层级二 关键突破提升练
突破点1 DNA复制与冈崎片段、端粒与端粒酶
1.(2025·北京卷)1958年,Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验,证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是( )
A.因为15N有放射性,所以能够区分DNA的母链和子链
B.得到的DNA带的位置有三个,证明了DNA的半保留复制
C.将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果
D.选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA
2.图1表示的是细胞内DNA复制的过程,图2表示图1中RNA引物去除并修复的过程,下列有关叙述错误的是( )
A.DNA体内复制和PCR过程所需的引物不同,且PCR反应引物不需要去除
B.细胞内核酸形成过程中都存在A—U碱基对
C.酶3为DNA聚合酶,其在“被修复链”上的移动方向是5'→3',DNA聚合酶还能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸
D.酶4能催化磷酸二酯键的形成,PCR反应也需要酶4的参与
3.端粒是染色体两端有特殊序列的DNA—蛋白质复合体,端粒DNA序列在每次细胞分裂后都会缩短一截,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,导致细胞衰老。端粒长度的维持与端粒酶的活性有关,端粒酶能以自身RNA为模板修复端粒,使之延伸,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.端粒酶在修复端粒时需要的原料为核糖核苷酸
B.端粒DNA修复过程中还会用到DNA聚合酶、DNA连接酶
C.卵细胞中的端粒酶活性较高,端粒修复后可进行减数分裂
D.支原体的端粒DNA序列会随复制次数的增加逐渐缩短
4.端粒酶由蛋白质和RNA组成,能以自身RNA为模板修复端粒,其活性在正常细胞中被抑制,在肿瘤细胞中被激活。研究芪莲舒痞颗粒(QLSP)对胃炎模型鼠胃黏膜细胞端粒酶活性的影响,结果如图。下列叙述正确的是( )
注:胃复春是一种主治胃癌前期病变的临床用药。
A.端粒酶是一种逆转录酶,可被RNA酶彻底降解
B.随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐升高
C.端粒严重缩短后,可能引起细胞核体积变大、染色质收缩
D.大肠杆菌端粒随分裂次数的增加逐渐缩短,增殖能力减弱
5.DNA复制时,子链的合成与延伸需要RNA引物引导,引物的3'端作为新合成子链的起始。图1、图2分别为真核细胞DNA复制过程及结束阶段示意图,每条链5'→3'的方向由箭头指示,粗线代表母链(a链和b链),细线代表新生链(滞后链和前导链)。
图1
图2
(1)图1中,滞后链延伸的方向和DNA解旋酶的移动方向 (填“相同”或“相反”);前导链的合成需要 (填“一个”或“多个”)RNA引物。
(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口。由于新生链延伸只能沿5'→3'方向进行,导致图2中 (选填编号)处的引物去除后,缺口无法填补,造成DNA缩短。端粒位于真核生物的染色体两端,是由若干串联的DNA重复序列(四膜虫:5'-TTGGGG-3';哺乳动物:5'-TTAGGG-3')和蛋白质形成的复合体。端粒重复序列随着细胞分裂次数的增加而不断减少,导致端粒缩短;当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂并开始凋亡。细胞中存在的端粒酶则可以合成并延伸端粒。图3为真核生物四膜虫端粒合成延伸的过程。
图3
(3)四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数 (填“大于”“等于”或“小于”)人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类有丝分裂中期的一个细胞中,含有 个端粒。
(4)端粒重复序列修复使用的原料是 ,端粒酶的作用与 类似。(选填编号)
①脱氧核苷三磷酸 ②核糖核苷三磷酸 ③逆转录酶 ④DNA聚合酶 ⑤RNA聚合酶
(5)下列有关端粒的叙述,错误的是 。
A.端粒酶对维持染色体DNA的完整性起重要作用
B.人类的少数细胞如造血干细胞,端粒酶活性较高
C.人体大部分细胞因缺乏端粒酶基因,故不能延伸端粒
D.癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖
突破点2 遗传信息的表达及其调控
6.(2024·安徽卷)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶,它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是( )
种类 细胞内定位 转录产物
RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA
RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA
RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5S rRNA
注:各类rRNA均为核糖体的组成成分。
A.线粒体和叶绿体中都有DNA,两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B.基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,可影响基因表达
C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,两种酶识别的启动子序列相同
D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁
7.(2025·江苏卷)甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA,引起基因表达效应改变,如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达
B.图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上
C.蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达
D.若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观遗传效应
8.(不定项)核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列,能感受环境因素的变化而改变自身的结构和功能,从而调控基因的表达。在枯草杆菌中,有些基因的mRNA上具有SAM感受型核糖开关,其调节机制如图所示。据图分析,下列叙述错误的是( )
注:RBS为mRNA上的核糖体结合位点。
A.SAM可以抑制相关基因的翻译来调节代谢过程
B.RBS的下游区域中存在启动子,是翻译的起始位置
C.环境因素的变化可改变某些基因自身的结构和功能,进而影响该基因的表达
D.由于核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,导致基因不能表达
9.(2025·江苏卷)真核细胞进化出精细的基因表达调控机制,图示部分调控过程。请回答下列问题。
(1)细胞核中,DNA缠绕在组蛋白上形成 。由于核膜的出现,实现了基因的转录和 在时空上的分隔。
(2)基因转录时, 酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA,直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和 。分泌蛋白的肽链在 完成合成后,还需转运到高尔基体进行加工。
(3)转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析,lncRNA调控基因表达的主要机制有 。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白,引导降解与其配对结合的RNA。据图可知,miRNA发挥的调控作用有 。
(4)外源RNA进入细胞后,经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白,科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理,分析RNA农药的优点有 。
10.(2025·湖北卷)治疗疟疾的药物青蒿素主要从植物黄花蒿中提取,但含量低。为培育青蒿素含量高的黄花蒿新品种,科研工作者开展了相关研究,发现青蒿素主要在叶片的腺毛中合成与积累,并受到如水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)等植物激素的调节。研究表明,SA和MeJA通过调控miR160的表达量(miR160是一种微小RNA,能与靶mRNA结合,引起后者降解),影响黄花蒿腺毛密度和青蒿素含量。miR160的一种靶mRNA编码ARF1蛋白,该蛋白影响青蒿素合成关键酶基因DBR2的表达。研究结果如图所示。
回答下列问题。
(1)青蒿素主要在叶片的腺毛中合成与积累,其根本原因是 。
(2)据图分析可知,miR160的表达量与青蒿素含量间呈现 相关性,并且可以推测外源MeJA处理对青蒿素含量的影响是: 。
(3)基于上述材料,miR160通过直接影响 ,调控青蒿素的合成。
(4)请写出SA、ARF1、miR160和DBR2调控青蒿素生物合成的通路(用“→”表示促进,用“”表示抑制,显示各成员间的调控关系): 。
(5)请根据上述材料,提出一种培育青蒿素含量高的黄花蒿新品种的思路: 。
突破点3 变异类型的判断及相关实验
11.吖啶橙能镶嵌于两个相邻的碱基对之间使部分DNA双螺旋松开,这两个碱基对的距离被拉大一倍。这样的DNA在复制过程中,DNA链会增加或缺失一个碱基,造成移码突变。下列有关叙述正确的是( )
A.使用吖啶橙诱变基因,会使染色体上增加或减少一个片段
B.吖啶橙诱变造成的移码突变一定会导致基因表达的多肽链延长
C.基因突变使DNA序列发生改变,一定会引起生物体性状的改变
D.紫外线、X射线、亚硝酸盐也可能会使DNA发生移码突变
12.基因突变、基因重组和染色体变异是常见的生物变异类型,如图为几种染色体片段交换的模式图。下列相关叙述不正确的是( )
甲
乙
丙
A.某DNA分子上插入若干碱基对,使基因数目发生改变,属于染色体结构变异而非基因突变
B.图甲和图乙所示过程均属于染色体变异
C.图丙所示过程发生在同源染色体非姐妹染色体单体之间,属于基因重组
D.图甲、乙、丙所示过程均会涉及DNA片段的断裂和重新融合
13.(不定项)实现基因重组的方式之一是染色体互换。科学家用性染色体构型如图所示的果蝇作亲本,进行了杂交实验。已知Y染色体不携带图示基因,不考虑其他变异,下列叙述正确的是( )
A.减数分裂Ⅰ后期也会发生基因重组
B.图示雌果蝇的两条X染色体均发生了结构变异
C.若亲本果蝇未发生染色体互换,则F1雄果蝇X染色体构型1/2异常
D.若F1中出现两种性状均为野生型的个体,则亲代果蝇发生了染色体互换
14.小麦单倍体常通过远缘花粉刺激卵细胞的方法获得。研究人员将玉米(二倍体)和普通小麦(六倍体)进行杂交,受精卵排除玉米花粉的染色体得到小麦单倍体胚。经过人工诱导和筛选培育抗赤霉病小麦品种,育种流程如图所示,数字表示过程。下列分析正确的是( )
A.培育抗赤霉病小麦品种利用了基因重组的遗传学原理
B.过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦的种子或幼苗
C.过程②可通过接种适量的赤霉菌筛选抗赤霉病小麦品种
D.筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦将产生生殖隔离
15.为适应全球气候逐渐变暖的大趋势,研究水稻耐高温的调控机制,对水稻遗传改良具有重要意义。请回答相关问题。
(1)研究者获得了一株耐高温突变水稻甲,高温下该突变水稻表皮蜡质含量较高。让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,说明耐高温为 性状,且最可能由 对等位基因控制。
(2)另外一株耐高温突变水稻乙为隐性突变,其基因位于水稻的3号染色体上,为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变所致。科学家让突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1自交得F2,统计分析F1和F2的表型及比例。不考虑再次发生突变或染色体互换,预期实验结果和结论。
①若 ,
说明两个突变基因为同一基因;
②若 ,
说明两个突变基因是同源染色体上的非等位基因;
③若 ,
说明两个突变基因是非同源染色体上的非等位基因。
(3)为进一步确定突变位点,研究者进行了系列实验,如下图所示。
图1
注:caps为3号染色体上的分子标记。
图2
图3
①图1中F1处于 期,此时3号染色体发生互换,产生F2中相应的植株,然后用F2植株进行 ,可获得纯合重组植株R1~R5。
②对R1~R5进行分子标记及耐高温性检测,结果如图2、图3所示。分析可知,耐高温突变基因位于分子标记 之间。
(4)基因OsWR2的表达能促进水稻表皮蜡质的合成。为了验证“高温胁迫下维持较高的蜡质含量是水稻耐高温的必要条件”,研究小组以突变体甲为对照组, 为实验组,将两种水稻置于 一段时间后,检测水稻表皮蜡质含量及耐高温性。实验结果显示 。
参考答案
突破点1 DNA复制与冈崎片段、端粒与端粒酶
1.B 解析 15N不具有放射性,A项错误。在实验过程中,两条链均被15N标记的亲代双链DNA离心后在离心管中出现一条带(重带),将第一代细菌的DNA离心后,在离心管中出现一条带(中带),将第二代细菌的DNA离心后,在离心管中出现两条带(中带与轻带)。该实验证明了DNA进行半保留复制,B项正确。将DNA变成单链后再进行离心时,亲代DNA在离心管中仅出现在重带区,第一代、第二代细菌的DNA在离心管中出现在重带区与轻带区,C项错误。本实验选择大肠杆菌作为实验材料是因为其拟核区DNA可进行复制,其DNA分子几乎不与组蛋白结合,利于研究,D项错误。
2.D 解析 结合题意可知DNA体内复制需要的引物是短单链RNA,PCR过程所需的引物为短单链DNA,因此PCR过程的引物不需要去除,A项正确;根据题干可知,细胞中DNA复制过程中存在A—U碱基对,逆转录、转录、RNA复制过程也都存在A—U碱基对,B项正确;依据题干可知酶3为DNA聚合酶,其在“被修复链”上的移动方向是5'→3',DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,C项正确;依据题干可知,酶4是DNA连接酶,DNA连接酶能催化磷酸二酯键的形成,PCR反应不需要酶4的参与,D项错误。
3.B 解析 端粒酶在修复端粒时需要的原料为脱氧核糖核苷酸,A项错误;DNA修复过程中会用到DNA聚合酶、DNA连接酶,B项正确;卵母细胞中的端粒酶活性较高,卵细胞是成熟的生殖细胞,不能进行减数分裂,C项错误;支原体是原核生物,不存在端粒,D项错误。
4.C 解析 端粒酶催化的是以RNA为模板合成DNA的过程,是一种逆转录酶,端粒酶由蛋白质和RNA组成,可被蛋白质酶和RNA酶彻底降解,用RNA酶无法将其彻底降解,A项错误;由题图可知,随QLSP浓度升高,端粒酶阳性的小鼠个体数逐渐减少,故随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐降低,B项错误;随着DNA分裂次数的增加,端粒会逐渐缩短,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损失,细胞开始衰老,表现为细胞核体积变大、染色质收缩,C项正确;大肠杆菌为原核生物,没有染色体,因而没有端粒,D项错误。
5.答案 (1)相反 一个
(2)③
(3)大于 184
(4)① ③
(5)C
解析 (1)图1中,滞后链的延伸方向是向左的,DNA解旋酶的移动方向是向右的,二者方向相反;前导链的延伸方向和DNA解旋酶的移动方向相同,前导链的合成需要一个RNA引物。(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口,图2中③处的引物需要去除,缺口无法填补,造成DNA缩短。(3)四膜虫的一个端粒重复序列中G和C的比例较高,G和C通过3个氢键相连,而A和T通过2个氢键相连,因此四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数大于人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类一个细胞中有46条染色体,在有丝分裂过程中染色体进行复制,出现染色单体,端粒位于真核生物染色体的两端,因此端粒数为46×2×2=184(个)。(4)端粒重复序列修复使用的原料是①脱氧核苷三磷酸,端粒酶的作用是以RNA为模板,合成DNA链,因此端粒酶的作用与③逆转录酶类似。(5)端粒酶可以合成并延伸端粒,对维持染色体DNA的完整性起重要作用,A项正确;人类的少数细胞如造血干细胞的分裂能力旺盛,端粒酶活性较高,可维持端粒的长度,B项正确;人体内的大部分细胞都含有端粒酶基因,但是表达的量较低,C项错误;癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖,D项正确。
突破点2 遗传信息的表达及其调控
6.C 解析 线粒体和叶绿体中都有DNA,二者均是半自主性细胞器,其基因转录时使用各自的RNA聚合酶,A项正确。基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,从而影响基因的转录,影响基因表达,B项正确。由表可知,RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,但两种酶催化形成的rRNA种类不同,且酶具有专一性,说明两种酶识别的启动子序列不同,C项错误。RNA聚合酶Ⅰ在核仁中发挥作用,编码该酶的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁,D项正确。
7.D 解析 由题图可知,转录产生的mRNA发生碱基甲基化修饰后可被降解,或被甲基化读取蛋白Y识别后引起表达效应的改变,因此可通过影响翻译过程调控基因的表达,A项错误。mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸,B项错误。由题图可知,蛋白Y可结合甲基化的mRNA并促使其翻译表达出肽链,C项错误。DNA的碱基甲基化可通过影响基因的转录过程调控基因的表达,引起表观遗传效应,D项正确。
8.BCD 解析 SAM是mRNA上的感受型核糖开关,RBS是核糖体结合的位点,与翻译过程有关,故SAM可以抑制相关基因的翻译来调节代谢过程,A项正确;启动子是基因上游RNA聚合酶识别和结合的区域,而RBS为mRNA上的核糖体结合位点,不存在启动子,B项错误;由题干信息可知,环境因素变化不是改变基因的结构和功能,而是通过改变核糖开关的结构和功能,进而影响基因的表达,C项错误;由题图可知,核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,但不影响基因的表达,D项错误。
9.答案 (1)染色体(或染色质) 翻译
(2)RNA聚合 tRNA 粗面内质网
(3)在细胞核中,lncRNA与DNA模板链结合调控转录;在细胞质中,lncRNA与mRNA结合,影响翻译 miRNA与AGO等蛋白结合形成的沉默复合蛋白既可以与lncRNA结合,又能与mRNA结合,并引导其发生降解
(4)可精准沉默害虫的关键基因,抑制害虫关键基因的表达,且RNA易被分解,避免造成环境污染
解析 (1)DNA与组蛋白结合形成染色体(或染色质),核膜分隔细胞核与细胞质,使基因转录(细胞核内)和翻译(细胞质中)在时空上分离,保障调控有序。
(2)转录由RNA聚合酶启动,催化RNA合成;翻译过程依赖rRNA(核糖体成分)、mRNA(模板)、tRNA(转运氨基酸)的参与;分泌蛋白的肽链在粗面内质网完成合成后,再经高尔基体加工。
(3)lncRNA调控基因表达的机制分两步:细胞核内与DNA模板链结合调控转录;细胞质中与mRNA结合影响翻译。miRNA与AGO等蛋白结合后形成的沉默复合蛋白,既可以与lncRNA结合,又能与mRNA结合,并引导其发生降解。
(4)RNA农药利用序列特异性,精准沉默害虫的关键基因,干扰其生命活动;且RNA易被环境分解,无残留污染风险,绿色高效。
10.答案 (1)基因的选择性表达,青蒿素相关基因在叶片的腺毛特异性表达
(2)负 通过降低miR160的表达量提高青蒿素的含量
(3)ARF1 mRNA
(4)SAmiR160ARF1→DBR2→青蒿素合成
(5)敲除miR160基因,增加ARF1和DBR2基因的表达
解析 由图1可知,SA或MeJA处理后miR160表达量下降。由图2可知,miR160表达会导致青蒿素含量下降。由图3可知,ARF1基因表达可以促进DBR2基因的表达。
(1)青蒿素在叶片腺毛中合成的根本原因是基因的选择性表达,青蒿素相关基因在叶片的腺毛特异性表达。
(2)由图2可知,miR160的表达量与青蒿素含量间呈现负相关性,结合图1 MeJA可以抑制miR160的表达量,因此MeJA可以提高青蒿素的含量。
(3)由“miR160的一种靶mRNA编码ARF1蛋白”可知,miR160直接影响的靶mRNA为ARF1 mRNA。
(4)由图1可知,SA抑制miR160,miR160会降解ARF1 mRNA,ARF1会促进DBR2的表达,DBR2是青蒿素合成关键酶基因。
(5)可以敲除miR160基因,增加ARF1和DBR2基因的表达进而增加青蒿素的含量。
突破点3 变异类型的判断及相关实验
11.D 解析 基因突变是染色体某一个位点上基因的改变,不会使染色体增加或减少一个片段,A项错误;移码突变可能使mRNA上终止密码子提前出现而使多肽链缩短,B项错误;基因突变可能发生在非编码序列,不一定引起生物性状改变,C项错误;物理因素、化学因素、生物因素都能引起基因突变,D项正确。
12.C 解析 DNA分子上插入若干碱基对,若只改变了某个基因的碱基排列顺序,未改变基因数目,属于基因突变,若改变了DNA分子上的基因数目,则属于染色体结构变异,因此某DNA分子上插入若干碱基对,使基因数目发生改变,属于染色体结构变异,A项正确;图甲所示过程发生在一条染色体内部,未改变基因数目,但改变了基因排列顺序,属于染色体结构变异中的倒位,图乙所示过程为非同源染色体之间的片段交换,属于染色体结构变异中的易位,B项正确;减数分裂Ⅰ前期若同源染色体非姐妹染色单体之间交换的是对等片段(等位基因),不造成基因数目和排列顺序的改变,属于基因重组,但图丙所示过程,交换的是非对等片段,导致交换后的两条染色体出现重复的片段,属于染色体结构变异中的重复、缺失,C项错误;图甲、乙、丙都属于染色体结构变异,均会涉及DNA片段的断裂和重新融合,D项正确。
13.AB 解析 减数分裂过程中发生基因重组的时期:减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合;减数分裂Ⅰ前期,同源染色体的非姐妹染色单体发生互换,A项正确。图示雌果蝇X染色体一条存在片段缺失,另一条X染色体存在来自Y染色体的附加臂,均发生了染色体结构变异,B项正确。亲本雄果蝇X、Y染色体均正常,雌果蝇两条X染色体均异常,F1雄果蝇的X染色体来自雌果蝇,故其X染色体结构均异常,C项错误。亲本雌果蝇的基因型为XBdXbD,雄果蝇的基因型为XbdY,不发生染色体互换时,后代基因型及表型为XBdXbd(棒状眼淡红眼雌果蝇)、XBdY(棒状眼淡红眼雄果蝇)、XbDXbd(野生型野生型雌果蝇)、XbDY(野生型野生型雄果蝇),其中基因型为XbDXbd、XbDY个体的两种性状均为野生型;发生染色体互换时,雌配子的基因型为XBd、XbD、XBD、Xbd,雄配子的基因型为Xbd、Y,雌雄交配后,后代雌果蝇的基因型及表型为XBdXbd(棒状眼淡红眼)、XbDXbd(野生型野生型)、XBDXbd(棒状眼野生型)、XbdXbd(野生型淡红眼),后代雄果蝇的基因型及表型为XBdY(棒状眼淡红眼)、XbDY(野生型野生型)、XBDY(棒状眼野生型)、XbdY(野生型淡红眼),其中基因型为XbDXbd、XbDY个体的两种性状均为野生型,因此有无染色体互换,F1中都会出现两种性状均为野生型的个体,D项错误。
14.C 解析 过程①小麦单倍体胚变为六倍体小麦幼胚利用了染色体数目变异的原理,过程②人工诱导获得并筛选抗赤霉病小麦品种利用了基因突变的原理,A项错误;过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦单倍体胚或幼苗,含三个染色体组的单倍体小麦不会产生种子,B项错误;过程②通过人工诱导基因突变以期获得具有抗赤霉病性状的小麦品种,因基因突变具有不定向性,因此可用接种适量的赤霉菌营造特定的环境条件,选择出抗赤霉病小麦品种,C项正确;筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦品种的遗传物质虽有差异,但未产生生殖隔离,D项错误。
15.答案 (1)隐性 一
(2)F1和F2都耐高温 F1不耐高温,F2中不耐高温∶耐高温=1∶1 F1不耐高温,F2中不耐高温∶耐高温=9∶7
(3)减数分裂Ⅰ前(四分体时期) 自交 caps3~caps4
(4)敲除基因OsWR2的突变体甲 高温环境 实验组水稻植株蜡质含量低于对照组,且不耐高温
解析 (1)分析题意可知,让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,即出现3∶1的性状分离比,符合基因分离定律,说明这对相对性状最可能是由一对基因控制的,并且耐高温为隐性性状。
(2)本实验目的是探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致,则可使突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1再自交,观察其F1和F2的表型及比例(不考虑互换)。预期实验结果和结论:①若两个突变基因为同一基因突变所致,突变体甲与突变体乙进行杂交,子代全是突变体,即F1和F2都耐高温;②若两个突变基因是同源染色体上的非等位基因(两对基因均位于3号染色体上),假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1基因型为AaBb,表现为不耐高温,由于两对基因在一对同源染色体上,所以F1产生的配子基因型及比例为Ab∶aB=1∶1,则F1自交产生的F2基因型及比例为AaBb∶AAbb∶aaBB=2∶1∶1,表型及比例为不耐高温∶耐高温=1∶1;③若两个突变基因是非同源染色体上的非等位基因,即符合基因的自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1基因型为AaBb,表现为不耐高温,F1自交,F2表现为A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,即F2中不耐高温∶耐高温=9∶7。
(3)①由图1可知,F1在减数分裂Ⅰ前期(或四分体时期),3号染色体的同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换,产生F2中相应的植株;自交可提高纯合子比例,故用F2植株进行自交,可获得纯合重组植株R1~R5。
②对R1~R5进行分子标记及耐高温性检测,对比图2、图3可知,植株R1、R4、R5耐高温率很低,说明耐高温基因不在caps1~caps3和caps4~caps7之间,结合植株R2、R3耐高温率很高,所以在分子标记caps3~caps4之间发生了基因突变。
(4)实验设计应该遵循对照原则,为了验证“高温胁迫下维持较高的蜡质含量是水稻耐高温的必要条件”,则对照组为突变体甲,实验组为基因OsWR2敲除的突变体甲,将两种水稻置于高温环境一段时间后,检测水稻表皮蜡质含量及高温耐性。实验结果显示实验组水稻植株蜡质含量低于对照组,且不耐高温。
1层级一 基础夯实自测练
1.(2025·黑龙江“六校联盟”联考)关于生物进化,只能靠运用证据和逻辑来推测。为寻求被子植物进化的证据,科学家分析了248组被子植物的基因组成,发现植物结构组成的变化与整个细胞基因组加倍有关。下列叙述错误的是( )
A.上述资料表明现代生物进化理论的研究已深入到基因水平
B.基因组的加倍有可能与环境骤变导致的纺锤体无法形成有关
C.化石为研究被子植物的进化提供了最直接证据
D.基因组加倍未产生新的基因,不能为植物的进化提供原材料
2.(2025·湖北卷)大数据时代,全球每天产生海量数据,预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题,科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA,实现数据长期保存。下列叙述中,DNA可以作为存储介质的优点不包括( )
A.DNA具有可复制性,有利于数据的传播
B.可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息
C.DNA长链中碱基排列的多样化,为大量数据的存储提供可能
D.DNA作为存储介质体积小,为数据携带和保存节约了大量空间
3.(2025·黑吉辽蒙卷)下列关于基因表达及其调控的叙述,错误的是( )
A.转录和翻译过程中,碱基互补配对的方式不同
B.转录时通过RNA聚合酶打开DNA双链
C.某些DNA甲基化可通过抑制基因转录影响生物表型
D.核糖体与mRNA的结合部位形成1个tRNA结合位点
4.(2025·湖北卷)我国科学家对三万余株水稻进行筛选,成功定位并克隆出耐碱—耐热基因ATT,发现该基因编码GA20氧化酶,从而调控赤霉素的生物合成。适宜浓度的赤霉素通过调节SLR1蛋白的含量,减少碱性和高温环境对植株的损伤。下列叙述错误的是( )
A.该研究表明基因与性状是一一对应关系
B.ATT基因通过控制酶的合成影响水稻的性状
C.可以通过调节ATT基因的表达调控赤霉素的水平
D.该研究成果为培育耐碱—耐热水稻新品种提供了新思路
5.(2025·山东卷)镰状细胞贫血是由等位基因H、h控制的遗传病。患者(hh)的红细胞只含异常血红蛋白,仅少数患者可存活到成年;正常人(HH)的红细胞只含正常血红蛋白;携带者(Hh)的红细胞含有正常和异常血红蛋白,并对疟疾有较强的抵抗力。下列说法错误的是( )
A.引起镰状细胞贫血的基因突变为中性突变
B.疟疾流行区,基因h不会在进化历程中消失
C.基因h通过控制血红蛋白的结构影响红细胞的形态
D.基因h可影响多个性状,不能体现基因突变的不定向性
6.(2024·黑吉辽卷)栽培马铃薯为同源四倍体,育性偏低。GBSS基因(显隐性基因分别表示为G和g)在直链淀粉合成中起重要作用,只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换,下列叙述错误的是( )
A.相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆粗壮,块茎更大
B.选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题,并保持优良性状
C.Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因
D.若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,子代中产直链淀粉的个体占35/36
7.(2025·陕晋宁青卷)专食性绢蝶幼虫以半荷包紫堇叶片为食,成体绢蝶偏好在绿叶型半荷包紫堇植株附近产卵。生长于某冰川地域的半荷包紫堇因bHLH35基因突变使叶片呈现类似岩石的灰色,不易被成体绢蝶识别。冰川消融导致裸露岩石增多、分布范围扩大,则该地区( )
A.半荷包紫堇突变的bHLH35基因频率会逐渐增加
B.半荷包紫堇bHLH35基因突变会引起绢蝶的变异
C.灰叶型半荷包紫堇的出现标志着新物种的形成
D.冰川消融导致绢蝶受到的选择压力减小
8.(2025·黑吉辽蒙卷)下列关于现代生物进化理论的叙述,错误的是( )
A.进化的基本单位是种群
B.可遗传变异使种群基因频率定向改变,导致生物进化
C.某些物种经过地理隔离后出现生殖隔离会产生新物种
D.不同物种间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展
9.海岛上有一群野兔,后因地质变迁,变为一南一北相互隔绝的两岛,野兔被随机分成两部分。野兔体色受A(黑色)、a(白色)、a1(灰色)控制,原岛上野兔种群的基因频率为A(60%)、a(40%);十年后,南岛野兔种群的基因型频率为AA(55%)、Aa(10%)、aa(35%),北岛野兔种群的基因频率为A(8%)、a(32%)、a1(60%)。下列叙述正确的是( )
A.全部野兔所含有的与体色有关的全部基因是这个种群的基因库
B.与原来相比,南岛和北岛的野兔种群的基因频率都发生了改变
C.南岛和北岛的野兔种群因不能发生基因交流从而形成两个物种
D.若a1基因由a基因突变而来,则两基因的碱基数目不一定相等
10.(2024·黑吉辽卷)作物在成熟期叶片枯黄,若延长绿色状态将有助于提高产量。某小麦野生型在成熟期叶片正常枯黄(熟黄),其单基因突变纯合子m1在成熟期叶片保持绿色的时间延长(持绿)。回答下列问题。
(1)将m1与野生型杂交得到F1,表型为 (填“熟黄”或“持绿”),则此突变为隐性突变(A1基因突变为a1基因)。推测A1基因控制小麦熟黄,将A1基因转入 个体中表达,观察获得的植株表型可验证此推测。
(2)突变体m2与m1表型相同,是A2基因突变为a2基因的隐性纯合子,A2基因与A1基因是非等位的同源基因,序列相同。A1、A2、a1和a2基因转录的模板链简要信息如图1所示。据图1可知,与野生型基因相比,a1基因发生了 ,a2基因发生了 ,使合成的mRNA都提前出现了 ,翻译出的多肽链长度变 ,导致蛋白质的空间结构改变,活性丧失。A1(A2)基因编码A酶,图2为检测野生型和两个突变体叶片中A酶的酶活性结果,其中 号株系为野生型的数据。
图1
图2
(3)A1和A2基因位于非同源染色体上,m1的基因型为 ,m2的基因型为 。若将m1与m2杂交得到F1,F1自交得到F2,F2中自交后代不发生性状分离个体的比例为 。
参考答案
1.D 解析 科学家通过分析基因组成来研究生物进化,这表明现代生物进化理论的研究已深入到基因水平,A项正确。环境骤变(例如温度骤降)可能会导致纺锤体无法形成,使得染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍,基因组加倍,B项正确。化石是保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹,它直接记录了生物的进化历程,为研究生物进化提供了最直接证据,C项正确。基因组加倍属于染色体数目变异,染色体变异是可遗传变异的来源之一,能为生物进化提供原材料,D项错误。
2.B 解析 DNA的可复制性使得数据可以高效传递和备份是其作为存储介质的优点之一,A项不符合题意。DNA存储数据是利用碱基序列编码信息,而不是通过转录和翻译过程传递信息,不符合DNA作为存储介质的实际机制,B项符合题意。碱基排列的多样性使DNA能存储海量信息,这是其作为存储介质的核心优势之一,C项不符合题意。DNA分子密度极高,存储相同数据所需的物理空间远小于传统介质,这是其显著优点,D项不符合题意。
3.D 解析 转录过程中存在T和A的配对,翻译过程中存在U和A的配对,A项正确。转录时通过RNA聚合酶打开DNA双链,B项正确。某些DNA甲基化可通过抑制基因转录影响生物表型,C项正确。核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点,D项错误。
4.A 解析 据题干信息可知,水稻的耐碱—耐热性状至少与ATT基因和控制SLR1蛋白合成的基因有关,该研究表明基因与性状不都是简单的一一对应关系,A项错误。据题干信息可知,ATT基因编码GA20氧化酶,从而调控赤霉素的生物合成,来影响水稻的性状,B、C两项正确。该研究明确了ATT基因的作用机理,为培育耐碱—耐热水稻新品种提供了新思路,D项正确。
5.A 解析 引起镰状细胞贫血的基因突变对患者有明显的负面影响,不是中性突变,A项错误。因为携带者(Hh)的红细胞含有正常和异常血红蛋白,并对疟疾有较强的抵抗力,所以在疟疾流行区,携带者更容易存活下来,基因h会随着携带者留存下来并遗传给后代,不会在进化历程中消失,B项正确。基因h编码的血红蛋白因氨基酸替换导致蛋白质结构异常,从而使红细胞呈现弯曲的镰刀状,C项正确。基因h可影响多个性状,体现了基因和性状的关系不一定是一一对应关系,不能体现基因突变的不定向性,D项正确。
6.C 解析 多倍体植物一般具有茎秆粗壮、营养物质丰富的优点,所以相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆更粗壮,块茎更大,A项正确。植物进行无性繁殖,可保持母体的优良性状,因此选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题,并保持优良性状,B项正确。Gggg个体的精原细胞经间期复制之后基因型为GGgggggg,减数第一次分裂后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合,不考虑互换,所以GG会移向同一极,故Gggg个体产生的次级精母细胞含有2或0个G基因,C项错误。若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,产生的配子为1/6 GG、4/6 Gg、1/6 gg,由题干已知只有存在G基因才能产生直链淀粉,故子代中产直链淀粉的个体占1-(1/6)×(1/6)=35/36,D项正确。
7.A 解析 由于冰川消融,环境改变,半荷包紫堇突变的bHLH35基因使得半荷包紫堇不易被成体绢蝶识别,对其来说是有利变异,有更多的机会产生后代,故该基因的频率会逐渐增加,A项符合题意。半荷包紫堇bHLH35基因突变不会引起绢蝶的变异,B项不符合题意。bHLH35基因的突变使半荷包紫堇的基因频率发生改变,出现灰叶型的新性状,没有产生生殖隔离,不能标志着新物种的形成,C项不符合题意。冰川消融导致裸露的岩石增多,绢蝶更不易识别灰叶型的半荷包紫堇叶片,其受到的选择压力增大,D项不符合题意。
8.B 解析 现代生物进化理论认为,种群是生物进化的基本单位,A项正确。可遗传变异为生物进化提供原材料,自然选择使种群基因频率发生定向改变,导致生物进化,可遗传变异本身是不定向的,B项错误。生殖隔离是新物种形成的标志,某些物种经过长期地理隔离后会出现生殖隔离,从而产生新物种,C项正确。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,这就是协同进化,D项正确。
9.D 解析 种群基因库是指一个种群中全部个体的所有基因,A项错误。原岛上野兔种群的基因频率为A(60%)、a(40%);十年后,南岛野兔种群的基因型频率为AA(55%)、Aa(10%)、aa(35%),则基因频率为A(60%)、a(40%),基因频率不变,B项错误。南岛和北岛的野兔种群因存在地理隔离而不能发生基因交流,但不一定产生生殖隔离,C项错误。基因突变是指DNA分子中发生碱基的增添、缺失或替换,若a1基因由a基因突变而来,二者属于等位基因,碱基数目不一定相等,D项正确。
10.答案 (1)熟黄 m1
(2)碱基替换 碱基增添 终止密码子 短 ①
(3)a1a1A2A2 A1A1a2a2 1/2
解析 (1)该突变为隐性突变,则持绿为隐性性状,熟黄为显性性状,A1为显性基因,将A1导入隐性个体可验证此推测。(2)a1中C替换为T,使合成的mRNA中提前出现了终止密码子UGA,a2中在“”前增添了一个碱基,使合成的mRNA中提前出现了终止密码子UGA,终止密码子提前出现,翻译出的多肽链长度变短。由题图2可知,①的A酶的酶活性最高,突变后A酶活性降低,故①为野生型。(3)由题意可知,有一对等位基因为隐性纯合即表现为持绿性状,因为a1、a2均为基因突变产生,所以一般植株为显性纯合子,故m1基因型为a1a1A2A2,m2的基因型为A1A1a2a2;m1与m2杂交,产生的F1基因型为A1a1A2a2,F2为A1_A2_∶a1a1A2_∶A1_a2a2∶a1a1a2a2=9∶3∶3∶1,其中自交后代不发生性状分离的个体基因型及其比例为1/16A1A1A2A2、3/16A1_a2a2、3/16a1a1A2_、1/16a1a1a2a2,F2中自交后代不发生性状分离个体的比例为8/16=1/2。
7层级三 核心素养突破练
1.杂交水稻的无融合生殖是指不发生雌、雄配子的细胞核融合而产生种子的一种无性繁殖方式。无融合生殖过程主要由2个基因控制:含基因A的植株形成雌配子时,减数分裂Ⅰ异常,导致雌配子染色体数目加倍;含基因P的植株产生的雌配子不经过受精作用,直接发育成个体。雄配子的发育不受基因A、P的影响。下列有关叙述错误的是( )
A.基因型为AaPp的水稻自交,子代基因型与亲代相同
B.基因型为Aapp的水稻自交,子代染色体数与亲代相同
C.利用无融合生殖技术可以获得母本的单倍体子代植株
D.利用无融合生殖技术可以保持作物的优良性状
2.密林熊蜂可直接在角蒿花的花筒上打洞,盗取其中的花蜜(盗蜜),花筒上虽留下小孔,被盗蜜的花仍会开花,但影响结实率。密林熊蜂偏爱从较大、较高的花中盗蜜,但其身体不会接触到花的柱头。下列分析错误的是( )
A.密林熊蜂与角蒿之间可能存在协同进化
B.密林熊蜂中雄性个体体细胞中通常含有1个染色体组
C.密林熊蜂盗蜜行为会对角蒿的基因库产生影响
D.密林熊蜂的打洞行为是为了更好地适应环境而产生的
3.某植物的A基因缺失若干碱基对后会形成基因AL,基因型为ALAL的植株在幼苗时期存在10%的致死率,其他基因型个体能正常发育生长。现有基因型为ALA的该植物自交一代,下列叙述错误的是 ( )
A.子一代中ALA的基因型频率为20/39
B.子一代中AL基因频率由亲本的1/2降低为9/20
C.该植株AL和A基因频率的改变是自然选择的结果
D.AL和A基因频率的改变说明该植物发生了进化
4.(2025·湖北卷)若在一个随机交配的二倍体生物种群中,偶然出现一个有利突变基因,该突变基因可能是隐性或显性,具有突变表型的个体更容易生存和繁衍。图1与图2是在自然选择下突变基因的频率变化趋势图。据图分析,下列叙述正确的是( )
图1
图2
A.图1曲线在1 200代左右时形成了新物种
B.对比图1与图2,推测图1中有利突变基因为隐性
C.随着世代数的增加,图2曲线的峰值只能接近1,无法等于1
D.图2曲线在200~400代增长慢,推测该阶段含有利基因的纯合子占比少
5.水稻(2n=24)是我国主要的粮食作物,杂交水稻具有产量上的优势。我国学者发现了水稻雄性不育株(雄蕊发育异常,简称不育株),在杂交育种中起到重要作用。
(1)育种过程中,相比两性水稻,雄性不育株作母本的优势是 。
(2)育性正常水稻与雄性不育水稻进行杂交,F1中育性正常水稻与雄性不育水稻各占一半,F1育性正常水稻的自交后代全部为育性正常。依据结果可知: 为隐性性状。有人推测雄性不育株细胞质中不存在独立控制不育性状的基因,请写出此推测的理由: 。
(3)水稻的育性是由细胞质基因和细胞核基因共同控制的(细胞核基因:R—可育,r—不育;细胞质基因:N—可育,S—不育),只有核质基因均为不育时才表现为雄性不育,记为S(rr)。品系1(雄性不育)与品系2杂交所得子代仍表现为雄性不育,由此可大量繁殖品系1,推测品系2与育性相关的基因型为 。品系1与品系3(育性正常)杂交,收获所结的种子S(杂合子)可供农民生产种植,推测品系3与育性相关的基因型为 。
(4)研究发现,光温敏不育基因tms5的突变导致水稻无法表达一种RNA水解酶,该酶能水解Ub40基因转录产生的mRNA,后者在高温下表达增强,Ub40蛋白积累导致花粉不育。科研人员利用60Co照射籼稻品种,选育了一种光温敏雄性不育品种。请设计一个实验探究新发现的光温敏不育株是tms5基因的突变还是一个新基因的突变。
实验思路: 。
预期结果和结论: 。
参考答案
1.B 解析 基因型为AaPp的水稻自交,由于含基因A的植株形成雌配子时,减数分裂Ⅰ异常,导致雌配子染色体数目加倍,即形成AaPp的配子,含基因P的植株产生的雌配子不经过受精作用,直接发育成个体,因此,子代基因型仍为AaPp,A项正确;基因型为Aapp的水稻自交,含基因A的植株形成雌配子时,减数分裂Ⅰ异常,导致雌配子染色体数目加倍,故形成Aapp的配子,作父本时产生的雄配子是Ap和ap,则自交后代有AAappp和Aaappp两种基因型,子代染色体数与亲代不同,B项错误;含基因P的植株产生的雌配子不经过受精作用,直接发育成个体,如基因型为aaPP的母本,可产生aP的雌配子,aP可直接发育成个体,因此利用无融合生殖技术可以获得母本的单倍体子代植株,C项正确;利用无融合生殖技术可以保持作物的优良性状,如基因型为AaPp的母本,其产生后代的基因型不变,仍能保持亲本的杂种优势,D项正确。
2.D 解析 由题意可知,密林熊蜂影响角蒿花的结实率,进而影响被盗蜜的某基因型植株子代数量,改变了角蒿种群中某基因型个体的占比,进而影响基因频率,所以角蒿会发生进化,因此两者之间可能存在协同进化,A项正确;密林熊蜂中的雄性个体由卵细胞发育而来,因此体细胞中通常含有1个染色体组,B项正确;由于被盗蜜的花仍会开花,但影响结实率,影响基因的传播,因此密林熊蜂盗蜜行为会对角蒿的基因库产生影响,C项正确;变异是随机的、不定向的,自然环境选择并保存适应性强的个体,密林熊蜂的打洞行为不是为了更好地适应环境而产生的,D项错误。
3.B 解析 基因型为ALA的该植物自交,理论上产生子一代的基因型及比例为AA=1/4,ALA=1/2,ALAL=1/4,由题干可知,基因型为ALAL的植株在幼苗时期存在10%的致死率,则实际上子一代中ALAL=1/4-1/4×10%=9/40,因此子一代中AA∶ALA∶ALAL=1/4∶1/2∶9/40=10∶20∶9,可计算出三者的基因型频率分别是AA=10/39,ALA=20/39,ALAL=9/39(=3/13),A项正确;根据A项的分析,可进一步算出子一代中AL基因频率=9/39+20/39×1/2=19/39,B项错误;自然选择使基因频率发生定向改变,C项正确;生物进化的实质是种群基因频率的改变,AL和A基因频率的改变说明该植物发生了进化,D项正确。
4.D 解析 图1、图2的差别主要在于突变发生后前期的有利突变基因频率。显性和隐性有利突变的主要区别在于杂合子是否可以表现出有利性状,由于隐性突变杂合无法表现出有利性状,故前期增长缓慢,而显性突变基因的频率前期就可以快速增长。图1曲线在1 200代后只是基因频率接近1,无法判断是否产生生殖隔离,也就无法判断是否形成新物种,A项错误。根据分析可知图2为隐性有利突变,B项错误。图2为隐性突变,隐性突变作为有利性状,随着世代数的增加,可能基因频率达到1,C项错误。图2曲线在200~400代增长缓慢,根据基因频率以及哈迪—温伯格定律可知,该阶段含有利基因的纯合子占比少,D项正确。
5.答案 (1)避免人工去雄操作
(2)育性正常 若该雄性不育株细胞质中存在独立控制不育性状的基因,子代应该都不育,但子代有可育个体,说明该雄性不育株细胞质中不存在独立控制不育性状的基因
(3)N(rr) S(RR)、N(RR)
(4)将tms5突变株和光温敏不育株分为甲、乙两组,并将两组在高温下进行培养,检测Ub40蛋白含量并进行比较 若两组Ub40蛋白含量一致,则光温敏不育株是tms5基因的突变;若两组Ub40蛋白含量不一样,则光温敏不育株是另一种新基因的突变
解析 (1)水稻为两性植株,水稻花小,人工去雄不易操作,雄性不育株只能作母本,可避免人工去雄操作。(2)育性正常水稻与雄性不育水稻进行杂交,F1中育性正常水稻与雄性不育水稻各占一半,F1育性正常水稻的自交后代全部育性正常,可知育性正常为隐性性状。若该雄性不育株细胞质中存在独立控制不育性状的基因,子代应该都不育,但子代有可育个体,说明该雄性不育株细胞质中不存在独立控制不育性状的基因。(3)品系1[S(rr)]与品系2杂交所得子代仍表现为雄性不育[S(rr)],品系1只能作母本,品系2为父本,所以品系2为雄性可育,要保证子代均为S(rr),所以细胞核基因为rr,细胞质基因为N,组合为N(rr)。品系1作母本,要保证后代为杂合子,所以品系3的细胞核基因为RR,符合条件的细胞质基因为S或N,组合后为S(RR)或N(RR)。(4)为了探究新发现的光温敏不育株是tms5基因的突变还是一个新基因的突变。自变量是不育植株类型,已知温敏不育基因tms5的突变无法表达一种RNA水解酶,该酶能水解Ub40基因转录产生的mRNA,后者在高温下表达增强,Ub40蛋白积累导致花粉不育。所以如果光温敏不育株是tms5基因的突变结果,则产生相同含量的Ub40蛋白,则可以通过检测Ub40蛋白含量来判断。实验思路:将tms5突变株和光温敏不育株分为甲、乙两组,并将两组在高温下进行培养,通过检测Ub40蛋白含量进行比较。预期结果:若两组Ub40蛋白含量一致,则光温敏不育株是tms5基因的突变;若两组Ub40蛋白含量不一样,则光温敏不育株是另一种新基因的突变。
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