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专题04 遗传规律的应用
遗传和变异北京高考生物遗传大题的命题趋势呈现多样化和综合化的特点，不再局限于传统的单一遗传
题目，而是向着多极化方向发展，涵盖了遗传、实验设计和生物技术等多个领域。今后高考的命题趋势：
1. 多极化命题：近年来的命题已经突破了以往单一的遗传题目压轴的传统态势，转向了遗传、实验设计、
生物技术三足鼎立的新局面。
2. 实际应用能力考查：命题趋向于检验学生将理论知识应用于解决实际问题的能力，这要求考生不仅要掌
握课本知识，还要能够灵活运用这些知识。
3. 情境设计贴近考生实际：试题的情境设计更加贴近考生的生活实际，注重考察学生的综合素质，包括体
育、美育、劳动精神等方面。
4. 融合最新科研进展：命题可能会结合社会热点问题和最新的科研进展，如新冠疫情、生态工程建设等内
容，这要求考生保持对时事的关注和理解。
1、（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F2基因型的实验步骤为：提取基因组
DNA→PCR→回收扩增产物→ →电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为 条。
1
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(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 。
【答案】(1)黄化叶
(2) 用限制酶B 处理 3
(3) 50% 在开花前把田间出现的绿叶植株除去
【分析】基因突变是DNA 分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变。碱基对的增添、
缺失或替换如果发生在基因的非编码区，则控制合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变；如果发生在编
码区，则可能因此基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列改变。
【详解】（1）野生型油菜进行自交，后代中既有野生型又有叶黄化，由此可以推测黄化叶是隐性性状。
（2）检测F2 基因型的实验步骤为：：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→用限制酶B 处理→电泳。
2
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野生型基因电泳结果有一条带，叶黄化的基因电泳结果有两条带，则F2 中杂合子电泳条带数目应为3 条。
（3）①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），设育性基因为
A、a，叶色基因为B、b，可判断雄性不育品系A 为显性纯合子（AA），R 为隐性纯合子（aa），A 植株
的绿叶雄性不育子代（AaBb）与黄化A1（aabb）杂交，后代中一半黄化，一半绿叶，筛选出的黄化A 植
株占子一代总数的比例约为50%。
②A 不纯会影响种子S 的纯度，为减少因花粉污染导致的种子S 纯度下降，应在开花前把田间出现的绿叶
植株除去。
2、（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F1果皮为黄色，F1自交所得F2果皮颜
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F2中黄色的基因型：
。
(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 。
3
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(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
【答案】(1)黄色∶无色＝3∶1
(2)aaBB、aaBb
(3)基因A 突变为a，但果肉细胞中的基因H 仍表达出少量酶H，持续生成前体物质2；基因B 突变为b，前
体物质2 无法转变为番茄红素
(4)①②④
【分析】1、基因分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体的等位基因，具有一定的
独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，
独立的随配子遗传给后代。
2、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。
3、甲、乙为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。
由图1 可知，F2 比值约为为9：3：4，F1 基因型为AaBb，红色基因型为A_B_，黄色为aaB_，橙色为
A_bb、aabb，甲乙基因型分别为aaBB、AAbb。
【详解】（1）果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F1 果皮为黄色，说明黄色是显性性状，F1 为杂合子，则
F1 自交所得F2 果皮颜色及比例为黄色∶无色＝3∶1。
（2）由图可知，F2 比值约为为9：3：4，说明F1 基因型为AaBb，则F2 中黄色的基因型aaBB、aaBb。
（3）由题意和图2 可知，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
4
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色，而前体物质2 积累会使果肉呈橙色，则存在A 或H，不在B 基因时，果肉呈橙色。因此，aabb 中前体
物质2 积累、果肉呈橙色的原因是基因A 突变为a，但果肉细胞中的基因H 仍表达出少量酶H，持续生成
前体物质2；基因B 突变为b，前体物质2 无法转变为番茄红素。
（4）C 基因表达的产物可以调控A 的表达，变异株M 中C 基因的序列未发生改变，但其甲基化程度一直
很高，欲检测C 的甲基化水平及表型，可以将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M，使得C 去甲基化，
并检测C 的甲基化水平及表型；或者敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因，检测野生型植株C
的甲基化水平及表型，与突变植株进行比较；也可以将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型，检测
野生型C 的甲基化水平及表型。而将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M 无法得到果实成熟与C 基因甲
基化水平改变有关，故选①②④。
3、（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
II．转基因玉米×甲品系
III．转基因玉米自交
IV．野生型玉米×甲品系
①正常籽粒：干瘪籽粒≈1：1
②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1
③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1
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 。
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(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F1，F1自交得F2。用M、m 基因的特异性引物，对F1植株果
穗上干瘪籽粒（F2）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。
统计干瘪籽粒（F2）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
。
【答案】(1) 分离 2/3
(2)III ④/II ③
(3)Aa
(4)基因Aa 与Mm 在一对同源染色体上（且距离近），其中a 和M 在同一条染色体上；在减数分裂过程中
四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，导致产生同时含有a 和m 的重组型配子数量很少；类型
3 干瘪籽粒是由雌雄配子均为am 的重组型配子受精而成。因此，类型3 干瘪籽粒数量极少。
【分析】1、基因分离定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子时，等位基因随同源染
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色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代；位于性染色体上的基因控制的性状的
遗传总是和性别相关联，叫伴性遗传，伴性遗传也遵循分离定律。
2、基因突变：（1）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，叫作基因
突变。（2）基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、多害少利性等。
【详解】（1）分析题干信息：“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”，即甲品系籽粒正常，其自交后代出现性状分离，且籽粒正常∶干瘪=3∶1，可知籽
粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的分离定律。假设籽粒正常和干瘪这一对相对性状由基因
A/a 控制，则甲品系基因型为Aa。上述果穗上的正常籽粒基因型为1/3AA 或2/3Aa，均发育为植株，自交
后，有些植株果穗上有约1/4 干瘪籽粒，这些植株基因型为Aa，所占比例约为2/3。
（2）分析题意可知，假定A 基因突变是导致籽粒干瘪的原因，由于转入的单个A 基因已插入a 基因所在
染色体的非同源染色体上，则甲品系玉米基因型为Aa，野生型玉米的基因型为00AA（0 表示没有相关基
因），转基因甲品系玉米的基因型为A0Aa，且导入的A 基因与细胞内原有的A/a 基因之间遗传遵循自由
组合定律，要证实该假设正确，应可选择方案III 转基因玉米自交，依据自由组合定律可知，子代为④正常
籽粒（9A-A-、3A-aa、300A-）：干瘪籽粒（100aa）≈15：1；或选择方案II 转基因玉米A0Aa×甲品系
00Aa 杂交，子代为③正常籽粒（3A0A-、1A0aa、300A-）：干瘪籽粒（00aa）≈7：1。
（3）已知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，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中含有a 基因，即其基因型为Aa。
（4）用基因型为mm 且籽粒正常的纯合子P（基因型为AAmm）与基因型为MM 的甲品系（基因型为
AaMM）杂交得F1，基因型为1/2AAMm、1/2AaMm，F1 自交得F2。用M、m 基因的特异性引物，对F1
植株果穗上干瘪籽粒F2 胚组织的DNA 进行PCR 扩增，扩增结果有1、2、3 三种类型，基因型分别为
aaMM、aaMm、aamm。若两对等位基因位于两对同源染色体上，则类型3 的数量应该与类型1 的数量同
样多，而实际上类型3 数量极少，原因可能是：由于基因Aa 与Mm 在一对同源染色体上（且距离近），
其中a 和M 在同一条染色体上；在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，导致
产生同时含有a 和m 的重组型配子数量很少；类型3 干瘪籽粒是由雌雄配子均为am 的重组型配子受精而
成。因此，类型3 干瘪籽粒数量极少。
【点睛】本题结合基因工程考查基因分离定律和基因自由组合定律的应用，以及基因位置的判断的相关知
识，思维含量较大，要求学生能够理解遗传定律的实质，依据题干信息准确分析，得出结论。
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1、基因分离定律的实质是：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体的等位基因，具有一定的独立性；
在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立的随
配子遗传给后代。
2、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。
1．雄性不育植株可简化育种流程，是杂交育种的重要材料。研究发现利用油菜纯合的雄性不育植株甲做
母本与野生型杂交，后代均可育，但总会出现部分白化幼苗长到成体死亡。为研究相关机制，提高育种效
率，科研人员进行了相关实验。
(1)植株甲中存在雄性不育基因A'，导致雄蕊不能发育。实验发现甲与油菜品系丙杂交，后代均可育，且不
出现白化现象。科研人员将甲与野生型杂交所得存活的F1与甲、丙杂交得到的F1杂交，发现子代中雄性可
育幼苗占比为 ，进而推测丙产生了新的显性突变基因（记作B），使雄性不育基因A'导致的不育
性状得以恢复，且两基因位于非同源染色体上。
(2)为研究A'、B 基因与白化性状的关系，科研人员进行如下实验。
①从油菜中分离A'、B 基因，将A'基因导入拟南芥（拟南芥不含与A'、B 同源的基因），筛选得到至少插
入一个外源基因的转基因植株TA 群体。将B 基因转入拟南芥，经筛选获得纯合子TB．设计杂交实验，检
测存活F1的基因组成，杂交组合及结果如下表。
组号
杂交组合
存活的F1
成体总数
含A'成体数
不含A'成体数
一
♀TA群体×♂野生型
630
95
535
二
♀TA群体×♂TB
607
415
192
据实验结果推测，A'基因引起部分子代死亡，B 基因可抑制A'基因的作用，依据是 。二组F1中含有
A'的植株比例超过1/2 的原因 。
②植物中核蛋白N 与叶绿体发育有关。新的研究发现，基因A'的表达产物可与核蛋白N 形成复合体。科研
人员推测，基因B 通过抑制A'基因的表达而解除A'对N 的影响。为证明该推测，请完成下列实验设计。
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实验材料
操作
观察指标
野生型拟南芥
导入A'基因
叶绿体发育情况
I
II
Ⅲ
IV
a、导入A'基因 b、导入B 基因 c、导入A'、B 基因d、野生型拟南芥 e、N 缺失突变拟南芥
I~IV 应依次填写 （填写选项前字母）
(3)现有两个具有某优良性状的品系1 和2.科研人员利用甲和丙进行杂交实验，获得兼具品系1、2 优良性状
的杂种株，同时避免后代白化。请完善下列育种流程。
步骤一： 。
步骤二：品系2×丙→所得子代经PCR 鉴定，选择有B 基因的F1×品系2→…→获得B 基因纯合兼具品系2
遗传背景的植株。
步骤三： 。
【答案】(1)7/8
(2) 第一组F1 含有A’的成体数小于不含A’基因的成体数，第二组中含有A’的成体数比例高于第一组
TA 群体中存在插入多个A’基因的个体，产生含有A’的配子比例大于1/2 c、e、a、c
(3) 品系I（♂）×甲（♀）→所得F1 自交，选择F2 中雄性不育个体作母本与品系I→…→获得具有品
系Ⅰ优良性状的雄性不育株 将步骤一所得植株作母本和步骤二所得植株作父本杂交获得子代。
【分析】自由组合定律: 控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的; 在形成配子时,决定同一性
状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
【详解】（1）植株甲中存在雄性不育基因A'，甲的基因型可表示为A'A'bb。实验发现甲与油菜品系丙
（AABB）杂交，后代均可育，且不出现白化现象。科研人员将甲与野生型杂交所得存活的F1(A'Abb)与甲、
丙杂交得到的F1(A'ABb)杂交，发现子代中雄性不育且白化幼苗所占的比例为1/4×1/2=1/8，则雄性可育幼
苗占比7/8，进而推测丙产生了新的显性突变基因（记作B），使雄性不育基因A'导致的不育性状得以恢
复，且两基因位于非同源染色体上。
（2）①实验结果显示，杂交组合一产生的F1 中，含有A'基因的个体只有95 个个体存活，而不含A'基因
的个体有535 个个体存活，此时含A'基因的成活率约为1/6，说明A'基因的存在导致成活率下降，同时杂
交组合二中，含有A'基因同时含有基因B 的个体数目为415，而含有A'基因不含B 基因的个体数目为
192，说明B 基因可抑制A'基因的作用。二组F1 中含有A'的植株比例超过1/2 的原因可能是TA 群体中存
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在插入多个A’基因的个体，产生含有A’的配子比例大于1/2。
②植物中核蛋白N 与叶绿体发育有关。新的研究发现，基因A'的表达产物可与核蛋白N 形成复合体。本实
验的目的是验证基因B 通过抑制A'基因的表达而解除A'对N 的影响，因此实验的自变量为导入基因的种类，
因变量是叶绿体的发育情况，因此实验表格中依次导入的基因应该为Ⅰ、c 导入A'、B 基因；Ⅱ中的材料
为N 缺失突变拟南芥；Ⅲ、a 导入A'基因；Ⅳ、 c、导入A'、B 基因。
（3）现有两个具有某优良性状的品系1 和2.科研人员利用甲和丙进行杂交实验，获得兼具品系1、2 优良
性状的杂种株，同时避免后代白化，由于需要将两个品种的优良性状集中到一个个体上，因而需要通过杂
交育种实现。则相关的育种流程如下。
步骤一：甲表现为雄性不育，因而在杂交育种的过程中只能作为母本，因此选择品系I（♂）×甲（♀）→
所得F1 自交，选择F2 中雄性不育个体作母本与品系I 进行连续回交，进而获得具有品系Ⅰ优良性状的雄
性不育株。
步骤二：品系2×丙→所得子代经PCR 鉴定，选择有B 基因的F1×品系2 进行多次回交，获得B 基因纯合兼
具品系2 遗传背景的植株。
步骤三：将步骤一所得植株（雄性不育）作母本和步骤二所得植株作父本杂交获得子代，即为目标类型。
2．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。
组
亲本组合（A 区颜色）
F1株数
F1花色及株数
10
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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F1绿色与非绿色植株之比接近 ，说明两个亲本均有G 基因。
②第3 组F1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
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 。
【答案】(1) 3∶1 iiRrGg、lirrgg
(2) 目的基因50%反接或质粒自身连接 抗原一抗体杂交
(3)方案1：将红色植株连续自交多代，每一代淘汰花冠B 区绿色个体，种 植于适合的环境中
方案2：将紫色植株连续自交多代，每一代淘汰花冠A 区白色个体，种植于适合的环境中
【分析】分析题文描述可知：G/g、R/r、I/i 基因均独立遗传，说明它们的遗传遵循基因的自由组合定律。
【详解】（1）①已知：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，A 区花青素含量多
时绿色会被掩盖。在第2 组中，A 区绿色与红色的亲本杂交，F1 中红色（A 区）∶绿色（B 区）≈4∶3，
说明A 区绿色与红色的亲本的基因型分别为iiRRGg、IIRRGg，进而推知绿色与非绿色植株之比接近
3∶1，说明两个亲本均有G 基因。
②在第3 组中，绿色（A 区：ii_ _G_）与紫色（A 区：I_rrgg）的亲本杂交，F1 中红色（A 区：I_R_ _ _）
∶绿色（B 区：ii_ rGg）∶白色（A 区: ii_ _gg）≈2∶2∶1，据此可推测，第3 组亲本绿色植株和紫色植株
的基因型分别为iiRrGg、Iirrgg。
（2）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。在构建基因表达载体时，用剪切结果产生两种不同黏性末端的两种限制酶同时处
理含有目的基因的DNA 和质粒，其优势在于：避免目的基因50%反接或质粒自身连接，使目的基因定向
11
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连接到质粒上，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，以确定目的基因是否正常表达，即检测目的基因是否翻译成蛋
白质，可以运用抗原一抗体杂交技术。
（3）由题意可知：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，而A 区为紫色
与红色的个体可能含有G 基因，因此欲培育花青素积累量少的浅红色花烟草，可以将红色植株连续自交多
代，每一代淘汰花冠B 区绿色个体，种植于适合的环境中；也可以将紫色植株连续自交多代，每一代淘汰
花冠A 区白色个体，种植于适合的环境中。
3．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tal、ta2等，这说明基因突变具有 的特点。
(2)突变体tal 与野生型杂交，继续自交得到F2种子，观察到野生型：突变型=3=1，说明该性状的遗传遵循
基因 定律。利用DNA 的高度保守序列作为分子标记对F2植株进行分析后，将突变基因定位
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tal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
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。
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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 。
【答案】(1) 增多 不定向性
(2) 分离 M83
(3)
阶段1：检测结果出现红色和绿色荧光，保留出现绿色荧光信号
的植株。阶段2：检测结果出现红色、绿色和蓝色荧光，保留出现蓝色荧光信号的植株 在幼苗期即可
测定基因型，准确保留目标植株，加快育种进程
【分析】基因突变：
⑴概念：是指DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变叫基因突变；
⑵特点：
①普遍性：生物界中普遍存在；
②随机性：生物个体发育的任何时期和任何部位都有可能发生；
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③低频性：突变频率很低；
④有害性：一般是有害的，少数是有利的；
⑤不定向性：可以产生一个以上的等位基因。
【详解】（1）由题意可知，通常糊粉层为单层活细胞，选育糊粉层加厚的品种是活细胞且细胞层数增多
了，因此要选择的糊粉层加厚的种子应为显微镜观察到胚乳中未染色细胞层数增多的种子；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tal、ta2 等，这说明基因突变具有不定向性
的特点；
（2）突变体tal 与野生型杂交，继续自交得到F2 种子，观察到野生型：突变型=3：1，说明该性状的遗传
遵循基因分离定律；根据图2 推测突变基因最可能位于发生重组个体数较少的区域附近，即M83 附近，对
目标区域进行测序比对，发现了突变基因；
（3）①要通过图3 的育种方案（杂交育种），首先是选择亲本杂交获得F1，让F1 代与品系N 回交获得
F2，让F2 代自交得到植株2，对植株2 进行品质检测，最终挑选出稳定遗传的高营养新品种，育种方案如
图所示：
；
②图3 育种方案中阶段1 和阶段2 均进行KASP 检测，阶段1：检测结果出现红色和绿色荧光，保留出现绿
色荧光信号的植株；阶段2：检测结果出现红色、绿色和蓝色荧光，保留出现蓝色荧光信号的植株；
③将KASP 技术应用于图3 育种过程，优点是在幼苗期即可测定基因型，准确保留目标植株，加快育种进
程。
4．研究者在秦岭地区发现了棕色大熊猫。
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(1)研究者研究了三个大熊猫家系，如图1 所示（Qizai 和Dandan 为棕色），据此推测大熊猫棕色的遗传方
式最可能是由 （常/X）染色体上的 基因控制。
(2)为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结果如图2。据图分析，大熊猫毛
色差异的原因是 。
(3)研究者发现B 基因的外显子1 发生的25 个碱基对的缺失可能与毛色变异有关。B 基因相应的mRNA 序
列见图3。
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据图分析，25 个碱基对的缺失导致毛色变异的可能原因是 。
(4)黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B 蛋白的作用可能与PMEL 水解生成淀粉样蛋白有关，图4 显示淀粉
样蛋白的生成过程。为进一步研究B 基因影响熊猫毛色的机理，研究者设计了下列实验：
①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，干扰B 基因的 过程导致细胞内B 蛋白含量仅为正常细胞的
25%。
②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL 切割后的片段，部分结果如图5.B 蛋白在PMEL 上的
作用位点是 （a/b/c/d），做出此判断的依据是 。
(5)综合以上研究概述B 基因突变影响熊猫毛色的机理 。
【答案】(1) 常 隐性
(2)细胞中黑色素体的数量和大小不同
(3)终止密码子提前出现，无法合成具有特定空间结构的蛋白质，无法执行相应功能
(4) 翻译 d B 基因表达下降导致Mβ 含量明显上升，而CTF 含量明显下降
(5)B 基因突变无法合成具有活性的B 蛋白，无法对PMEL 进行剪切，使得淀粉样蛋白含量下降，影响黑色
素的沉积减少了黑色素体的形成，进而影响了毛色
【分析】1、系谱图中遗传方式的判断方法：若雄性个体均患病，则是伴Y 遗传。排除了伴Y 遗传，再判
断致病基因的显隐性，“无中生有”（父母没该病，孩子患了该病）为隐性，隐性就看女患者，若其父亲
和儿子皆病，则可能是伴X 隐性遗传，若其父亲或儿子无病，则一定是常染色体隐性遗传；“有中生无”
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（父母都有该病，孩子没有该病）为显性，显性就看男患者，其母亲和女儿皆病，可能是伴X 显性遗传病，
若其母亲或女儿无病，一定为常染色体显性遗传病。推断可能性时，若连续遗传，可能是显性遗传病。看
遗传方式，假设患者男女比例相当，可能是常染色体遗传，假设患者男多于女或女多于男，可能是伴性遗
传。
2、电泳法利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子大小、形状的不同，使带电分子产生不
同的迁移速度，从而实现各种分子的分离。
【详解】（1）研究者研究了三个大熊猫家系，图中Qizai 和Dandan 为棕色，根据相对性状的个体杂交后
代没有出现棕色，因此可判断棕色为隐性，棕色Dandan 生出的雄性个体表现为黑色，因而可判断大熊猫
棕色的遗传方式最可能是由常染色体上的隐性基因控制。
（2）为进一步研究熊猫毛色的差异，对黑色和棕色毛发进行了显微观察，结合图2 结果可以看出，大熊猫
毛色差异的原因是细胞中黑色素体的数量和大小不同，之所以表现为棕色是由于其细胞中黑色素体的大小
和数量偏小导致的。
（3）由于B 基因的外显子1 发生了25 个碱基对的缺失因而导致B 基因相应的mRNA 序列发生改变，由于
缺失的25 个碱基对不是3 的整数倍，因而对B 基因控制合成的蛋白质影响较大，进而表现为mRNA 中终
止密码子提前出现，无法合成具有特定空间结构的蛋白质，进而无法执行相应功能。
（4）①向黑色素瘤细胞中导入一小段RNA，会由于碱基互补配对干扰B 基因的翻译过程，进而使得细胞
内B 蛋白含量仅为正常细胞的25%。
②通过蛋白质电泳与抗原—抗体杂交技术检测PMEL 切割后的片段，部分结果如图5，结果显示，B 基因
表达下降导致Mβ 含量明显上升，而CTF 含量明显下降，据此结果可说明B 蛋白在PMEL 上的作用位点是
d。
（5）题中显示，黑色素主要沉积在淀粉样蛋白上，B 蛋白的作用可能与PMEL 水解生成淀粉样蛋白有关，
而B 基因突变无法合成具有活性的B 蛋白，无法对PMEL 进行剪切，使得淀粉样蛋白含量下降，影响黑色
素的沉积减少了黑色素体的形成，进而影响了毛色，因而表现为黑色素体变小，且数量变少，因而表现为
棕色。
5．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，F1均为紫花，据此可以做出的判断是 ，F1自交后，F2的紫花∶白花
=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F1，F1均为紫皮，F1自交，F2的紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1。基于此结果，同学
们提出果皮色形成的两种模式，如图1 所示。
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能合理解释F2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 。
(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。
【答案】(1) 紫花是显性性状，且控制花色的基因位于细胞核中（的染色体上） 基因分离定律
(2) 模式二
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(3) 组2 有条带，组1 无条带，说明H 蛋白与CHS 基因的启动子区域结合（随着未标记的探针倍数增
加，组2、3、4、5 条带变浅，由于标记探针与非标记探针竞争结合H 蛋白，说明H 蛋白与CHS 基因的启
动子区域特异性结合） 负反馈调节
【分析】1、纯种紫花和白花茄子正反交，F1 均为紫花，F1 自交后，紫花：白花=3：1，说明紫花为显性
性状，该性状由一对等位基因控制。
2、用纯种紫皮茄子与白皮茄子杂交得到F1，F1 均为紫皮，F1 自交，F2 的紫皮∶绿皮∶白皮=12∶3∶1，
是9∶3∶3∶1 的变式，说明F1 是双杂合子，双显性个体和仅某一对基因为显性的个体为紫果皮，仅另一
对基因为显性的个体为绿皮，白果皮为双隐性个体。
【详解】（1）纯种紫花和白花茄子正反交，F1 均为紫花，据此可以做出的判断是紫花是显性性状，且控
制花色的基因位于细胞核中（的染色体上），F1 自交后，F2 的紫花∶白花=3∶1，可推断茄子花色的遗传
遵循基因分离定律。
（2）能合理解释F2 结果的是模式二，根据图中的基因对性状的控制关系，两种不同模式对应的子二代性
状分离比如下图：
，显然能合理解释F2 结果的是模式二。
（3）①根据图2 分析可知，组2 有条带，组1 无条带，说明H 蛋白与CHS 基因的启动子区域结合（随着
未标记的探针倍数增加，组2、3、4、5 条带变浅，由于标记探针与非标记探针竞争结合H 蛋白，说明H
蛋白与CHS 基因的启动子区域特异性结合），说明H 蛋白可与CHS 基因的启动子区域特异性结合。
②根据题干“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”可知，花青素
含量不会无限制增加，说明会通过负反馈调节机制维持花青素相对稳定。
6．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
F1表型
F2表型及分离比
I
甲 × 野生型
全为短绒毛
短绒毛：长绒毛=3：1
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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
。
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【答案】(1) 隐 均位于8 号染色体，与A /a 位于相同位置；决定无绒毛性状的基因与A 位于8 号
染色体的同一条染色体的不同位置且不发生交换
(2)棉花乙的PCR 产物大小约8.0kb，野生型的PCR 产物大小约1.2kb
(3)①⑤，实验组种子有短绒毛，①种子有短绒毛；②③⑤，实验组种子有短绒毛，②种子无绒毛；②④⑥，
实验组种子有短绒毛，②种子无绒毛
(4)野生型：D 基因促进绒毛伸长，A 基因抑制D 基因，绒毛生长受抑制，短绒毛
甲植株：D 基因促进绒毛伸长，a 基因解除对D 基因的抑制，绒毛生长不受抑制，长绒毛。
乙植株：D 基因促进绒毛伸长，插入片段促进A 基因表达，进一步增强A 基因抑制D 基因，绒毛生长受完
全抑制，无绒毛。
【分析】由图1 可知，棉花乙的PCR 产物大小约8.0kb，野生型的PCR 产物大小约1.2kb；
由图2 可知，敲除D 基因，绒毛不伸长，说明D 基因促进绒毛伸长，A 基因和a 基因都不促进绒毛伸长，
通过对D 基因的影响来影响绒毛的生长，野生型和甲植株种子绒毛长度相比，A 基因的存在抑制绒毛生长，
则对D 基因是抑制作用，甲植株和乙植株相比，A 基因抑制作用更强，即插入片段促进A 基因表达。
【详解】（1）①由题干和图表可知，甲是长绒毛，野生型是短绒毛，乙为无绒毛，甲与野生型杂交，F1
全为短绒毛，F2 中短绒毛：长绒毛=3：1，故长绒毛为隐性基因控制；
②由图表中杂交组合Ⅱ、Ⅲ可知，无绒毛对短绒毛为显性，无绒毛对长绒毛为显性，则推测决定种子无绒
毛性状的基因与A/a 基因之间可能的位置关系可能有两种，一是与A/a 基因位置相同，一种是与一直A 连
锁，即均位于8 号染色体，与A /a 位于相同位置；决定无绒毛性状的基因与A 位于8 号染色体的同一条染
色体的不同位置且不发生交换。
（2）由图1 可知，棉花乙的PCR 产物大小约8.0kb，野生型的PCR 产物大小约1.2kb，可推测出种子无绒
毛是A 基因上游插入了一个约6.8kb 的片段导致。
（3）为验证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，组合中都要选
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择⑤，图1 中是野生型和植株乙，选①②，目的是提供插入片段对A 基因的促进作用，选③④，故组合为
①⑤、②③⑤、②④⑤，实验结果为：①⑤，实验组种子有短绒毛，①种子有短绒毛；②③⑤，实验组种
子有短绒毛，②种子无绒毛；②④⑥，实验组种子有短绒毛，②种子无绒毛。
（4）由图2 可知，敲除D 基因，绒毛不伸长，说明D 基因促进绒毛伸长，A 基因和a 基因都不促进绒毛伸
长，通过对D 基因的影响来影响绒毛的生长，野生型和甲植株种子绒毛长度相比，A 基因的存在抑制绒毛
生长，则对D 基因是抑制作用，甲植株和乙植株相比，A 基因抑制作用更强，即插入片段促进A 基因表达。
故阐释棉花种子绒毛性状的调控机制：野生型：D 基因促进绒毛伸长，A 基因抑制D 基因，绒毛生长受抑
制，短绒毛；甲植株：D 基因促进绒毛伸长，a 基因解除对D 基因的抑制，绒毛生长不受抑制，长绒毛；
乙植株：D 基因促进绒毛伸长，插入片段促进A 基因表达，进一步增强A 基因抑制D 基因，绒毛生长受完
全抑制，无绒毛。
7．西瓜植株的花有三种类型，雌花（没有雄蕊）、雄花（没有雌蕊）和完全花（同时具备雌蕊和雄蕊）。
同一植株上可以有不同类型的花。科研人员尝试找出与西瓜性别决定有关的基因。
(1)选取不同性别类型的西瓜品系进行杂交，杂交实验示意图如下。
①据图可知，亲本中 的性状为显性性状，性别类型的遗传 （填“是”或“否”）遵循自由组合规
律。
②将F1与品系S 杂交，所得子代对应（1）中F2的三种表型的比例为 。
③为找出“?”代表的未知基因，参照其他同科植物与性别决定有关的A（a）基因序列，检测品系S、X 及
其杂交子代的同源基因的组成，如图。
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比较所检测的每一个个体的 和 ，若二者相关性与预期一致，可初步确定A（a）基因参与西瓜的性
别决定。
(2)选取植株上全开雌花的品系M（与此性状有关的基因组成中有AATT）为母本，品系X 为父本进行杂交，
F1表型与X 相同。F1自交得F2，F2的表现型与亲本相同且比例为3：1。在品系M、品系X 中各选取10 个
植株，两个品系的2 号染色体上具有与表型同时出现的特异DNA 序列。检测F2中110 个植株中上述特异
DNA 序列出现情况，发现与其中7 个植株表型不符，原因是在F1减数分裂时发生了 。进一步在2 号染
色体上找到了与性别有关的G 基因。
(3)品系X 具有诸多优良性状，请写出利用品系M、X 杂交的方法培育出全开雌花同时兼具品系X 诸多优良
性状的品系Y 的操作流程 。（请用杂交实验图示作答）
【答案】(1) 品系X 是 1：1：2 基因型 （性别类型的）表型
(2)2 号染色体中上述特异DNA 序列与决定表型基因之间的重组
(3)
【分析】F2 中同时开雌花、雄花：同时开雌花、雄花和完全花：同时开雌花、完全花的比例为9：3：4，
符合9：3：3：1 的变式，说明性别类型的遗传遵循自由组合规律，且同时开雌花、雄花（品系X）为双显
性，F1 的基因型为双杂合。
【详解】（1）①F2 中同时开雌花、雄花：同时开雌花、雄花和完全花：同时开雌花、完全花的比例为
9：3：4，符合9：3：3：1 的变式，说明性别类型的遗传遵循自由组合规律，且同时开雌花、雄花（品系
X）为显性性状。
②假设未知基因“？”用A/a 表示，同时开雌花、雄花的基因型为A_T_，同时开雌花、雄花和完全花的基
因型为aaT_，同时开雌花、完全花的基因型为A_tt、aatt。F1 的基因型为双杂合，其基因型AaTt，品系S
的基因型为aatt，品系X 的基因型为AATT，将将F1 与品系S 杂交，子代的基因型及比例为AaTt：aaTt：
Aatt：aatt=1：1：1：1，即子代的表型及比例为开雌花、雄花：同时开雌花、雄花和完全花：同时开雌花、
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完全花=1：1：2。
③检测品系S、X 及其杂交子代的同源基因的组成，通过比较所检测的每一个个体的基因型和性别类型的
表型，若二者相关性与预期一致，可初步确定A（a）基因参与西瓜的性别决定。
（2）在品系M、品系X 中各选取10 个植株，两个品系的2 号染色体上具有与表型同时出现的特异DNA
序列。检测F2 中110 个植株中上述特异DNA 序列出现情况，发现与其中7 个植株表型不符，原因是在F1
减数分裂时发生了2 号染色体中上述特异DNA 序列与决定表型基因之间的重组。
（3）可通过杂交育种，将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品
种，品系X 具有诸多优良性状，可通过杂交育种培育出全开雌花同时兼具品系X 诸多优良性状的品系Y，
品系M 植株上全开雌花可作母本，品系X 同时开雌花、雄花可作父本，二者杂交实验图示如下：
。
8．茄子的果皮和花因富含花青素而呈现紫色。花青素能清除人体内的自由基、增强免疫力等。为揭示茄
子花青素合成的分子机制，科研人员开展了相关研究。
(1)研究者用甲、乙两白花白果纯合突变体进行杂交，结果如图1。己知甲为单基因突变体（A 突变为a）。
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①据图1 可知，茄子花色由 对基因控制。而F2紫果：白果为27:37，可得出果皮颜色由3 对独立遗
传的基因控制，理由是 。
②两亲本的基因型为 （另外两对基因为D/d、M/m）。
(2)研究者推测，M 基因的调控具有组织特异性，其突变会抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成。
可选用亲本乙与表型为紫花白果的纯合体杂交进行验证，若F2表型及比例为 ，则支持上述推测。
(3)光是诱导茄子花青素合成的信号之一，进一步研究上述基因与光信号间诱导成色的机制。克隆茄子蓝光
受体基因CRY1 和光信号调控因子基因COPl。将CRY1 与黄色荧光蛋白基因（YFP）的C 端融合（CRY1-
cYFP），COPl 与YFP 的N 端融合（COPl-nYFP）分别构建质粒，并转入烟草叶片表皮细胞中瞬时表达，
检测荧光，结果如图2。
COPl-nYFP+CRYl-cYFP
（蓝光）
COPl-nYFP+CRYl-cYFP
（黑暗）
注：若YFPN 端融合的基因表达的蛋白与C 端融合基因表达的
蛋白存在互作，则YFP 蛋白的N 端与C 端接近，可检测到黄色
荧光。
结果说明CRYl 能与COPl 发生依赖蓝光的相互作用，本实验除nYFP+cYFP 外，还应设置的对照组为
。研究者还证实了COPl 与M 基因表达产物M 蛋白也存在互作，并使M 降解。
(4)进一步研究表明，前体物质（无色）在D 酶催化下转变为无色花青素，无色花青素在A 酶催化下生成花
青素（紫色）。M 蛋白能促进D 基因的表达。综合上述研究，在答题卡上完善野生型茄子果皮成色的过程
（选择其一）。
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【答案】(1) 2 3 对基因杂合的F1 可以产生8 种不同类型的雌雄配子，雌雄配子自由结合可以产
生27：37（总数为64）后代分离比（紫果的比例为27/64，是3/4 的3 次方，符合三对相对性状的显性性
状自由组合的比例） aaDDMM、AAddmm
(2)紫花白果：白花白果=3：1
(3)COPl-nYFP+cYFP 和nYFP+CRYl-cYFP
(4)光照 CRYl 积累/含量升高/不降解 表达 能 紫 黑暗 M 蛋白 降解 不表达 不能 白
【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）①据F2 分析，紫花：白花=36：28=9：7，符合9：3：3：1 的变形，则茄子花色由两对基
因控制。而F2 紫果：白果为27:37，可得出果皮颜色由3 对独立遗传的基因控制，理由是3 对基因杂合的
F1 可以产生8 种不同类型的雌雄配子，雌雄配子自由结合可以产生27：37（总数为64）后代分离比（紫
果的比例为27/64，是3/4 的3 次方，符合三对相对性状的显性性状自由组合的比例）。
②结合①可知，两亲本的基因型为aaDDMM、AAddmm。
（2）亲本乙的基因型为AAddmm，与紫花白果AADDmm 杂交，若紫花白果：白花白果=3：1，则M 基因
的调控具有组织特异性，其突变会抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成。
（3）为消除变量对实验结果的影响，本实验除nYFP+cYFP 外，还应设置的对照组为COPl-nYFP+cYFP 和
nYFP+CRYl-cYFP。
（4）前体物质（无色）在D 酶催化下转变为无色花青素，无色花青素在A 酶催化下生成花青素（紫色）。
M 蛋白能促进D 基因的表达。野生型茄子果皮成色的过程为光照 CRYl 积累/含量升高/不降解 。
9．茄子的果皮和花因富含花青素而呈现紫色。花青素能清除人体内的自由基、增强免疫力等。为揭示茄
子花青素合成的分子机制，科研人员开展了相关研究。
(1)研究者用甲、乙两白花白果纯合突变体进行杂交，结果如图1．已知甲为单基因突变体（A 突变为a）。
①据图1 可知，茄子花色由 对基因控制。而F2紫果：白果为27：37，可得出果皮颜色由3 对独立遗
传的基因控制，理由是 。
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②两亲本的基因型为 （另外两对基因为D/d、M/m）。
(2)研究者推测，M 基因的调控具有组织特异性，其突变会抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成。
可选用亲本乙与表型为紫花白果的纯合体杂交进行验证，若F2表型及比例为 ，则支持上述推测。
(3)光是诱导茄子花青素合成的信号之一，进一步研究上述基因与光信号间诱导成色的机制。克隆茄子蓝光
受体基因CRY1 和光信号调控因子基因COP1．将CRY1 与黄色荧光蛋白基因（YFP）的C 端融合（CRY1-
cYFP），COP1 与YFP 的N 端融合（COP1-nYFP）分别构建质粒，并转入烟草叶片表皮细胞中瞬时表达，
检测荧光，结果如图2。
结果说明CRY1 能与COP1 发生依赖蓝光的相互作用。本实验除nYFP+cYFP 外，还应设置的对照组为
。研究者还证实了COP1 与M 基因表达产物M 蛋白也存在互作，并使M 降解。
(4)进一步研究表明，前体物质（无色）在D 酶催化下转变为无色花青素，无色花青素在A 酶催化下生成花
青素（紫色）。M 蛋白能促进D 基因的表达。综合上述研究，在答题卡上完善野生型茄子果皮成色的过程
（选择其一）。
【答案】(1) 二/2/两 3 对基因杂合的F1 可以产生8 种不同类型的雌雄配子，雌雄配子自由结合可
以产生 27：37(总数为 64)后代分离比(或紫果的比例为
=(
)3，符合三对相对性状的显性性状自由
组合的比例) (合理即可) aaDDMM、AAddmm
(2)紫花白果：白花白果=3：1
(3)COPI-nYFP+cYFP 和nYFP+CRYI-cYFP
(4)光照 CRY1 积累/含量升高/不降解 表达 能 紫
（或黑暗 M 蛋白 降解 不表达 不能 白
）
【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；
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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）①据图可知，F1 紫花自交，F1 中紫花：白花=36：28=9：7，是9：3：3：1 的变形，说明
茄子的花色受2 对等位基因控制；而F2 紫果：白果为27：37，说明果皮颜色由3 对独立遗传的基因控制，
原因是：3 对基因杂合的F1 可以产生8 种不同类型的雌雄配子，雌雄配子自由结合可以产生 27：37(总数
为 64)，符合三对相对性状的显性性状自由组合的比例) 。
②F1 都是紫花紫果，F2 出现性状分离，说明F1 是三杂合个体，且甲、乙是两白花白果纯合突变体，甲为
单基因突变体（一定是aa），白色的基因型是A-dd、aaD-、aadd，据此可知，两亲本的基因型为
aaDDMM、AAddmm。
（2）分析题意，M 基因的调控具有组织特异性，其突变会抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合
成，要验证上述推测，选择亲本乙（AAddmm）与表型为紫花白果的纯合体（AADDMM）杂交进行验证，
子一代是AADdMm，令其自交，但不影响花色，D-M-∶D-mm∶mmD-∶ddmm=9：3：3：1，由于M 基因
会抑制果皮花青素合成，却不抑制花中花青素合成，即M 只影响果皮颜色，都表现为白果，则F2 表型及
比例为：紫花白果：白花白果=12：4=3：1。
（3）分析题意，克隆茄子蓝光受体基因CRY1 和光信号调控因子基因COP1．将CRY1 与黄色荧光蛋白基
因（YFP）的C 端融合（CRY1-cYFP），COP1 与YFP 的N 端融合（COP1-nYFP）分别构建质粒，要说明
CRY1 能与COP1 发生依赖蓝光的相互作用，除nYFP+cYFP 外，还应分别探讨COPI-nYFP+cYFP 以及
nYFP+CRYI-cYFP 的作用，故还应设置的对照组为COPI-nYFP+cYFP 和nYFP+CRYI-cYFP。
（4）分析题意，前体物质（无色）在D 酶催化下转变为无色花青素，无色花青素在A 酶催化下生成花青
素（紫色），M 蛋白能促进D 基因的表达，故根据上述综合研究，可构建茄子果皮的成色过程为：光照
→COPI 与 CRY1 结合→M 蛋白积累→D 基因表达→能合成花青素→紫色。
10．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，
F1自交，F2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。
(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。
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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F1，F1自交筛选雄性不育植株，再与 杂交，多次重复后，筛选
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 。
【答案】(1)分离
(2) 低 s-1 保持雄性不育，避免自交结实，所以杂交种子中不会混有自交后代
(3) ⑤ ① ② ⑥ ⑦
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(4) 抗白枯病水稻A
【分析】基因分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立
性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因随者同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立
地遗传给后代。
【详解】（1）依据F2 中呈现的杂交结果：可育与不育植株比例为3：1，可知不育为隐性，且可育与不育
这一对性状的遗传符合分离定律。
（2）据图，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，s-1 的临界温度为22℃，即
与品系z 相比，s-1 的临界温度更低，因为，据图判断，大于该温度时，几乎无可育花粉产生，适合在农业
生产制备杂交种时使用。其原因主要是：在水稻开花期偶发低温天气时，s-1 保持雄性不育，避免自交结实，
所以杂交种子中不会混有自交后代。
（3）依据第二小问的信息，s-1 的临界温度为22℃（根据图示信息注意：22℃时，表现为可育，大于22℃
表现为不育），品系s-2 不育临界温度与s-1 相同，若要验证s-1 和s-2 为同一基因不同位点的突变，则我
们可以在可育状态下，即22℃时，让s-1
s-2
F1，然后置于不育温度下，即28℃，种植，则其结实状
况应该表现为不结实。
（4）利用基因的自由组合原理，且s-1 为隐性性状，与抗白枯病水稻A 杂交，获得F1（表现为可育，基
因型为杂合），F1 自交筛选雄性不育植株，然后再与抗白枯病水稻A，杂交，多次重复后，筛选获得抗白
枯病的温敏雄性不育系品系B。水稻品系C 高产但不抗白枯病，若要培育抗白枯病且高产的杂交种、以及
繁育不育品系B，应结合温度条件进行操作，具体过程如下：
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