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1．作物在成熟期叶片枯黄，若延长绿色状态将有助于提高产量。某小麦野生型在成熟期叶
片正常枯黄（熟黄），其单基因突变纯合子ml 在成熟期叶片保持绿色的时间延长（持绿）。
回答下列问题。
(1)将ml 与野生型杂交得到F1，表型为 （填“熟黄”或“持绿”），则此突变为隐
性突变（A1基因突变为al基因）。推测A1基因控制小麦熟黄，将A1基因转入 个体
中表达，观察获得的植株表型可验证此推测。
(2)突变体m2 与ml 表型相同，是A2基因突变为a2基因的隐性纯合子，A2基因与A1基因是
非等位的同源基因，序列相同。A1、A2、a1和a2基因转录的模板链简要信息如图1。据图1
可知，与野生型基因相比，a1基因发生了 ，a2基因发生了 ，使合成的mRNA
都提前出现了 ，翻译出的多肽链长度变 ，导致蛋白质的空间结构改变，活性
丧失。A1（A2）基因编码A 酶，图2 为检测野生型和两个突变体叶片中A 酶的酶活性结果，
其中 号株系为野生型的数据。
(3)A1和A2基因位于非同源染色体上，ml 的基因型为 ，m2 的基因型为 。若将
ml 与m2 杂交得到F1，F1自交得到F2，F2中自交后代不发生性状分离个体的比例为 。
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2．某植物有两个纯合白花品系甲与乙，让它们分别与一株纯合的红花植株杂交，F1均为红
花植株，F1自交得F2。由品系甲与纯合红花植株杂交得到的F2中红花植株27 株、白花植株
37 株，由品系乙与纯合红花植株杂交得到的F2中红花植株27 株、白花植株21 株。
(1)根据上述杂交结果，控制红花和白花这对相对性状的等位基因至少有 对，判断
的依据是 。如果让两个杂交组合产生的F1再杂交，理论上后代红花植株中杂合子
占 。上述两个杂交组合产生的F2中白花植株杂合子自交后代 （填“都
会”或“都不会”或“有一组会”）发生性状分离。
(2)要确定某一纯合白花品系的基因型（用隐性纯合基因对数表示），可让其与纯种红花植
株杂交获得F1，然后再将F1与亲本白花品系杂交获得F2，统计F2中红花、白花植株的比例。
请预期可能的实验结果并推测隐性纯合基因对数。若F2中红花植株：白花植株＝ ，
则该纯合白花品系具有2 对隐性纯合基因。
(3)该植物的HPR1 蛋白定位于细胞的核孔处，协助mRNA 转移，与野生型相比，推测该蛋
白功能缺失的突变型细胞中，有更多的mRNA 分布于 （填“细胞核”或“细胞
质”），mRNA 合成的原料是 。研究该植物的线粒体基因与细胞核基因的表达过
程时发现，即使由线粒体DNA 转录而来的mRNA 和细胞核DNA 转录而来的mRNA 碱基
序列相同，二者经翻译产生的多肽链中相应氨基酸的序列却常有不同，从遗传信息的传递
过程分析，其可能的原因是 。
3．水稻香味性状与抗病性状独立遗传。无香味（A）对香味（a）显性，抗病（B）对感病
（b）为显性。科研人员进行一系列实验。请回答下列问题：
(1)用纯合无香味植株作母本与纯合香稻进行杂交，在F₁ 中偶尔发现某一植株具有香味性状。
请对此现象给出合理解释：① ；② 。
(2)用无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示：
则两个亲代的基因型是 。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病
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植株所占比例为 。
(3)用化学诱变剂处理野生型水稻，筛选得到斑点叶隐性突变体S1和S2。检测发现，突变体
S1和S2中基因D 的序列均发生改变，S1在位点a 发生了改变（记为Da），S2在另一位点b
发生了改变（记为Db）。则基因D、Da、Db互为 ，若突变体S1和S2杂交，后代表现
型 。
(4)真核生物基因转录产物在特定位点被识别后，部分序列在此被剪切掉，其余序列加工形
成mRNA。野生型和S1的基因转录过程如下图所示。
①与野生型的D 基因序列相比，S1的Da发生的碱基对变化是 （写具体变化）。
S
②
1的Da基因转录后的mRNA 序列多了“AUAG”，推测其原因是 。
4．某植物的性别由两对独立遗传的等位基因（D/d、T/t）控制。基因D、T 同时存在时，
雌花雄花都能发育；当基因D 不存在且基因T 存在时，植株没有雌花；当基因T 不存在时，
植株没有雄花。该植物的花色由两对独立遗传的等位基因（A/a、B/b）控制，其花色遗传
机制如下图所示。现有一株基因型为AABBDDTT 的植株与基因型为aabbddtt 的植株交配，
得到F1，F1随机传粉得到F2。请回答下列相关问题：
(1)亲代母本与父本的花色分别是 。
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(2)F1随机传粉，F2中花色的表型及比例为 ，F2中能开雌花的植株占 。
(3)若F2中的单性花植株之间随机传粉，则后代中植株的性别及比例为 ；若将
F2中雌雄同株植株的雄花在成熟之前摘除，再取雄花植株的花粉对其授粉，则子代中只有
雄花的个体占 。
(4)假设基因D、T 编码各自蛋白质前3 个氨基酸的DNA 序列如图，起始密码子均为
AUG。若基因D 的b 链中箭头所指的碱基G 突变为A，其变异类型属于 （填“基因
重组”“基因突变”或“染色体变异”）；这种变异类型不一定导致生物体性状发生改变，
原因可能是 （答出一点）。正常情况下，基因T 转录时的模板
位于 （填“a”或“b”）链中。
5．甜瓜的花有雄花、雌花和两性花三种类型，由常染色体上的A/a、B/b 两对等位基因控
制。已知基因A 和B 同时存在的植株开雌花和雄花，基因A 单独存在的植株只开雌花，基
因B 单独存在的植株开雄花和两性花，基因A 和B 都不存在的植株开雌花和两性花。现有
开雌花和两性花的植株甲、开雄花和两性花的植株乙、开雌花和雄花的植株丙三个品系的
纯合体若干。回答下列问题：
(1)甜瓜植株甲、乙、丙的基因型分别是 。
(2)若将植株甲和乙间行种植，则植株甲上收获的种子播种后开 花，植株乙上
收获的种子播种后开 花。
(3)要判断这两对等位基因在遗传时是否遵循自由组合定律，可用基因型为AAbb 和aaBB
的植株进行杂交，杂交时以 为母本，得到F₁ 后，可选择基因型为
的植株进行测交，并根据后代的表型及比例进行分析。
(4)基因M 与甜瓜幼果的表皮色素积累有关，蛋白D 能通过与基因M 的启动子结合来增强
基因M 的表达。基因型为dd 的甜瓜表皮颜色较浅，经研究表明，基因d 是由基因D 突变
而成，相关信息如图：
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据图分析，与蛋白D 相比，蛋白d 发生的变化是 ，判断依据是
。
6．具有杂种优势的种子可以提高水稻（2N=24，自花传粉植物）产量，雄性不育水稻的培
育促进了杂交育种的进程。某籼稻温敏不育系突变体，温度高于 25℃时表现为花粉败育。
分析并回答下列问题：
(1)测定水稻的基因组序列，需要对 条染色体进行基因测序。
(2)水稻胚芽鞘上具有紫线性状，该性状可用于杂交水稻种子的筛选。为探明紫线性状的遗
传规律，科研人员利用纯种水稻进行如下杂交实验（如图 1）。由杂交结果可知，控制胚
芽鞘有无紫线的两对等位基因（B 和 b、D 和 d）位于非同源染色体上，则籼稻1 和粳稻
2 的基因型分别是 、 。
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(3)进一步研究发现，种子外壳尖紫色（其相对性状为外壳尖无紫色）、胚芽鞘紫线是由相
同基因控制的。已知种子外壳尖由母本的体细胞发育而来，胚芽鞘由受精卵发育而来。科
研人员根据表现型能够快速把籼稻（BBdd）和粳稻（bbDD）杂交后的种子与自交种子及
人为混入的种子（外壳尖紫色、胚芽鞘紫线）区分开，依据是籼稻（BBdd）、粳稻
（bbDD）自交后的种子的表现型为 ，籼稻（BBdd）和粳稻（bbDD）杂交后种子的表
现型为 。
(4)水稻雄性可育与 TMS5 和 Ub 基因有关。TMS5 基因编码一个核酸酶 RNase Z Sl，野
生型 TMS5 和tms5 基因在第 70、71 碱基对出现差异（图2）。Ub 基因编码Ub 蛋白，高
温诱Ub 过量表达，花粉母细胞中 Ub 蛋白含量过多导致花粉败育（图3）。
由图 2、图 3 可知，tms5 温敏不育系突变体是由 TMS5 基因突变为 tms5 的隐性突变体，
mRNA 提前出现终止密码子 ，使翻译提前终止，核酸内切酶 RNase Z Sl空间结构发生
改变，导致功能丧失。在高于 25℃时，Ub 基因过度表达，转录出的 mRNA 未被及时分
解，Ub 蛋白在细胞内含量过多导致花粉败育。在杂合子中同时含有正常 RNase Z Sl和失
活的 RNase Z Sl，高于 25℃时，Ub 基因转录出的过多mRNA 被RNase Z Sl分解， ，
表现为花粉可育，因此雄性可育相对于雄性不育为显性。
7．斑马鱼的酶D 由17 号染色体上的D 基因编码。具有纯合突变基因（dd）的斑马鱼胚胎
会发出红色荧光。利用转基因技术将绿色荧光蛋白（G）基因整合到斑马鱼17 号染色体上，
带有G 基因的胚胎能够发出绿色荧光。未整合G 基因的染色体的对应位点表示为g。用个
体M 和N 进行如下杂交实验：
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(1)根据上述杂交实验推测，亲代M 的基因型是 。子代胚胎中只发绿色荧光的胚胎基
因型包括 。
(2)杂交后，出现红·绿荧光（既有红色又有绿色荧光）胚胎的原因是亲代 （填
“M”或“N”）的初级精（卵）母细胞在减数分裂过程中，同源染色体的 发生了交
换，导致染色体上的基因重组。通过记录子代中红·绿荧光胚胎数量与胚胎总数，可计算得
到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例，算式为 。
(3)待子代胚胎发育成熟后，让红·绿荧光雌雄个体间自由交配（不考虑基因重组与基因突变
等任何变异），后代表现型及比例为 。
(4)转录时，首先与绿色荧光蛋白（G）基因启动部位结合的酶是 ，基因刚转录出来的
RNA 全长有4500 个碱基，而翻译成的绿色荧光蛋白仅由167 个氨基酸组成，说明
。
(5)翻译时，一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4 秒钟，实际上合成100 个绿色
荧光蛋白分子所需的时间约为1 分钟，其原因是 ；随着核糖体的移动，读取下一个密
码子，催化肽键形成的酶不断连接新的tRNA 上的氨基酸，则该酶的作用是 （单选）。
A．将肽链从核糖体转移到另一个tRNA 上
B．将肽链从一个氨基酸转移到另一个氨基酸
C．将正在延伸的肽链转移到一个新的氨基酸上
D．将氨基酸从tRNA 转移到正在伸长的肽链
8．将天然Ti 质粒改造成含有Vir 基因的辅助质粒（辅助T-DNA 转移）和不含有Vir 基因、
含有T-DNA 的穿梭质粒，共同转入农杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不
同，为提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能力，进行如下操作。回答下列问题。
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注：F1-F3，R1-R3 表示引物；T-DNA-LB 表示左边界；T-DNA-RB 表示右边界；Ori 表示复
制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B 抗性基因。
(1)从苏云金杆菌提取DNA 时，需加入蛋白酶，其作用是 。提取过程中加入体积分
数为95%的预冷酒精，其目的是 。
(2)本操作中获取目的基因的方法是 和 。
(3)穿梭质粒中p35s 为启动子，其作用是 ，驱动目的基因转录；插入两个p35s 启动
子，其目的可能是 。
(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用 基因对应的抗生
素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
(5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA 作模板，进行PCR，应
选用的引物是 和 。
(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是______。
A．通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B．将苏云金杆菌Bt 基因导入棉花细胞中表达
C．将1-1362 基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列
D．用1-1362 合成基因序列和1363-1848 天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
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9．无核葡萄品质优良，但抗寒性差。我国科学家以中国野生葡萄资源中抗寒性最强的山葡
萄为材料，对抗寒相关Va 基因的功能展开相关研究。
(1)通过前期研究结果，科研人员推测Va 基因的表达产物可能为转录因子。转录因子是一
类有转录激活功能的蛋白，可以调控 与启动子的结合。在PCR 扩增Va 基因的
过程中需要添加引物，设计引物的原则是 。
(2)为进一步验证Va 基因的转录激活功能，科研人员利用pG 载体首先构建了重组质粒，导
入到敲除GAL4 基因的酵母AH109 菌株中，如图所示。GAL4 基因可编码酵母中具有转录
激活功能的蛋白，从而激活P 启动子。AH109 菌株为色氨酸、组氨酸缺陷型菌株，只有在
添加相应氨基酸的培养基中才能生长。
①构建重组载体过程中，Va 基因能与质粒连接的分子基础是 。为了能够筛选
得到重组酵母，培养基的配方为下列选项中的 组，此外还需额外添加
，通过显色反应做进一步验证。
A 组：不加色氨酸和组氨酸 B 组：加色氨酸和组氨酸
C 组：加组氨酸，不加色氨酸 D 组：加色氨酸，不加组氨酸
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②在下图中完善实验过程及对应结果：
10．目的基因甲表达的蛋白甲在医药上具有重要价值。为构建生产蛋白甲的重组大肠杆菌，
研究人员利用转基因技术开展研究。下图是用于转基因的质粒结构、基因甲的酶切位点以
及限制酶识别序列与切割位点示意图。构建基因表达载体时，基因甲插入LacZ 基因内部。
请回答下列问题：
注：AmpR基因表示氨苄青霉素抗性基因，PO 表示启动子，LacZ 基因表达的酶可催化X-
gal 物质转化为蓝色物质，使菌落呈蓝色，否则呈白色。
(1)XhoⅠ与SalⅠ切割基因产生的黏性末端 （填“相同”或“不相同”）。构建重组质
粒时，除限制酶外，还需要使用 酶连接质粒和目的基因。
(2)基因甲与质粒以不同限制酶切割位点进行连接为正向连接，以相同限制酶切割位点进行
连接为反向连接。当两者发生反向连接时，由于 ，因此可用XhoⅠ与SalⅠ对重
组质粒的连接方法进行鉴定。
(3)质粒上的M 序列被称为 ，可使目的基因转录停止。为鉴定重组质粒导入大肠杆菌
是否成功，可配制含有 的选择培养基培养受体菌，可能的实验结果及相应的结论有
。
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11．尖孢镰刀菌容易引起番茄枯萎症，对农业造成巨大损失。为研究F 基因（目的基因）
的功能，科学家利用同源重组交换的原理对F 基因敲除，分析其生物学功能及致病力。基
因敲除过程是先构建基因敲除载体，将基因敲除载体导入受体细胞，经过筛选找出基因敲
除成功的受体细胞。基因敲除原理如下图所示：
注：Hygr为潮霉素抗性基因；A、B 为实现同源重组交换的序列，C、D、E、G 为其他不同
的基因片段；1～6 为引物。
(1)选取限制酶 、 分别对F 基因左右两端A、B 片段进行酶切，并用 酶将A、B
片段与潮霉素抗性基因连接，构建目的基因敲除载体。同时需要在潮霉素抗性基因前添加
启动子，启动子的作用是 。
(2)把构建好的目的基因敲除载体导入尖孢镰刀菌细胞内，导入成功后，将菌液放在含
的固体培养基上培养，使用的接种方法是 。在这一过程中，F 基因与潮霉素抗性基因
发生同源重组交换，与 （填减数分裂时期）的某些行为类似。
(3)培养完毕，挑取单菌落提取其基因组DNA 作为模板，选择引物 进行PCR 扩增，其
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中引物会结合在DNA 片段的 （3'或5'）端，扩增30 个循环进行电泳，如果没有F 基因
条带，则确定目的基因敲除成功。
(4)潮霉素抗性基因能够在尖孢镰刀菌中表达的原因是 。
12．许多植物病毒运动蛋白可以增加植物胞间连丝的通透性，介导病毒核酸的转移。黄瓜
花叶病毒（CMV）是一种寄主范围非常广泛的植物病毒，已有研究表明黄瓜花叶病毒运动
蛋白（CMP）介导了病毒核酸分子在植物细胞间的转移。GFP 是在水母细胞中表达的一种
绿色荧光蛋白。研究人员拟构建CMP-GFP 融合基因，并将其转入工程菌中大量合成CMP-
GFP 融合蛋白，以追踪病毒运动蛋白对植物胞间连丝物质运输中的生理功能。图1 表示利
用PCR 技术获取融合基因的过程。图2 表示pUC 质粒，Amp² 是氨苄青霉素抗性基因；
LacZ 基因编码产生的β-半乳糖苷酶能分解β-半乳糖苷，产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色，
否则菌落为白色；SmaI、NcoI、EcoRI、Pst1 是4 种限制酶，它们切割产生的黏性末端均不
相同。
(1)构建CMP-GFP 融合基因设计引物时，需要把CMP 基因的对应终止密码子的3 个碱基去
掉，原因是 。质粒上终止子的作用是 。
(2)若对图1 过程中形成的CMP-GFP 融合基因进行大量扩增，需要的酶是 ，可
以使用的引物是图中的 。若从以下四个引物中选择其中两个作为引物P2 和引
物P3 的组成部分，应选择 （填序号）。
①：5’-CGGGGATCCATACATATGAGTAAA-3’
②：5’-ACCTTGGAAAGCCATTTTGTATAGTTCATC-3’
③：5’-ACAGGATCCTATAGATATAG-3’
④：5’-GATGAACTATACAAAATGGCTTTCCAAGGT-3’
(3)为了使CMP-GFP 融合基因能够正确插入pUC 质粒中，需要在构建融合基因时在所需引
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物的 （填“5’”或“3’”）端添加限制酶 的序列。将构建成功的重
组质粒导入大肠杆菌中，在添加了氨苄青霉素和β-半乳糖苷的培养基中菌落的生长状况和
菌落颜色分别是 。
13．人绒毛膜促性腺激素（hCGβ）是胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，近年研究发现，
结肠癌等多种恶性肿瘤细胞的hCGβ 基因也有表达，hCGβ 与肿瘤的发生、发展及转移有一
定关系。研发抗hCGβ 疫苗已成为近年来肿瘤生物治疗新的热点，下图为其制备的基本方
案。回答下列问题：
注：甲序列指导合成的信号肽能引导后续合成的肽链进入内质网腔；AOX1 为甲醇氧化酶
基因的启动子，只能在以甲醇为唯一碳源的培养基中正常表达；各种限制酶对应的线条所
指为其识别序列。
(1)图示hCGβ 基因是人工合成的目的基因，在设计引物对其扩增时，为防止目的基因与质
粒的自身环化并保证连接的方向性，可在其两端添加 限制酶的识别序列。经实验得知该
基因扩增引物长度为10 个核苷酸时特异性强、效率高，已知目的基因①处的碱基序列为
CCTTTCAGCTCA—，则设计该端对应引物的序列是5＇ -3＇。
(2)图示 hCGβ 基因需要与甲序列一起构建形成融合基因，其目的是 。从生产控制的角
度分析，选用AOX1 作为hCGβ 基因启动子的优点是 。
(3)阶段Ⅱ大肠杆菌作为受体菌是利用了大肠杆菌 的特点，从而实现重组DNA 的扩增，
然后在含有 的培养基中筛选得到含hCGβ 基因表达载体的大肠杆菌后进一步进行扩增。
(4)阶段Ⅳ需将处理后的酵母菌接种在培养基上培养，该培养基不需要添加以下哪些成分
（a.氨苄青霉素b.组氨酸c.无机盐d.琼脂），可在此培养基上生长的酵母菌即为含有hCGβ
基因表达载体的目的菌株。将此菌株扩大培养后，离心取上清液，依据 原理进行检测。
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若上清液中能检测到hCGβ 蛋白，则说明hCGβ 基因得以表达。
14．乙醇是一种绿色、可再生能源。高粱等植物的秸秆主要水解产物是木糖，可以用作乙
醇生产的原材料。酿酒酵母不能直接利用木糖进行乙醇发酵。研究人员通过生物工程手段
使酵母细胞提高木糖转运效率，并将木糖代谢相关的XR 酶和XDH 酶的基因导入野生型的
酿酒酵母中，在酵母细胞内建立起了某木糖代谢的通路。
(1)XR 酶和XDH 酶的基因导入野生型的酿酒酵母中，新建立起的木糖代谢通路是图1 中的
（填写“途径I”或“途径II”）。研究人员采用PCR 技术扩增时随机改变反应条件，创建
一系列木糖转运体蛋白新基因序列，导入受体细胞后筛选得到了高亲和性的木糖转运体，
发现其第4 个氨基酸由甘氨酸替换为丙氨酸，此改造过程属于 工程，涉及的可遗传
变异来源有 。
(2)为进一步提高乙醇的产量，研究人员利用基因工程技术将XK 基因与强启动子相连，导
入受体细胞中，观察工程菌的乙醇发酵情况，技术路线如图2 所示，其中①～④代表PCR
扩增引物编号，LEU2 基因是亮氨酸合成基因，URA3 基因是尿嘧啶合成基因。
PCR 扩增XK 基因时选择的引物是图2 中的 （用编号选填），为了使XK 基因与载
体质粒有效连接，可以通过PCR 技术在XK 基因的上下游引入限制性内切核酸酶
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的识别序列。
(3)为比较不同工程菌的乙醇发酵情况，研究人员制备工程菌a 和工程菌b，根据图2，完成
下列表格填空：
制备工程菌a
制备工程菌b
导入质粒
重组质粒①
重组质粒b
受体细胞
② 缺陷型酿酒酵母
尿嘧啶缺陷型酿酒酵母
筛选用培养基
木糖为唯一碳源、缺少亮氨酸、缺少尿嘧啶
③
在同等适宜条件下分别将工程菌a 和工程菌b 进行发酵实验，发现工程菌a 的乙醇产量是
工程菌b 的1.5 倍，结合图1、2，工程菌a 提高了乙醇产量的原因是 。
(4)研究人员还在嗜热细菌中发现了XI 酶，将XI 酶的相关基因导入野生型的酿酒酵母，建
立了图1 中途径II 所示的木糖代谢通路。但并没有表现出比野生型酿酒酵母更优良的木糖
利用率和乙醇产率。其原因可能是 。
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参考答案：
1．(1) 熟黄 持绿（或m1或突变型）
(2) 碱基对的替换 碱基对的增添 终止密码子 短 ①
(3) a1a1A2A2 A1A1a2a2 1/4
【分析】1、基因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自由
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。
2、基因突变：DNA 分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，
叫做基因突变。
【详解】（1）若此突变为隐性突变，则m1的基因型为a1a1，野生型的基因型为A1A1，m1
野生型
A1a1，表型为野生型，即熟黄。若要证明此推测，可将A1基因转入持绿（或m1
或突变型）个体中表达，若植株表现为熟黄，则可验证此推测。
（2）依据题干和图1 可知，①A2基因与A1基因是非等位的同源基因，序列相同；②突变
体m2与ml表型相同，且均为对应基因的隐性纯合子；③由于终止密码子为UAA、UAG、
UGA，可知对应模板链上碱基为ATT、ATC、ACT。与野生型基因相比较，a1发生了碱基
的替代
，a2基因发生了碱基的增添（增添了碱基T），即a1序列上提前出现了
ACT，a2序列上出现ACT，即使合成的mRNA 都提前出现了终止密码子，导致翻译出的多
肽链长度变短，导致蛋白质的空间结构改变，活性丧失。A1（A2）基因编码A 酶，且突变
体m2与ml表型相同，可知m2与ml中A 酶的酶活性大体相同，所以据图2，可知，①号株
系为野生型数据。
（3）依据题干信息，A1和A2基因位于非同源染色体上，则ml的基因型为a1a1A2A2，m2的
基因型为A1A1a2a2。ml m2
F1：A1a1A2a2，F1
F2：A1 - A2 - ：a1a1A2 - ：A1 - a2a2 ：
a1a1a2a2=9:3:3:1，对应的表型为野生型：突变型=9:7，后代中不会发生性状分裂的基因型为：
1A1A1A2A2、1A1A1a2a2、1a1 a1 A2A2、1a1a1a2a2，所占的比例为1/4。
2．(1) 3##三 由品系甲与纯合红花植株杂交得F1，F1自交得到的F2中红花植株所
占的比例为27/（27+37）=（3/4）
3，说明该植物的花色性状至少由三对等位基因
17/18 都不会
(2)1 3∶
(3) 细胞核 核糖核苷酸 两种mRNA 的剪切、加工过程不同；或者翻译的起
1
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始点不完全相同
【分析】由品系甲与乙植株杂交得F1，F1自交得到的F2中红花植株所占的比例为27÷
（27+37）=27/64=（3/4）
3，说明该植物的花色性状至少由三对等位基因。
【详解】（1）由品系甲与乙植株杂交得F1，F1自交得到的F2中红花植株所占的比例为27÷
（27+37）=27/64=（3/4）
3，说明该植物的花色性状至少由三对等位基因（假设为A/a、
B/b、C/c）控制，且植株中同时含有每对等位基因的显性基因时表现为红花，其他情况表
现为白花。由题意可知，品系甲的基因型为aabbcc，其与纯合的红花植株（AABBCC）杂
交，F1的基因型为AaBbCc。品系乙的基因型为AAbbcc（或aaBBcc 或aabbCC），其与纯
合的红花植株（AABBCC）杂交，F1 的基因型为AABbCc（或AaBBCc 或AaBbCC）。由
品系乙与红花植株杂交得F1，F1自交得到的F2中白花植株杂合子自交均不会发生性状分离。
两品系得到的F1杂交，即AaBbCc×AABbCc（或AaBbCc×AaBBCc 或
AaBbCc×AaBbCC），后代红花植株的基因型为A_B_C_，其中纯合子所占的比例为
1/2×1/2×1/3=1/18，则杂合子所占的比例为1-1/18=17/18。
（2）结合（1）的分析，某一纯合白花品系的基因型可能为：AABBcc、AAbbCC、
aaBBCC、AAbbcc、aabbCC、aaBBcc、aabbcc，要确定某一纯合白花品系的基因型（用隐
性纯合基因对数表示），可让其与纯种红花植株（AABBCC）杂交获得F1，然后再将F1与
亲本白花品系杂交获得F2，若该纯合白花品系具有2 对隐性纯合基因（AAbbcc、aabbCC、
aaBBcc），以其中的AAbbcc 为例（其余两种结果均相同）与纯种红花植株（AABBCC）
杂交获得F1，F1为AABbCc，然后再将F1AABbCc 与亲本白花品系AAbbcc 杂交获得F2，F2
中红花植株（AABbCc）：白花植株（AABbcc、AAbbCc、AAbbcc）＝1：3。
（3）mRNA 于细胞核中合成，转移至细胞质中，该植物的HPR1 蛋白定位于细胞的核孔处，
协助mRNA 转移，故与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多的
mRNA 分布于细胞核中，mRNA 合成的原料是核糖核苷酸。研究该植物的线粒体基因与细
胞核基因的表达过程时发现，即使由线粒体DNA 转录而来的mRNA 和细胞核DNA 转录而
来的mRNA 碱基序列相同，二者经翻译产生的多肽链中相应氨基酸的序列却常有不同，从
遗传信息的传递过程分析，其可能的原因是两种mRNA 的剪切、加工过程不同；或者翻译
的起始点不完全相同。
3．(1) 某一雌配子形成时，A 基因突变为a 基因 某一雌配子形成时，含A 基因的
染色体片段缺失
2
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(2) Aabb、AaBb 3/64
(3) 等位基因 斑点叶（突变体）
(4) G—C 突变为A—T G—C 突变为A—T 导致剪切识别位点改变，剪切位点后移
【分析】1、基因分离定律的实质是位于同源染色体的等位基因随着同源染色体的分开和分
离。
2、基因突变是指DNA 分子中发生的碱基对的增添、缺失和改变，而引起的基因结构的改
变，基因突变通常发生在DNA 复制的过程中，基因突变能为生物的变异提供最初的原材料。
【详解】（1）已知水稻香味性状与抗病性状独立遗传。无香味（A）对香味（a）显性，
抗病（B）对感病（b）为显性。用纯合无香味植株（AA）作母本与纯合香稻（aa）进行杂
交，正常情况下子一代基因型均为Aa，表现为无香味，但子一代偶尔发现某一植株具有香
味性状，可能是某一雌配子形成时，A 基因突变为a 基因，子代基因型为aa，表现为无香
味；或者是某一雌配子形成时，含A 基因的染色体片段缺失，子代基因型为aO，表现为无
香味。
（2）子代无香味∶有香味=3 1∶，则亲本均为Aa，子代抗病∶感病=1 1∶，则亲本为Bb×bb，
两对基因综合考虑，亲本为Aabb、AaBb，杂交子代基因型和比例为
AABb AaBb aaBb AAbb Aabb aabb=1 2 1 1 2 1
∶
∶
∶
∶
∶
∶∶∶∶∶，其自交后代中能稳定遗传的有香味抗病植株
基因型为aaBB，所占比例为2/8×1/4×1/4+1/8×1×1/4=3/64。
（3）基因D 的序列不同位点突变形成Da、Db，因此基因D、Da、Db是控制同一性状的不
同表现类型的基因，它们互为等位基因。突变体S1和S2是隐性突变体，因此突变体S1和S2
杂交，后代仍为突变体，即表现为斑点叶。
（4）①分析图示可知，与野生型的D 基因序列相比，S1的Da从图示给出的从左向右第7
对碱基发生了A-T 替换了原来基因中的G-C 的变化。
S
②
1的Da基因转录后的mRNA 序列多了“AUAG”，可能是G—C 突变为A—T 导致剪切识
别位点改变，剪切位点后移，所以多出了“AUAG”。
4．(1)白花 紫花
(2) 紫花：红花：白花=12:3:1 13/16
(3) 雌雄同株植株：雌花植株：雄花植株=1:1:1 8/27
(4) 基因突变 密码子具有简并性，多个密码子可以决定一种氨基酸 a
【分析】由图可知玉米基因型为A_ _ _的个体表现为紫花，基因型为aaB_个体表现为红花，
3
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基因型aabb 为白花；D_T_有雌花和雄花，为雌雄同株；ddT_无雌花，为雄性植株作父本；
基因型为_ _tt 无雄花，为雌性植株作母本。
【详解】（1）由图可知玉米A_ _ _为紫花，aaB_为红花，aabb 为白花；D_T_有雌花和雄
花，ddT_无雌花，_ _tt 无雄花。因此基因型为aabbddtt，无雄花为母本，花色为白花，基
因型为AABBDDTT，作父本，花色紫花。
（2）F1的基因型为AaBbDdTt，雌花雄花都能发育，F1随机传粉得到F2，关于花色的基因
独立遗传，因此遵循基因的自由组合定律，A_ _ _为紫花，aaB_为红花，aabb 为白花，因
此F2中花色的表型及比例为紫花：红花：白花=12:3:1。关于性别的基因独立遗传，因此遵
循基因的自由组合定律，F2中无雌花的植株为ddT_，比例为1/4×3/4=3/16，则F2中能开雌
花的植株占1-3/16=13/16。
（3）基因型为ddT_个体无雌花（雄花植株）作父本，基因型为_ _tt 个体无雄花（雌花植
株），作母本，基因型为1/4DDtt、1/2Ddtt、1/4ddtt，F2中基因型为ddT_的个体中1/3 为
ddTT、2/3ddTt，即雄配子中dT 占2/3，dt 占1/3，雌配子中，Dt 占1/2，dt 占1/2，后代雌
雄同株D_T_占2/3×1/2=1/3，只有雄花_ _tt 占1/3×1=1/3，只有雌花ddT_占2/3×1/2=1/3，则
后代中植株的性别及比例为雌雄同株植株：雌花植株：雄花植株=1:1:1；F2中雌雄同株植株
基因型为D_T_雄花摘除，只作母本，基因型分别为1/9DDTT、2/9DDTt、2/9DdTT、
4/9DdTt，雌配子中DT 占4/9，Dt 占2/9，dT 占2/9，dt 占1/9，再取雄花植株（ddT_）的
花粉对其授粉，雄配子中dT 占2/3，dt 占1/3，雄则子代中只有雄花的个体（基因型为
ddT_）为2/3×3/9+1/3×2/9=8/27。
（4）基因D 的b 链中箭头所指的碱基G 突变为A，属于基因中碱基对的替换，变异类型为
基因突变；由于密码子具有简并性，多个密码子可以决定一种氨基酸，因此基因突变不一
定导致生物体性状发生改变。由起始密码子均为AUG 可知基因D 和基因T 转录的模板分
别为b 链和a 链。
5．(1)aabb、aaBB、AABB
(2) 雌花和两性花、雄花和两性花 雄花和两性花
(3) AAbb aabb
(4) 肽链变短 基因 D 突变后，编码谷氨酸的密码子变为终止密码子（GAG 变为
UAG），翻译提前终止，肽链变短
【分析】甜瓜的性别受两对等位基因控制，当A 和B 同时存在（A_B_）时开雌花和雄花；
4
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当A 存在，B 不存在（A_bb）时为雌株；当B 存在，A 不存在（aaB_）时为雄花和两性花；
当A 和B（aabb）都不存在的植株开雌花和两性花。
【详解】（1）甜瓜的性别受两对等位基因控制，当A 和B 同时存在（A_B_）时开雌花和
雄花；当A 存在，B 不存在（A_bb）时为雌株；当B 存在，A 不存在（A_bb）时为雄花和
两性花；当A 和B（aabb）都不存在的植株开雌花和两性花。开雌花和两性花的植株甲为
纯合体，其基因为aabb；开雄花和两性花的植株乙为纯合体，其基因为aaBB；开雌花和雄
花的植株丙为纯合体，其基因为AABB。
（2）若将植株甲（aabb）和乙（aaBB）间行种植，植株甲能接受植株甲和植株乙的花粉，
其后代的基因型为aabb、aaBb，其后代的表型为雌花和两性花、雄花和两性花。植株乙能
接受植株甲和植株乙的花粉，其后代的基因型为aaBb、aaBB，其后代的表型为雄花和两性
花。
（3）若基因型为AAbb（雌株）和aaBB（雄花和两性花）的两个植株杂交，由于AAbb 为
雌株，只能作母本。要判断这两对等位基因在遗传时是否遵循自由组合定律，可选择植株
甲（aabb）与植株丙（AABB）进行杂交，F1的基因型为AaBb（开雌花和雄花），在将F1
与基因型为aabb 的植株进行测交，若后代开雌花和雄花：开雌花：雄花和两性花：开雌花
和两性花=1：1：1：1，则可验证这两对等位基因遵循基因的自由组合定律，否则不遵循。
（4）由图中可知，模板链的3'端起始第4 个碱基的C 突变成了A，导致基因D 碱基对C/G
突变成了A/T，导致原来控制合成的蛋白质的氨基酸是谷氨酸，突变后变成了终止密码子，
翻译提前终止，因此d 蛋白对应的肽链缩短。
6．(1)12
(2) BBDD bbdd
(3) 外壳尖无紫色、胚芽鞘无紫线 外壳尖无紫色、胚芽鞘紫线
(4) UAG 细胞内 Ub 蛋白处于低水平
【分析】基因自由组合定律：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）水稻无性染色体，因此测定水稻的基因组序列，需对12 条染色体进行基因
测序。
（2）据图1 分析，籼稻1（紫线）和粳稻2（无紫线）杂交，F2的紫线:无紫线=9 7∶，说明
5
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紫线基因型为B_D_，控制胚芽鞘有无紫线的两对等位基因（B 和b、D 和d）位于非同源
染色体上，F1为BbDd，籼稻1 的基因型为BBDD，粳稻2 的基因型为bbdd。
（3）由于种子外壳尖由母本的体细胞发育而来，胚芽鞘由受精卵发育而来，故籼稻
（BBdd）和粳稻（bbDD）自交后的种子都是外壳尖无紫色、胚芽鞘无紫线；籼稻
（BBdd）和粳稻（bbDD）杂交后的种子都是外壳尖无紫色、胚芽鞘紫线。
（4）图2 中，非模板链突变，导致模板链出现ATC，则转录出的mRNA 提前出现终止密
码子UAG，使翻译提前终止，导致肽链过短。在杂合子中同时含有正常RNaseZS1 和失活
的RNaseZS1，高于25℃时，Ub 基因转录出的过多mRNA 被RNaseZS1 分解，细胞内Ub
蛋白处于低水平，表现为花粉可育，因此雄性可育相对于雄性不育为显性。
7．(1) Ddgg DDGg 、DdGg
(2) N 非姐妹染色单体 4×（红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数）
(3)红·绿荧光：红色荧光=3：1
(4) RNA 聚合酶 转录出来的RNA 需要加工才能翻译
(5) 一条mRNA 上有多个核糖体同时翻译 C
【分析】基因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自由组
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）由题目所提供的信息可推知，胚胎会发出红色荧光个体的基因组成为
ddgg，胚胎无荧光个体的基因组成为D -gg；M 和N 要产生ddgg 后代，亲代M 的基因型为
Ddgg；因为D（d）和G（g）连锁在一对同源染色体上，亲代M（基因型为Ddgg）产生的
配子有Dg 和dg 两种，比例为1:1；亲代N（基因型为DdGg）产生的配子有DG 和dg 两种，
比例也为1:1；后代的基因型（表现型）有DDGg（绿色荧光）、Ddgg（无荧光）、DdGg
（绿色荧光）、ddgg（红色荧光）。
（2）既有红色荧光又有绿色荧光的胚胎的基因组成为ddG-，亲代M（基因型为Ddgg）不
管是否发生（交叉）互换，产生的配子只有Dg 和dg 两种，既有红色荧光又有绿色荧光的
胚胎的基因组成应该为ddGg；亲代N（基因型为DdGg）应该提供dG 配子，由基因在染
色体分布图可以直接看出，亲代N 只有在减数分裂过程发生交叉互换的前提下，才能产生
dG 配子。一个卵原细胞经过减数分裂产生三个极体和一个卵细胞，在（交叉）互换的情况
下，产生dG 配子的概率是1/4，所以题目要求写的算式为4×（红•绿荧光胚胎数量）/胚胎
6
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总数。
（3）子代出现红·绿荧光个体的基因型为ddGg，让红·绿荧光雌雄个体间自由交配（不考虑
基因重组与基因突变等任何变异），后代的基因型及比例为ddGG：ddGg：ddgg=1:2:1，表
现型及比例为红·绿荧光：红色荧光=3：1。
（4）转录时，首先与B 基因启动部位结合的酶是RNA 聚合酶，合成RNA 的原料是核糖
核苷酸；由于RNA 的碱基数远远多于氨基酸数目的3 倍，所以推测是由于转录出来的
RNA 需要加工才能翻译。
（5）翻译时，一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4 秒钟，实际上合成100 个绿
色荧光蛋白分子所需的时间约为1 分钟，其原因是一条mRNA 上有多个核糖体同时翻译，
可以加快蛋白质的合成速度；
随着核糖体的移动，读取下一个密码子，催化肽键形成的酶不断连接新的tRNA 上的氨基
酸，将正在延伸的肽链转移到一个新的氨基酸上，将新的氨基酸固定到肽链上，ABD 错误，
C 正确。
故选C。
8．(1) 水解DNA 酶，防止DNA 被分解 溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的
DNA
(2) PCR 技术扩增 人工合成
(3) RNA 聚合酶识别并结合的部位 增强目的基因的表达
(4)HygBR
(5) F3 R2
(6)D
【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。（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。（4）目的基因的检测与鉴定。
【详解】（1）从苏云金杆菌提取DNA 时，需加入蛋白酶，其作用是水解DNA 酶，防止
DNA 被分解。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是溶解蛋白质等物质，
析出不溶于酒精的DNA。
（2）本操作中获取目的基因的方法是人工合成和PCR 技术扩增。
（3）穿梭质粒中p35s 为启动子，其作用是RNA 聚合酶识别并结合的部位，驱动目的基因
7
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转录；插入两个p35s 启动子，其目的可能是增强目的基因的表达。
（4）结合基因表达载体的示意图，根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的
位置，用HygBR基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
（5）为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA 作模板，进行PCR，
应选用的引物是F3和R2。
（6）蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造
或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，
本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是用1-1362 合成基因序列和1363-1848
天然基因序列获得改造的抗虫蛋白，将1-1362 基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因
序列，未产生新的蛋白质，不属于蛋白质工程。
ABC 不符合题意，D 符合题意。
故选D。
9．(1) RNA 聚合酶 与模板链碱基互补配对，一对引物之间或引物内部不能互补
配对，引物长度通常为20-30 个核苷酸
(2) 都是由脱氧核苷酸构成的双链DNA 片段，经过限制酶切割后能产生相同的黏性末
端 A X-α-gal
【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。（3）将目的基因导入受体细胞：
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根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。
【详解】（1）依据题干信息和转录需要发生的条件，Va 基因可能为转录因子，则转录因
子调控RNA 聚合酶与启动子的结合；设计引物的原则是与模板链碱基互补配对，一对引物
之间或引物内部不能互补配对，引物长度通常为20-30 个核苷酸。
（2）①Va 基因能与质粒连接的分子基础是都是由脱氧核苷酸构成的双链DNA 片段，经过
限制酶切割后能产生相同的黏性末端；依据题干信息，AH109 菌株为色氨酸、组氨酸缺陷
型菌株，为了能够筛选得到重组酵母，重组的载体中含有编码色氨酸合成酶的基因和具有
转录激活功能的Va 基因，AH109 菌株的基因中含有HIS3 基因可以编码组氨酸合成酶，所
以若重组成功，就可以合成色氨酸和组氨酸，所以培养基配方中无需添加色氨酸和组氨酸，
故选A；若用显色反应进行验证，依据题干信息，MEL1 基因可以编码α-半乳糖苷酶，可
分解X-α-gal 产生蓝色物质，所以培养基中需额外添加X-α-gal。
②依据图示信息，实验分为三组：一是只导入载体，二是导入pG-GAL4 重组载体，三是导
入pG-Va 重组载体，其中第一组充当对照，无菌落接种，且不含有MEL1 基因，所以不会
出现蓝色物质，也无菌落生长；第二组导入pG-GAL4 重组载体，含有MEL1 基因、HIS3
基因及编码色氨酸的基因，所以实验结果出现蓝色，有菌落；第三组pG-Va 重组载体，也
含有MEL1 基因、HIS3 基因及编码色氨酸的基因，所以实验结果出现蓝色，有菌落。具体
结果如图：
10．(1) 相同 DNA 连接
(2)反向连接的重组质粒上具有XhoⅠ、SalⅠ的识别序列和切割位点，可再次被两种限制酶切
开
(3) 终止子 氨苄青霉素和X-gal 若培养基中出现大肠杆菌菌落，且菌落呈白
色，则重组质粒导入成功；若培养基中未出现大肠杆菌菌落或出现大肠杆菌菌落，且菌落
呈蓝色，则重组质粒导入失败
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【分析】1、基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA 重组和转
基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生
物产品。
2、基因工程技术的基本步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受
体细胞、目的基因的检测与鉴定。
3、基因工程的工具：（1）限制酶：能够识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且
使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。（2）DNA 连接酶：连接的
是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（3）运载体：常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、
动植物病毒。
【详解】（1）根据图中酶所识别的序列，XhoⅠ与SalⅠ切割基因产生的黏性末端相同。用
限制酶切割质粒和基因甲后，需用DNA 连接酶将两者连接，形成重组质粒。
（2）基因甲与质粒以不同限制酶切割位点进行连接为正向连接，以相同限制酶切割位点进
行连接为反向连接。反向连接时，重组质粒上具有XhoⅠ、SalⅠ的识别序列和切割位点，可
再次被两种限制酶切开。而正向连接后的部分序列为，不能再次被XhoⅠ与SalⅠ识别，因此
可用XhoⅠ与SalⅠ对重组质粒的连接方法进行鉴定。
（3）目的基因下游的序列为终止子，可使目的基因转录停止。质粒上的AmpR（氨苄青霉
素抗性基因）、LacZ 均作为标记基因。LacZ 基因表达的酶可催化X-gal 物质转化为蓝色物
质，但目的基因插入LacZ 基因内部，使LacZ 基因遭到破坏。所以鉴定重组质粒导入大肠
杆菌是否成功，需要用含有氨苄青霉素和X-gal 的选择培养基培养受体菌。若大肠杆菌转
入空质粒，其AmpR 基因表达氨苄青霉素抗性物质使大肠杆菌可存活并形成菌落，其LacZ
基因完整，LacZ 基因表达的酶可催化X-gal 物质转化为蓝色物质，菌落呈蓝色；若大肠杆
菌转入重组质粒，其AmpR基因表达氨苄青霉素抗性物质使大肠杆菌可存活并形成菌落，
其LacZ 基因因插入目的基因而失活，LacZ 基因不能表达相关酶，菌落呈白色；若目的基
因导入失败，则大肠杆菌不能抗氨苄青霉素，不能形成大肠杆菌菌落。
11．(1) KpnI/XhoI SmaI/XbaI DNA 连接 RNA 聚合酶识别和结合的部位，
驱动基因转录，使潮霉素抗性基因能够在尖孢镰刀菌细胞内表达
(2) 潮霉素 平板划线法或稀释涂布平板法 减数分裂Ⅰ前期
(3) 引物1、2 3’
(4)生物界共用一套遗传密码子
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【分析】1、基因工程技术的基本步骤：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。2、PCR 是聚合酶链式反应的缩写。它是一
项根据DNA 半保留复制的原理，在体外提供参与DNA 复制的各种组分与反应条件，对目
的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术 。
【详解】（1）选取限制酶KpnI/XhoI 对A 片段进行酶切，选取限制酶SmaI/XbaI 对B 片段
进行酶切。需要用DNA 连接酶将A、B 片段与潮霉素抗性基因连接。启动子是RNA 聚合
酶识别和结合的部位，驱动基因转录，能够使潮霉素抗性基因在尖孢镰刀菌细胞内表达。
（2）导入完成后，潮霉素抗性基因与F 基因完成重组替换，受体细胞就具有抗潮霉素的特
性，所以用潮霉素进行筛选转化的受体细胞。得到单菌落的接种方法有平板划线法或稀释
涂布平板法。减数分裂过程中，发生类似于潮霉素抗性基因替换目的基因的过程，是减数
分裂Ⅰ前期（或四分体时期）的互换。
（3）用基因敲除成功的基因组DNA 为模板，由于子链延伸方向是5’到3’，所以引物会结
合在DNA 片段的3’端。如果敲除成功，那么尖孢镰刀菌无F 基因，用引物1 和2 是无法扩
增出F 基因的。
（4）由于生物界共用一套遗传密码子，所以潮霉素抗性基因能够在尖孢镰刀菌中表达。
12．(1) 使CMP 表达的蛋白质与GFP 表达的蛋白质能融合（或使CMP 和GFP 两个基
因能够连续转录和翻译） 使转录停止（或结束）
(2) TaqDNA 酶（或耐高温的DNA 聚合酶） 引物P1 和P4 ②④
(3) 5’ NcoI、PstI 能正常生长、白色
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有利用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。
（4）目的基因的检测与鉴定。
【详解】（1）使CMP 表达的蛋白质与GFP 表达的蛋白质能融合（或使CMP 和GFP 两个
基因能够连续转录和翻译）构建CMP-GFP 融合基因设计引物时，需要把CMP 基因的对应
终止密码子的3 个碱基去掉，否则会分别单独转录和翻译出CMP 蛋白和GFP 蛋白。终止
密码子的作用是使转录停止（或结束）。
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（2）PCR 过程中需要Taq 酶（或耐高温的DNA 聚合酶），其中引物P1 和引物P4 可以扩
增融合基因，引物P2 和引物P3 的部分区段是碱基互补配对的，在所给的四个引物中只有
②和④是碱基互补配对的。因此应选择②和④作为引物P2 和引物P3 的组成部分。
（3）由于PCR 过程中子链延伸的方向从5’端向3’端，因此只能对引物的5’进行修饰，添
加限制酶序列，由pUC 质粒，可以看出SmaI、NcoI、EcoRI、PstI 四种限制切点中SmaI 同
时位于标记基因中，EcoRI 同时位于复制原点中，只有NcoI 和PstI 既位于启动子和终止子
之间，且能够破坏LacZ 基因便于后期的筛选，在添加了氨苄青霉素的培养基中由于导入的
重组质粒中含有抗氨苄霉素基因，因此能够正常生长，由于LacZ 基因被破坏，不能合成β-
半乳糖苷酶，不能分解β-半乳糖苷产生蓝色物质，因此菌落应该是呈现白色。
13．(1) XhoⅠ、Mum Ⅰ CTCGAGCCTTTCAGCT
(2) 有利于hCGβ 进入内质网加工 可以通过控制培养液中甲醇作为唯一碳源，来
控制hCGβ 基因表达
(3) 繁殖快，易培养、遗传物质少 氨苄青霉素
(4) a、b 抗原和抗体特异性结合
【分析】图中Ⅰ为基因表达载体的构建过程，Ⅱ是将重组DNA 导入大肠杆菌，Ⅲ是提取并
鉴定所需要的重组质粒，Ⅵ是将选择的重组质粒导入酵母菌内，Ⅴ是筛选符合要求的酵母
菌，Ⅵ是提取目的基因的产物。
【详解】（1）hCGβ 基因是人工合成的目的基因，在设计引物对其扩增时，为防止目的基
因与质粒的自身环化并保证连接的方向性，可在其两端添加限制酶识别序列，Sma Ⅰ会破
坏目的基因，不能添加Sma Ⅰ识别序列；EcoR Ⅰ会破坏质粒上的氨苄青霉素抗性基因（标
记基因），不能添加EcoR Ⅰ识别序列；Sal Ⅰ会破坏质粒上的组氨酸合成酶基因，不能添加
Sal Ⅰ识别序列；Xho Ⅰ识别序列与Sma Ⅰ识别序列相似，会破坏目的基因，不能添加Sal Ⅰ
识别序列。因此，在hCGβ 基因两端应添加XhoⅠ、Mum Ⅰ限制酶识别序列。根据转录方向
和质粒AOX1 启动子位置确定，在①处插入了Xho Ⅰ的识别序列CTCGAG，则①处的碱基
序列为5＇-CTCGAGCCTTTCAGCTCA-3＇，互补链中，碱基序列为3＇-
GAGCTCGGAAAGTCGAGT -5＇,对其设计引物序列为5＇-CTCGAGCCTTTCAGCTCA-3
＇，由于经实验得知该基因扩增引物长度为10 个核苷酸时特异性强、效率高，加上Xho Ⅰ
的识别序列CTCGAG，总共16 个碱基，因此设计该端对应引物的序列是5＇-
CTCGAGCCTTTCAGCT-3＇。
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（2）甲序列指导合成的信号肽能引导后续合成的肽链进入内质网腔，因此hCGβ 基因需要
与甲序列一起构建形成融合基因，其目的是有利于hCGβ 进入内质网中加工，并分泌到细
胞外。AOXⅠ为甲醇氧化酶基因的启动子，只能在以甲醇为唯一碳源的培养基中正常表达，
因此选用AOX1 作为hCGβ 基因启动子，可以通过控制培养液中甲醇的有无，来控制hCGβ
基因的表达hCGβ 蛋白的合成。
（3）由于线性质粒上含有氨苄青霉素基因，因此导入环化质粒的大肠杆菌具有氨苄青霉素
抗性，因此应在含有氨苄青霉素的培养基中筛选得到含hCGβ 基因表达载体的大肠杆菌后
进行扩增。
（4）由于环状质粒中含有组氨酸合成酶基因和氨苄青霉素抗性基因，且筛选重组质粒时大
肠杆菌是在含有氨苄青霉素的培养基上培养的，因此为筛选导入重组质粒的酵母菌，培养
基中不需要再加入组氨酸和氨苄青霉素（即a 和b），但需要加入无机盐和琼脂，形成固体
培养基，以筛选目的菌体。 hCGβ 是一种分泌蛋白，可被分泌到细胞外，将培养物离心后
分出细胞和培养液两部分，细胞经破碎处理后，再次离心取上清液，可获得较多的
hCGβ，用抗hCGβ 单克隆抗体分别进行检测，即抗原—抗体杂交法，原理为抗原与抗体特
异性结合。若培养液及上清液中均能检测到hCGβ 蛋白，则说明hCGβ 基因在酵母菌细胞
中得到表达，并能分泌到细胞外。
14．(1) 途径I 蛋白质 基因突变和基因重组
(2)
Bcl Ⅱ
②③
(3)
a
①和b ②亮氨酸和尿嘧啶 ③木糖为唯一碳源、缺少尿嘧啶 工程菌
a 与工程菌b 相比，导入了与增强启动子相连的XK 基因，使得细胞超表达XK 酶，提高了
木糖代谢的中间产物木酮糖转变为X5P 的效率，有利于产物向乙醇发酵转化
(4)导入XI 酶基因的酿酒酵母转运木糖的效率并没有提高；XI 酶最适反应温度偏高
【分析】基因工程的基本操作程序是：目的基因的的筛选与获取、基因表达载体的构建、
将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。蛋白质工程是在基因工程的基础上，
延伸出来的第二代基因工程。
【详解】（1）研究人员将木糖代谢相关的XR 酶和XDH 酶的基因导入野生型的酿酒酵母
中，在酵母细胞内建立起了某木糖代谢的通路。据此分析图1 可知：新建立起的木糖代谢
通路是图1 中的途径Ⅰ。基因突变是新基因产生的途径。蛋白质工程是在基因工程的基础
上，延伸出来的第二代基因工程，基因工程的原理是基因重组。研究人员采用PCR 技术扩
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增时随机改变反应条件，创建一系列木糖转运体蛋白新基因序列，导入受体细胞后，筛选
得到的高亲和性的木糖转运体的第4 个氨基酸由甘氨酸替换为丙氨酸，说明此改造过程属
于蛋白质工程，涉及的可遗传变异来源有基因突变和基因重组。
（2）为了使XK 基因与载体质粒有效连接，可以通过PCR 技术在XK 基因的上、下游引入
限制酶Bcl Ⅱ的识别序列，之所以这样设计是因为在质粒的强启动子和终止子之间只有该
限制酶的识别序列，因此为了实现目的基因和载体的连接，需要在引物的5′ 端添加上该限
制酶的识别序列，再用对应酶切后通过DNA 连接酶连接。由于引物的作用是在DNA 聚合
酶的催化下，在引物的3′ 端连接上脱氧核苷酸，且引物应接在模板链的3′ 端，因此，设
计的扩增引物位置是图2 中的②③。
（3）制备工程菌a 导入的是质粒a 和质粒b，其中含有亮氨酸合成基因（LEU2 基因）和尿
嘧啶合成基因（URA3 基因），因此所用的受体细胞是亮氨酸和尿嘧啶缺陷型酿酒酵母。
制备工程菌b 导入的是质粒b，质粒b 中含有尿嘧啶合成酶基因，因此，所用的受体细胞是
尿嘧啶缺陷型酿酒酵母。工程菌a 中导入了重组质粒a 和b，因而成功导入的工程菌应该具
有合成亮氨酸和尿嘧啶的能力，同时也可利用木糖，因此可在培养基中加入木糖为唯一碳
源、缺少亮氨酸、缺少尿嘧啶，将工程菌a 筛选出来。工程菌b 中导入了重组质粒b，具有
利用木糖的能力和自身合成尿嘧啶的能力，因此需要用作筛选的培养基中加入木糖为唯一
碳源、缺少尿嘧啶。工程菌a 与工程菌b 相比，导入了与增强启动子相连的XK 基因，使
得细胞超表达XK 酶，提高了木糖代谢的中间产物木酮糖转变为X5P 的效率，有利于产物
向乙醇发酵转化，因此，在同等适宜条件下分别将工程菌a 和工程菌b 进行发酵实验，工
程菌a 的乙醇产量高于工程菌b 的乙醇产量。
（4）将从嗜热细菌中提取的XI 酶的相关基因导入野生型的酿酒酵母，建立了图1 中途径
II 所示的木糖代谢通路。但该酿酒酵母并没有表现出比野生型酿酒酵母更优良的木糖利用
率和乙醇产率。其原因可能是：导入XI 酶基因的酿酒酵母转运木糖的效率并没有提高；XI
酶最适反应温度偏高，该酿酒酵母并不能为木糖转运过程和XI 酶活性提供最适的反应温度。
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