利用杂种优势的杂交水稻（2n=24）种植时需要每年育种，为了突破年年育种的限制，研究人员以...

利用杂种优势的杂交水稻（2n=24）种植时需要每年育种，为了突破年年育种的限制，研究人员以杂交水稻品系C为材料，研究了杂种优势固定的可行策略。

（1）品系C所结种子，第二年再种植时会发生___________现象，导致杂种优势无法保存。

（2）研究者利用基因编辑技术，让品系C中与减数分裂有关的3个基因（REC8、PAIR1、OSD1）发生__________，获得转基因品系M，使得品系M的减数分裂类似于有丝分裂。品系C和M的表现型没有差异，利用显微镜、品系C花药、品系M花药，鉴定品系M的思路是___________，预期结果是______________。

（3）品系M的子代和品系C的子代用流式细胞仪检测，对应结果依次为下图中的_________。

（4）水稻MTL基因失活能使雄配子染色体全部丢失。MTL基因中增添3个碱基AGG（如下图所示）导致功能失去活性时，表达出的蛋白质可能发生___________

A．氨基酸数目改变　　　　 B．氨基酸排列顺序改变　　　　 C．空间结构改变　　　

（5）依据上述研究，进一步让品系C的REC8、PAIR1、OSD1、MTL基因失活，获得品系F。品系F自交能使杂种优势固定下来，原理如下图所示，以1对同源染色体为例，在图中的圆框内填入染色体形态图。

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研究者以引进的白菜杂交种（2n=20）为材料，利用单倍体育种技术获得一全株黄化的白菜突变品系乙，并对其突变性状的生理和遗传特性进行了研究。

（1）白菜的绿叶与黄叶是一对_____；在实验中绿叶品系甲也是利用上述白菜杂交种的花粉培育而来。

（2）研究者检测了甲乙两品系白菜的光合特性相关指标及叶绿体的超微结构，结果如下。

据上述两方面结果推测，相对品系甲而言，品系乙净光合速率下降的原因可能是由于_____所致。

（3）叶绿素生物合成途径如图 1。为继续探究突变品系乙叶绿素含量减少的原因，研究者对上述两品系的叶片叶绿素生物合成中间代谢产物含量进行了测定，结果如图 2。

根据测定结果推测，品系乙黄化突变体叶绿素生物合成主要受阻于_____的过程，说明突变基因影响了叶绿素生物合成代谢通路的相关基因表达。

（4）研究者欲研究品系乙黄化突变基因的遗传方式，进行了如图 3 杂交实验， 根据杂交实验结果推测，绿叶与黄叶是由位于_____的两对等位基因控制。

（5）为进一步对突变基因进行定位，需分别构建只含有单对突变基因的纯合品系。过程如下：从 F2 中选取_____叶植株单株自交，每株自交后代称为一个F3 株系，然后在子代性状及分离比为_________的 F3 株系中，选取绿叶植株单株自交，获得未发生性状分离的株系，即为目标品系。本研究成果可为今后探明基因互作调控植株黄化的分子机制奠定基础。

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研究者以引进的白菜杂交种（2n＝20）为材料，利用单倍体育种技术获得一全株黄化的白菜突变品系乙，并对其突变性状的生理和遗传特性进行了研究。

（1）白菜的绿叶与黄叶是一对______；在实验中作为______组的绿叶品系甲也是利用上述白菜杂交种的花粉培育而来。

（2）研究者检测了甲乙两品系白菜的光合特性相关指标及叶绿体的超微结构，结果如下。

据上述两方面结果推测，相对品系甲而言，品系乙净光合速率下降的原因可能是由于__________________所致。

（3）叶绿素生物合成途径如图1，为继续探究突变品系乙叶绿素含量减少的原因，研究者对上述两品系的叶片叶绿素生物合成中间代谢产物含量进行了测定，结果如图2。

根据测定结果推测，品系乙黄化突变体叶绿素生物合成主要受阻于__________________的过程，说明突变基因影响了叶绿素生物合成代谢通路的相关基因表达。

（4）研究者欲研究品系乙黄化突变基因的遗传方式，进行了如图3所示杂交实验：根据杂交实验结果推测，绿叶与黄叶是由位于____________控制。利用F1与______杂交进行验证，若结果出现__________________，则说明上述推测正确。实测结果证实推测。

（5）为进一步对突变基因进行定位，需分别构建只含有单对突变基因的纯合品系。过程如下：从F2中选取______植株单株自交，每株自交后代称为一个F3株系，然后在子代性状及分离比为____________的F3株系中，选取绿叶植株单株自交，获得未发生性状分离的株系，即为目标品系。本研究成果可为今后探明基因互作调控植株黄化的分子机制奠定基础。

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杂交子代在生长、成活、繁殖能力等方面优于双亲的现象称为杂种优势。研究者以两性花植物一大豆为材料进行实验，探究其杂种优势的分子机理。

（1）以甲、乙两品系作为亲本进行杂交实验获得F1，分别测定亲代和F1代茎粗、一株粒重、脂肪、蛋白质的含量，结果如下表1。

表1：亲代及F1代相关数据

结果表明，杂交子代F1在___________等方面表现出了杂种优势。相同两种品系的大豆正反交所得子代相关性状不一致，推测可能与___________中的遗传物质调控有关。

（2）进一步研究大豆杂种优势的分子机理，发现在大豆基因组DNA上存在着很多的 5′-CCGG-3′位点，其中的胞嘧啶在DNA甲基转移酶的催化下发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶。细胞中存在两种甲基化模式，如下图所示。

大豆某些基因启动子上存在的5′-CCGG-3′位点被甲基化，会引起基因与___________酶相互作用方式的改变，通过影响转录过程而影响生物的___________（填“基因型”或“性状”），去甲基化则诱导了基因的重新活化。

（3）基因甲基化模式可采用限制酶切割和电泳技术检测。限制酶HpaⅡ和MspⅠ作用特性如下表2。

表2: HpaⅡ和MspⅠ的作用特性

备注：（“+”能切割　　 “-”不能切割）

①相同序列的DNA同一位点经过HpaⅡ和MspⅠ两种酶的识别切割，切割出的片段___________（填“相同”或“不同”或“不一定相同”）。通过比较两种酶对DNA的切割结果进而可以初步判断______________。

②用两种酶分别对甲、乙两亲本及F1代基因组DNA进行酶切，设计特定的___________，利用PCR技术对酶切产物进行扩增，分析扩增产物特异性条带，统计5′-CCGG-3′位点的甲基化情况，结果如下表3。

表3:亲代及F1代5′-CCGG-3′位点的甲基化统计结果

表3中所列数据说明正反交的杂种F1代均出现了___________的现象，从而使相关基因的活性________，使F1出现杂种优势。

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杂交水稻是我国对当代世界农业的巨大贡献，在实际种植过程中体现了巨大的杂种优势。

（1）水稻的花小，为两性花，多对基因与花粉的育性有关，雄性不育植株品系的发现，为杂交制种过程中节省了___________ 这一繁琐操作，并且避免了______________，可保证杂种优势。科研人员在野生型A品系水稻中发现了雄性不育突变株58S，该突变株在短日照下表现为可育，长日照下表现为雄性不育。为确定突变株A不育性状是否可以遗传，实验思路__________________

（2）为研究突变株58S不育性状的遗传规律，分别用不同品系的野生型（野生型A品系和野生型B品系）水稻进行如下杂交实验，实验结果如下表：

甲组数据说明58S突变株是 A品系雄性育性的________（填“一对”或“两对”）基因发生_________突变引起，乙组数据说明控制58S花粉育性的等位基因的数量及关系是__________________

（3）在培育水稻高产量品种探索过程中，品种的短秆化是一个里程牌，从生物体能量分配的角度看，短秆化能提高产量的原因是　 ___________________。杂交育种的成功是历史性的突破，野生水稻为杂交育种提供许多优良基因来源，体现生物多样性的 _______价值。

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玉米（2n=20）是典型的雌雄同株植物，其杂交后代通常均能正常结实。有时，杂交后代会出现不结实的现象，这将影响玉米的育种与生产，科研人员对这种现象进行了研究，请回答问题：

（1）研究者利用两种品系的玉米，G-S和g进行单向授粉实验，如表所示。实验结果说明G-S品系的植株，经过______处理后，可作为雌株，单向地不接受来自______品系的花粉，而出现不结实现象。这种不同品系间单向地不接受某品系花粉的现象称为单向杂交不亲和现象（UCI）。

表1  不同品系间单向授粉实验

（2）经过研究发现，出现UCI现象的原因与玉米4号染色体上的B基因有关，为了探究该基因在UCI现象中的作用，研究者选取表1中四个杂交体系，提取每种杂交体系中促进花粉管萌发的关键蛋白质，利用抗B基因表达产物的抗体进行荧光标记分析，实验结果如图所示：当g品系为父本时，荧光强度______。综合图可推测B基因的作用是______。

（3）为检测上述推测，研究者将来自G-S品系植株的B基因转入g品系中，获取转基因植物后，进行了如下实验。

实验植株：G-S品系、g品系、转入B基因的g品系、只转入空质粒的g品系。

实验过程：不同品系杂交（至少每个品系植株选取生长态势一致的10株，进行重复多组试验）。

实验过程及其结果如表2所示，请补充表中横线上的内容

表2 不同品系杂交类型

（4）将黄粒玉米（g）与白粒玉米（G-S）两者间行种植在大田中，发现黄粒玉米植株果穗上出现白色籽粒，而白色玉米植株果穗上未发现黄色籽粒，请根据B基因的功能，从自交及杂交的角度分析，出现此现象原因是______。

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辣椒具有明显的杂种优势（两个品种的杂交后代产量等性状优于双亲）。在辣椒育种过程中，研究人员发现了辣椒雄性不育系植株。利用雄性不育系与可育植株杂交，生产杂种种子是降低制种成本和提高纯度的有效途径。

（1）辣椒具有两性花，人工杂交获得的杂交一代（F1）会出现杂种优势，但F1不能留种推广种植的原因是_____，因此在生产上需年年制种。辣椒雄性不育系植株的培育 成功解决了制种的难题。

（2）雄性不育系植株的花药瘦小、干瘪，无花粉粒或仅极少花粉粒，用碘液染色后显示不着色或着色极浅。而可育株系的花粉粒饱满，碘液染色后着色深。由此可推测不育花粉败育的重要原因是储存营养的能力_____。

（3）研究人员为了进一步揭示花粉败育机制，进行了如下研究。在盛花期分别取雄性不育系和可育系发育不同阶段（依次为阶段 1~5）的花蕾，测定内源吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA 3）、脱落酸（ABA）含量并绘制相对含量变化趋势如图 1、图 2 所示。

①综合图 1 和图 2 结果可育系花蕾发育过程中激素的变化规律是，发育前期_________，发育后期_________是育性得以维持的保证。而不育系花蕾发育前 期_____过高和后期_____下降过快对败育起了重要的作用。

②以上结果说明，花粉的可育或败育是受到_____的结果。

（4）研究人员在花蕾发育后期还检测到花蕾的乙烯释放量和 IAA 氧化酶活性，不育系均显著高于可育系。结合（2）、（3）的研究推测，在花蕾发育后期，乙烯通过_____，使花粉败育。

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水稻是自花授粉作物，杂交水稻育种成功得益于对雄性不育性状的利用，育种工作者就某水稻品系中发现的雄性不育基因开展了下面的一系列研究。

（1）水稻在抽穗期，幼穗中的雄蕊进行减数分裂产生花粉，此期间水稻对温度敏感。温敏雄性不育系S2表现为高温条件下（≥25℃）雄性不育，此雄性不育性状由RNZ基因控制。为了研究高温对RNZ基因表达的影响，研究人员选取长势基本一致的S2植株，均分为两组分别在低温、高温条件下进行处理，请根据后续实验过程

①检测RNZ基因的表达情况。请依据所学知识，写出以基因转录相对数量为指标，检测S2叶片和幼穗RNZ基因表达情况的基本程序____________________________________。

②实验记录数据如图。与S2叶片中RNZ基因表达情况比较，温度变化对S2幼穗中RNZ基因表达的影响是______________________。

（2）已知RNZ基因编码的核糖核酸酶在生物体各组织细胞中广泛存在，催化tRNA的加工。依据上述实验结果，研究人员猜测，由于叶片光合速率不同于幼穗，RNZ编码产物可能也分布于叶绿体中。为验证此推测，研究人员做了如下实验：

①构建RNZ-GFP融合基因表达载体（GFP为绿色荧光蛋白基因）。此表达载体除具有融合基因、启动子、终止子外，还应具有_________________。

②将表达载体导入____________中，然后通过_________技术获得转入RNZ-GFP融合基因的水稻。

③实验者将转基因植物细胞置于适宜的波长光谱的激发下（该操作会使叶绿体会发出红色荧光），观察到____，证明RNZ蛋白定位在叶绿体中。

④本实验还应补充一组_____________作为对照，若结果为_______________能支持③的结论成立。

（3）根据以上研究成果，为了最终揭示温敏雄性不育的机制，请写出接下来可以进一步研究的问题__________________。（写出1个即可）

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某种雌雄同株植物能自花传粉，也能异花传粉。用雄性不育（不能产生可育花粉）品系做杂交育种是开发利用杂种优势的有效手段。该种植物的雄性育性受一对复等位基因（在种群中，同源染色体的相同位点上存在两种以上的等位基因）控制，其中Ms为不育基因，Msf为恢复可育基因，ms为可育基因，且其显隐性强弱关系为Msf＞Ms＞ms。请回答下列问题：　

（1）该种植物雄性不育品系在杂交育种过程中，在操作上最显著的优点是____________。

（2）该种植物雄性可育的基因型有______种，其中基因型为_________的植株自交后出现性状分离，使其雄性可育性状不能稳定遗传。　

（3）现有某雄性可育性状能稳定遗传的植株甲，基因型为MsMs的植株乙。若要鉴定植株甲的基因型，可让植株甲、乙进行杂交，统计子代植株的表现型及比例来确定植株甲的基因型。

①若子代植株_____________，则植株甲的基因型为_____________；

②若子代植株_____________，则植株甲的基因型为_____________；

③若子代植株_____________，则植株甲的基因型为_____________。

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某种雌雄同株植物能自花传粉，也能异花传粉。用雄性不育（不能产生可育花粉）品系做杂交育种是开发利用杂种优势的有效手段。该种植物的雄性育性受一对复等位基因（在种群中，同源染色体的相同位点上存在两种以上的等位基因）控制，其中Ms为不育基因，Msf为恢复可育基因，ms为可育基因，且其显隐性强弱关系为Msf＞Ms＞ms。请回答下列问题：　

（1）该种植物雄性不育品系在杂交育种过程中，在操作上最显著的优点是____________。

（2）该种植物雄性可育的基因型有______种，其中基因型为_________的植株自交后出现性状分离，使其雄性可育性状不能稳定遗传。　

（3）现有某雄性可育性状能稳定遗传的植株甲，基因型为MsMs的植株乙。若要鉴定植株甲的基因型，可让植株甲、乙进行杂交，统计子代植株的表现型及比例来确定植株甲的基因型。

①若子代植株_____________，则植株甲的基因型为_____________；

②若子代植株_____________，则植株甲的基因型为_____________；

③若子代植株_____________，则植株甲的基因型为_____________。

【答案】　　　　 不用去雄　　　　 4　　　　 MsfMs　　　　 全为雄性可育　　　　 MsfMsf　　　　 全为雄性不育　　　　 msms　　　　 雄性可育：雄性不育=1：1　　　　 Msfms

【解析】试题分析：根据题干信息分析，该种植物的雄性育性受一对复等位基因（在种群中，同源染色体的相同位点上存在两种以上的等位基因）控制，其中Ms为不育基因，Msf为恢复可育基因，ms为可育基因，且其显隐性强弱关系为Msf＞Ms＞ms，因此雄性可育基因型为MsfMsf、MsfMs、Msfms、msms，雄性不育基因型为MsMs、Msms。

（1）雄性不育品系在杂交育种过程中，可以作为雌性且不需要去雄。

（2）根据以上分析已知，该种植物雄性可育的基因型有MsfMsf、MsfMs、Msfms、msms共4种，其中MsfMs自交后代会发生性状分离，即会出现雄性不育MsMs。

（3）根据以上分析可知，雄性可育且能够稳定遗传的甲的基因型可能为MsfMsf、Msfms、msms，

与基因型为MsMs的植株乙杂交：

①若甲的基因型为MsfMsf，则后代基因型为MsfMs，全部为雄性可育；

②若甲的基因型为msms，则后代基因型为Msms，全部为雄性不育；

③若甲的基因型为Msfms，则后代基因型及其比例为MsfMs：Msms，表现型及其比例为雄性可育：雄性不育=1：1。

【点睛】解答本题的关键是根据题干提取有效信息，判断雄性可育和雄性不育对应的可能的基因型，进而根据基因的分离定律结合提示分析答题。

【题型】非选择题
【结束】
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尿素是一种重要的氮肥，农作物不能将其直接吸收利用，而是通过土壤中的细菌将其分解为氮和CO2后才能被农作物利用。请回答下列问题：

（1）土壤中的某些细菌能分解尿素是因为该种细菌能合成____________。

（2）为筛选尿素分解而制备的培养基中含有的营养物质除尿素外还包括水、碳源____________等，该培养基能筛选出目的菌株的原因是________________________。

（3）一般依据尿素分解菌菌落的____________、隆起程度和颜色等特征来统计菌落数目。现将10mL尿素分解菌悬液进行梯度稀释，分别取0.1mL稀释倍数为106的样液接种到3个培养基上，培养一段时间后，统计菌落数分别为39、42、45，则1mL悬液中活细菌数量为____________个。上述过程采用的接种方法是________________________。

（4）为检验培养基及培养皿灭菌是否合格，可采取的措施是________________________。

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