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1．袁隆平研究杂交水稻，对粮食生产具有突出贡献。回答下列问题。
(1)用性状优良的水稻纯合体（甲）给某雄性不育水稻植株授粉，杂交子一代均表现雄性不
育；杂交子一代与甲回交（回交是杂交后代与两个亲本之一再次交配），子代均表现雄性
不育；连续回交获得性状优良的雄性不育品系（乙）。由此推测控制雄性不育的基因
（A）位于 （填“细胞质”或“细胞核”）。
(2)将另一性状优良的水稻纯合体（丙）与乙杂交，F1均表现雄性可育，且长势与产量优势
明显，F1即为优良的杂交水稻。丙的细胞核基因R 的表达产物能够抑制基因A 的表达。基
因R 表达过程中，以mRNA 为模板翻译产生多肽链的细胞器是 。F1自交子代中雄
性可育株与雄性不育株的数量比为 。
(3)以丙为父本与甲杂交（正交）得F1，F1自交得F2，则F2中与育性有关的表现型有
种。反交结果与正交结果不同，反交的F2中与育性有关的基因型有 种。
2．2021 年5 月22 日13 时7 分，共和国勋章获得者一“世界杂交水稻之父”袁隆平院士永
远地离开了我们。杂交水稻的推广大大提高了水稻的产量，产生了巨大的经济效益和社会
效益。已知水稻是自花传粉植物，请回答下列问题：
（1）在没有发现良好的雄性不育系之前，对水稻杂交之前需要对母本进行 ，育种环
节较复杂，工作量较大；发现了雄性不育品系以后，可将其作为 ，简化了育种环
节。
（2）现选用高秆抗病水稻植株（甲）和矮秆感病水稻植株（乙）为亲本进行杂交，已知高
秆对矮秆为显性，用A、a 表示，抗病对感病为显性，用B、b 表示。若杂交产生的子一代
（F1）有四种表现型，且比例为l：1：1：l，则亲本甲、乙的基因型分别为 。两
对等位基因的遗传遵循 定律。
（3）让上述F1中的高秆抗病植株自交得F2，F2的表现型及其比例为 ，F2中出现
1
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矮秆感病类型的比例是 ，F2与甲表现型相同的植株中，纯合子的比例为
。
3．2021 年5 月22 日共和国勋章获得者袁隆平院士永远地离开了我们。杂交水稻的推广大
大提高了水稻的产量，产生了巨大的社会和经济效益。在袁老培育杂交水稻的过程中，雄
性不育系水稻起到关键作用。请回答问题。
(1)在进行杂交实验时，应在花未成熟时对 （填“母本”或“父本”）进行去
雄，在去雄和人工授粉后均需要套袋，目的是 。水稻的花非常小，人工操作难
以实现。后来，科学家在自然界发现了雄性不育（雄蕊不能产生可育花粉）的水稻植株，
其在杂交时只能作为亲本中的 ，简化了育种环节。
(2)已知玉米的宽叶对窄叶为显性，受等位基因A、a 的控制。等位基因产生的原因是
，等位基因的根本区别在于 。
(3)用两紫色籽粒的玉米作亲本，F1籽粒颜色及比例为紫色：黄色：白色=9：6：1，则F1紫
色籽粒的基因型有 种；若F1中所有白色籽粒与亲本紫色籽粒的玉米杂交，则后代中
籽粒颜色及比例为 。
(4)现有一些宽叶玉米籽粒和一些窄叶玉米籽粒，若要用这两种玉米籽粒为材料验证孟德尔
的分离定律。请写出两种验证思路和预期结果 。
4．薹叶与主茎的关系是区分不同种类油菜的重要指标，薹叶一般分为全抱茎、半抱茎和不
抱茎。某野生型油菜薹叶为全抱茎，控制薹叶与主茎关系的基因位于10 号染色体上；与油
菜育性有关的基因A、a 和B、b 分别位于7 号和9 号染色体上，当A 基因存在且b 基因纯
合时，植株表现为雄性不育。科研人员在野生型油菜中偶然发现了一株纯合薹叶不抱茎的
植株甲，经确定该植株为雄性不育株。现利用植株甲与具有某种优良性状的纯合薹叶全抱
茎可育品系乙进行育种实验，实验过程如图所示。请回答下列问题：
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(1)在油菜种群中，雄性不育植株的基因型有 种。杂交育种过程中，雄性
不育植株的优点有 。
(2)图中F1植株关于雄性育性的表型为 ，若让F1自交，则自交子代中关于
薹叶与主茎关系的表型及比例为 。
(3)将筛选出的基因型为AaBb 的薹叶半抱茎植株自交，后代中薹叶不抱茎且雄性不育植株
（品系丙）所占的比例为 。
(4)现有具另一种优良性状的薹叶全抱茎品系丁，为获得同时具有乙、丁两品系优良性状的
杂合子，且在开花前通过薹叶与主茎的关系即可判断是否为杂交种，科研人员选择
（填“品系乙”或“品系丙”）与品系丁进行间行种植，再选取 （填“品
系乙”“品系丙”或“品系丁”）植株上所结的种子进行种植。该实验思路的设计依据是
。
5．合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3 款消毒液A、B、C 杀灭细
菌的效果，结果如图所示。回答下列问题。
(1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的
3
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细菌数量前者大于后者，其原因是 。
(2)该同学从100 mL 细菌原液中取1 mL 加入无菌水中得到10 mL 稀释菌液，再从稀释菌液
中取200 μL 涂布平板，菌落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为
个/mL。
(3)菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是 ，
冷却的目的是 。
(4)据图可知杀菌效果最好的消毒液是 ，判断依据是 。（答出两
点即可）
(5)鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长
的菌落呈 色。
6．自生固氮菌（异养需氧型）区别于根瘤菌等共生固氮菌，它是土壤中能独立固定空气中
氮气的细菌，将玉米种子用自生固氮菌拌种后播种，可显著提高产量并降低化肥的使用量。
科研人员进行了土壤中自生固氮菌的分离和固氮能力测定的研究，部分实验流程如下图。
回答下列问题：
(1)自生固氮菌在生态系统中属于 ，用于分离该菌的培养基在组成成分上的特点是 。
(2)步骤④后培养基中平均有菌落178 个，据此计算每克土壤中自生固氮菌的数量为 个。
此数值比实际活菌数偏 ，因为 。
(3)为了进一步研究纯化得到的3 种自生固氮菌（A2、B2、C2）对玉米生长的影响，向实验
组的每盆土壤浇50mL 接种过自生固氮菌的无氮植物营养液，实验结果如下表所示：
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株高/cm
茎粗/cm
鲜质量/g
干质量/g
叶绿素含量/（mg·g－1）
CK
30.26±0.35
0.35±0.01
2.17±0.06
0.24±0.01
1.69±0.06
A2
33.66±0.85
0.37±0.01
2.49±0.14
0.26±0.06
2.01±0.07
B2
35.92±0.77
0.38±0.0l
2.71±0.20
0.29±0.04
2.07±0.07
C2
32.15＋
0.92
0.36＋
0.01
2.41±0.24
0.27±0.0l
1.96±0.10
注：CK 为对照组
①实验结果表明： 。
7．莠去津又名阿特拉津，是一种含氮的有机化合物，它是世界上使用最广泛的除草剂之一，
由于其在环境中残留期长（4~57 周），是近年备受关注的疑似持久性有机污染物，为修复
被其污染的土壤，按下面程序选育能降解莠去津的细菌（目的菌）。已知莠去津在水中溶
解度低，含过量莠去津的固体培养基不透明。据图回答问题：
(1)由图推断，本实验将菌种接种到固体培养基的方法是 法，从A 瓶到C 瓶液
体培养的目的是 。
(2)一段时间后，培养基出现无透明带菌落和有透明带菌落两种菌落，在固体培养基中，无
透明带菌落利用的氮源主要是氮气，有透明带菌落利用的氮源主要是 ，据
此可筛选出目的菌。
(3)为弄清固体培养基中的非目的菌落来自C 瓶菌种还是培养基，要如何设置对照组?
。
(4)某同学计划统计C 瓶中“目的菌”的总数，他选用10-4稀释液进行涂布分离，且设置了
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3 个培养皿的实验组。该同学得到的3 个平板的菌落数分别是21、212 和256，并以这3 个
平板上菌落的平均数作为统计结果，你认为合理吗?_ 。如何解释3 个平板上
的数据差异 。
8．塑料在自然界中很难降解，俗称“白色污染”。人们偶然发现装米的塑料袋上有许多孔
洞，还有黄粉虫幼虫和成虫爬出。受此启示，研究者在黄粉虫幼虫肠道中成功分离出能够
降解聚氯乙烯（PVC，化学式（C2H3Cl）n）的菌株。现欲对黄粉虫幼虫消化道中的微生物
进行分离并比较各菌株的降解能力。请结合图示操作完善实验步骤。
(1)将黄粉虫放入饲养盒中，饥饿2 天后，加入剪碎的聚氯乙烯膜片饲喂驯化12 天。将饲喂
驯化后的虫体进行表面消毒处理后，用解剖刀划破虫体，从中挑出肠道放入灭菌研钵中，
加入1-3mL 充分研磨制备肠道液，再将肠道液加到定量的富集培养液中培养，富集培
养的目的是 。
(2)将黄粉虫肠道菌富集培养液加入以聚氯乙烯粉末为唯一 的选择培养液中，适宜条件
驯化培养12 天。
(3)将一定量的黄粉虫的肠道菌驯化培养液分别接种到选择培养基上，每个样品做3 个平板，
同时为了检测培养基灭菌是否合格，还需增加一个 培养基作为对照，并在25℃的恒温
培养箱中培养5-7 天。根据菌落的特征挑取菌株，在培养基上反复多次划线分离、纯化，
4℃保存备用，此步骤用到的接种方法是 。
(4)接种前将筛选出的聚氯乙烯降解菌在加入定量聚氯乙烯膜片的基础培养液中培养5 天，
测定聚氯乙烯膜片的失重率，初步比较各菌株的降解能力。
据此推测聚氯乙烯膜片的失重率与 呈正相关。
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9．某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题。
(1)该同学利用PCR 扩增目的基因。PCR 的每次循环包括变性、复性、延伸3 个阶段，其中
DNA 双链打开成为单链的阶段是 ，引物与模板DNA 链碱基之间的化学
键是 。
(2)质粒载体上有限制酶a、b、c 的酶切位点，限制酶的切割位点如图所示。构建重组质粒
时，与用酶a 单酶切相比，用酶a 和酶b 双酶切的优点体现在 （答出两点即可）；
使用酶c 单酶切构建重组质粒时宜选用的连接酶是 。
(3)将重组质粒转入大肠杆菌前，通常先将受体细胞处理成感受态，感受态细胞的特点是
；若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒，简要的实验思路和预期结果是
。
(4)蛋白E 基因中的一段DNA 编码序列（与模板链互补）是GGGCCCAAGCTGAGATGA，
编码从GGG 开始，部分密码子见表。若第一个核苷酸G 缺失，则突变后相应肽链的序列
是 。
氨基酸
密码子
赖氨酸
AAG
精氨酸
AGA
丝氨酸
AGC
脯氨酸
CCA
CCC
亮氨酸
CUG
甘氨酸
GGC
GGG
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终止
UGA
10．有些除草剂在使用过程中会杀伤大量农作物，为了解决这一问题，需要培育转基因抗
除草剂作物。图1 表示转基因抗除草剂玉米培育过程中用到的Ti 质粒及多种限制酶识别位
点的分布情况，其中Ampr表示氨苄青霉素抗性基因、Tetr表示四环素抗性基因。图2 是抗
除草剂基因上3 种限制酶识别位点的分布情况，下表表示多种限制酶的识别序列和切割位
点。请回答下列问题：
限制酶
识别序列及切割位点
Sph I
CGTAC↓G
Hind Ⅲ
A↓AGCTT
Kpn I
GGTAC↓C
(1)构建基因表达载体时，应选择的最佳限制酶组合是 （填限制酶名称），原因
是 。
(2)导入农杆菌内后，需要借助标记基因来筛选出含有重组DNA 的农杆菌，研究人员通过
影印法先将导入后的农杆菌放在含有氨苄青霉素的培养基上培养出菌落，然后用绒布轻沾
菌落转移至含四环素的培养基上，使两个培养基的相同位置上是同一个菌落，培养一段时
间后在含有 的培养基上不能生长，而在含有 的培养基上能生长的菌
落属于目标农杆菌。
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(3)实验中可以将从新鲜玉米叶片上取下的圆形小叶与含有重组DNA 的农杆菌共培养，然
后筛选转化的细胞，由于Ti 质粒上的T-DNA 可转移到被侵染的细胞，并将其 ，
使其携带的抗除草剂基因遵循孟德尔遗传定律。
(4)为了检测转基因玉米植株是否抗除草剂，从个体生物学水平上鉴定的对照实验思路是
，如果出现 的结果，则说明玉米获得抗除草剂的特性。
11．抗菌肽是一类具有广谱抗菌、抗病毒等功能的小分子多肽,细菌不易对其产生耐药性且
无残留等,被认为是理想的抗生素替代品。为了突破抗菌肽在畜禽养殖业广泛应用的瓶颈，
我国研究人员运用小分子泛素蛋白（SUMO）融合技术将含有重组抗菌肽LLv 基因的质粒
导入大肠杆菌，表达融合蛋白SUMO-LLv,并优化了表达条件,从而能高效获得重组抗菌肽
LLv。所用质粒含有卡那霉素抗性基因(KanR)、LacZ 基因及SacⅠ、XhoⅠ酶切位点等，其结
构和构建重组质粒的过程如图1 所示。据此分析回答以下问题：
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注：LacZ 基因编码产生的β-半乳糖苷酶可以分解X-gal 产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色；
否则菌落为白色。
(1)扩增LLv 基因时，PCR 反应体系中含有的酶有 ；已知该基因序列不含图
1 中限制酶的识别序列，为了使其能与已被酶切的质粒连接，需根据 设计引物。
(2)LLv 基因以a 链为转录模板链，转录时mRNA 自身的延伸方向为5'→3'。该基因内部没
有SacⅠ、XhoⅠ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 。
(3)将重组质粒导入大肠杆菌时，需用CaCl2处理大肠杆菌，其目的是 。
(4)为了将成功导入重组质粒的大肠杆菌筛选出来，甲同学在添加了卡那霉素、X-gal 等成
分的培养基中进行接种，结果如图2，该同学采用的接种方法是 。图2 中
出现的 菌落即成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落，判断的理由是 。
12．肌肉生长抑制素MSTN 是骨骼肌生长发育负调控因子，MSTN 在肌肉组织中特异性表
达，其活性的丧失或降低会引起动物肌肉的过度发育，表现为肌纤维直径变大或肌纤维数
增加，口感良好。因此，通过基因敲除获得具有育种能力的MSTN 基因突变牛十分必要。
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限制酶
KpnI
MfeI
HindIII
EcoRI
BamHI
识别序列及切
割位点
图2
(1)科研人员利用打靶载体敲除牛MSTN 基因（以下简称M 基因），载体构建及M 基因敲
除过程如图1 所示。为构建能够敲除M 基因的打靶载体，需先设计引物，通过PCR 技术扩
增M 基因。在引物上添加PstI 限制酶识别序列，限制酶识别序列添加至引物的 （填
“5'端”或“3'端”），据图1 应选择的引物是 （从a、b、c、d 中选择），将得到的
PCR 产物酶切后连入打靶空载体，鉴定正确后进行后续实验。
(2)为将抗生素抗性基因neo（抵抗抗生素新霉素）从原载体中切下，随后插入M 基因中。
据上图1 及表中限制酶信息，应选择限制酶 分别对M 基因和neo 基因进行酶切，并用
连接，完成打靶载体构建。
(3)将构建好的打靶载体通过 法导入牛受体细胞中。据图1，受体细胞基因组中的M 基
因通过交换被替换为打靶载体上插入neo 基因的M 基因片段。交换后的打靶载体以及未成
功交换的打靶载体（线形DNA 片段）很不稳定，在相关酶的作用下随即降解。
(4)载体可整合到受体细胞基因组DNA 的其他部位，引发K 基因表达，使细胞在加入物质
Q 的培养基上无法存活。在选择培养基中除有细胞培养的必需成分外，还需要加入物质Q
和 ，可筛选出成功敲除M 基因的受体细胞，其原因是 。
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参考答案：
1．(1)细胞质
(2) 核糖体 3:1
(3) 1 3
【分析】基因的自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是
互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色
体上的非等位基因自由组合。
【详解】（1）由题意可知，雄性不育株在杂交过程中作母本，在与甲的多次杂交过程中，
子代始终表现为雄性不育，即与母本表型相同，说明雄性不育为母系遗传，即制雄性不育
的基因（A）位于细胞质中。
（2）以mRNA 为模板翻译产生多肽链即合成蛋白质的场所为核糖体。控制雄性不育的基
因（A）位于细胞质中，基因R 位于细胞核中，核基因R 的表达产物能够抑制基因A 的表
达，则丙的基因型为A（RR）或a（RR），雄性不育乙的基因型为A（rr），子代细胞质
来自母本，因此F1的基因型为A（Rr），核基因R 的表达产物能够抑制基因A 的表达，因
此F1表现为雄性可育，F1自交，子代的基因型及比例为A（RR）：A（Rr）：A（rr）=1：
2：1，因此子代中雄性可育株与雄性不育株的数量比为3：1。
（3）丙为雄性可育基因型为A（RR）或a（RR），甲也为雄性可育基因型为a（rr），以
丙为父本与甲杂交（正交）得F1，F1基因型为a（Rr）雄性可育，F1自交的后代F2可育，
即则F2中与育性有关的表现型有1 种。反交结果与正交结果不同，则可说明丙的基因型为
A（RR），甲的基因型为a（rr），反交时，丙为母本，F1的基因型为A（Rr），F2中的基
因型及比例为A（RR）：A（Rr）：A（rr）=1：2：1，即F2 中与育性有关的基因型有3
种。
2． 去雄 母本 AaBb、aabb 基因自由组合 高秆抗病：高秆感病：
矮秆抗病：矮秆感病=9:3:3:1 1/16 1/9
【分析】基因自由组合定律的实质：在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染
色体上的非等位基因自由组合。研究对象的性状是由两对或两对以上的基因控制，要求两
对或两对以上的基因位于非同源染色体上，这是基因自由组合的前提。在遗传时，每对基
因都遵循基因分离定律。
【详解】（1）水稻是自花传粉植物，在没有发现良好的雄性不育系之前，对水稻进行杂交
实验时，需要先对母本去雄，然后套袋，防止自花传粉和外来花粉干扰，雄性不育系不能
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产生正常的精子，只能作为母本。
（2）由题意可知，植株甲的基因型为A_B_，植株乙的基因型为aabb，若杂交产生的子一
代（F1）有四种表现型，且比例为l：1：1：l，可推知植株甲产生了四种配子，且比例为
l：1：1：l，因此可知植株甲基因型为AaBb，并且这两对等位基因的遗传遵循基因自由组
合定律。
（3）让上述F1中的高秆抗病植株（AaBb）自交得F2，根据基因的自由组合定律可推知，
F2的表现型及其比例为高秆抗病：高秆感病：矮秆抗病：矮秆感病=9:3:3:1，F2中出现矮秆
感病类型（aabb）的比例是1/4×1/4=1/16，F2与甲表现型相同的植株占9/16，其中的纯合子
（AABB）在F2中比例为1/16，因此F2与甲表现型相同的植株中，纯合子的比例为1/9。
【点睛】本题要求考生理解基因自由组合定律的实质和使用条件，解答该题可应用反推法
进行，根据后代的表现型及比例，推出亲本的基因型、产生的配子的类型及比例、遵循的
遗传规律等，然后再依据基因的自由组合定律正推答题。
3．(1) 母本 避免外来的花粉干扰 母本
(2) 基因突变 脱氧核糖核苷酸的排列顺序不同
(3) 4 紫色：黄色：白色=1：2：1
(4)①两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3：1 的性状分离比，则可验证分
离定律。
②让宽叶的玉米和窄叶的玉米杂交，如果F1表现两种性状，且表现为1：1 的性状分离比，
则可验证分离定律。
③让宽叶的玉米和窄叶的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则用F1自交，得到F2，若F2
中出现3：1 的性状分离比，则可验证分离定律。
④两种玉米分别自交，若均稳定遗传，选择两种纯合子进行杂交，F1自交，得到F2，若F2
中出现3：1 的性状分离比，则可验证分离定律（写出其中两种即可）。
【分析】在进行杂交实验时，应该对母本去雄，在花未成熟时进行去雄，去雄可以防止自
花传粉，去雄之后要进行套袋，待雌蕊成熟，进行人工授粉，再套袋，两次套袋的目的是
避免外来的花粉干扰。新基因产生的唯一途径是基因突变。具有相对性状的亲本，不知道
显隐性，也不知是否纯合，验证分离定律可选用自交或杂交的方法。
【详解】（1）在进行杂交实验时，应该对母本去雄，在花未成熟时进行去雄，去雄之后要
进行套袋，待雌蕊成熟，进行人工授粉，再套袋，两次套袋的目的是避免外来的花粉干扰；
科学家在自然界发现了雄性不育（雄蕊不能产生可育花粉）的水稻植株，其在杂交时只能
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作为亲本中的母本，简化了育种环节；
（2）新基因产生的唯一途径是基因突变，新基因若和原来的基因分别控制相对性状，则互
为等位基因；等位基因的根本区别在于脱氧核糖核苷酸的排列顺序不同；
（3）F1 籽粒颜色及比例为紫色：黄色：白色=9：6：1，是9:3:3:1 的变式，且单显表现为
一种表型，说明亲本的基因型是双杂合子；则F1 紫色籽粒为双显，有4 种基因型；F1 中
所有白色籽粒为隐性纯合，亲本紫色籽粒为双杂合，则后代中籽粒颜色及比例为紫色：黄
色：白色=1：2：1；
（4）现有一些宽叶玉米籽粒和一些窄叶玉米籽粒，具有相对性状的亲本，不知道显隐性，
也不知是否纯合，验证分离定律可选用自交或杂交的方法。①两种玉米分别自交，若某些
玉米自交后，子代出现3：1 的性状分离比，则可验证分离定律。②让宽叶的玉米和窄叶的
玉米杂交，如果F1表现两种性状，且表现为1：1 的性状分离比，则可验证分离定律。③让
宽叶的玉米和窄叶的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则用F1自交，得到F2，若F2中出
现3：1 的性状分离比，则可验证分离定律。④两种玉米分别自交，若均稳定遗传，选择两
种纯合子进行杂交，F1自交，得到F2，若F2 中出现3：1 的性状分离比，则可验证分离定
律（写出其中两种即可）。
4．(1) 2##两##二 雄性不育植株只能作为母本，避免了人工去雄的麻烦
(2) 雄性可育 薹叶全抱茎：薹叶半抱茎：薹叶不抱茎=1：2：1
(3)3/64
(4) 品系丙 品系丙 品系丙既有品系乙的优良性状，又为雄性不育品系，与
品系丁杂交时只能作为母本，因此品系丙植株上所结的种子一定为杂合子，具有两者的优
良性状，且为薹叶半抱茎
【分析】与油菜育性有关的基因A、a 和B、b 分别位于7 号和9 号染色体上，遵循自由组
合定律，当A 基因存在且b 基因纯合时，植株表现为雄性不育，雄性不育植株的基因型为
A_bb,即AAbb、Aabb2 种。
【详解】（1）当A 基因存在且b 基因纯合时，植株表现为雄性不育，雄性不育植株的基因
型为A_bb,即AAbb、Aabb2 种。杂交育种过程中，雄性不育植株只能作为母本，避免了人
工去雄的麻烦。
（2）图中F1植株关于雄性育性的基因型为AaBb，表现为雄性可育；由图可知，F2均为薹
叶半抱茎，证明薹叶与主茎的关系为不完全显性，当F1自交时，自交后代关于薹叶与主茎
3
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关系的表型及比例为薹叶全抱茎：薹叶半抱茎：薹叶不抱茎=1：2：1。
（3）基因型为AaBb 的薹叶半抱茎植株自交后代出现薹叶不抱茎植株的概率是1/4，雄性
不育植株的概率为3/4×1/4,所以自交后代中薹叶不抱茎且雄性不育植株所占的比例为
1/4×3/4×1/4=3/64。
（4）若要获得具有品系乙优良性状和品系丁优良性状的杂合子，并且要在开花前通过薹叶
与主茎关系判断是否为杂交种，最好选用品系丙植株，因为品系丙植株既有品系乙的优良
性状，又为雄性不育个体，在与品系丁杂交的过程中，只能作为母本，因此从品系丙植株
上所得的种子一定为杂合子，具有两品系的优良性状，且均表现为薹叶半抱茎。
5．(1)前者微生物分散的活菌和死菌一起计数，后者存在多个活菌形成一个菌落的情况且
只计数活菌
(2)5000
(3) 杀死涂布器上可能存在的微生物，防止涂布器上可能存在的微生物污染 防止
温度过高杀死菌种
(4) A A 消毒液活菌数减少量最多，且杀菌时间较短，效率最高
(5)黑
【分析】平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作。将聚集的菌种
逐步稀释分散到培养基的表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉
眼可见的子细胞群体，这就是菌落。稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然
后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。分为系列稀释操作
和涂布平板操作两步。
【详解】（1）显微镜直接计数法把死菌和活菌一起计数。菌落计数法计数只计活菌数，还
可能存在多个活菌形成一个菌落的情况，故前者的数量多于后者。
（2）从100 mL 细菌原液中取1 mL 加入无菌水中得到10 mL 稀释菌液，即稀释了10 倍，
1mL 细菌原液中细菌浓度=（菌落数÷菌液体积）×稀释倍数=（100÷200 μL）×10 个=5000
个。
（3）菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是杀死涂
布器上可能存在的微生物，防止涂布器上可能存在的微生物污染，冷却的目的是防止温度
过高杀死菌种。
（4）A 消毒液活菌数减少量最多，且杀菌时间较短，效率最高，因此A 消毒液杀菌效果最
好。
4
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（5）大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈黑色。
6．(1) 分解者 不含氮源（或不含有机氮源）
(2) 1.78×107 小 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌
落
(3)3 种自生固氮菌都能促进玉米生长，其效果B2＞A2＞C2
【分析】培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基
质；分为固体培养基和液体培养基，培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐，其中碳
源和氮源常采用蛋白胨和牛肉膏，因为它们来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等
营养物质。在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、
特殊营养物质和氧气的要求。
【详解】（1）自生固氮菌是异养型微生物，属于分解者。由于能独立固定空气中氮气，因
此用于分离该菌的培养基在组成成分上的特点是没有氮源。
（2）由图可知，共稀释了104倍，再从取0.1mL 培养，因此每克土壤中自生固氮菌的数量
为178×104÷0.1=1.78×107个。此数值同行比实际活菌数偏小，因为当两个或多个细胞连在
一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
（3）根据表格实验结果，无论是茎粗、鲜质量、干质量都可以看出3 种自生固氮菌都比
CK 组值高，故3 种自生固氮菌都能促进玉米生长，其效果B2>A2>C2。
7．(1) 稀释涂布平板 初步选择能降解莠去津的细菌（目的菌）并提高其密度
(2)莠去津
(3)用配制的固体培养基灭菌后不接种，与实验组放在相同条件下培养
(4) 不合理 可能在操作过程中出现了错误，如某一组实验取菌液太少或涂布不均
匀或涂布器未冷却充分杀死了细菌（其他合理答案可给分）
【分析】1、采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后
经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。平板划线法指通过接种环
在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次
划线后培养，可以分离得到单菌落。稀释涂布平板法是指通过连续稀释，然后再将菌液涂
布到制备好的选择培养基上的方法，当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单
菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。
2、从土壤中分离微生物的一般步骤是：土壤取样、选择培养、梯度稀释、微生物的培养与
5
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观察、筛选菌株。
3、选择培养基是指一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素抗性的原理而设
计的培养基。具有只允许特定的微生物生长，而同时抑制或阻止其他微生物生长的功能。
【详解】（1）由图中固体培养基中菌落的分布特点，可以判断本实验将菌种接种到固体培
养基的方法是稀释涂布平板法；A 瓶到C 瓶中的培养液是以莠去津为唯一氮源的培养基，
属于选择培养基，A 瓶到C 瓶液体培养的目的是初步选择能降解锈去津的细菌（目的菌）
同时增加该菌的浓度。
（2）一段时间后，培养基出现无透明带菌落和有透明带菌落两种菌落，我们筛选的目的菌
是有透明带菌落中的细菌，即因为培养基中的莠去津被细菌利用而被分解因而出现透明带，
另外一种菌落利用的氮源很可能是空气中的氮气。
（3）非目的菌利用的氮源主要是氮气，可能来自C 瓶菌种，也有可能是培养基灭菌不彻底
导致。为了检测该菌落的来源，应用配制的固体培养基灭菌后不接种，与实验组放在相同
条件下培养，若该培养基中出现无透明带的非目的菌落，则该菌种来自培养基，是培养基
灭菌不彻底导致的，否则来自C 瓶菌种。
（4）该同学得到的3 个平板的菌落数分别是21、212 和256，其中21 这个数值与另外两个
数值差距过大，实验重复性差，所以以这3 个平板上菌落的平均数作为统计结果的操作不
合理。3 个平板上的数据差异大的原因可能是在操作过程中出现了错误，如某一组实验取
菌液太少或涂布不均匀或涂布器未冷却充分杀死了细菌。
8．(1) 无菌水 增加功能菌株的浓度
(2)碳源
(3) 未接种的选择 平板划线法
(4)菌株降解聚乙烯的能力或菌株使聚乙烯膜片减少的质量
【分析】培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基
质；培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质；
分为固体培养基和液体培养基，培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐。在提供上述
几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质和氧气的
要求。在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生
长的培养基，称做选择培养基。
【详解】（1）微生物培养过程中要防止其他杂菌的污染，故制备肠道液应加入无菌水。富
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集培养是将菌液放在液体培养基中培养，能使功能菌株与营养物质充分接触，菌体繁殖速
度加快，以增加功能菌株的浓度。
（2）需要筛选出能对聚乙烯地膜具有较强降解能力的功能菌株，可以将昆虫肠道菌富集培
养液加入以聚乙烯粉末为唯一碳源的选择培养液中，适宜条件驯化培养。
（3）为了检测培养基灭菌是否合格，还需增加一个未接种的选择培养基作为空白对照。根
据菌落的特征挑取生长的菌株，在培养基上反复多次划线分离、纯化，接种方法为平板划
线法。
（4）根据该公式可知，聚乙烯膜片的失重率越大，说明聚乙烯膜片减少的质量越多，菌株
降解聚乙烯的能力越强，因此聚乙烯膜片的失重率与菌株降解聚乙烯的能力（或菌株使聚
乙烯膜片减少的质量）呈正相关。
9．(1) 变性 氢键
(2) 避免目的基因和质粒的任意连接、防止目的基因和质粒的自身环化 T4DNA 连
接酶
(3) 细胞处于一种能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态 利用DNA 分子杂交技
术，将大肠杆菌的基因组DNA 提取出来，在含有目的基因的DNA 片段上用放射性同位素
等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA 杂交，如果显示出杂交带，表明大肠杆菌
中含有重组质粒
(4)甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸
【分析】1、基因工程基本工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA 连接酶、运载体。
2、基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；
③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。
【详解】（1）PCR 的每次循环包括变性、复性、延伸3 个阶段，其中DNA 双链打开成为
单链的阶段是变性，引物与模板DNA 链碱基之间的化学键是氢键。
（2）构建重组质粒时，与单一酶酶切相比，采用的双酶切方法，可以形成不同的黏性末端，
双酶切可以避免目的基因和质粒的反向连接、目的基因和质粒的自身环化。酶c 单酶切后
形成平末端，需用T4DNA 连接酶连接。
（3）大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种能吸收周
围环境中DNA 分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。若要验证转化的大肠杆菌中含
有重组质粒，可利用DNA 分子杂交技术，将大肠杆菌的基因组DNA 提取出来，在含有目
的基因的DNA 片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA 杂
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交，如果显示出杂交带，表明大肠杆菌中含有重组质粒
（4）蛋白E 基因中的一段DNA 编码序列是GGGCCCAAGCTGAGATGA，编码链与模板
链互补，模板链与mRNA 互补，因此mRNA 上的序列为GGGCCCAAGCUGAGAUGA，若
第一个核苷酸G 缺失，则mRNA 上的序列变为GGCCCAAGCUGAGAUGA，肽链序列是
甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸。
10．(1) Hind Ⅲ和kpn I 两种酶切割后产生不同的黏性末端，可避免质粒和目的
基因自身环化和二者的反向连接，同时破坏了四环素抗性基因，有利于重组质粒的筛选
(2) 四环素 氨苄青霉素
(3)整合到玉米细胞的染色体DNA 上
(4) 用一定浓度的除草剂同时喷洒转基因玉米和非转基因玉米（对照组），观察二者
的存活状况 非转基因玉米死亡，转基因玉米无影响
【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利
用PCR 技术扩增和人工合成；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因
表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，标记基因可便于目的基因的鉴定
和筛选。（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。将目
的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入
动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA 是否
插入目的基因——DNA 分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA——分子杂交
技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质——抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗
虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（1）结合图1、2 以及三种限制酶切割序列情况表格可知，构建基因表达载体时，
应选择的最佳限制酶组合是Hind Ⅲ和kpn I；用这两种酶切割后产生不同的黏性末端，可
避免质粒和目的基因自身环化和二者的反向连接，同时破坏了四环素抗性基因，有利于重
组质粒的筛选。
（2）选用Hind Ⅲ和kpn I 切割质粒时，kpn I 会将四环素抗性基因破坏，含有重组质粒的
农杆菌能在含有氨苄青霉素的培养基上生长，不能在含有四环素的培养基上生长，而导入
普通质粒的农杆菌既抗氨苄青霉素，又抗四环素，所以含有普通质粒的农杆菌能在含有氨
苄青霉素和四环素的培养基上生长，这样通过影印法选取的在含四环素的培养基上不能生
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长，而在含氨苄青霉素的培养基上能生长的菌落属于目标农杆菌。
（3）运用农杆菌转化法导入目的基因时，可以将新鲜玉米叶片上取下的圆形小片与含有重
组DNA 的农杆菌共培养，由于Ti 质粒上的T-DNA 可转移到被侵染的细胞，并将T-DNA
整合到玉米细胞的染色体DNA 上，使得抗除草剂基因遵循孟德尔遗传定律。
（4）实验遵循单一变量和对照原则，为了检测转基因玉米植株是否抗除草剂，可以进行多
种水平上的检测，个体生物学水平上，可以用一定浓度的除草剂同时喷洒转基因玉米和非
转基因玉米，通过观察二者的存活状况来鉴定；如果非转基因玉米死亡，转基因玉米无影
响，则说明玉米获得抗除草剂的特性
11．(1) 耐高温的 DNA 聚合酶 LLv 基因两端的部分核苷酸序列和 Sac Ⅰ、 Xho
Ⅰ的识别序列
(2)Xho Ⅰ、Sac Ⅰ（二者顺序不可调换）
(3)使大肠杆菌变为感受态细胞，便于从周围环境吸收 DNA 分子
(4) 稀释涂布平板法 白色 目的基因（或 LLv 基因）的插入破坏了 LacZ 基
因的结构，使其不能正常表达形成β-半乳糖苷酶，底物 X-gal 不会被分解
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的筛选和获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR 技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、
终止子和标记基因等。
（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。将目的基因导
入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞
最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA 是否
插入目的基因——DNA 分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA——分子杂交
技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质——抗原—抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（1）PCR 技术的基本原理是在模板DNA、引物和四种脱氧核糖核苷酸存在下，
依赖于TaqDNA 聚合酶的酶促合成反应，即扩增LLv 基因时，PCR 反应体系中含有的酶有
耐高温的 DNA 聚合酶。PCR 过程需要两种引物，能分别与目的基因两条链的3'端通过碱
基互补配对结合。目的基因需要与质粒进行连接，但已知LLv 基因序列不含图1 中限制酶
（ Sac Ⅰ、 Xho Ⅰ）的识别序列，为了使LLv 基因能与已被酶切的质粒连接，需要根据LLv
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基因两端的部分核苷酸序列和 Sac Ⅰ、 Xho Ⅰ的识别序列设计引物。
（2）LLv 基因以a 链为转录模板链，转录时mRNA 自身的延伸方向为5'→3'，DNA 模板被
转录方向是从3→5′，即图1 中酶切位点1 对应的酶为Xho Ⅰ，酶切位点2 对应的酶为Sac
Ⅰ。
（3）将目的基因导入微生物细胞，常用Ca2+处理微生物，使微生物细胞处于感受态，便于
从外界环境吸收DNA 分子。
（4）分析菌落分布可知，采用的接种方法是稀释涂布平板法。为了将成功导入重组质粒的
大肠杆菌筛选出来，甲同学在添加了卡那霉素、X-gal 等成分的培养基中进行接种，目的基
因（ LLv 基因）的插入破坏了 LacZ 基因的结构，使其不能正常表达形成β-半乳糖苷酶，
底物 X-gal 不会被分解，使菌落为白色，因此图2 中出现的白色菌落即成功导入重组质粒
的大肠杆菌菌落。
12．(1) 5'端 a 和d
(2) EcoRI 和MfeI DNA 连接酶
(3)显微注射
(4) 新霉素 成功敲除M 基因的受体细胞基因组DNA 含有neo 基因，无K 基因表
达，使其具有新霉素抗性，且可在含物质Q 的培养基上存活
【分析】1、引物是根据一段已知目的基因的核苷酸序列来设计的，其作用是使DNA 聚合
酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。
2、选择合适的限制酶对目的基因和质粒进行切割的原则：
①不能破坏目的基因
②不能破坏所有的抗性基因（至少保留一个）
③最好选择两种限制酶分别切割质粒和目的基因，防止目的基因和质粒反向连接，同时要
防止目的基因自身环化和质粒的自身环化。
3、基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：利用PCR 技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、
终止子和标记基因等。
（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，将目的基因导
入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方
法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是钙离子处理法。
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（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测；①检测转基因生物染色体的DNA 是否
插入目的基因；②检测目的基因是否转录出了mRNA；③检测目的基因是否翻译成蛋白质：
抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（1）利用PCR 技术扩增DNA 分子时，子链的延伸方向是从引物的5'端到3'端，
因此在引物上添加PstI 限制酶识别序列，限制酶识别序列应添加至引物的5'端，否则引物
失效。就图中给定的a、b、c、d 四种引物而言，想要将基因M 完整的扩增出来，应当选用
引物a 和d。
（2）由图可知，M 基因内部有HindⅢ、EcoRI 和BamHI 的识别位点，因此切割M 基因必
须在这三种限制酶之间选择；neo 基因两侧具有MfeI 和KpnI 的识别序列，切割neo 基因只
能在这两种限制酶之间选择，根据表中各种限制酶识别序列可知，只有MfeI 与EcoRI 切割
得到的黏性末端相同，都为AATT—3'，因此可用EcoRI 切割M 基因，用MfeI 切割neo 基
因，得到相同黏性末端之后再用DNA 连接酶将其连接，即可将neo 基因插入M 基因中，
完成打靶载体构建。
（3）将目的基因导入受体细胞时，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射法。
（4）打靶载体也可能整合到受体细胞基因组DNA 的其他部位，引发K 基因表达，使细胞
在加入物质Q 的培养基上无法存活。在选择培养基中除有动物细胞培养的必需成分外，还
需加入新霉素和物质Q，可筛选出成功敲除M 基因的受体细胞，其原因是敲除M 基因的受
体细胞基因组DNA 含有neo 基因，无K 基因表达，使其具有新霉素抗性，且可在含物质Q
的培养基上可存活。
11
