《2026年新高考5年真题高中生物全一册通用版广东专版》

20. (14分)种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥(2n=10)进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DAI基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。回答下列问题：
(1)拟采用农杆菌转化法将野生型DAI基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。
(2)用PCR反应扩增DAI基因，用限制性核酸内切酶对PCR产物和Ti质粒进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DAI基因可以正常表达，其上下游序列需具备启动子和终止子。
(3)转化后，T-DNA(其内部基因在减数分裂时不发生交换)可在基因组一位点插入也可以同时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株(如图)，用于后续验证突变基因与表型的关系。

①农杆菌转化T₀代植株并自交，将T₁代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了DAI基因和卡那霉素抗性基因。
②T₁代阳性植株自交所得的T₂代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约75%的培养基中幼苗继续培养。
③将②中选出的T₂代阳性植株自交(填“自交”“与野生型杂交”或“与突变体杂交”)所得的T₃代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到100%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。
为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性核酸内切酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息如图所示，

答案：
20.参考答案
(1)野生型
(2)Ti质粒 启动子和终止子
(3)①DAI基因和卡那霉素抗性基因②75③自交 100


(bp指核苷酸对)
命题意图本题主要考查基因工程和基因分离定律的应用等相关知识，意在考查考生的理解能力、获取信息的能力和综合运用能力。
解题思路
(1)据题干信息可知，突变后的基因为隐性基因，故野生型DAI基因为显性基因。采用农杆菌转化法将野生型DAI基因转入突变体植株，若突变体表型确由DAI基因突变造成，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。
(2)由于农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T - DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。故采用农杆菌转化法将野生型DAI基因转入突变体植株，需要用限制性核酸内切酶对PCR产物（DAI基因）和Ti质粒进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DAI基因可以正常表达，其上下游序列需具备启动子和终止子。
(3)①分析题图，T - DNA携带DAI基因和卡那霉素抗性基因，故如果DAI基因和卡那霉素抗性基因成功插入植株中，则该植株的种子可以在卡那霉素选择培养基中萌发生长。因此若农杆菌转化T₀代植株并自交，将T₁代种子播种在选择培养基中，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了DAI基因和卡那霉素抗性基因。②由题干可知，T - DNA内部基因在减数分裂时不发生交换，且插入片段均遵循基因分离及自由组合定律。因此若选用的是单一位点插入的植株，则T₁代阳性植株相当于含有一对等位基因的杂合子，其自交后代应该出现3：1的性状分离比，故应选择T₂代种子中阳性率约75%的培养基中的幼苗继续培养。③由于②中选出的T₂代植株显性纯合子：显性杂合子：隐性纯合子 = 1：2：1，故可将②中选出的T₂代阳性植株自交所得的T₃代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到100%的培养基中的幼苗为纯合子，即为目标转基因植株。分析题图，野生型和突变型基因片段的长度都是150bp，且野生型基因中不存在限制性核酸内切酶X的切割位点，突变型基因中存在限制性核酸内切酶X的切割位点，则用该限制酶切割后，突变型基因片段被切割成100bp、50bp两种长度的基因片段，故将突变型和野生型基因片段用该限制酶切割后的核酸电泳图如图所示。