《2026年理想树试题攻略高中生物》

22. （12分）科研人员利用pBI-Bt和pBI-BA两种质粒载体，通过二次重组构建了同时携带Bt基因和ARA基因的表达载体，经农杆菌介导转化后，成功培育出对鳞翅目和同翅目害虫均具抗性的转基因油菜。两种pBI质粒结构如图所示。
注：Amp^R、Kan^R和Tet^R分别为氨苄青霉素抗性基因、卡那霉素抗性基因和四环素抗性基因。ClaⅠ、HindⅢ、EcoRⅠ为相应限制酶识别并切割的位点。LB为T-DNA左边界，RB为T-DNA右边界。
回答下列问题：
(1)质粒上与其在宿主细胞中复制能力相关的结构是复制原点，该结构通过与解旋酶和DNA聚合酶特异性结合，启动质粒复制。
（2）重组质粒pBI-Bt-ARA的构建采用分步双酶切策略：
①pBI - Bt载体经ClaⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切；
②pBI-BA载体经EcoRⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切。
经上述处理后，选择T4(填“T4”或“E. coli”)DNA连接酶可高效获得重组质粒。请在重组质粒pBI-Bt-ARA示意图的括号中标出ARA基因，并用→标注其转录方向。
(3)将重组载体导入农杆菌前，需先用Ca²⁺(CaCl₂)处理农杆菌，目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。获得重组农杆菌后，通过农杆菌转化法将目的基因导入油菜细胞，然后置于含卡那霉素的培养基上进行筛选和培养。
（4）重组质粒在受体细胞中成功表达后，还需通过抗虫性检测来验证转基因油菜是否获得预期的双抗性状。
(5)从环境保护的角度，简要谈谈你对该技术的看法：减少化学农药使用，降低环境污染(答出1点即可)。

答案：
22.(除标注外，每空1分，共12分)
(1)复制原点 解旋酶
(2)
(3)Ca²⁺(CaCl₂) 使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(2分) 卡那霉素(2分)
(4)抗虫性检测
(5)减少化学农药使用，降低环境污染
经典题型 基因工程的操作步骤
[深度解析]
(1)质粒上与其在宿主细胞中复制功能相关的结构是复制原点，复制原点通过与解旋酶和DNA聚合酶特异性结合，启动质粒复制(解旋酶解开DNA双链，DNA聚合酶催化子链合成)。
(2)由pBI−Bt载体和pBI−BA载体分别经ClaⅠ和EcoRⅠ酶切并补平末端可知，选择T4DNA连接酶可高效获得重组质粒，因为T4DNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端，且E.coliDNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4DNA连接酶。由题图可知，pBI−Bt载体经ClaⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切，pBI−Bt载体经酶切后会变成链状，一端是HindⅢ酶切后形成的黏性末端，一端是平末端；pBI−BA载体经EcoRⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切，一端是HindⅢ酶切后形成的黏性末端，一端是平末端，在T4DNA连接酶的作用下，两个平末端会拼接在一起，两个HindⅢ酶切后形成的黏性末端会拼接在一起，即含有ARA基因的T−DNA片段更靠近RB，由题图中启动子方向可知，形成的重组质粒pBI−Bt−ARA中，含有ARA基因的T−DNA片段是逆时针转录的，含有Bt基因的T−DNA片段是顺时针转录的，具体位置与转录方向见答案。
(3)将重组载体导入农杆菌前，需先用Ca²⁺(CaCl₂)处理农杆菌，目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。获得重组农杆菌后，通过农杆菌转化法将目的基因导入油菜细胞，然后置于含卡那霉素的培养基上进行筛选和培养，因为重组质粒pBI−Bt−ARA的T−DNA上含有卡那霉素抗性基因。
(4)验证转基因油菜是否获得预期性状属于个体生物学水平的鉴定，预期性状为转基因油菜具有害虫抗性，所以还需要进行抗虫性检测。
(5)通过转基因技术使油菜具备抗虫特性减少了杀虫剂的使用，降低了杀虫剂等化学农药对环境的污染。
归纳总结：基因工程技术的基本步骤
(1)目的基因的筛选与获取：可从基因文库中获取、利用PCR技术扩增或人工合成等。
(2)基因表达载体的构建：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、复制原点和标记基因等。其中标记基因常采用抗生素抗性基因或荧光蛋白基因。
(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：分子水平上的检测可以采用PCR等技术检测受体的染色体DNA上是否成功插入目的基因或检测目的基因是否转录出mRNA，还可以采用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否成功翻译出蛋白质。其次还需要进行个体生物学水平的鉴定。

23. （12分）西葫芦的无壳种子（薄种皮）在籽用西葫芦的加工中具有天然优势。研究人员为探究西葫芦种子无壳性状的遗传机制，利用有壳品系P₁与无壳品系P₂杂交得F₁，F₁一部分个体自交得F₂，F₂表型及比例为有壳：无壳=3：1。
回答下列问题：
（1）无壳基因与有壳基因的本质区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同。根据实验结果，无壳为隐性性状。若F₂中有壳个体随机交配，后代中无壳个体所占比例为$\frac{1}{9}$。
(2)西葫芦染色体的某DNA片段可能因插入或缺失一定量的核苷酸而出现差异，该DNA片段可作为一种分子标记(InDel标记)。InDel标记在染色体的不同位置均有出现，并能通过PCR和电泳检测。研究人员为确定无壳基因的位置，针对12号染色体设计了若干对InDel标记。将F₁与P₂杂交，得到子代群体(Fₜ)，检测亲代、Fₜ的InDel标记，其中一对InDel标记电泳检测结果如图1所示，推测F₁的电泳条带类型与甲相同。若无壳基因不位于12号染色体上，则Fₜ中电泳条带类型(即种皮性状)的组合有4种；若无壳基因位于12号染色体上，则Fₜ中电泳条带类型(即种皮性状组合)的数量比接近1:1(不考虑互换)。

(3)研究人员根据(2)的结果确认无壳基因位于12号染色体上。已知同一条染色体上的基因与分子标记间的距离越近，则交换数量越少。12号染色体上的部分InDel标记与无壳基因的交换情况如图2所示，因此推测无壳基因可能分布于②③(填序号)之间。
（4）若某西葫芦个体含有壳基因，但因环境因素（如低温）导致种皮变薄，表现为“无壳”，该现象属于不可遗传变异（填“可遗传变异”或“不可遗传变异”），其遗传物质未发生（填“发生”或“未发生”）改变。

答案： 23.(除标注外，每空1分，共12分)
(1)脱氧核苷酸的排列顺序不同 无壳$ \frac{1}{9}$
(2)甲 4(2分) 1:1(2分)
(3)②③(2分)
(4)不可遗传变异 未发生
重难考点 可遗传变异、遗传规律及电泳
信息提炼：有壳品系P₁与无壳品系P₂杂交得F₁，F₁一部分个体自交得F₂，F₂表型及比例为有壳:无壳=3:1，据此可知，有壳对无壳为显性。
[深度解析]
(1)无壳基因与有壳基因的本质区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同。由信息提炼可知，无壳为隐性性状。若相关基因用A/a表示，则F₂基因型及比例为AA:Aa:aa=1:2:1，即F₂中有壳个体的基因型及概率为$\frac{1}{3}AA、$$\frac{2}{3}Aa，$该群体中配子种类及比例为A:a=2:1，则该群体自由交配获得的无壳个体所占比例为$\frac{1}{3}×\frac{1}{3}=\frac{1}{9}。$
(2)将F₁与P₂杂交，相当于测交，得到子代群体(F₁)，检测亲代、F₁的InDel标记，其中一对InDel标记电泳检测结果如题图1所示，F₁为杂种，其电泳条带类型与甲相同。若无壳基因不位于12号染色体上，此时F₁相当于双杂合类型，根据自由组合定律可知，其会产生四种比例均等的配子，经过测交可产生四种类型；若无壳基因位于12号染色体上，则F₁可产生两种比例均等的配子，此时，F₁中电泳条带类型(即种皮性状组合)的数量比接近1:1。
(3)研究人员根据
(2)的结果确认无壳基因位于12号染色体上。已知同一条染色体上的基因与分子标记间的距离越近，则交换数量越少。由于无壳基因和②③标记位置的交换数量均较低，因而推测无壳基因可能分布在②③之间。
(4)环境因素导致的性状改变属于不可遗传变异，其遗传物质未发生改变。
易错警示：可遗传变异包括染色体变异、基因突变和基因重组，此外还包括表观遗传。其中染色体变异、基因突变和基因重组遗传信息都发生了改变，即碱基的排列顺序或者基因的数目发生变化，表观遗传包括DNA甲基化以及构成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化等修饰，其基因的碱基序列保持不变。