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专题 07 基因分离定律和自由组合定律
五年考情 考情分析
基因分离定律和自由组 2024年北京卷第6题 遗传规律是高中生物的重点和难点，在
合定律 2024年北京卷第21题 单项选择题、不定项选择和简答题中都有涉
2023年北京卷第19 题 及，所占分值较高，难度较大，以情境命
题，考查必备知识，考查学生理解能力、
2022年北京卷第 18题
获取信息的能力和综合运用的关键能力。
2021年北京卷第20 题
需要学生通过对题目的分析，有效地整合
2020年北京卷第7 题 生物学的相关知识，运用生物学的相关能
2020年北京卷第21 题 力获取信息、分析问题、解决问题。
1、（2024·北京·高考真题）摩尔根和他的学生们绘出了第一幅基因位置图谱，示意图如图，相关叙述正确
的是（ ）
果蝇X染色体上一些基因的示意图
A. 所示基因控制的性状均表现为伴性遗传
B. 所示基因在Y染色体上都有对应的基因
C. 所示基因在遗传时均不遵循孟德尔定律
D. 四个与眼色表型相关基因互为等位基因
2、（2024·北京·高考真题）玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，
研究籽粒的发育机制，对保障粮食安全有重要意义。
（1）研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，F 表型与___________相同，说明矮秆是隐性
1
性状。突变株基因型记作rr。
（2）观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体
积。研究发现，R基因编码DNA去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株
的R基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉
后14天胚乳中DNA甲基化水平，预期实验结果为__________________。
（3）已知Q基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用，进行如下杂交实验，检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况，结果如表1。
表1
组
杂交组合 Q基因表达情况
别
RRQQ（♀）×RRqq
1 表达
（♂）
RRqq（♀）×RRQQ
2 不表达
（♂）
3 rrQQ（♀）×RRqq（♂） 不表达
4 RRqq（♀）×rrQQ（♂） 不表达
综合已有研究和表1结果，阐述R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制____。
（4）实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R或Q。将甲与野生型杂交，F
1
表型正常，F 配子的功能及受精卵活力均正常。利用F 进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，
1 1
结果如表2。
表2
组别 杂交组合 正常籽粒：小籽粒
F（♂）×甲
1
5 3：1
（♀）
F（♀）×甲
1
6 1：1
（♂）
已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。
①根据这些信息，如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设________。
②若F 自交，所结籽粒的表型及比例为____________，则支持上述假设。
1
3、（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性
状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。
(1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型
杂交，结果如图甲，其中隐性性状是 。(2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变
基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F 基因型的实验步骤为：提取基因组
2
DNA→PCR→回收扩增产物→ →电泳。F 中杂合子电泳条带数目应为 条。
2
(3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规
模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量
繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致
油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提
高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的
育种流程见图丙。
①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为
。
②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用 。
4、（2022·北京·高考真题）番茄果实成熟涉及一系列生理生化过程，导致果实颜色及硬度等发生变化。果实颜色由果皮和果肉颜色决定。为探究番茄果实成熟的机制，科学家进行了相关研究。
(1)果皮颜色由一对等位基因控制。果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F 果皮为黄色，F 自交所得F 果皮颜
1 1 2
色及比例为 。
(2)野生型番茄成熟时果肉为红色。现有两种单基因纯合突变体，甲（基因A突变为a）果肉黄色，乙（基
因B突变为b）果肉橙色。用甲、乙进行杂交实验，结果如下图1。据此，写出F 中黄色的基因型：
2
。
(3)深入研究发现，成熟番茄的果肉由于番茄红素的积累而呈红色，当番茄红素量较少时，果肉呈黄色，而
前体物质2积累会使果肉呈橙色，如下图2。上述基因A、B以及另一基因H均编码与果肉颜色相关的酶，
但H在果实中的表达量低。根据上述代谢途径，aabb中前体物质2积累、果肉呈橙色的原因是 。
(4)有一果实不能成熟的变异株M，果肉颜色与甲相同，但A并未突变，而调控A表达的C基因转录水平
极低。C基因在果实中特异性表达，敲除野生型中的C基因，其表型与M相同。进一步研究发现M中C
基因的序列未发生改变，但其甲基化程度一直很高。推测果实成熟与C基因甲基化水平改变有关。欲为此
推测提供证据，合理的方案包括 ，并检测C的甲基化水平及表型。
①将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M
②敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因
③将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M
④将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型
5、（2021·北京·高考真题）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。籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德
尔的 定律。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，请从下表中选
择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因” 。
实验方案 预期结果
①正常籽粒：干瘪籽粒≈1：1
I．转基因玉米×野生型玉米
②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1
II．转基因玉米×甲品系
③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1
III．转基因玉米自交
④正常籽粒：干瘪籽粒≈15：
IV．野生型玉米×甲品系
1
(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。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F，F 自交得F。用M、m基因的特异性引物，对F 植株果
1 1 2 1
穗上干瘪籽粒（F）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。
2
统计干瘪籽粒（F）的数量，发现类型1最多、类型2较少、类型3极少。请解释类型3数量极少的原因
2
。6、（2020·北京·高考真题）如图是雄性哺乳动物体内处于分裂某时期的一个细胞的染色体示意图。相关叙
述不正确的是（ ）
A．该个体的基因型为AaBbDd
B．该细胞正在进行减数分裂
C．该细胞分裂完成后只产生2种基因型的精子
D．A、a和D、d基因的遗传遵循自由组合定律
一、单选题
1．（2024·北京海淀·二模）研究人员用基因型为AABB与aabb的植株杂交产生F，对F 的花粉粒进行荧
1 1
光标记，用红色荧光标记A基因，绿色荧光标记B基因。对F 中有荧光的花粉粒统计其颜色及数目，结果
1
如下表。
黄
荧光颜色 绿色 红色
色
800
花粉粒数目 499 501
0
注：红色荧光与绿色荧光叠加显示为黄色荧光。
下列分析不正确的是（ ）
A．亲本的A与B基因在同一条染色体上
B．A/a基因的遗传遵循分离定律
C．F 的花粉粒中有一部分无荧光
1
D．基因重组型花粉粒的占比约为1/9
2．（2024·北京西城·二模）斑点牛分为褐色和红色，相关基因位于常染色体上。育种人员将纯种红色斑点
母牛与纯种褐色斑点公牛杂交，实验结果如下表。相关叙述错误的是（ ）
子代 表现型 比例
F 褐色公牛：红色母牛 1：1
1F 褐色公牛：红色公牛：褐色母牛：红色母牛 3：1：1：3
2
A．斑点牛体色的表现型与性别有关
B．该性状受2对独立遗传基因控制
C．F 公牛、母牛的相关基因型相同
1
D．反交实验结果应与上述结果相同
3．（2024·北京顺义·一模）先天性聋哑人和听觉正常人结婚，子女听觉一般都正常。一对先天性聋哑夫妇
生的5个孩子听觉均正常，最合理的解释是（ ）
A．先天性聋哑为显性性状
B．发生了小概率事件
C．先天性聋哑为多种基因同时突变所致
D．该夫妇携带的聋哑基因为非等位基因
4．（2024·北京房山·一模）野生型果蝇为红眼，偶然发现一只单基因突变体—紫眼甲，为判断红眼和紫眼
的显隐性关系做了如图1的杂交实验。为研究控制紫眼甲的基因与另一突变体—紫眼乙是否为同一基因的
突变，进行如图2的杂交实验。不考虑交叉互换，下列选项不正确的是（ ）
A．由图1可判断紫眼为显性性状
B．图1结果说明果蝇眼色的遗传符合基因的分离定律
C．若两个突变基因位于非同源染色体，则图2中F 比例为9∶7
2
D．若图2中F 比例为1∶1，则两个突变基因为同源染色体上的非等位基因
2
5．（2024·北京东城·一模）新型抗虫棉T与传统抗虫棉R19、sGK均将抗虫基因整合在染色体上，但具有
不同的抗虫机制。对三者进行遗传分析，杂交组合及结果如下表所示。以下说法错误的是（ ）
杂交组合 F F
1 2
①T×R1
全部为抗虫株 全部为抗虫株
9
②T×sG
全部为抗虫株 抗虫株∶感虫株=15∶1
K
A．T与R19的抗虫基因可能位于一对同源染色体上B．T与sGK的抗虫基因插入位点在非同源染色体上
C．杂交组合②的F 抗虫株中抗虫基因数量不一定相同
2
D．R19与sGK杂交得到的F 中性状分离比为3：1
2
6．（2024·北京石景山·一模）短指症是一种单基因遗传病，相关基因用H/h表示。其病因是BMPR基因编
码的骨形态发生蛋白受体的第486位氨基酸由精氨酸转变为谷氨酰胺，导致患者的成骨细胞不能分化为正
常骨细胞。下图为某短指症家族的系谱图（Ⅰ-2不携带该致病基因）。下列叙述不正确的是（ ）
A．短指症属于显性遗传病，Ⅱ-3的基因型为Hh
B．若Ⅱ-3再生育一孩（Ⅲ-2），其基因型与Ⅲ-1相同的概率为1/4
C．可以通过基因检测来确定Ⅲ-2是否患短指症
D．异常BMPR产生的根本原因是其基因发生了碱基对的替换
7．（2024·北京密云·模拟预测）两种柳穿鱼植株杂交，F 均开两侧对称花，F 自交产生的F 中开两侧对称
1 1 2
花34株，开辐射对称花的5株。进一步研究发现，两种柳穿鱼植株的Leyc基因碱基序列相同，只是在开
两侧对称花植株中表达，在开辐射对称花植株中不表达，二者Lcyc基因的甲基化情况如下图所示。下列叙
述正确的是（ ）
A．控制两侧对称和辐射对称花的基因所含遗传信息不同
B．F 表型比说明柳穿鱼花型的遗传遵循基因的分离定律
2
C．控制辐射对称花的Lcyc基因的甲基化程度相对较高
D．推测甲基化的程度与Lcyc基因的表达程度成正相关
8．（2024·北京·模拟预测）已知某种昆虫的体色由位于2号染色体上的一对等位基因A（红色）、a（棕
色）控制，且AA个体在胚胎期致死：另一对等位基因B/b也会影响昆虫的体色，只有基因B存在时，上
述体色才能表现，否则表现为黑色。现有红色昆虫（甲）与黑色昆虫（乙）杂交，F 表现型及比例为红色：
1
棕色=2：1。欲判断B、b基因是否位于2号染色体上，取F 中一只红色雄性昆虫与F 中多只棕色雌性昆虫
1 1
进行交配得到F，统计F 的表现型及比例（不考虑染色体互换）。下列叙述不正确的是（ ）
2 2
A．亲本的基因型甲为AaBB、乙为Aabb
B．若F 表现型及比例为红色：棕色：黑色=2：1：1，则B、b基因在2号染色体上
2
C．若F 表现型及比例为红色：棕色：黑色=1：2：1，则B、b基因在2号染色体上
2D．若F 表现型及比例为红色：棕色：黑色=3：2：3，则B、b基因不在2号染色体上
2
9．（2024·北京朝阳·二模）某牵牛花表型为高茎红花，其自交F 表型及比例为高茎红花：高茎白花：矮茎
1
红花：矮茎白花=7：3：1：1。高茎和矮茎分别由基因A、a控制，红花和白花分别由基因B、b控制，两
对基因位于两对染色体上。下列叙述错误的是（ ）
A．两对基因的遗传遵循基因自由组合定律
B．亲本产生基因型为aB的雌雄配子均不育
C．F 高茎红花中基因型为AaBb的植株占3/7
1
D．F 中高茎红花与矮茎白花测交后代无矮茎红花
1
10．（2024·北京丰台·二模）鱼类的肌间刺多影响食用体验。r基因是肌间刺形成的关键基因。研究者利用
基因组编辑技术对r基因进行编辑，构建了武昌鱼突变体F 代。检测其中54尾发现有6尾出现肌间刺缺失，
0
缺失根数在7~43之间。将这6尾鱼互交得F 代，从5000尾F 中分离得到完全无肌间刺的鱼316尾继续互
1 1
交。下列说法不正确的是（ ）
A．进行基因组编辑的受体细胞是受精卵
B．相对F 代，F 代肌间刺缺失的个体比例上升
1 2
C．人工选择使突变的r基因频率不断升高
D．基因组编辑使武昌鱼发生了基因重组
11．（2024·北京丰台·一模）纯种黑檀体长翅果蝇和纯种灰体残翅果蝇正、反交得到F 均为灰体长翅，F
1 2
中灰体长翅、灰体残翅、黑檀体长翅与黑檀体残翅的比例接近9：3：3：1。下列有关叙述不正确的是（
）
A．亲本黑檀体长翅果蝇产生两种配子，符合基因的分离定律
B．黑檀体残翅的出现是由于F 雌雄果蝇均发生了基因重组
1
C．F 灰体长翅果蝇的测交后代中，重组类型占50%
1
D．果蝇F 和F 群体中残翅基因的频率未发生改变
1 2
二、非选择题
12．（2024·北京朝阳·二模）栽培水稻（二倍体）主要有亚洲栽培稻和非洲栽培稻两种类型，二者育性均
正常，杂交可以产生具有杂种优势的后代，但远缘杂交带来的杂种不育现象，严重限制了杂种优势的利用。
研究人员对杂种不育的相关基因进行了研究。
(1)亚洲栽培稻与非洲栽培稻进行杂交，得F，F 自交得F，观察每一代植株的花粉育性。亲本花粉育性正
1 1 2
常，F 花粉一半不育，F 植株花粉可育与一半不育之比为1：1。请写出F 产生的雌配子种类数及比例 。
1 2 1
(2)研究发现非洲栽培稻与花粉育性相关的基因G。
①将非洲栽培稻的一个G基因敲除（基因型记为Gg）并自交，后代中GG、Gg、gg的个体数之比为107：
123：16。以上结果可知，Gg个体产生的不含 基因的花粉育性极低（不育）。
②Gg做母本与亚洲栽培稻杂交，F 的基因型有 种。
1
③观察发现gg个体花粉全可育。综合以上信息可知在花粉半不育性状产生中，G基因的作用是 。
(3)Gg细胞中转入一个G基因，整合至染色体上，获得的转基因个体花粉育性有大幅度提高，则G基因被
转入的位置及花粉可育的占比是：位置一及占比 ；位置二及占比 。
13．（2024·北京东城·二模）水稻是人类重要的粮食作物之一，种子的胚乳由外向内分别为糊粉层和淀粉胚乳，通常糊粉层为单层活细胞，主要累积蛋白质、维生素等营养物质；淀粉胚乳为死细胞，主要储存淀
粉。选育糊粉层加厚的品种可显著提高水稻的营养。
(1)用诱变剂处理水稻幼苗，结穗后按图1处理种子。埃文斯蓝染色剂无法使活细胞着色。用显微镜观察到
胚乳中未染色细胞层数 的即为糊粉层加厚的种子，将其对应的含胚部分用培养基培养，筛
选获得不同程度的糊粉层加厚突变体ta、ta 等，这说明基因突变具有 的特点。
l 2
(2)突变体tal与野生型杂交，继续自交得到F 种子，观察到野生型：突变型=3∶1，说明该性状的遗传遵循
2
基因 定律。利用DNA的高度保守序列作为分子标记对F 植株进行分析后，将突变基因定位
2
于5号染色体上。根据图2推测突变基因最可能位于 附近，对目标区域进行测序比对，发现
了突变基因。
(3)由ta建立稳定品系t，检测发现籽粒中总蛋白、维生素等含量均高于野生型，但结实率较低。紫米品系
l
N具有高产等优良性状。通过图3育种方案将糊粉层加厚性状引入品系N中，培育稳定遗传的高营养新品
种。
①补充完成图3育种方案 。
②运用KASP技术对植物进行检测，在幼苗期提取每株植物的DNA分子进行PCR，加入野生型序列和突
变型序列的相应引物，两种引物分别携带红色、蓝色荧光信号特异性识别位点，完成扩增后检测产物的荧
光信号（红色、蓝色同时存在时表现为绿色荧光）。图3育种方案中阶段1和阶段2均进行KASP检测，
请选择其中一个阶段，预期检测结果并从中选出应保留的植株。
③将KASP技术应用于图3育种过程，优点是 。
14．（2024·北京顺义·一模）油胞是柑橘叶片、果实等器官的分泌结构，可产生和储存精油。我国科学家
以柑橘油胞为模式系统揭示植物分泌结构起始和发育的机制。(1)有性生殖的柑橘具有单胚性。大多数柑橘品种无性生殖，由胚珠的体细胞发育为多个胚，即多胚性。柑
橘的多胚性使后代不发生 。
(2)HP 是金柑变异品种，因无油胞口感更甜，具有多胚性、3~6年才能结实。为破解无油胞突变的秘密，
研究者利用单胚性且结实所需时间短的HK作为 ，与HP杂交，得到F 群体，繁育F 群体。F 中有油胞
1 2 2
与无油胞植株的比例接近3：1。同时发现，F 中有油胞植株叶缘均有锯齿.无油胞植株叶缘均光滑，推测相
2
关基因与性状的关系。
推测一：两对相对性状由一对等位基因控制。
推测二：两对相对性状分别由位于 上的两对等位基因控制，其中油胞基因和锯齿基因在 染色体上且
距离近。
(3)柑橘的枝刺（见图1）由枝条变态而来，枝刺基部有油胞结构而刺尘没有。科研人员已将油胞基因定位
在一个包含54个基因的区域。通过进一步对比 ，找到了与油胞发育有关的关键基因M，已知M蛋白作
为转录因子能调控叶缘锯齿化。科学家在M基因中插入1个碱基对，导致插入位点后的密码子的 改变，
获得M基因功能缺失突变体。该突变体叶片表型为 ，从而证明M蛋白除可调控叶缘锯齿化，还可调控
油胞发育。
(4)利用柑橘枝刺筛选到M基因的上游基因D，推测D蛋白与M基因的启动子结合，促进油胞发育。为验
证推测，人工合成与M基因启动子碱基序列相同的探针P，进行荧光标记。使用 作为竞争物，按图2的
步骤进行实验，结果如图3。
(5)为进一步寻找M蛋白激活的下游基因，最符合要求的基因应满足以下哪些条件 。
①M基因功能缺失突变体中此基因表达水平显著上调
②柑橘枝刺基部此基因表达水平显著高于刺尖
③获得此基因功能缺失突变体，突变体叶片油胞数目减少
15．（2024·北京房山·一模）茄子花色、果皮色等性状是育种选种的重要依据，研究人员对以上两对相对
性状的遗传规律展开研究。
(1)纯种紫花和白花茄子正反交，F 均为紫花，据此可以做出的判断是 ，F 自交后，F 的紫花∶白花
1 1 2
=3∶1，可推断茄子花色的遗传遵循 定律。(2)茄子的果皮色由两对独立遗传的等位基因（相关基因用A/a、B/b表示）控制。研究人员用纯种紫皮茄
子与白皮茄子杂交得到F，F 均为紫皮，F 自交，F 的紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1。基于此结果，同学
1 1 1 2
们提出果皮色形成的两种模式，如图1所示。
能合理解释F 结果的是 （填“模式一”或“模式二”），从子二代性状分离比角度阐明理由 。
2
(3)研究人员发现光诱导植物花青素形成的部分信号通路，光激活受体CRY，引起下游转录因子H蛋白和
M蛋白积累，进而促进花青素合成关键基因CHS和DFR的表达合成花青素。
①将H蛋白与用CHS基因的启动子部分片段制作的探针混合并电泳，结果如图2所示。该实验表明H蛋
白可与CHS基因的启动子区域特异性结合，请说明理由 。
注：5×10×15×表示未标记探针的倍数
②花青素在植物细胞内具有抗氧化活性、抗癌和延缓衰老等功效，强光促进花青素合成，含量过高时会通
过相关转录因子抑制花青素基因表达，通过 机制维持花青素相对稳定。
16．（2024·北京门头沟·一模）水稻是我国主要的粮食作物，获得具有杂种优势的杂交种子是提高水稻产
量的重要途径。
(1)水稻花是两性花，杂交实验中，为了防止母本 ，须进行人工去雄。水稻花非常小，人工去雄操作
难度大。科学家发现的安农S-1温敏不育系突变体水稻在温度高于26℃时表现为花粉败育，在杂交时只能
做 ，免去了人工去雄的工作，因此作为重要材料用于水稻杂交育种。
(2)将野生型与安农S-1杂交，F 均为野生型，F 自交后代中野生型：雄性不育=3：1，说明 。（答出
1 1
2条）
(3)安农S-1在不同的温度条件下既可作为不育系用于杂交制种，又可以自身繁殖，简化了制种程序，使杂
交水稻的大规模种植成为可能。请写出利用安农S-1和野生型水稻繁殖不育系、制备杂交种子的流程 。
（用文字或图示作答均可）(4)研究者用γ射线处理安农S-1种子，筛选获得了两个在32℃及以上表现为花粉败育的隐性突变体t 和
1
t，请设计实验验证t 和t 是同一基因突变引起的雄性不育，写出设计思路和预期结果 。
2 1 2
(5)在制种时偶遇低温天气会影响杂交种子的纯度进而影响杂交稻产量，与安农S-1相比，突变体t 和t 是
1 2
否更有利于制种？判断并说明理由 。
17．（2024·北京海淀·一模）野生型棉花种子有短绒毛，经济价值较高的栽培棉花品种甲的种子有长绒毛。
突变体棉花乙种子无绒毛， 可简化制种过程。为研究棉花种子绒毛性状的遗传机制， 研究者进行了系列
实验。
(1)研究者用上述棉花品种进行下表所示杂交实验， 杂交结果如下表。
组别 杂交组合 F 表型 F 表型及分离比
1 2
I 甲 × 野生型 全为短绒毛 短绒毛：长绒毛=3：1
Ⅱ 乙 × 野生型 全为无绒毛 无绒毛：短绒毛=3：1
Ⅲ 甲 × 乙 全为无绒毛 无绒毛：长绒毛=3：1
①棉花种子绒毛的长、短为一对相对性状，控制此性状的基因（A/a）位于8号染色体。据杂交组合Ⅰ判断，
长绒毛性状受一对等位基因中的 性基因控制。
②据杂交组合Ⅱ、Ⅲ， 推测决定种子无绒毛性状的基因与A/a基因之间可能的位置关系： 。
(2)检测发现，乙中位于8号染色体的A基因上游DNA 序列与野生型存在显著差异。研究者设计特异性引
物并分别对两种棉花DNA 进行PCR 扩增，检测结果如图1推测种子无绒毛是A基因上游插入了一个约
6.8kb的片段导致，证据是 。
(3)研究者推测插入片段仅通过促进与其在同一条染色体上的基因表达来调控绒毛性状。请从①~⑥选择合
适的植物材料与操作， 为图1验证上述推测提供两个实验证据， 写出相应组合，并描述转基因实验组和
非转基因对照组的实验结果 。
①野生型植株②棉花乙植株③完全敲除8号染色体的插入片段④敲除8号染色体的A 基因（不包括插入片
段）⑤将插入片段导入非8号染色体⑥将A基因（不包括插入片段）导入非8号染色体
(4)长链脂肪酸合成基因D促进绒毛伸长。为研究A基因和D基因调控棉花绒毛长度的机制，实验处理及
结果如图2。综合上述信息，任选野生型、甲植株、乙植株中的一种，阐释棉花种子绒毛性状的调控机制
。18．（2024·北京石景山·一模）温敏雄性不育品系（高于临界温度时不育）可用于杂交种的制备，但遭遇
低温天气时会导致制种失败。
(1)以水稻中花11为研究材料，诱导其发生突变，筛选获得一个温敏雄性不育品系s-1。将其与中花11杂交，
F 自交，F 中可育与不育植株比例为3：1，可育与不育这一对性状的遗传符合 定律。
1 2
(2)为进一步确定s-1的雄性不育临界温度，以中花11和温敏雄性不育品系z（不育临界温度为26℃）为对
照，取其花粉染色，显微镜下观察，如下图。
据图判断，与品系z相比，s-1的临界温度 ，因此s-1更适合在农业生产制备杂交种时使用，其原因是：
在水稻开花期偶发低温天气时， 。
(3)科研人员同时得到温敏雄性不育品系s-2，其不育临界温度与s-1相同，据此推测s-1和s-2为同一基因不
同位点的突变。请从①～⑧中选择合适的植株和温度条件设计验证实验，并预期实验结果，填入ⅰ～ⅴ中
相应的位置。
①s-1 ②s-2 ③品系z ④中花11 ⑤22℃ ⑥28℃ ⑦不结实 ⑧结实
i ；ii ；iii ；iv ；v
(4)将s-1与抗白枯病水稻A杂交，获得F，F 自交筛选雄性不育植株，再与 杂交，多次重复后，筛选
1 1
获得抗白枯病的温敏雄性不育系品系B。另有水稻品系C高产但不抗白枯病，写出利用上述实验材料培育抗白枯病且高产的杂交种、以及繁育不育品系B的流程 。
19．（2024·北京丰台·一模）太谷核不育小麦是完全的雄性不育突变体，是国宝级的种质资源。它的花药
的退化在减数分裂早期阶段开始，导致所有花药败育。
(1)小麦的太谷核不育和矮变一号均为单基因突变体，太谷核不育为高秆核不育，矮变一号为矮秆可育，株
高基因用A、a表示，育性基因用R、r表示。为了获得矮秆核不育重组类型，进行以下实验：
i．太谷核不育为母本与矮变一号杂交，得到F 一半为矮秆核不育，一半为矮秆可育；
1
ⅱ．F 矮秆核不育为母本与野生型测交，得到矮秆可育152株和高秆核不育169株。
1
根据以上结果可知，太谷核不育和矮变一号的基因型分别为 ，两对等位基因的遗传 （符
合/不符合）自由组合定律。
(2)重复上述实验并扩大数量，在得到的8374株测交子代中分离出14株矮秆不育株。进行细胞学检查发现，
仅有1株为正常二倍体。请设计杂交实验验证该正常二倍体的矮秆不育株为所需类型，并预期子代的表现
型及比例 。
(3)推测P基因就是使太谷核不育小麦败育的基因。以下事实支持该推测的是 。
A．显性的P基因一直处于杂合状态
B．P基因缺失或突变后小麦育性恢复
C．P基因的表达会引起转基因细胞的死亡
D．与核不育基因紧密连锁的分子标记与P基因也紧密连锁
E．P基因只在不育植株的花中表达，在可育植株中不表达
(4)为验证上述推测，研究人员在野生型小麦中获得了P等位基因的启动子，并发现所有的雄性不育植株都
特异性地携带了TRIM序列。然后利用Ti质粒构建表达载体，部分结构如下图所示，GFP表达后会发出绿
色荧光。
将载体转入小麦幼胚，获得转基因植株，对植株表型和P基因表达情况进行鉴定。从a~i中选择填表。
a．Ubi（通用的强启动子） b．P等位基因启动子 c．插入TRIM序列的P等位基因启动子 d．P编码区
e．P基因 f．无关基因 g．仅在花药发育S 期表达 h．在花药发育各时期均不表达
2
i．在根、茎、叶、雌蕊中均不表达
转入载体组成Ⅰ 植株表
实验材料 P基因表达情况
Ⅱ 型
雄性不
核不育小麦 g i
育
野生型小麦 可育 h i
野生型小麦 ad 死亡
野生型小麦 ① ② g i
在存活的转基因小麦花药中特异性检测到绿色荧光。以上实验结果显示 ，导致雄性不育。(5)矮秆核不育小麦是便利的遗传改良工具，请说明雄性不育在育种中优势 。
20．（2024·北京密云·模拟预测）黄瓜瓜把口感差，瓜把的长度是影响黄瓜品质和商业性的重要性状之一。
(1)科研人员将长瓜把品系（6.5cm）与短瓜把品系（2.0cm）杂交，F 瓜把长度约4.6cm，F 自交，得到158
1 1
株F 瓜把长度分布如图1。
2
由结果推测黄瓜瓜把长度受 （一对/多对） 基因控制。
(2)SSR是DNA中普遍存在的简单重复序列。不同品系、不同染色体DNA的SSR互不相同，因此可作为
分子标记进行基因定位。研究者构建了仅在一对基因上存在差异的瓜把长度为5cm（含SSR1标记）和
4cm（含SSR2标记）的两个亲本，杂交后再自交，F 中瓜把长度5cm个体占3/4，4cm个体占1/4。测定F
2 2
植株的SSR组成，请从下表中选择一种实验结果与对应推论的正确组合有 。
实验结果 推论
I 5cm瓜把和4cm瓜把植株的SSR组成均
①该瓜把长度基因与该SSR标记
为SSR1/SSR1:SSR1/SSR2:SSR2/SSR2=1:2:1
位于同源染色体
Ⅱ 4cm瓜把植株仅具有SSR2标记
②该瓜把长度基因与该SSR标记
Ⅲ 5cm瓜把植株仅有2/3具有SSR2标记
位于非同源染色体
IV 4cm瓜把植株中的SSR1:SSR2=1:1
(3)通过上述定位方法，科研人员找到了与瓜把长度相关的A基因、B基因，并进一步研究。利用
CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除A基因后，果实瓜把长度缩短，但瓜把细胞长度与野生型无显著差异，推
测A基因的表达产物能 瓜把细胞增殖。检测发现，敲除A基因的突变体植株中基因B的转录水平显著
降低，敲除B基因的突变体植株瓜把长度显著降低，推测A通过增强B基因的表达进而影响瓜把长度。请
从①~⑤选择合适的基因与黄瓜植株，进行转基因实验，为上述推测提供一个新的证据。简述实验设计方
案、检测指标并预期实验结果 。
①A基因②B基因③野生型植株④A基因突变体植株⑤B基因突变体植株
(4)进一步研究发现，D蛋白可与A 蛋白结合，抑制后者与B基因的启动子结合，相关调控途径如图2所示。D基因突变体与A基因突变体杂交，F 中野生型、D突变体、A突变体、D和A突变体4种表型的瓜把长
2
度大小关系为 。
(5)目前市场占有率最大的国产“油亮密刺黄瓜”，是科研人员通过单倍体育种培育出来的，单倍体育种依
据的生物学原理和优势分别是 。
21．（2024·北京昌平·二模）花烟草是一种花色丰富、花期长的园林景观植物，花冠颜色受叶绿素和花青
素共同影响（如下图）。G基因使叶绿素在花冠中积累，g基因则叶绿素无法在花冠中积累。R基因使花
青素呈红色，r基因使花青素呈紫色。I基因使花青素正常积累，i基因阻止花青素积累。G/g、R/r、I/i基因
均独立遗传。
(1)研究者获得4株不同花色的花烟草植株，开展如下杂交实验。
F 花色及株数
组 1
亲本组合（A区颜色） F 株数
1
别
红色（A区） 绿色（B区） 白色（A区）
1 绿色×白色 45 0 21 24
2 绿色×红色 45 45 33 0
3 绿色×紫色 44 26 22 10
①第2组F 绿色与非绿色植株之比接近 ，说明两个亲本均有G基因。
1
②第3组F 有少量紫花植株出现，受环境因素（酸性）影响，另有一部分紫花变成红色。根据实验结果推
1测，第3组亲本绿色植株和紫色植株的基因型分别为 。
(2)为培育花色鲜艳的个体，掩盖花冠A区的绿色性状，可转入花青素合成酶基因进行改良。
①用剪切结果产生两种不同黏性末端的限制酶，同时处理含有目的基因的DNA和质粒，这种双酶切的优
势在于避免 ，确保目的基因与载体在DNA连接酶的作用下可以正确重组。
②提取转基因花烟草花冠细胞中的蛋白质，运用 技术，以确定目的基因是否正常表达。
(3)种植环境会影响花青素的积累量，积累量少时花冠A区会被绿色掩盖。某公园需要大面积使用花青素积
累量少的浅红色花烟草布置景观，以（1）中4个亲本为材料，你的解决方案是 。
