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专题 18 基因工程
五年考情 考情分析
2024年北京卷第20题 通常以具体情境，考查基因工程的原理、工具
2023年北京卷第 21题 和基本操作程序，启动子的含义和功能，PCR技术
的原理，限制酶的作用、基因表达载体的组成、启
2022年北京卷第21 题
动子的作用等，题目难度系数大；其中启动子的插
基因工程 2021年北京卷第20 题
入位点和插入方向、报告基因的表达等都需要学生
2021年北京卷第 21题
有很强的理解信息、获取信息的能力、以及综合运
2020年北京卷第12 题 用知识解决问题的科学思维和科学探究能力，通过
2020年北京卷第 17题 基因工程考查学生的结构与功能观。
1、（2024·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。
筛选组织特异表达的基因
筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组
织特异表达基因的一种有效方法。
真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因
上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包
含增强子和基本启动子。
很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表
达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图
B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活
报告基因的表达（图C）。
获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定
载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。
研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其
在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。
（1）在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生___________的过程称为细胞分化，分化
是基因___________的结果。
（2）对文中“增强子”的理解，错误的是________。
A. 增强子是含有特定碱基序列的DNA片段
B. 增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上
C. 一个增强子只能作用于一个基本启动子
D. 很多增强子在不同组织中的活性不同
（3）研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获
载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因G和H，为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，
应检测___________。
（4）真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子
捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后
的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基
因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称_____（略）。
2、（2023·北京·高考真题）变胖过程中，胰岛B细胞会增加。增加的B细胞可能源于自身分裂（途径
I），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ）。科学家采用胸腺嘧啶类似物标记的方法，研究了
L基因缺失导致肥胖的模型小鼠IK中新增B细胞的来源。
(1)EdU和BrdU都是胸腺嘧啶类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA中，掺入DNA的EdU和
BrdU均能与 互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU和BrdU短时间内即被降解。
(2)将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，随后每隔一定时间向一
组培养孔加入BrdU，再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU标记细胞的百分
比（如图）。图中反映DNA复制所需时长的是从 点到 点。(3)为研究变胖过程中B细胞的增殖，需使用一批同时变胖的小鼠。为此，本实验使用诱导型基因敲除小鼠，
即饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，形成小鼠IK。科学家利用以下实验材料制备小鼠IK：
①纯合小鼠Lx：小鼠L基因两侧已插入特异DNA序列（x），但L的功能正常；②Ce酶基因：源自噬菌
体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失；③Er基因：编码的Er蛋白位于
细胞质，与Er蛋白相连的物质的定位由Er蛋白决定；④口服药T：小分子化合物，可诱导Er蛋白进入细
胞核。请完善制备小鼠IK的技术路线： →连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选
目标小鼠→ →获得小鼠IK。
(4)各种细胞DNA复制所需时间基本相同，但途径I的细胞周期时长（t）是途径Ⅱ细胞周期时长（t）的
1 2
三倍以上。据此，科学家先用EdU饲喂小鼠IK，t 时间后换用BrdU饲喂，再过t 时间后检测B细胞被标
2 2
记的情况。研究表明，变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，与之相应的检测结果应是
。
3、（2022·北京·高考真题）．生态文明建设已成为我国的基本国策。水中雌激素类物质（E物质）污染会
导致鱼类雌性化等异常，并通过食物链影响人体健康和生态安全。原产南亚的斑马鱼，其肌细胞、生殖细
胞等存在E物质受体，且幼体透明。科学家将绿色荧光蛋白（GFP）等基因转入斑马鱼，建立了一种经济
且快速的水体E物质监测方法。
(1)将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是 。
(2)为监测E物质，研究者设计了下图所示的两种方案制备转基因斑马鱼，其中ERE和酵母来源的UAS是
两种诱导型启动子，分别被E物质-受体复合物和酵母来源的Gal4蛋白特异性激活，启动下游基因表达。
与方案1相比，方案2的主要优势是 ，因而被用于制备监测鱼（MO）。(3)现拟制备一种不育的监测鱼SM，用于实际监测。SM需经MO和另一亲本（X）杂交获得。欲获得X，
需从以下选项中选择启动子和基因，构建表达载体并转入野生型斑马鱼受精卵，经培育后进行筛选。请将
选项的序号填入相应的方框中。
Ⅰ.启动子： 。
①ERE②UAS③使基因仅在生殖细胞表达的启动子（P生）④使基因仅在肌细胞表达的启动子（P肌）
Ⅱ.基因：
A．GFP B．Gal4 C．雌激素受体基因（ER） D．仅导致生殖细胞凋亡的基因（dg）
(4)SM不育的原因是：成体SM自身产生雌激素，与受体结合后 造成不育。
(5)使拟用于实际监测的SM不育的目的是 。
4、（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
I．转基因玉米×野生型玉米 ①正常籽粒：干瘪籽粒≈1：1
II．转基因玉米×甲品系 ②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1
III．转基因玉米自交 ③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1
IV．野生型玉米×甲品系 ④正常籽粒：干瘪籽粒≈15：1
(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
。
5、（2021·北京·高考真题）近年来发现海藻糖-6-磷酸（T6P）是一种信号分子，在植物生长发育过程中起
重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P在种子发育过程中的作用。
(1)豌豆叶肉细胞通过光合作用在 中合成三碳糖，在细胞质基质中转化为蔗糖后运输到发育的种
子中转化为淀粉贮存。
(2)细胞内T6P的合成与转化途径如下：
底物 T6P 海藻糖
将P酶基因与启动子U（启动与之连接的基因仅在种子中表达）连接，获得U-P基因，导入野生型豌豆中
获得U-P纯合转基因植株，预期U-P植株种子中T6P含量比野生型植株 ，检测结果证实了预期，
同时发现U-P植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得U-S纯合转基因植株，检测发现植
株种子中淀粉含量增加。
(3)本实验使用的启动子U可以排除由于目的基因 对种子发育产生的间接影响。(4)在进一步探讨T6P对种子发育的调控机制时，发现U-P植株种子中一种生长素合成酶基因R的转录降低，
U-S植株种子中R基因转录升高。已知R基因功能缺失突变体r的种子皱缩，淀粉含量下降。据此提出假
说：T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉的积累。请从①~⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转
基因实验，为上述假说提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果 。
①U-R基因 ②U-S基因 ③野生型植株④U-P植株 ⑤突变体r植株
6、（2020·北京·高考真题）为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运
蛋白（HMA3）基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中（如图）。
为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行
PCR扩增时，应选择的引物组合是（ ）
A．①+③ B．①+② C．③+② D．③+④
7、（2020·北京·高考真题）枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草
芽孢杆菌菌株（B菌），从中克隆得到了一种纤维素酶（C 酶）基因。将获得的C 酶基因与高效表达载体
1 1
（HT质粒）连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。
（1）纤维素属于 糖，因此经过一系列酶催化最终可降解成单糖，该单糖是 。
（2）对克隆到的C 酶基因测序，与数据库中的C 酶基因编码序列相比有两个碱基对不同，但两者编码出
1 1
的蛋白的氨基酸序列相同，这是因为 。
（3）C 酶基因以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5'→3'。为了使C 酶基因按照正确
1 1
的方向与已被酶切的HT质粒连接，克隆C 酶基因时在其两端添加了Sma I和BamH I的酶切位点。该基
1
因内部没有这两种酶切位点。图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是 。
（4）将纤维素含量为20%的培养基分为三组，一组接种工程菌，对照组1不进行处理，对照组2进行相应
处理。在相同条件下培养96小时，检测培养基中纤维素的含量。结果（图2）说明工程菌降解纤维素的能
力最强。对照组2的处理应为 。
（5）预期该工程菌在处理废弃物以保护环境方面可能的应用 。（举一例）一、单选题
1．（2024·北京·模拟预测）用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素抗性基因（TetR）作为标记基因构建
的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建重组质粒，并转化到
受体菌中。下列叙述不正确的是（ ）
A．若用HindⅢ酶切，通过筛选可得到两种目的基因连入方向的重组质粒
B．若用PvuⅠ酶切，在含氨苄青霉素的培养基上形成的菌落一定不含目的基因
C．若用SphⅠ酶切，使用双抗生素平板筛选即可获得正确的重组质粒
D．若用ScaⅠ酶切，可通过琼脂糖凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建是否成功
2．（2024·北京东城·二模）为更有效地处理含重金属的废水，研究人员将植物的金属结合蛋白基因导入大
肠杆菌构建工程菌。由于PCR扩增出的目的基因末端为平末端，且无合适的限制酶识别序列，需借助中间
载体P将目的基因接入载体E。下图为两种载体的结构和相关限制酶的识别序列。下列叙述正确的是（
）
A．不直接选择P构建表达载体是因为它不含起始密码了和终止密码子
B．将目的基因插入载体P时，应选择SmaI进行酶切，再用DNA连接酶连接
C．构建表达载体时，应选择XhoI和PstI酶切载体E和含目的基因的载体P
D．基因表达载体构建完成后，需利用农杆菌转化法导入受体细胞
3．（2024·北京昌平·二模）下图示利用重叠延伸PCR技术改造目的基因的原理。相关叙述错误的是（）
A．图示操作中至少需要用2种限制酶对目的基因进行处理
B．操作中引物2和引物3序列应含有拟突变位点，且可以互补
C．应选用引物1和引物4进行PCR3，以获得大量目的基因序列
D．此过程实现的基因序列改变属于基因突变，未发生基因重组
4．（2024·北京西城·二模）为加速绿色荧光蛋白基因（GFP）进化，快速获得荧光强度更高的GFP蛋白，
科研人员将DNA1（编码易错DNA聚合酶）和DNA2共同导入大肠杆菌（如图）。下列说法错误的是（
）
A．用卡那霉素筛选含DNA1的大肠杆菌
B．易错DNA聚合酶催化GFP基因复制
C．GFP基因在此复制过程中突变率升高
D．连续传代并筛选强荧光菌落加速GFP进化
5．（2024·北京丰台·二模）为研究玉米的抗逆机制，科研人员利用图中的双分子荧光互补技术分析玉米
M5与B72蛋白的相互作用。下列说法正确的是（ ）A．直接将YFP剪切为N端和C端后，分别与M5和B72蛋白连接
B．设计特异性引物以玉米cDNA为模板扩增M5和B72基因
C．将M5和B72基因融合后连接到质粒上的YFP基因中
D．将含有M5和B72的基因表达载体分别导入不同细胞中
6．（2024·北京丰台·二模）CAR-T细胞免疫疗法是将从患者体内提取的T细胞通过基因工程改造，使其表
达肿瘤嵌合抗原受体（CAR），大量扩增后输回患者体内以清除癌细胞。下列有关说法错误的是（ ）
A．CAR-T疗法的T细胞来源于细胞毒性T细胞
B．该疗法利用了细胞免疫和基因重组的基本原理
C．CAR-T细胞清除癌细胞的过程属于细胞坏死
D．CAR-T细胞上的CAR能够精准识别癌细胞
7．（2024·北京海淀·一模）双向启动子可同时结合两个 RNA聚合酶来驱动下游基因的表达， 研究人员
构建了下图所示的表达载体， 以检测双向启动子作用效果。下列分析不正确的是（ ）
A．可用农杆菌转化法将构建好的表达载体导入植物细胞
B．为连入GUS 基因， 需用SalI和SphI酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒
C．在培养基中添加潮霉素可筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞
D．可通过观察是否出现荧光和蓝色物质确认双向启动子的作用
8．（2024·北京朝阳·一模）为了构建可以直接利用纤维素发酵的酿酒酵母工程菌，研究人员构建基因表达
载体（如图所示），并导入不能合成尿嘧啶的酵母菌。下列相关分析不正确的是（ ）
A．尿嘧啶合成基因可以作为表达载体上的标记基因
B．该方法需利用限制酶和DNA连接酶实现目的基因与载体的连接
C．扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列
D．在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果
9．（2024·北京朝阳·一模）F基因突变可引发人类某种单基因遗传病。以下图1为该遗传病的家系图谱，
图2为用限制酶M处理家系成员的F基因后，进行电泳的部分结果。
下列叙述不正确的是（ ）
A．突变的F基因序列中存在一个限制酶M的酶切位点
B．该遗传病的致病基因是位于X染色体上的隐性基因
C．Ⅲ-1的F基因经M酶切后电泳检测结果与I-2一致
D．若Ⅱ-1与Ⅱ-2再生育，生出患病孩子的概率为1/4
10．（2024·北京丰台·一模）V蛋白对登革热病毒的增殖有抑制作用。V蛋白含有285个氨基酸，其cDNA
长1241bp。将V蛋白在大肠杆菌中诱导表达，经纯化后免疫小鼠，最终获得5株分泌V单抗的杂交瘤细胞，
提取单抗与V蛋白杂交，电泳结果如下图，相关叙述错误的是（ ）A．V蛋白的cDNA中含有不编码V蛋白的序列
B．获得的5株杂交瘤细胞都能无限增殖
C．用V蛋白免疫小鼠的目的是获得相应抗体
D．可培养5A8杂交瘤细胞大量生产单克隆抗体
11．（2024·北京东城·一模）西北牡丹在白色花瓣基部呈现色斑，极具观赏价值。研究发现，紫色色斑内
会积累花色素苷。PrF3H基因控制花色素苷合成途径中关键酶的合成。如图，分别提取花瓣紫色和白色部
位的DNA，经不同处理后PCR扩增PrF3H基因的启动子区域，电泳检测扩增产物。分析实验结果可以得
出的结论是（ ）
A．花瓣紫色与白色部位PrF3H基因的碱基序列存在差异
B．白色部位PrF3H基因启动子甲基化程度高于紫色部位
C．PrF3H基因启动子甲基化程度高有利于花色素苷合成
D．启动子甲基化可调控基因表达说明性状并非由基因控制
12．（2024·北京西城·一模）图为构建苘麻抗除草剂基因A重组质粒的技术流程，其中NptⅡ是卡那霉素抗
性基因，GUS基因仅在真核细胞中表达，表达产物可催化底物呈蓝色。下列说法错误的是（ ）
A．PCR扩增A时可在引物中加入PstI和XhoI的酶切位点
B．在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆菌
C．用农杆菌转化植物愈伤组织选择呈现蓝色的组织进行培养
D．启动子若为除草剂诱导启动子将减少细胞物质和能量浪费
13．（2024·北京石景山·一模）蛛丝蛋白是一种特殊纤维蛋白，具有强度高、韧性大等特点，在人工肌腱等医学领域有着诱人的前景。某研究小组提取一种丝绒蜘蛛中的蛛丝蛋白基因，将其导入大肠杆菌生产蛛
丝蛋白。下列叙述正确的是（ ）
A．构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶
B．可通过显微注射的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌
C．基因表达载体上的复制原点可调控蛛丝蛋白基因的表达
D．可通过蛋白质工程设计与改造蛛丝蛋白的结构以增强其韧性
14．（2024·北京密云·模拟预测）研究者获得导入S基因的基因编辑小鼠的过程如下图所示，下列相关叙
述正确的是（ ）
A．过程①一般需要用促性腺激素处理
B．过程②是在雌鼠a的输卵管内完成
C．过程③需将表达载体注射到子宫中
D．过程④需抑制雌鼠b对植入胚胎的免疫排斥
15．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）研究发现，为心梗患者注射适量t-PA蛋白会诱发颅内出血，但若
将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血等副作用，改良后的t-PA蛋白成为心梗和脑血栓
的急救药。下图所示，通过基因工程大量制备改良药物t-PA蛋白，下列说法错误的是（ ）
A．制备改良t-PA蛋白的过程属于蛋白质工程
B．利用重组pCLY11质粒可获得牛乳腺生物反应器
C．选用限制酶XmaI和BglⅡ切割质粒pCLY11，构建重组质粒
D．成功导入重组质粒的受体细胞在含有新霉素的培养基上能存活，且呈现蓝色
16．（23-24高三上·北京朝阳·期末）毕赤酵母是一种高效的分泌蛋白表达系统，能用于大量生产外源蛋白
质。以下说法正确的是（ ）
A．毕赤酵母属于基因工程常用的载体B．可用显微注射法将目的基因导入毕赤酵母
C．可用DNA分子杂交技术检测目的基因是否成功表达
D．用毕赤酵母表达系统生产外源蛋白质可不必裂解酵母菌
二、非选择题
17．（2024·北京西城·二模）裸鼹鼠几乎不得癌症，其寿命可超过30年，同样大小的家鼠最长寿命为4年。
为探究其原因，科研人员做了以下研究。
(1)将裸鼹鼠皮肤成纤维细胞置于 培养箱进行体外培养，经检测发现其分泌大量粘稠的高分子量透明
质酸（HA），可抑制细胞过度增殖。
(2)研究者检测不同来源成纤维细胞中HA合成酶（HAS）的含量，结果如图1。另外，发现裸鼹鼠组织的
HA降解酶（HAase）的活性远低于人和小鼠。结合图文信息，分析裸鼹鼠皮肤成纤维细胞分泌大量高分子
量HA的原因是 。
结果显示，裸鼹鼠胚胎期HA合成酶低表达，推测其意义是 。
(3)为进一步研究高分子量HA能否提高小鼠的寿命，研究人员进行了下列实验（图2）。
NeoR：新霉素抗性基因；nmrHas2：裸鼹鼠 HA 合成酶 2 基因；CE：cre 重组酶-雌激素受体融合基因
注：启动子仅启动相邻基因的表达
①通过转基因技术获得转基因小鼠A：为了将目的基因插入小鼠6号染色体的特定位点，需在其两端设计
与6号染色体同源序列，实现同源序列之间的重组。由此获得的转基因小鼠A暂时无法表达HA合成酶2，原因是 。
②B鼠为导入表达CE的纯合子，CE也插入6号染色体的相同位点。外源雌激素可诱导cre重组酶活化，
活化的cre重组酶能识别并切除loxP位点间的序列。A、B鼠交配获得C、D鼠，请画出C鼠的基因组成情
况 。
③利用C、D鼠进行实验，测得实验组小鼠HA含量升高，癌症概率降低、炎症反应减少，寿命也得到了
延长。请写出对照组的选材 （“C”或“D”）及实验处理。
(4)请简述本研究的应用前景 。
18．（2024·北京通州·模拟预测）桑蚕的性别决定类型为ZW型，桃蚕食桑少、出丝率高，但在幼蚕阶段
不易区分，研究人员利用基因工程技术对桑蚕进行改造，以实现蚕农只饲养雄蚕的愿望。
(1)建构TT’杂合雄蚕品系
研究发现，位于常染色体上的T基因，缺失后（基因型可表示为tt）会导致桑蚕胚胎停育。科研人员构建
图1中的载体、应用 法将其导入雄蚕受精卵中，使载体与T基因两侧的同源区段发生重组，从
而实现对T基因区段的替换，得到基因型为TT'的杂合雄蚕品系。
(2)构建特异性表达Cre酶的雌蚕品系
Cre酶可以特异性识别LoxP位点，从而将LoxP位点间的DNA片段进行切除。研究人员将胚胎发育后期启
动子与Cre酶基因定点整合到W染色体上，构建了基因型为TT且特异性表达Cre酶的雌蚕品系。
①将该品系与TT’杂合雄蚕杂交，当F 桑蚕胚胎发育至后期时，T’基因存在于 （选填“雄蚕”
1
“雄蚕”“雌蚕和雄蚕”）中，会表现出绿色荧光的占F 桑蚕的 。
1
②为对特异性表达Cre酶的雌蚕品系进行保持，科研人员在F 中筛选出Tt的雌蚕与TT’的雄蚕进行后续杂
1
交，并利用图2中的引物对F 桑蚕的早期胚胎进行了PCR检测，结果如图3所示。
2
结合以上结果，在1~6号桑蚕的早期胚胎中，会发育为雄性的是 , 号桑蚕胚胎可能发生停
育。
③科研人员认为，F 桑蚕发育为幼虫后，仍然只有雄蚕可以呈现绿色荧光，你同意吗?请说明理由。
2
(3)结合以上桑蚕的分子育种方法，你认为以下说法正确的为 。A．F 桑蚕的雌蚕幼虫中存在致死个体
1
B．F 桑蚕中胚胎致死的个体占雌蚕的1/4
2
C．F 桑蚕中雄蚕有4种基因型
2
D．该技术可以实现某基因的定点敲除
19．（2024·北京东城·二模）乳酸是一种需求量较大的工业原料，科研人员欲对酿酒酵母进行改造以进行
乳酸生产。
(1)培养基中的葡萄糖可作为 为酿酒酵母提供营养。如图1，酿酒酵母导入乳酸脱氢酶基因后，
无氧条件下发酵产物为 ，通过敲除丙酮酸脱羧酶基因获取高产乳酸的工程菌。该菌在有氧和无氧
条件下均可产乳酸。
(2)为实现对菌体代谢的动态调控，研究人员设计了光感应系统，并导入绿色荧光蛋白（GFP）基因以检测
光感应系统的调控能力。
①如图2，系统1在酵母中表达由V、L和H组成的融合蛋白。光照下，融合蛋白空间结构改变，
后启动下游基因表达；在黑暗状态下，融合蛋白自发恢复到失活状态。
②分别检测黑暗和光照下系统1的荧光强度，结果如图3。对照组能持续激活GFP表达。实验结果显示
，可知系统1实现了光调控基因表达，但表达量较低。推测可能由于菌体密度高导致透光性差，不利于V-
L-H对光照的响应。进一步优化设计出系统2（如图2），同等光照强度下，系统2荧光强度显著高于系统
1，分析原因是 。③实验中发现黑暗条件下系统2的GFP基因有明显表达，为解决此问题，对系统2增加如图4所示组分，
i、ii、iii依次为 （填字母序号）。
A．持续表达型启动子
B．P
c120
C．P
GAL
D．G80基因（G80蛋白可结合并抑制GAL4）
E．GAL4基因（GAL4蛋白可结合并激活P ）
GAL
F．PSD基因（含有PSD的融合蛋白在光下降解）
(3)将优化后的系统2中GFP基因替换为乳酸脱氢酶基因，应用于酵母菌合成乳酸的发酵生产。发现在“先
黑暗-后光照”的模式下乳酸产量显著高于全程光照的模式，请推测“先黑暗-后光照”模式下乳酸产量高
的原因 。
20．（2024·北京朝阳·二模）贾第虫是寄生于人畜肠道内的单细胞动物，能依靠端粒酶维持端粒长度，反
复传代呈现“永生化”。
(1)端粒是 两端的DNA—蛋白质复合体，正常情况下会随细胞分裂次数增加而逐渐截短，最终损伤端粒
内侧正常基因，使细胞活动趋于异常。贾第虫端粒酶由RNA和逆转录酶组成，能以RNA为 催化合成
新的端粒DNA序列，T区是逆转录酶的RNA结合功能域。
(2)研究者筛选出多种能与T区结合的蛋白，其中蛋白Z为贾第虫特有。通过图1所示实验进行验证（Myc
和HA是已知短肽）。①为验证各组动物细胞均表达了相应的融合基因，可对 进行电泳后，做抗原—抗体杂交检测。
②通过比较 两组的 抗体的检测结果证实T区与蛋白Z能够结合。
(3)研究者根据蛋白Z的基因序列设计核酶基因表达载体转染贾第虫，核酶可特异性结合并剪切Z基因的
mRNA。检测贾第虫体内端粒酶活性，结果如图2。
①端粒酶活性检测的原理是：端粒酶可将重复序列—（TTAGGG）连续加到寡核苷酸序列二
（AATCCGTCGAGAGTT）的3'末端合成端粒DNA序列；根据 设计引物对端粒DNA序列进行PCR扩
增，电泳检测产物；端粒酶活性越大，电泳条带 。
②检测还发现：随着培养时间的延长，转基因贾第虫的端粒缩短而对照组无明显变化，对照组贾第虫数量
显著增加而转基因贾第虫数量无明显变化。结合图2结果，解释贾第虫“永生化”的原因 。
(4)基于上述实验，提出一个研发贾第虫病特异性药物的方向 。
21．（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 。
22．（2024·北京西城·二模）科研人员获得了携带两种抗稻瘟病的抗性基因Pib和Pikm的水稻品系——川
抗30，以及携带螟虫抗性基因CrylC的水稻品系——昌恢。为获得同时携带抗螟虫基因和两种抗稻瘟病基
因的改良株系，开展了相关研究。
(1)水稻的稻瘟病抗性与敏感为一对 。利用川抗30品系与野生型稻瘟病敏感水稻杂交，F 表现为稻
1
瘟病抗性，F 与野生型杂交，子代性状及分离比为 ，证明Pib和Pikm位于非同源染色体上。
1
(2)吕恢品系水稻在品质和产量上明显优于川抗30，科研人员结合分子标记技术筛选目标基因进行杂交育种，
以获得改良优质水稻。请写出制备优质、高产的纯合双抗（抗螟虫和抗稻瘟病）水稻的杂交育种技术路线（总体思路） 。
(3)研究者利用PCR技术检测改良优质水稻中是否含有Pib基因。
①下表为利用PCR进行检测的反应体系的配方，请将表格补充完整。
PCR反应体系
组分 总体积/10μL
10倍浓缩的扩增缓冲液 1μL
i 1.5μL
4种脱氧核苷酸等量混合液（2.5mmol·L-1） 0.5μL
引物I/II（5.0μmol·L-1） 1/1μL
Taq DNA聚合酶 0．20μL
HO ii
2
②图为Pib基因的部分序列。
5'—…AATGCCC…ATGTGGA…—3'
3'—…TTACGGG…TACACCT…—5'
根据图，选择 作为引物对Pib基因进行扩增。
A．5'—…AATGCCC…—3' B．5'—…TCCACAT…—3'
C．5'—…TTACGGG…—3' D．5'—…ATGTGGA…—3'
研究者最终确定改良优质水稻具备了相关抗性基因，成功培育出优质、高产的双抗水稻。
(4)检测发现本研究获得的优质双抗水稻的部分性状与昌恢品系相比出现株高上升、千粒重下降的现象，但
是利用基因定点编辑技术获得的纯合抗性突变株系，其他性状未发生改变，原因可能是 。请从育种
的角度对这两种技术进行评价。
23．（2024·北京海淀·二模）葡萄糖二酸（GA）可作为原料应用于食品、能源和医药等领域，科研人员通
过改造工程菌以实现GA的大量生产。
(1)M酶和U酶是GA合成途径中的两个关键酶，科研人员将图1所示质粒1导入 处理的大
肠杆菌，改造后的大肠杆菌可合成GA．(2)为实现对工程菌合成GA的实时监测，科研人员设计了质粒2.并进行下表所示两种检测方案。
方
质粒1和2共同导入大
案 菌液分为5组
肠杆菌菌株E中
一 在液体培养基
每组上清液加入适量
中培养一段时
GA，检测荧光强度。
方 质粒1和2分别导入大
间
将E菌液与S菌液混合，混合
案 肠杆菌菌株E和菌株S
菌液培养一段时间后分为5组
二 中
①据图1分析检测方案的原理为 。
②检测结果如图2，据图对比两种方案，并结合两种质粒适用范围，选择其中一种更优方案并说明理由：
。
(3)进一步发现由于产物GA呈酸性影响了大肠杆菌合成GA的能力，因而科研人员尝试以酵母菌为受体细
胞导入质粒1，改造后的酵母菌以葡萄糖为原料合成并分泌GA的途径如图3.但M酶的活性远小于U酶，
限制了GA产量。为改进M酶的催化效率，将含不同突变的M酶基因分别导入酵母菌，利用上述所选方案
菌株监测不同酵母菌的GA产量，操作为 ，取等量培养液，测定其荧光值和吸光度（反应菌体浑
浊程度），挑选 高的菌株即为GA高产菌株。(4)据图3分析还可以通过 等方法改造酵母菌以提高GA的产量。
24．（2024·北京海淀·二模）种子成熟过程受脱落酸（ABA）等植物激素调控。为研究种子成熟的调控机
制，研究者以拟南芥为材料进行了实验。
(1)ABA是对植物生长发育起 作用的微量有机物，在种子成熟过程中起重要作用。
(2)研究发现，种子成熟阶段S蛋白和J蛋白均有表达。研究者检测了不同拟南芥种子的成熟程度，结果如
图1.根据图分析，S蛋白和J蛋白对种子成熟的调控作用分别是 。
(3)S蛋白可与J蛋白结合。为探究两蛋白在植物体中的作用关系，研究者在纯化的J蛋白溶液中分别加入
野生型及S蛋白缺失突变体的种子细胞裂解液，使用药剂M进行相关处理，检测结果如图2.结果说明：S
蛋白可使J蛋白 。
(4)检测发现，S蛋白缺失突变体比野生型体内的ABA含量低。编码S蛋白基因的启动子区有转录调控因子
T的结合序列，T可被ABA激活。J蛋白也为一种转录调控因子。为研究T、J蛋白对S蛋白基因表达的调
控，研究者构建了图3所示质粒并转化烟草叶肉原生质体，实验结果如图4.图4结果说明： 。
(5)种子成熟对于种子提高萌发活力等具有重要作用。综合上述研究，分析ABA对种子成熟的调控机制
。
25．（2024·北京房山·一模）肠道菌群分泌的胆盐水解酶（BSH）与高脂血症密切相关，研究表明高脂饮
食后小肠BSH活性上升，提高血液中胆汁含量，达到降低血脂的目的。科研人员利用基因工程技术，对小
鼠肠道内相关菌株（B菌）进行改造，以期获得分泌更多BSH的工程菌BS菌。
(1)高脂饮食是引起高血脂症的一个主要原因，但脂质也是人体必要的物质，请写出属于脂质的2种化学物
质 。
(2)工程菌的制备：
①X菌的筛选：16SrRNA基因是鉴定微生物的重要依据，其大小约为1500bp，高产BSH的X菌株的
16SrRNA基因有限制酶ApaI的两个酶切位点，其他菌株中只有一个。通过PCR→ → →观察，
结果如图1，可知 （填图1中序号）为所选目的菌种。
②表达载体的构建：
科研人员操作如图2，进行同源重组构建表达载体。I.将NC质粒用相关的限制酶进行酶切。
Ⅱ.在X菌株BSH基因两侧分别添加一段与上述载体同源（碱基排列次序相同）的序列A、B。
Ⅲ.表达载体同源重组过程如图2所示。如果BSH基因N链B端同源臂的碱基序列为-A-A-A-G-，则NC质
粒M’链的碱基序列为 ，两者在5’-3’外切酶的作用下被降解，在DNA连接酶的作用下，在1、2处
形成 键，完成基因表达载体的构建。
③科研人员将表达载体用电击法导入B菌，获得BS菌株。
(3)关于图2所示同源重组构建表达载体的方法，其优点有________
A．免去传统方法双酶切的繁杂操作
B．同源重组，保证目的片段插入载体时方向正确
C．如果载体上目的基因插入位点的限制酶识别序列出现在目的基因内部，该技术可克服传统方法的
局限性
(4)用BS菌株给小鼠灌胃，同时给小鼠饲喂高脂饮食，对照组1不做处理，8周后检测小鼠肠道内容物，进
行体外BSH活性检测，如图3所示，结果说明 。
(5)有人认为BS菌株适合开发为人体降脂的功能性菌剂，请辩证地评价该观点 。
26．（2024·北京顺义·一模）人在衰老过程中某些性状会发生改变，为寻找衰老的原因，科研人员对染色
质开展了相关研究。
(1)由图1可知，导致个体衰老的原因包括某些染色质区域 ，某些DNA 。(2)DNA甲基化会抑制转录并引发更紧密的染色质结构的形成，推测衰老染色质结构松散会 （促进/抑
制）基因表达。
(3)科研人员推测：核内DNA断裂后的修复会导致表观遗传信息紊乱或丢失，加速细胞衰老。为验证该推
测，科研人员基于图2原理，利用以下实验材料构建ICE模型鼠。
①Cre酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于DNA上的Lx序列，导致两个Lx间的DNA
片段丢失；
②I-E核酸酶基因：编码的I-E核酸酶位于细胞核，与诱导剂T、Cre酶形成复合物，切割DNA；
③口服诱导剂T：小分子化合物，可诱导Cre酶进细胞核。
请完善技术路线 ：(4)染色质上的修复蛋白因子可修复受损DNA，通过对ICE小鼠的检测，发现已修复的DNA未发生碱基序
列的改变。通过检测 ，可知获得的ICE鼠表观遗传信息紊乱；检测细胞的形态结构，可知细胞衰老。
27．（2024·北京海淀·一模）温度是影响微生物生长的重要因素， 科研人员应用基因工程以实现通过温度
控制工程菌合成所需物质。
(1)大肠杆菌是一种常见的微生物， 常被改造为基因工程菌， 其原因包括 （写出2点）。
(2)为实现温度控制蛋白质合成， 科研人员设计了方案1， 构建表达载体（见图1）， 将其导入大肠杆菌，
获得转基因工程菌。大肠杆菌在30℃和37℃均可生长和繁殖， 当培养温度为30°C时，C基因编码的C
蛋白形成二聚体， ， 因而大肠杆菌表达 荧光蛋白。
(3)为更精准调控荧光蛋白表达， 将上述表达载体改造为方案 2中的载体（见图2）。与方案1相比， 方
案2的主要优势是 。
(4)为检测方案2， 科研人员将该方案中的工程菌稀释涂布在固体培养基上， 形成单菌落，培养温度周期
控制见图3.依据方案2， 每个菌落生长2天后可出现4个不同的荧光环带，请预测图4所示菌落每个环带
的工程菌中荧光蛋白表达情况， 在下面表格中按时间顺序，依次写出所表达荧光蛋白的颜色 。菌落环带 1 2 3 4
所表达荧光蛋白的颜
绿、红、绿
色
(5)聚羟基脂肪酸酯（PHA） 常用于制备可降解的塑料包装材料。PHA是一种生物大分子，可由单体分子
3HB 和4HB 随机聚合， 或通过分段聚合形成嵌段共聚物（见图5）， 其中嵌段共聚物性能更优。共聚
物的合成过程如图5.请完善以下表格， 通过改造方案 2 以实现应用工程菌大规模生产优质 PHA（不考
虑各种酶在不同温度下的活性差异）。
操作 目的
对方案 2表达载体的改造为： 。
获得可以合成PHA的工程菌。
将构建好的表达载体导入大肠杆菌， 获得工程菌。
以葡萄糖为原料配置培养基， 灭菌后加入上述工程
配制培养基、接种。
菌。
发酵48 小时， 获得3HB 比例为25%的嵌段共聚
控制发酵条件： 。
物。
28．（2024·北京东城·一模）EB病毒（EBV）可引发鼻咽癌等癌症。我国科研人员制备有效阻断EBV感
染的单克隆抗体，为治疗和疫苗研发提供思路。
(1)如图1所示，EBV表面的糖蛋白gHgL与上皮细胞表面受体（如E2等）结合后，引起gB发生 变化，启动病毒包膜和上皮细胞膜融合。膜融合过程体现了膜具有 性。gHgL可作为制备有效阻断EBV感染的
单克隆抗体的 。
(2)研究人员从EBV感染者外周血中分离出单个核细胞（PBMC），包含自然杀伤（NK）细胞、T细胞、B
细胞。将下表中不同荧光标记的分子与PBMC培养后筛选出目标细胞，将目标细胞中的抗体mRNA 为
cDNA，扩增出gHgL抗体基因，转入细胞成功表达出单克隆抗体。筛选出的目标细胞应具有荧光 （选
填字母）。
不同荧光标记的分子 相关分子的特点
荧光A-抗CD4抗体 CD4为辅助性T细胞的标记分子
荧光B-抗CD8抗体 CD8为细胞毒性T细胞的标记分子
荧光C-抗CD20抗体 CD20为B细胞的标记分子
荧光D-抗CD56抗体 CD56为NK细胞的标记分子
荧光E-gHgL gHgL可与细胞上的受体特异性结合
(3)经筛选得到单抗D8，与已报道的单抗A1相比，两者都有较强的gHgL结合能力，都能显著抑制EBV病
毒感染上皮细胞。将gHgL与D8或A1混合接触后，检测与上皮细胞表面受体E2的结合能力，结果如图
2。
分析实验结果可知D8与A1作用的区别是 。
29．（2024·北京东城·一模）东方果蝇会对水果造成严重影响，田间雌蝇数量与经济损失直接相关。(1)研究发现，东方果蝇中dsx基因 出的前体RNA在加工过程中具有独特的性别选择性剪接机制。利用
这一特性研发雌性特异性致死基因系统。
(2)蓖麻毒素A（RTA）可通过破坏核糖体导致细胞死亡。研究者获得如图1所示的融合基因1，进而得到
转基因果蝇。
①根据图1，扩增dsx内含子应选择的引物是 （选填字母）。
② 由于存在性别选择性剪接机制，雌雄转基因果蝇dsx基因前体RNA保留或剪切内含子和剪切识别序列
情况不同，产生了不同版本的成熟mRNA，导致雌蝇特异性致死。判断转基因雌蝇中的成熟mRNA为
（填字母序号）。转基因的雄性个体不会致死的原因是 。
(3)研究发现，RTA蛋白第212位甘氨酸替换为精氨酸会出现冷敏感效应（cs），即当温度由29℃变为18℃
时，可抑制RTA蛋白对细胞的致死作用。利用此特性培育纯合转基因果蝇。
① 欲得到具有cs效应的RTAcs蛋白，推测对应的基因碱基序列，经定点突变获得融合基因2（如图2所
示）。请在方框中画出可继续延伸的复性结果，要求标明每条链的5’端和3’端 。
② 对转入融合基因2的果蝇进行以下操作：
ⅰ：在29℃收集雄性果蝇（G）。
0ⅱ：G 与野生型果蝇杂交，筛选出转基因受精卵（G）。
0 1
ⅲ：将每对亲本的受精卵（G）均分为两组，分别在18℃和29℃孵化培养，统计两组中雄性个体所占比
1
例，若 ，则说明G 具有cs效应。
1
ⅳ：在 ℃继续培养具有cs效应的G 果蝇，使之连续多代自交，得到转基因纯合子。
1
30．（2024·北京石景山·一模）贝氏不动杆菌（A菌）是一种非致病性细菌，可从环境中吸收DNA并整合
到自身基因组中，此过程被称为基因水平转移（HGT）。科学家试图利用A菌的HGT能力检测结肠癌。
(1)通常用含蛋白胨的培养基培养A菌，蛋白胨能提供碳源、氮源等成分，其中氮源可用于合成 等物质
（答出2个即可）。
(2)结肠癌常由KRAS基因中G12位点突变导致，科学家以其作为结肠癌检测点。
①如图1所示，将针对KRAS基因设计的表达载体导入结肠癌细胞，某种酶能从相同序列特定位点切断
键，修复过程中切口被重新连接，从而实现特定基因片段的替换，获得转基因癌细胞。
②为验证A菌具有吸收特定DNA片段的能力，依据①中的原理，构建图2所示的表达载体，导入A菌中
获得传感器A。将传感器A与转基因癌细胞裂解液混合，一段时间后，观察传感器A在不同培养基中的生
长情况。请从a～e中选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别对应的序列 。
a．KRAS片段1
b．KRAS片段2
c．kanR
d．specR（壮观霉素抗性基因）
e．G12位点
能证明传感器A发生特异性HGT的实验结果是 。
(3)肿瘤细胞可将DNA释放到肠腔中，临床检测时需将细菌传感器定植于待测者结肠处，一段时间后对粪
便中的细菌进行培养，观察生长情况。为实现上述目的，需改造A菌使其仅能降解正常的KRAS序列，并
对图2所示表达载体进行进一步改造（如图3）。请分析其能检测出结肠癌的机理 。31．（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 。
32．（2024·北京丰台·一模）研究人员利用水稻突变体对相关基因进行研究。
(1)将水稻“中花11”的叶片愈伤组织与农杆菌共培养，外源T-DNA（含bar标记基因）会整合到水稻基因
组，获得水稻突变体库。该突变体库中包含株高、叶色、叶型、育性、分蘖数等明显性状改变，构建该突
变体库的过程中，引起性状改变的原因可能有______
A．实验操作中其它微生物的污染
B．实验过程中偶然接触紫外线或化学药品
C．DNA复制过程中的DNA序列变化
D．外源T-DNA的插入导致DNA序列变化
E．组织培养过程中染色体的互换
(2)对突变体库进行自交和表型筛选获得纯合的早衰突变体。为研究早衰突变与T-DNA整合之间的关系，
将纯合的早衰突变体与“中花11”回交之后，分析F 的性状分离情况和对bar基因的PCR检测结果：
2
①若F 的正常植株：早衰植株=3：1，则突变体的早衰性状是由 控制的；
2
②若F 的所有植株中含bar基因与不含bar基因之比为3：1，则T-DNA是单个插入；
2
③若F 的 ，则该突变为T-DNA插入引起。
2
经检验，实验结果与预期相符。请在下图中标出bar基因（用 表示）可能的位置 。
(3)为获得该衰老相关基因，研究人员设计了外源接头介导的PCR进行扩增，主要过程见下图。外源接头
包括长单链接头和短单链接头，二者部分互补。以长单链接头的部分序列为引物a和b，根据T-DNA已知
序列设计引物c、d、e、f。
实验的主要流程为：用限制酶切割基因组DNA产生多种片段→分别连接上外源接头→以d为引物合成一
条子链，再以 为引物合成互补链，得到PCR产物1→为减少非特异性扩增，以 为引
物进行PCR得到产物3（同理得到产物2和产物4）→对产物3和产物4进行序列分析和功能鉴定。(4)引起衰老的主要因素有环境因素、植物激素的调节和 等。该研究为延缓水稻衰老、提高水稻
产量提供了理论依据。
33．（23-24高三下·北京平谷·阶段练习）学习以下材料，回答（1）-（5）问题。
中心法则中的RNA通常指的是能够编码蛋白质的mRNA，但细胞中有许多不编码蛋白质的RNA-非编码
RNA，但对细胞生命活动有调控作用。微小RNA（miRNA）是一种真核细胞中广泛存在的短链非编码
RNA，长度为17~25个核苷酸。miRNA通常与mRNA的3'端非编码区结合，抑制依赖该mRNA的蛋白质
翻译或促进靶标mRNA的降解，从而在转录后水平上调控基因的表达。当人体内某些miRNA功能失调时，
疾病就可能发生。
前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤。已发现去乙酰化酶（SIRT）在前列腺癌的发生发展过程中有重要作用。
研究推测在前列腺癌细胞CW中miRNA对SIRT基因有转录后调控作用。研究者利用数据库对SIRT基因
3'端非编码区进行分析，发现19个可能的miRNA作用的靶标位点（如图1A），依据这些靶标位点的分布
构建了4个截断片段（如图1B）。分别将这4个截断片段连接到P载体-荧光素酶基因F下游处，构建重组
载体，并分别转入到CW细胞中，检测F的蛋白表达水平。结果如图2。免疫原性是指能够刺激机体，使免疫细胞活化、增殖、分化而产生特异性抗体。由于miRNA分子无免疫
原性，被认为是具有临床治疗应用前景的分子，但miRNA分子递送效率低，限制了其疗效。结合新型靶
向基因递送系统可为前列腺癌的基因靶向治疗提供新型手段和药物来源。为研发靶向治疗肿瘤的RNA疫
苗提供广阔的应用前景。
(1)miRNA与mRNA的3'端非编码区通过 原则互补结合，从而在转录后水平上调控基因的表达。
(2)P载体上有荧光素酶基因F，将SIRT基因3'端非编码区域片段连接到P载体的F下游，获得重组载体P-
F-SIRT，转入CW细胞中，检测荧光素酶F的mRNA水平及蛋白质水平，如图3所示。实验发现：
SIRT3'端非编码区域存在转录后调控区域，依据是 。
(3)结合图1和图2分析，SIRT基因3'端非编码 片段可能是miRNA靶位点，原因是 。
(4)结合全文的信息，下列说法正确的有____。
A．miRNA结构稳定性差，易降解
B．miRNA编码蛋白引起细胞免疫排斥
C．可调控miR-34a或miR124靶向治疗前列腺癌
D．miRNA可用脂质载体递送到细胞内
(5)你认为本文介绍的miRNA调控转录是否属于表观遗传学？请陈述原因 。
34．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）大肠杆菌能进入实体瘤核心并保持较强活性，科研人员期望利用
大肠杆菌构建一种基因表达可控的工程菌，期望用于人体特定部位实体瘤的免疫治疗。(1)科研人员利用温度敏感型转录调控蛋白构建温控表达的质粒系统，如下图。
①利用来自λ噬菌体的温度敏感型转录抑制因子Tcl42作为“开关”构建温控抑制元件，在 （选填
“λ噬菌体”、“大肠杆菌”或“人”）中具强活性的启动子pLac可以使Tcl42持续性表达，抑制启动子
pRL；当控温至42℃时才开启特定基因的表达。
②Tcl42开关仅在加热时瞬时激活特定基因，而免疫疗法需要数周才能见效，所以设计了“基因电路”
——一次短暂的温度激活后可维持长期的基因表达。其核心基因包括重组酶Bxb1基因、分泌型αPD-L1蛋
白基因（该蛋白可用免疫治疗）等。
请选择相关选项完善该“基因电路”的技术路线： 及质粒，获基因电路 → 受体菌37℃时，蛋白
Tcl42抑制启动子pRL → → 免疫元件无功能（不表达αPD-L1） → → 解除蛋白Tcl42对启动子
pRL的抑制→ → →细菌合成GFP，并分泌大量αPD-L1。
A、重组酶Bxb1基因不表达 B、菌体升温至42℃时
C、用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件
D、启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、αPD-L1基因的转录
E、重组酶Bxb1基因表达，进而引起启动子p7两侧发生重组
(2)科研人员用 处理大肠杆菌，使其处于感受态，从而将“基因电路”质粒导入菌体内，经过培养、
涂布后，筛选 （选项），由此成功构建用于免疫治疗的温控工程菌（EcT）。
A、含有四环素的培养基上形成的菌落 B、具有绿色荧光的菌落
C、同时具有A和B特征的菌落 D、具有A或B特征的菌落均可
(3)使用聚焦超声（FUS）装置，可以使动物特定范围的组织快速升温至42℃，从而实现体内微生物治疗的
温度控制。为验证上述温控工程菌的治疗肿瘤效果，选取若干组生理状态相近的小鼠，经过7天的成瘤建
模后，分别进行如下处理，并检测记录小鼠体内肿瘤体积。
第1组：注射生理盐水，2天后FUS处理；
第2组：注射温控工程菌，2天后FUS处理。请评价并完善实验方案 。
最终证明温控工程菌可被FUS处理局部激活，并具有持续性肿瘤免疫治疗效果。
(4)若期望将上述温控工程菌用于临床实验，还需利用小鼠开展 方面的研究。
35．（23-24高三上·北京东城·期末）为监测与记录体内细胞间通讯，我国科研人员建立了一种新的系统，
利用转基因技术经筛选获得转基因小鼠（gL），以揭示正在进行的细胞与细胞之间的接触情况。(1)gL小鼠中细胞—细胞接触的信号通路如图。将绿色荧光蛋白（GFP）设计为信号分子，αGFP-N-tTA融
合蛋白为 ，完成细胞间的信息交流。利用转基因技术获得以心肌细胞作为信号发送细胞的转基因小
鼠，为保证在心肌细胞中特异性表达GFP，表达载体中应含有 。将构建好的表达载体导入小鼠的
中，同理获得内皮细胞特异性表达αGFP-N-tTA的转基因小鼠，将上述两种转基因小鼠杂交，经筛选获得
gL小鼠。
(2)如图，在gL小鼠中，科研人员使用LacZ基因作为报告基因。当内皮细胞与心肌细胞接触时，由于GFP
和aGFP-N-tTA结合，引起 ，进入细胞核与tetO结合，启动LacZ基因表达，使正在与心肌细胞接触
的内皮细胞呈蓝色。
(3)研究人员进一步构建gT小鼠，以实现体内所有与心肌细胞有过接触的内皮细胞都持续发出红色荧光。
请利用以下实验材料，完善制备gT小鼠的技术路线。
loxP：该序列中有Cre酶的识别位点，loxP本身不影响附近的DNA序列的功能
Cre：编码的酶进入细胞核后作用于loxP，导致两个loxP中间的DNA片段丢失
STOP：转录终止序列
DNA序列
Pc：持续表达强启动子
tetO：tTA识别和结合序列，结合后启动下游基因的表达
RFP：红色荧光蛋白基因
a。内皮细胞特异性表达aGFP-N-tTA的转基因小鼠
小鼠品系
b。野生型小鼠
(4)在gT小鼠胚胎发育早期，观察到部分内皮细胞发出红色荧光。随着胚胎发育的进行，观察到肝脏中很
大一部分血管也呈现红色，这表明 。
36．（23-24高三上·北京朝阳·期末）为研究胰腺A蛋白的生理功能，科研人员利用基因工程技术构建了A
基因胰腺特异性敲除模型小鼠。
(1)利用如图载体构建A基因中有LoxP序列的小鼠。图中载体与A基因颜色相同的区域序列相同。通过同
源臂使载体与A基因上的对应相同序列发生片段互换，将LoxP整合到A基因上得到A′基因，A′基因与A
基因功能相同。将载体导入 （细胞）中，获得了基因型为AA′的杂合鼠。
(2)来自于噬菌体的Cre酶可将它所在细胞中含LoxP序列的基因敲除。研究人员将Cre酶基因与特异性启动
子拼接，使其仅在小鼠胰腺细胞中表达。胰腺细胞特异表达Cre酶的小鼠称为C鼠。
以下是利用AA′杂合鼠和C鼠杂交获得A基因胰腺特异性敲除鼠的操作过程，并利用小鼠尾部细胞检测杂
交后代基因型。（注：A和Cre酶基因位于小鼠的不同染色体上）
①第一批杂交：AA′鼠分别与AA′鼠、C鼠杂交，在子一代中筛选，获得两类鼠：A′A′鼠和 鼠。
②第二批杂交：将第一批杂交筛选获得的两类鼠进行一次杂交，获得多只小鼠，其中含有A基因胰腺特异
性敲除小鼠。利用PCR的方法检测这些小鼠尾部细胞的基因型，引物（P1~P6）及产物电泳结果如下图所
示。
得到B图甲的电泳结果，A图P1~P4中应选择的一对引物是 。其中1、2为对照；3—10号小鼠中，
含A基因的有 ，可实现A基因胰腺特异性敲除的有 。
(3)将纯合A′A′鼠（无Cre酶）与第二批杂交筛选得到的A基因胰腺特异性敲除的小鼠进行杂交，出生的后
代有、无Cre酶的小鼠数量之比接近 时，说明胰腺中A基因特异性敲除的小鼠可正常出生，无胚
胎致死；利于在后续研究中应用。
