，该结构发挥作用时通常需要的酶是________。
4. 若用 Sau3AI和 XbaI 完全酶切质粒C后电泳，请在答题纸相应位置画出可能得到电泳条带，同时标出DNA片段长度。（不考虑 PCR 时所用的引物长度对结果的影响）________
5. 科研中常用嘌呤霉素对真核细胞进行筛选，一般选择最低致死浓度的前一个浓度作为筛选浓度的原因是：既可以让大部分没有抗性的细胞死亡又不会让________。用没有抗性的细胞实验，实验结果如下图3，根据实验结果最佳的嘌呤霉素筛选浓度为________。
6. 过程⑥的受体细胞是________，为了提高该细胞克隆培养的成功率，应把它放在37°C的________中进行培养。
7. 过程⑦研究人员用________（填物质）检测肾上皮细胞生产的抗原肽。
8. 基因X表达的蛋白质是重要的药物，构建转基因X的大肠杆菌可用于生产药物蛋白，选用的质粒和基因X的结构如图所示。已知lacZ基因编码的β-半乳糖苷酶能分解白色的X-gal，产生蓝色物质，构建重组质粒时要将基因X插入lacZ基因的内部。回答下列问题：
（1）分析上图可知，质粒的______序列可与______酶结合后驱动基因转录。lacZ基因上有多个限制酶识别序列及切割位点，其优点是______。
（2）构建重组质粒时，为提高效率和防止目的基因自身环化，需要扩增基因X一侧限制酶______识别的序列，另一侧用限制酶______进行切割。
（3）利用图中质粒的两种标记基因筛选含重组质粒的工程菌时，需要在培养基中添加一定量的______，培养后挑选白色的菌落用于生产。挑选白色菌落的原因是______。
9. 1982年，“中国干扰素”之父——侯云德成功研制出我国首个基因工程药物——重组人干扰素α—1b，实现了我国基因工程药物从无到有的“零”突破，干扰素是在病毒感染后机体免疫细胞产生的一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，具有抗病毒、抗肿瘤等作用。科研人员利用大肠杆菌构建干扰素工程菌，下图是部分单链DNA序列，回答下列问题：
（1）从相应细胞中提取mRNA后，在________酶的作用下获得cDNA。也可以直接从细胞中粗提取DNA，DNA不溶于酒精，但溶于________mol/L的NaCl溶液。
（2）通过PCR技术扩增干扰素基因时，所需引物序列的前9个核苷酸为________和________，所需的酶为________。
（3）构建基因表达载体时，需要选择合适的启动子，其作用是________________。若目的基因以图中单链为转录模板链，启动子应该与目的基因的________（填“左侧”或“右侧”）连接。
（4）使用一种限制酶切割目的基因和载体后，会存在目的基因的正向或反向两种连接产物，________（填“可以”或“不可以”）通过电泳来区分两种产物，在凝胶中DNA分子的迁移速率与________________（列举两点）等有关。
10. 为研究山羊乳蛋白基因编辑，实现羊乳“人源化”改造，研究人员利用CRISPR/Cas9系统敲除了山羊乳腺细胞中致敏原β－乳球蛋白（BLG）基因，同时在相应位点导入人乳铁蛋白（hLF）基因，其原理如图所示。该研究为培育羊乳中低致敏原和富含人乳铁蛋白功能营养成分的转基因山羊新品种提供了科学依据。
（1）利用CRISPR/Cas9系统敲除山羊乳腺细胞中致敏原β－乳球蛋白（BLG）基因时，科研人员设计了sgRNA引导序列，sgRNA能够通过__________与山羊基因组中BLG基因座的第一外显子（Ex1）中的靶位点结合。该sgRNA引导序列的3′端的前6个碱基为___________________。
（2）科研人员构建了BLC14乳腺特异性表达载体，并将其作为打靶载体，含山羊BLG3′端序列和BLG5′端序列、CMV（一种启动效率较高的强启动子）、hLFcDNA、NEO基因（抗性基因）等，其中CMV的作用是_________________________。
（3）将打靶载体BLC14与sgBLG/Cas9载体共转染山羊胎儿成纤维细胞，要检测人乳铁蛋白（hLF）基因是否整合到山羊基因组中，通常要提取DNA，然后进行PCR检测。提取DNA过程中需加入EDTA，EDTA的作用是_____________，防止核DNA被酶解。对PCR扩增产物对PCR产物进行电泳，结果出现多条条带，最可能的原因是__________。
11. 金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动物肝脏细胞中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将MT基因导入大肠杆菌构建工程菌，利用这一工程菌吸附工业废水中的重金属。回答下列问题：
（1）为获取目的基因，从________中提取mRNA，通过________法获得MTcDNA。MTcDNA的碱基序列与细胞中MT基因的碱基序列________（填“相同”或“不同”）。
（2）为了提高工程菌MT蛋白的产量，将MT基因与外源表达增强元件连接（图甲表示引物对应的位置）。
利用PCR检测连接是否成功，可选择的引物组合是________（填字母），该PCR反应体系中需加入________酶。
A．①+③B.①+④C.③+②D.③+④
（3）将改造后的目的基因进行PCR扩增，得到的片段末端为平末端，而载体E只有能产生黏性末端的酶切位点。为了能够将MT基因与载体E相连，可以在上述引物的________（填“5′”或“3′”）端添加能产生黏性末端的限制酶识别序列；也可以借助中间载体P将MT基因接入载体E。（图乙表示载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列）
后者具体操作步骤如下：
①选用________酶将载体P切开，再用DNA连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。
②载体P′不具有表达MT基因________和________。选用________酶组合对载体P′和载体E进行酶切，将切下的MT基因和载体E用DNA连接酶进行连接。为了提高获得重组质粒的效率，除了考虑适宜的外界条件、目的基因的浓度外，还需考虑________（写出两点）。
（4）将重组质粒导入到用________处理的大肠杆菌中完成转化；利用含有________的培养基筛选出MT工程菌。
（5）通过检测发现MT基因已经成功导入大肠杆菌，但该菌不能吸附工业废水中的重金属，可能的原因是：________。
12. 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，这种现象称为________。若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，则转入的A基因与原a基因的遗传遵循________定律。请设计两种交配实验方案并预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因”。
①实验方案1：转基因玉米×甲品系；预期结果________。
②实验方案2：________； 预期结果________。
（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，打乱了编码淀粉分支酶的基因，使A基因功能丧失，该实例反映了基因表达产物与性状的关系：________。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。依据上述统计结果分析，基因A、a与M、m的位置关系是________。类型3的基因型为________，产生类型3过程中最可能发生的变异类型为________。
13. 黄瓜是世界上重要的蔬菜作物之一，果皮与果肉颜色是商品品质的重要特征。科学家进行了以下研究：
（1）为研究黄瓜果皮颜色的遗传规律，进行以下杂交实验如图1，图2为黄瓜果皮叶绿素的代谢途径，F2中白色个体的基因型是_________。
（2）为研究黄瓜果肉颜色的遗传规律，科研人员选择突变体丙进行了图3所示的杂交实验。
①丙多代自交的目的是______________。
②科研人员以果肉绿色的野生型和果肉白绿色突变体丙3为亲本进行正反交，F1表型均为野生型。F1个体全部自交，F2的表型及比例是______，说明果肉颜色（绿色和白绿色）由一对等位基因（WG/wg）控制。
（3）SSR是DNA中的简单重复序列，非同源染色体上的SSR重复单位不同（如CA重复或GT重复），不同品种的同源染色体上的SSR重复次数不同，因此常用于染色体特异性标记。研究者取F2中白绿色和绿色个体各20株，提取DNA，表型一致的DNA作混合样本，用不同的SSR引物扩增不同样本的SSR遗传标记，电泳结果如图4.
①为了一次性扩增出条带，加入一个PCR管的多对SSR引物扩增应满足______。
A.每对引物扩增的产物长度不同
B.每对引物扩增的产物长度相同
C.所有上下游引物不能碱基互补配对
D.所有引物的长度必须相同
②根据电泳结果推测wg基因最可能位于_______号染色体上（不考虑染色体互换）。
14. 柑橘是雌雄同株植物，无核是其优良性状之一，利于鲜食和加工。我国科学家以多种方式进行柑橘无核育种，并建立了完整的无核培育体系。线粒体的雄性不育基因（CMS）可导致柑橘果实无核，显性的核基因R可使其育性恢复。部分柑橘品种雄性不育相关基因组成如表所示。回答下列问题：
柑橘品种 HJ Gl BTC HBP
细胞质 CMS CMS — —
细胞核 RR/Rr rr RR/Rr rr
（1）结合上表分析，上述4个柑橘品种，无核的是________。
（2）若用表中纯合柑橘作亲本培育新的无核品种，选择G1作________（填“父本”或“母本”）与另一亲本________杂交。
（3）若仅考虑有性生殖，用G1和杂合的BTC交得F ，F 自交得F ，理论上F 中雄性可育与雄性不育的比例为________。
（4）培育三倍体是获得无核品种的另一条有效途径，科研工作者以二倍体柑橘为母本，以四倍体柑橘为父本培育了57株三倍体柑橘。用分子标记技术对亲本及子代群体进行PCR扩增及凝胶电泳，结果如下图所示。若父本产生配子时染色体随机组合，两两分离，结合电泳结果可知母本和父本的基因型分别为aa、________，理论上F 的基因型及比例为______=______。
15. 野生稻（Y）是栽培水稻（T）的近缘祖先种，具备较多的优良性状，但其结实率（结实数/授粉的小花数）较低，为了研究野生稻的结实率，我国科研人员做了如下工作。将Y与T进行杂交得到F1，发现F1结实率降低，再将F1作为母本与T杂交，得到的子代中筛选出结实率为0.5的个体作为母本再与T杂交，连续多次后得到结实率为0.5的个体记为N，用T、N进行如下实验：
（1）甲组和乙组相比，雌配子来源相同，而雄配子来源不同，可见N和T相比，N的雄配子的育性______（填“正常”或“减半”）。
（2）甲组和丙组相比，雌配子来源不同，而雄配子来源相同，可见N和T相比，N的雌配子的育性______（填“正常”或“减半”）。
（3）经大量实验发现，N中既有纯合子又有杂合子，但其自交结实率均0.5。由此，推测子代结实率低的性状是由______（填“亲本体细胞基因型决定的”或“亲本产生的配子基因型决定的”）。
（4）科研人员发现野生稻D基因与其育性相关，为进一步研究D基因的功能，研究者将一段T-DNA插入到D基因中，致使该基因失活，失活后的基因记为d，现以野生植株和突变植株作为亲本进行杂交实验，统计母本植株的结实率，结果如表所示：
杂交编号 亲本组合 结实率
① ♀DD×♂dd 0.1
② ♀dd×DD♂ 0.5
③ ♀DD×DD♂ 0.5
①表中数据表明D基因失活后使______（填“雄配子”或“雌配子”）育性降低，
②进一步研究表明，配子育性降低是因为D基因失活直接导致配子本身受精能力下降。若让杂交①的F1给杂交②的F1授粉，预期结实率为______，所获得的F2植株的基因型及比例为_____。
③为验证F2植株的基因型，研究者根据D基因、T-DNA的序列设计了3种引物，如图，
随机选取F2植株若干，提取各植株的总DNA，可分别用引物______组合及“Ⅱ+Ⅲ”组合进行PCR，检测是否能扩增（完整的T-DNA过大，不能完成PCR扩增）。如果两组进行PCR均可完成扩增，则相应植株的基因型为______；如果______，则相应植株的基因型为______；如果______，则相应植株的基因型为______。
16. 某二倍体植物（2n=22）的性别决定方式是XY型，其花粉具有颗粒粗细及稀疏程度（B基因控制粗而稀疏，b基因控制细而密，下同）、萌发孔的直径大（D）与直径小（d）、萌发孔中内容物外凸（E）与不凸（e）、萌发孔膜清晰（A）与不清晰（a）等相对性状。为确定上述4对等位基因的位置，研究人员待某雄株（基因型为AaBbDdEe）成熟开花后，取其中的10粒花粉进行表型的统计，其结果如表所示。已知该植物花粉所有染色体均正常且活力相当，不存在致死现象且没有发生基因突变。
相对性状 颗粒粗细及稀疏程度（B/b） 萌发孔直径（D/d） 萌发孔内容物（E/e） 萌发孔膜是否清晰（A/a）
粗而稀疏 细而密 大 小 外凸 不凸 是 否
单个花粉粒编号 1 +
+
+ +
2 +
+ +
+
3 +
+ +
+
4 +
+ +
+
5 +
+ +
+
6
+ +
+
+
7
+ +
+ +
8
+ +
+
+
9
+ +
+ +
10
+ +
+
+
注：“+”表示具有该表现型，空白无该表现型
（1）表中控制花粉顺粒粗细程度的基因（B/b）和控制花粉萌发孔直径大小（D/d）的基因位于位于__________（填“一对”或“两对”）同源染色体上，依据是____________________。
（2）据表推测，__________（填“能”或“不能”）排除控制花粉萌发孔中内容物是否外凸的基因位于X、Y染色体同源区段上。
（3）已知在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体可发生互换而产生比例较少的重组型配子。据表分析，若该雄株与具有相同基因型的雌株杂交，结果发现子代中ddee的个体占1/50，则子代中花粉萌发孔直径大（D）且孔中，内容物不凸（e）的纯合个体，理论上占__________。
（4）研究人员又取该雄株的一个精原细胞（花粉母细胞）置于含放射性同位素32P的培养液中使其进行一次有丝分裂，再将其转移至普通培养液中激发其进行减数分裂，获得8个精细胞（花粉粒），这8个精细胞中不含放射性同位素32P标记的细胞数目（仅考虑表中的染色体）不可能是__________（从“0、2、4、6”中选择）个。
（5）研究人员以上述10个花粉的DNA为模板进行PCR后，检测每个花粉粒的相关基因，结果发现编号为2、4、6、8、10的花粉中存在某特殊DNA片段（设为F），而其他花粉粒没有，据此推测F位于__________染色体上，如何从该植物群体中选择材料，利用PCR技术进行实验证明你的推断？请完善下面的填空：
①应选择__________植株的配子；
②利用F的引物进行PCR扩增；
③预期结果及结论：____________________。
17. 生境是指物种或物种群体赖以生存的生态环境，生境多样性是生物多样性的基础。生境破碎化又称栖息地碎片化，是指原来连续成片的生境，由于人类建设活动的破坏和干扰，被分割、破碎，形成分散、孤立的岛状生境或生境碎片的现象。
（1）下图表示互花米草生境中的食物关系。
①上图包含的生态系统成分有________种，________是该生态系统的初级生产量。
②若斑嘴鸭摄食泥鳅和红螯螯虾的比例为1：2，则斑嘴鸭每增加20kJ 的同化量，按10%的能量传递效率计算， 通过食物网需要消耗生产者的同化量________（填“等于”、“大于”或“小于”）2000kJ。
（2）科学家在不同生境与养殖模式下统计红螯螯虾与当地的中华绒鳌蟹存活率，结果如下表。
生境类型 红螯螯虾存活率（%） 中华绒螯蟹存活率（%）
单养 混养 单养 混养
洞穴型 63.8 76.7 47.3 14.0
角落型 48.7 23.0 35.7 40.0
空旷型 18.3 34.3 20.3 6.7
①生境破碎化________（填“会”或“不会”）改变群落演替的速度和方向。
②由上表得出，在混养时中华绒鳌蟹更适合在________的生境下养殖。
（3）沉水植物具有重要的生态价值。为探究红螯螯虾对沉水植物可能造成的影响，研究人员以三种沉水植物为供试材料，检测不同体长红螯螯虾对其取食的情况，结果如下图。
①此研究的可变因素是________，通过计算比较各组________，可得出95mm体长红螯螯虾对三种沉水植物的具体影响是________。
②根据上述的研究，请简述应如何看待红螯螯虾的引进。________。
18. 下图1是某河道生态修复工程流程图，图2是该河道的模拟修复示意图。请回答下列问题：
（1）欲鉴定河道中漂浮的一层“绿膜”是绿藻还是蓝细菌，可通过显微镜观察细胞是否具有____来确定。富含氮、磷的污水排入使该河道对藻类的环境容纳量____（填“增大”或“减小”）。
（2）纳米曝气机可产生纳米级的细小气泡，能快速增加水体溶解氧，有利于____，加速河道中的污染物降解。水体中放养食藻虫能有效降低藻类和有机碎屑的含量，这说明食藻虫在生态系统中的成分可能是____。治理后，该河道水质得以恢复，水生植物层次分明，两栖类和鸟类等动物迁入增多，该群落发生的演替是____（填“初生”或、“次生”）演替。
（3）下图表示该河流中某些生物的捕食关系。若水藻类的能量中比例为a的部分直接提供给杂食性鱼类，则要使杂食性鱼类的能量增加mkJ，至少需要消耗水藻的能量为____kJ（用含a和m的代数式表示）。
19. 某生态系统主要物种之间的食物关系如图甲，而图乙表示该生态系统中三个物种1、2、3的环境容纳量和某时刻的实际大小。请据图回答下列问题：
（1）图甲的食物网中存在种间竞争和捕食关系的是______（填图甲中字母）。除图甲中所示以外，该生态系统的组成成分还应该有______。
（2）假设物种A从B处直接获得的食物占其食物总量的40%，以能量传递效率为10%计算，则A增加10kg，需要B______kg。
（3）物种A同化的能量一部分______，另一部分则用于自身的生长、发育和繁殖。
（4）从图乙中可知，1、2、3三个物种环境容纳量不同是因为______（从营养结构或能量流动角度分析）。
（5）该生态系统中的野马主要以各种禾草为食，野马在生态系统中属于______（成分），其粪便中的有机物被分解时，能量从第______营养级流向分解者。采用粪堆现存量计数法对水鹿种群密度进行调查的优点是______（答出1点即可）。根据现存粪便密度计算水鹿种群密度还需要统计______和______。
20. 2022年我国成功举办了《湿地公约》第十四届缔约方大会，向世界展示了我国生态文明建设的成果。人类生产生活同湿地有着密切联系，但目前一些河流、湖泊等仍然面临严峻的生态问题。请回答下列问题：
（1）图1表示某湖泊中部分生物的食物关系，其中初级消费者包括____，鲢鱼、鳙鱼等滤食性鱼类与轮虫、枝角类等浮游动物之间的种间关系包括____。
（2）图2表示该湖泊中部分营养关系（图中的数值表示能量的相对值），其中A表示的能量去向是____，a的数值是____，能量在Ⅰ、Ⅱ两个营养级间的传递效率约为____（保留整数）。
（3）水体富营养化会引起蓝细菌的爆发性增殖，其中微囊蓝细菌会分泌毒素，一段时间后图1中____体内的毒素浓度将最高，会引起一系列生态问题。生态学家提出“投放一定数量的肉食性鱼类”的经典治理方案，该方案可抑制蓝细菌数量增长的机理是_____
（4）为了提高经典治理蓝细菌方案的效果，科学家又提出第二种方案：“投放一定数量的滤食性鱼类”。图3表示在放养一定数量鲢鱼后的相关实验结果（用高氮、低氮模拟水体污染程度）。
图3
①高氮实验条件下，优势物种发生了改变，改变情况是____，造成该变化原因可能是____。
②根据实验数据分析，放养一定数量的鲢鱼在____条件下对经典治理方案促进作用更明显。
21. 为探究外来物种入侵的原因，研究者在加拿大一枝黄花（SC）入侵地以其入侵不同阶段的植物群落为研究对象，对本土植物物种常见优势种的生态位变化进行了定量分析，如下表所示，请回答下列问题。
表：不同入侵梯度样地中常见本土植物的生态位宽度
本土植物物种 SC入侵梯度（株数/m2）
0 5~7 11~13 >18
①野老鹳草 0.6753 0.4864 0.3955 0.1991
②禺毛茛 0.2000 0.3827 0.3997 0.4894
③天胡荽 0.2982 0.3476 0.3816 0.4503
④蛇含委陵菜 0.3875 0.4727 0.4869 0.5878
⑤细柄草 0.6979 0.6864 0.7885 0.8715
⑥白茅 0.7695 0.5438 0.4660 0.3839
⑦雀稗 0.8876 0.4648 0.2810 0.1993
（1）区别不同群落的重要特征是_____________，可用丰富度反映其数量。要研究某物种在群落中的生态位，通常要研究其所处的空间位置、占用资源的情况以及____________等。
（2）由表中数据可得，随SC入侵密度逐渐增加，____________（填表中序号）的生态位宽度明显减少，这说明____________。
（3）研究者测量了上述几种植物体内氮元素的含量，发现SC体内氮元素含量远高于生态位宽度明显减少的植物，据此可初步推测SC能成功入侵的原因是____________。为进一步验证该推测，科研人员探究了氮元素（用铵态氮处理，单位：mmol·L-1）对SC地下部分和地上部分生物量的影响，部分结果如下图（对照组用10mmol·L-1铵态氮处理）所示。
实验结果表明，SC能成功入侵的机制是：_____________，从而提高自身的环境适应能力。
（4）相关部门接收到SC的举报信息后，一般采取的措施为在其种子成熟前连根拔出，分析其原因为_____________。
（5）下表为食物链“草→鼠→鹰”中各种群一年间的能量流动情况（单位：107kJ·a-1）。
种群 同化的总能量 用于生长、发育和繁殖的能量 呼吸消耗 传递给分解者 传递给下一营养级 未被利用的能量
草
69.5 7.0 19.0 45.5
鼠 19.0 9.0
1.0
4.5
鹰 3.5 1.0 2.5 微量不计 无
据表分析，草用于生长、发育和繁殖的能量是_____________107kJ·a-1。能量从草到鼠的传递效率为______________%（小数点后保留一位），植物的“气味”提供可采食的信息属于______________信息，说明了信息传递在生态系统中的作用是_____________。
