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热点02 “黑土粮仓”与太空农场：农业科技双引
擎——育种技术与生态农业高考抢分密码
中国“黑土粮仓”智能育种计划与空间站植物培养、啮齿类动物太空实验的成功，精准契合高考生物
“科技前沿+生产实践”的命题导向，将现代育种技术与生态农业、空间生物学深度融合，成为近年高考
的核心热点素材。基因编辑、杂交育种等技术的创新应用，破解了黑土退化背景下的作物抗逆、高产难
题；太空实验则为育种技术开辟了新场景，同时关联生态系统物质循环、植物激素调节等核心考点，形成
“地面育种提质+太空实验拓界”的双引擎命题逻辑。
传统黑土农业依赖常规耕作与杂交育种，虽能实现作物增产，但存在选育周期长、抗逆性不足、黑土
肥力消耗过快等问题。而“黑土粮仓”智能育种计划整合基因芯片、基因编辑等现代生物技术，实现了育
种的精准化、高效化。基因芯片技术可快速筛选作物抗逆（抗旱、抗盐碱）、高产相关基因，缩短种质资
源筛选周期；基因编辑技术借助CRISPR/Cas9 等系统，对作物基因组进行定点修饰，定向培育出适配黑土
环境、抗病虫害、耐贫瘠的优良品种，同时结合微生物土壤改良技术，修复黑土肥力，实现“育种提质
+生态护土”的协同发展，这一过程完美串联杂交育种、基因工程、生态系统物质循环等考点。
空间站植物培养与啮齿类动物太空实验的成功，聚焦空间生物学适应机制，延伸出植物激素调节、细
胞代谢、物种适应性等命题点。太空微重力、强辐射环境下，植物的生长发育、向性运动发生改变，其背
后是植物激素（生长素、细胞分裂素）的调节作用；啮齿类动物的太空适应则涉及基因表达调控、内环境
稳态等知识点。这些太空实验不仅为地面育种提供了新的变异来源（太空诱变育种），更搭建了“生物技
术+空间环境”的跨场景命题框架，体现高考对前沿科技与基础知识点融合考查的趋势。
高考命题始终围绕“科技服务于农业生产、生态保护”的核心，将育种技术的原理与应用、生态农业
的实践路径、空间生物学的适应机制有机结合，既考查基础知识点的识记与理解，又侧重应用能力、实验
探究能力的检测。以下为独创“育种技术对比表”，精准梳理高考核心育种方法，助力快速抢分：
育种方法
原理
优点
缺点
高考关联场景
杂交育种
基因重组
操作简便，可
将多个优良性
选育周期长
（需多代自
黑土粮仓常规作物（玉米、大豆）
1
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状组合，适配
黑土常规育种
交），变异方
向不可控，易
出现性状分离
育种
诱变育种（含
太空诱变）
基因突变
提高突变率，
快速获得新性
状，太空诱变
可产生地面难
以获得的变异
突变方向不可
控，有利变异
少，需大量筛
选
空间站太空育种、黑土抗逆作物诱
变
基因工程育种
（基因编辑）
基因重组（定
点修饰）
定向改造性
状，高效、精
准，可突破生
殖隔离，适配
黑土抗逆育种
技术复杂，成
本较高，可能
存在生物安全
风险
黑土粮仓智能育种、抗虫抗逆作物
培育
基因芯片辅助
育种
基因探针杂
交、基因筛选
快速筛选优良
基因，缩短育
种周期，提高
育种效率
依赖基因数据
库，技术门槛
高
黑土粮仓种质资源筛选
细胞工程育种
植物细胞全能
性、动物细胞
核全能性
快速繁殖优良
品种，可培育
无病毒植株，
保存珍贵种质
操作复杂，需
无菌环境，培
育周期较长
黑土珍稀作物快速繁殖、太空植物
组织培养
猜押1 基因编辑与黑土智能育种（关联考点：基因编辑技术、杂交育种、基
因芯片）
1. 黑土粮仓基因编辑抗逆育种：
针对黑土退化核心问题——盐碱化导致土壤渗透压升高、作物失水萎蔫，肥力下降导致氮磷钾等关键元素
匮乏，病虫害频发（如玉米大斑病、大豆根结线虫病），科研人员精准运用CRISPR/Cas9 基因编辑技术，
定向修饰玉米、大豆等主粮作物的抗逆基因。
例如，针对黑土盐碱化，编辑抗旱基因DREB2A（可调控作物气孔开闭，减少水分散失）、抗盐碱基因
SOS1（编码钠氢反向转运蛋白，将细胞内多余钠离子排出，降低细胞渗透压）；针对黑土肥力下降，编辑
氮转运蛋白基因NRT1.1，增强作物对土壤中氮元素的吸收效率，减少化肥依赖。与传统杂交育种相比，
2
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该技术可突破生殖隔离（如将野生耐贫瘠植物的基因导入栽培玉米），大幅缩短育种周期（从传统8-10 代
自交筛选缩短至3-4 代），且能定向保留优良性状，避免杂交育种中“优良性状与不利性状连锁”的问
题，减少黑土化肥、农药使用量，契合生态农业“护土提质”的核心理念，也是高考中基因工程与生态农
业结合的高频命题场景。
2. CRISPR/Cas9 系统在黑土育种中的优化：
黑土地区多存在低温、高盐碱、土壤板结等特殊环境，常规Cas9 蛋白在低温（黑土冬季低温可达-30℃，
春季地温回升慢）环境下活性显著下降，gRNA 易出现非特异性结合导致脱靶效应，影响育种精准度。为
此，科研人员对Cas9 蛋白进行定点改造，替换其氨基酸序列中对低温敏感的位点，使改造后的Cas9 蛋白
在5-15℃低温环境下仍能保持80%以上的活性；同时，设计特异性gRNA，使其与目的基因（如抗逆基
因）的同源序列长度从20bp 提升至25bp，结合Cas9 蛋白的核酸酶活性，精准切割目的基因的启动子区
域，使目的基因高效表达（如SOS1 基因表达量提升3-5 倍），解决黑土地区基因编辑效率低的问题。此
外，黑土地区作物繁殖速度慢，科研人员通过农杆菌转化法将编辑后的基因导入作物愈伤组织（选择黑土
适配性强的玉米幼胚、大豆子叶节作为外植体），结合植物组织培养技术（严格控制培养基中生长素与细
胞分裂素比例，适配黑土作物的分化需求），快速获得纯合子植株，缩短育种周期，这一过程完美串联基
因工程操作步骤、植物组织培养原理等高考核心考点。
3. 基因芯片与种质资源筛选：
黑土粮仓智能育种计划搭建了涵盖玉米、大豆、小麦、高粱等黑土主要作物的种质资源基因芯片库，芯片
上固定了10 万+个核心基因探针，包括抗逆基因（抗旱、抗盐碱、抗病虫害）、产量基因（穗粒数、千粒
重）、品质基因（大豆蛋白质含量、玉米淀粉含量）及耐贫瘠基因（耐低氮、耐低磷）。筛选时，提取不
同种质资源的基因组DNA，用荧光染料（如Cy3、Cy5）标记后，与芯片上的基因探针进行DNA 分子杂
交，通过荧光检测仪检测荧光信号强度——荧光信号越强，说明该种质资源中对应基因的表达水平越高、
基因纯度越高。例如，筛选黑土耐贫瘠大豆种质时，若某大豆品种的耐低氮基因NRT2.1 对应的荧光信号
强度显著高于其他品种，说明该品种能高效吸收黑土中少量的氮元素，适配黑土肥力下降的环境，可作为
杂交育种的优良亲本，也可作为基因编辑的受体材料。基因芯片的应用，将传统种质资源筛选周期从1-2
年缩短至1-2 个月，实现“精准筛选+高效育种”的协同，其检测原理（DNA 分子杂交）、操作流程也是
高考基因工程部分的重点考查内容。
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1．（2026 模拟预测）黑土退化导致土壤盐碱化、肥力下降，严重影响玉米产量，科研人员利用CRISPR/
Cas9 基因编辑技术培育抗盐碱玉米，同时结合基因芯片筛选优良种质，流程如下：
注：SOS1 基因为抗盐碱关键基因，gRNA 可特异性识别SOS1 基因的启动子区域，Cas9 蛋白可切割该区
域，使SOS1 基因高效表达；基因芯片可检测玉米基因组中SOS1 基因的表达水平及其他抗逆基因的存
在。
(1) 构建CRISPR/Cas9 编辑载体时，需将gRNA 基因和Cas9 基因插入农杆菌Ti 质粒的________区域，理
由是________。构建载体过程中，需用限制酶切割Ti 质粒和目的基因，切割后需用________酶连接，连接
时遵循________原则。
(2) 农杆菌转化玉米愈伤组织时，需先用________处理农杆菌，使其处于感受态，便于吸收重组Ti 质粒。
转化后，需将愈伤组织培养在含________的培养基上筛选，获得成功导入重组载体的愈伤组织，再通过
________技术培育成完整植株。
(3) 基因芯片检测时，需将玉米基因组DNA 片段用荧光标记后，与芯片上的________杂交，若出现荧光信
号，说明该玉米含有SOS1 基因。若某玉米植株的荧光强度显著高于其他植株，推测其SOS1 基因
________，该植株的抗盐碱能力更强，可作为黑土育种的优良亲本。
(4) 与传统杂交育种相比，利用CRISPR/Cas9 基因编辑技术培育抗盐碱玉米的优势是什么？请结合黑土农
业特点分析________。
【答案】(1) T-DNA T-DNA 可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA 上 DNA 连接
碱基互补配对
(2) Ca²⁺（或氯化钙） 标记基因（如抗生素抗性基因） 植物组织培养
(3) 基因探针（或SOS1 基因的互补序列） 表达水平高
(4)
①定向改造抗盐碱性状，避免传统杂交育种中变异方向不可控的问题，精准适配黑土盐碱化环境；②
缩短育种周期，快速获得抗盐碱玉米品种，缓解黑土地区玉米产量下降问题；③ 可突破生殖隔离，整合
不同作物的抗逆基因，进一步提高玉米对黑土恶劣环境的适应性；④ 减少化肥、农药使用，保护黑土肥
力，契合生态农业理念。
【分析】本题结合黑土粮仓智能育种，考查基因工程、植物组织培养技术的核心知识点，贴合高考“科技
+生产实践”的命题趋势，重点考查基因工程的工具、操作步骤及与传统育种的对比。
【详解】（1）农杆菌Ti 质粒的T-DNA 区域具有转移能力，可将插入其中的基因转移至受体细胞并整合到
受体细胞染色体DNA 上，因此构建编辑载体时，需将gRNA 基因和Cas9 基因插入T-DNA 区域。限制酶
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切割后产生的黏性末端或平末端，需用DNA 连接酶连接，连接过程遵循碱基互补配对原则，确保目的基
因与载体正确连接。
（2）农杆菌感受态细胞的制备需用Ca²⁺（或氯化钙）处理，使细胞膜通透性增加，便于吸收重组Ti 质
粒。重组载体中含有标记基因（如抗生素抗性基因），可通过含对应抗生素的培养基筛选成功导入重组载
体的愈伤组织；愈伤组织通过植物组织培养技术，经脱分化和再分化过程培育成完整植株，该技术依据的
原理是植物细胞全能性。
（3）基因芯片的检测原理是DNA 分子杂交，需将玉米基因组DNA 片段用荧光标记后，与芯片上的基因
探针（SOS1 基因的互补序列）杂交，若出现荧光信号，说明该玉米含有SOS1 基因。荧光强度与基因表达
水平正相关，荧光强度显著高于其他植株，说明其SOS1 基因表达水平高，抗盐碱能力更强，可作为优良
亲本。
（4）结合黑土农业特点（黑土退化、盐碱化、肥力下降，传统育种周期长、变异不可控），基因编辑技
术的优势可从定向性、育种周期、适应性、生态保护四个角度分析，贴合题干中“黑土智能育种”的核心
场景，确保答案与热点紧密关联。
2．（2026 模拟预测）为推动黑土粮仓建设，科研人员开展玉米杂交育种与基因编辑结合的研究，流程如
下：① 筛选黑土环境中表现优良的玉米亲本A（抗旱、耐贫瘠）和亲本B（高产、抗病虫害）；② 利用
基因芯片检测亲本A 和B 的核心基因，确定抗旱基因D 和抗病虫害基因E 的位置；③ 用CRISPR/Cas9 技
术编辑亲本A，导入抗病虫害基因E；④ 将编辑后的亲本A 与亲本B 杂交，获得F₁ 代，筛选出同时含D
和E 基因的植株；⑤ 对F₁ 代进行自交和筛选，获得纯合优良玉米品种。回答下列问题：
(1) 步骤①中，筛选黑土环境中优良亲本的依据是________，该过程利用了生物的________多样性。步骤
②中，基因芯片检测的原理是________，通过检测可快速确定亲本的优良基因，为育种提供依据。
(2) 步骤③中，编辑亲本A 时，gRNA 的设计需遵循的原则是________，Cas9 蛋白切割的是________键，
使抗病虫害基因E 能精准插入亲本A 的基因组中。导入抗病虫害基因E 后，需检测该基因是否表达，检测
的方法有________（答两种）。
(3) 步骤④中，杂交获得的F₁ 代植株________（填“一定”或“不一定”）同时含D 和E 基因，理由是
________。若F₁ 代植株同时含D 和E 基因，其基因型为________（用D、d 和E、e 表示，假设D 基因位
于亲本A 的一对同源染色体上，E 基因插入另一对同源染色体上）。
(4) 步骤⑤中，F₁ 代自交后，F₂ 代中同时含D 和E 基因的纯合子比例为________。与单纯的杂交育种相
比，该育种方案的优势是什么？________。
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【答案】(1) 亲本在黑土环境中具有抗旱、耐贫瘠、高产、抗病虫害等优良性状 基因（或遗传）
DNA 分子杂交（或碱基互补配对）
(2) gRNA 序列与亲本A 基因组中插入位点的序列互补 磷酸二酯 分子杂交技术（检测
mRNA）、抗原-抗体杂交技术（检测蛋白质）
(3) 不一定 编辑后的亲本A 可能只导入了1 个E 基因，减数分裂时产生不含E 基因的配子，与亲本B
产生的配子结合后，F₁ 代可能不含E 基因 DdEe
(4) 1/16
①结合基因编辑技术，定向导入优良基因，弥补杂交育种变异方向不可控的缺陷；② 利用
基因芯片快速筛选亲本，缩短育种周期；③ 可获得同时具备多种优良性状（抗旱、耐贫瘠、高产、抗病
虫害）的玉米品种，更适配黑土农业需求。
【分析】本题融合杂交育种与基因编辑技术，结合黑土粮仓育种场景，考查育种原理、操作步骤及概率计
算，重点考查学生的综合应用能力和逻辑推理能力，贴合高考对多知识点融合考查的要求。
【详解】（1）黑土环境的核心问题是盐碱化、肥力下降、病虫害频发，因此筛选亲本的依据是亲本在黑
土环境中具有抗旱、耐贫瘠、高产、抗病虫害等优良性状；该过程筛选不同优良性状的亲本，利用了生物
的基因（遗传）多样性。基因芯片检测的原理是DNA 分子杂交，即芯片上的基因探针与玉米基因组DNA
片段互补配对，通过荧光信号判断基因的存在和表达水平。
（2）gRNA 需特异性识别亲本A 基因组中的插入位点，因此设计原则是gRNA 序列与插入位点的序列互
补；Cas9 蛋白是限制性核酸内切酶，切割的是DNA 分子中的磷酸二酯键，使基因组DNA 断裂，便于抗病
虫害基因E 插入。目的基因表达的检测包括转录水平（分子杂交技术检测mRNA）和翻译水平（抗原-抗
体杂交技术检测蛋白质）。
（3）编辑后的亲本A 可能只导入了1 个E 基因（基因型为DDEe），减数分裂时会产生DE 和De 两种配
子；亲本B 的基因型为ddee（假设其高产基因不影响D、E 基因），只产生de 一种配子，因此F₁ 代的基
因型可能为DdEe（含D 和E 基因）或Ddee（不含E 基因），故不一定同时含D 和E 基因。若F₁ 代同时含
D 和E 基因，其基因型为DdEe。
（4）F₁ 代（DdEe）自交，F₂ 代中同时含D 和E 基因的纯合子（DDEE）比例为1/4（DD）×1/4（EE）
=1/16。该育种方案结合了杂交育种和基因编辑技术，优势可从定向性、育种周期、性状组合三个角度分
析，突出对黑土农业的适配性。
3．（2026 模拟预测）黑土粮仓智能育种计划中，基因芯片技术被广泛应用于大豆种质资源筛选，科研人
员利用基因芯片检测不同大豆品种的抗逆基因（抗旱、抗盐碱）和品质基因（蛋白质含量、脂肪含量），
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筛选出适配黑土环境的优良品种，同时结合In-Fusion 无缝克隆技术构建抗逆基因表达载体，推动大豆育种
升级。回答下列问题：
(1) 基因芯片的制备过程中，需将大豆抗逆基因、品质基因的________（填“编码区”或“非编码区”）
序列作为基因探针，固定在芯片载体上。检测时，将不同大豆品种的基因组DNA 用荧光标记后与芯片杂
交，若某大豆品种的荧光信号强度高，说明该品种的________。
(2) In-Fusion 无缝克隆技术可在质粒的任意位点插入目的基因，其原理是：载体末端和目的基因两端具有
15-25 个同源碱基，In-Fusion 酶可识别同源序列并形成黏性末端，再通过________酶连接形成重组质粒。
与传统酶切连接相比，该技术的优势是________（答两点）。
(3) 若将大豆抗旱基因D 导入农杆菌Ti 质粒，构建重组表达载体，再通过农杆菌转化法导入大豆愈伤组
织，需进行三次检测：① 检测重组载体是否导入农杆菌，可采用________技术；② 检测抗旱基因D 是否
导入大豆细胞，可采用________技术；③ 检测抗旱基因D 是否表达，可采用________技术。
(4) 黑土地区大豆种植中，抗旱品种的培育具有重要意义。请结合基因芯片和In-Fusion 技术，设计一套大
豆抗旱育种的简要流程________。
【答案】(1) 编码区 对应抗逆基因或品质基因的含量高（或表达水平高），该品种更适配黑土环境
(2) DNA 连接 ① 位点选择灵活，可在载体任意位置插入目的基因；② 操作快速简便，无需限制酶切
割，避免目的基因或载体被破坏；③ 克隆效率高，阳性克隆比例高
(3) 菌落PCR（或DNA 分子杂交） DNA 分子杂交 抗原-抗体杂交
(4)
①收集黑土地区不同大豆品种的种质资源，提取基因组DNA；② 利用基因芯片检测各品种的抗旱基
因（如D 基因），筛选出抗旱基因表达水平高的优良亲本；③ 提取优良亲本的抗旱基因D，利用In-
Fusion 技术构建重组表达载体；④ 将重组载体导入大豆愈伤组织，通过植物组织培养培育成完整植株；
⑤ 对培育的大豆植株进行抗旱性鉴定，筛选出抗旱性强、适配黑土环境的优良品种。
【分析】本题聚焦黑土大豆育种，结合基因芯片和In-Fusion 无缝克隆技术，考查基因工程的核心操作和育
种流程，贴合黑土粮仓智能育种的前沿热点，重点考查学生的实验设计和应用能力，符合高考命题方向。
【详解】（1）基因探针需对应基因的编码区序列，因为编码区是基因控制蛋白质合成的关键区域，可准
确反映基因的存在和表达水平。荧光信号强度与基因的含量或表达水平正相关，荧光信号强度高，说明该
大豆品种的对应抗逆基因或品质基因的含量高、表达水平高，更适配黑土干旱、盐碱的环境。
（2）In-Fusion 酶形成黏性末端后，需通过DNA 连接酶连接目的基因和载体，形成重组质粒。与传统酶切
连接相比，该技术无需限制酶切割，避免了限制酶识别序列的限制，位点选择灵活，可在载体任意位置插
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入目的基因；同时操作快速简便，克隆效率高，阳性克隆比例可达90%以上。
（3）基因工程的三次检测：① 检测重组载体是否导入农杆菌，可采用菌落PCR 或DNA 分子杂交技术，
筛选含目的基因的农杆菌；② 检测目的基因是否导入大豆细胞，可采用DNA 分子杂交技术，检测大豆细
胞基因组中是否含抗旱基因D；③ 检测目的基因是否表达，可采用抗原-抗体杂交技术，检测大豆细胞中
是否含有抗旱基因D 编码的蛋白质。
（4）育种流程需结合题干中的基因芯片（筛选优良种质）和In-Fusion 技术（构建表达载体），遵循“种
质筛选→基因获取→载体构建→导入受体→鉴定筛选”的逻辑，贴合黑土大豆抗旱育种的需求，步骤清
晰、可操作，符合高考实验设计题的答题规范。
1．黑土粮仓建设中，科研人员利用CRISPR/Cas9 基因编辑技术改造玉米的耐贫瘠基因，同时结合杂交育
种培育高产耐贫瘠玉米品种。已知玉米的耐贫瘠基因（A）和高产基因（B）位于非同源染色体上，编辑
后的玉米植株基因型为AaBB，与普通玉米（aabb）杂交，获得F₁ 代，F₁ 代自交获得F₂ 代。回答下列问
题：
(1) CRISPR/Cas9 系统中，gRNA 的作用是________，Cas9 蛋白的作用是________。构建编辑载体时，需将
耐贫瘠基因A 插入Ti 质粒的T-DNA 区域，其目的是________。
(2) 编辑后的玉米植株（AaBB）与普通玉米（aabb）杂交，F₁ 代的基因型及比例为________。F₁ 代自交，
F₂ 代中高产耐贫瘠（A_B_）的植株比例为________，其中纯合子的比例为________。
(3) 请设计实验验证F₂ 代中某高产耐贫瘠玉米植株的基因型是AABB 还是AaBB，写出实验思路、预期结
果及结论。
(3) 请设计实验验证F₂ 代中某高产耐贫瘠玉米植株的基因型是AABB 还是AaBB，写出实验思路、预期结
果及结论。
(4) 与传统杂交育种相比，基因编辑技术在黑土玉米耐贫瘠育种中具有哪些优势？结合黑土环境特点分
析。
【答案】(1) 特异性识别并结合目的基因（耐贫瘠基因A）的特定序列 切割目的基因的特定核苷酸序
列（切割磷酸二酯键） 使耐贫瘠基因A 转移至玉米细胞并整合到玉米细胞的染色体DNA 上
(2) AaBb aaBb = 1 1 9/16 1/9
∶
∶
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(3) 实验思路：让该高产耐贫瘠玉米植株（A_B_）与基因型为aabb 的普通玉米植株杂交，观察后代的表现
型及比例。
预期结果及结论：① 若后代均为高产耐贫瘠植株（A_B_），则该植株的基因型为AABB；② 若后代中高
产耐贫瘠植株（AaBb）∶高产不贫瘠植株（aaBb）= 1 1∶，则该植株的基因型为AaBB。
(4)
①定向改造耐贫瘠性状，精准适配黑土肥力下降的环境，避免传统杂交育种变异方向不可控的问题；
② 缩短育种周期，快速获得耐贫瘠玉米品种，缓解黑土地区玉米因肥力不足导致的产量下降问题；③ 可
突破生殖隔离，整合不同作物的耐贫瘠基因，进一步提升玉米对黑土恶劣环境的适应性；④ 减少化肥使
用，降低黑土肥力消耗，契合黑土生态保护和生态农业的理念。
【分析】本题结合黑土玉米耐贫瘠育种，考查基因编辑技术、杂交育种、基因型判断及概率计算，贴合黑
土粮仓智能育种热点，重点考查学生的逻辑推理能力、实验设计能力和知识迁移能力，符合高考“科技
+生产实践”的命题趋势。
【详解】（1）CRISPR/Cas9 系统中，gRNA 的功能是特异性识别并结合目的基因（耐贫瘠基因A）的特定
序列，为Cas9 蛋白定位；Cas9 蛋白是限制性核酸内切酶，作用是切割目的基因的特定核苷酸序列（断裂
磷酸二酯键）。农杆菌Ti 质粒的T-DNA 可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA 上，因此将耐贫
瘠基因A 插入T-DNA 区域，可使目的基因稳定整合到玉米细胞基因组中。
（2）编辑后的玉米植株（AaBB）产生的配子类型及比例为AB aB = 1 1
∶
∶，普通玉米（aabb）只产生ab 一
种配子，二者杂交，F₁ 代的基因型及比例为AaBb aaBb = 1 1
∶
∶。F₁ 代（AaBb、aaBb）自交，其中AaBb 自交
后代中A_B_（高产耐贫瘠）的比例为3/4×1 = 3/4，aaBb 自交后代中A_B_的比例为0，因此F₂ 代中高产耐
贫瘠（A_B_）的植株比例为（1/2×3/4）+（1/2×0）= 3/8？ 修正：题干中耐贫瘠基因（A）和高产基因
（B）位于非同源染色体上，编辑后植株基因型为AaBB，与aabb 杂交，F₁ 代基因型为AaBb（1/2）和
aaBb（1/2）。F₁ 代自交：AaBb 自交，A_B_占3/4×1=3/4；aaBb 自交，A_B_占0，因此F₂ 代中A_B_的比
例为1/2×3/4 = 3/8？ 此处修正答案：(2) 答案应为AaBb aaBb = 1 1
∶
∶；3/8；1/3。解析调整：F₂ 代中高产耐
贫瘠（A_B_）的植株均来自AaBb 自交后代，AaBb 自交后代中A_B_占3/4，其中纯合子AABB 占
1/16÷3/16 = 1/3，因此F₂ 代中高产耐贫瘠纯合子比例为（1/2×1/16）÷（1/2×3/4）= 1/12÷3/8 = 2/9？ 重新核
算：编辑后植株AaBB × aabb，F₁ 为AaBb（1/2）、aaBb（1/2）。F₁ 自交：AaBb 自交，后代A_B_
（3/4）、A_bb（1/4）；aaBb 自交，后代aaB_（3/4）、aabb（1/4）。因此F₂ 中A_B_（高产耐贫瘠）的
比例为1/2×3/4 = 3/8。F₂ 中A_B_的基因型及比例：AaBb 自交产生的AABB（1/16）、AaBB（2/16）、
AABb（2/16）、AaBb（4/16），其中纯合子AABB 占A_B_的比例为1/9（1/16÷9/16），因此F₂ 中高产耐
贫瘠纯合子比例为3/8×1/9 = 1/24？ 此处修正，严格按基因自由组合定律：AaBB × aabb，F₁ 基因型为
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AaBb（1/2）、aaBb（1/2）。F₁ 自交：① AaBb 自交，后代基因型及比例为A_B_（9/16）、A_bb
（3/16）、aaB_（3/16）、aabb（1/16）；② aaBb 自交，后代基因型及比例为aaB_（3/4）、aabb
（1/4）。因此F₂ 中A_B_（高产耐贫瘠）的总比例为（1/2×9/16）+（1/2×0）= 9/32。F₂ 中A_B_的纯合子
只有AABB，其比例为1/2×1/16 = 1/32，因此A_B_中纯合子比例为（1/32）÷（9/32）= 1/9。综上，(2) 答
案应为：AaBb aaBb = 1 1
∶
∶；9/32；1/9。解析按此修正，确保计算准确，贴合基因自由组合定律。
（3）验证基因型可采用测交法，选择隐性纯合子（aabb）与待测植株杂交，根据后代表现型判断待测植
株基因型。若待测植株为AABB，测交后代均为AaBb（高产耐贫瘠）；若为AaBB，测交后代为AaBb
（高产耐贫瘠）∶aaBb（高产不贫瘠）= 1 1∶，实验思路、预期结果和结论需逻辑一致，符合测交实验规
范。
（4）结合黑土环境特点（肥力下降、需减少化肥使用、生态保护），从基因编辑的定向性、育种周期、
适应性、生态意义四个角度分析优势，确保贴合黑土农业需求，与前文热点拆解、热点阻击的核心逻辑一
致。
2．为解决黑土退化问题，科研人员将土壤改良微生物基因导入大豆，培育出能改良黑土肥力的转基因大
豆，同时利用基因芯片技术筛选出抗逆性强的品种。回答下列问题：
(1) 土壤改良微生物基因的获取方法有________（答两种）。构建重组表达载体时，若采用In-Fusion 无缝
克隆技术，需保证载体末端与目的基因两端具有________，该技术与传统酶切连接相比，最大的优势是
________。
(2) 将重组载体导入大豆细胞的常用方法是________，导入后需通过________技术培育成完整植株，该技
术的原理是________。
(3) 基因芯片检测转基因大豆时，需将大豆基因组DNA 与芯片上的________杂交，若出现荧光信号，说明
________。若要检测该基因是否成功表达，可采用什么方法？请简要说明。
(4) 转基因大豆在黑土中种植时，可通过微生物改良黑土肥力，其原理是什么？请结合生态系统物质循环
的知识点分析。
【答案】(1) 从基因文库中获取、PCR 技术扩增、人工合成（答两种即可） 15-25 个同源碱基 无
需限制酶切割，可在载体任意位点插入目的基因，避免目的基因或载体被破坏（或操作简便、克隆效率
高）
(2) 农杆菌转化法 植物组织培养 植物细胞全能性
(3) 土壤改良微生物基因的探针（或土壤改良微生物基因的互补序列） 该转基因大豆含有土壤改良微
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生物基因 方法：抗原-抗体杂交技术；简要说明：提取转基因大豆的蛋白质，与土壤改良微生物基因
编码蛋白的特异性抗体杂交，若出现杂交带，说明该基因成功表达。
(4) 原理：转基因大豆导入的土壤改良微生物基因表达后，可产生固氮菌、解磷菌等有益微生物，这些微
生物参与黑土生态系统的物质循环：① 固氮菌将空气中的氮气转化为含氮无机物，供作物吸收，弥补黑
土氮元素流失；② 解磷菌将黑土中难溶性磷酸盐转化为可吸收的可溶性磷酸盐，提升黑土磷元素利用
率；③ 分解菌将黑土中的有机物（如秸秆、枯枝落叶）分解为无机物和腐殖质，无机物供作物吸收，腐
殖质提升黑土肥力，实现黑土生态系统的物质循环再生，从而改良黑土肥力。
【分析】本题结合黑土微生物改良和转基因技术，考查基因工程操作、生态系统物质循环等核心知识点，
贴合黑土粮仓建设热点，重点考查学生的知识迁移能力和综合应用能力，符合高考“跨模块融合”的命题
趋势。
【详解】（1）目的基因（土壤改良微生物基因）的获取方法主要有从基因文库中获取、PCR 技术扩增、
人工合成。In-Fusion 无缝克隆技术的核心要求是载体末端与目的基因两端具有15-25 个同源碱基，与传统
酶切连接相比，其最大优势是无需限制酶切割，可在载体任意位点插入目的基因，避免限制酶对目的基因
或载体的破坏，且操作简便、克隆效率高。
（2）将重组载体导入大豆等双子叶植物细胞的常用方法是农杆菌转化法；导入目的基因的大豆细胞需通
过植物组织培养技术培育成完整植株，该技术的原理是植物细胞全能性（已分化的细胞仍具有发育成完整
植株的潜能）。
（3）基因芯片检测的原理是DNA 分子杂交，需将大豆基因组DNA 与芯片上的土壤改良微生物基因的探
针（或互补序列）杂交，若出现荧光信号，说明该转基因大豆含有目标基因。目的基因表达的检测可采用
抗原-抗体杂交技术，通过检测目标基因编码的蛋白质，判断基因是否成功表达，步骤需简要清晰，符合实
验规范。
（4）结合生态系统物质循环（氮循环、磷循环、碳循环）的知识点，分析有益微生物在黑土物质循环中
的作用，突出“微生物→物质转化→肥力提升”的逻辑，贴合黑土退化改良的核心需求，确保答案与生态
系统物质循环的核心考点紧密关联。
3．黑土粮仓智能育种计划中，科研人员利用基因芯片筛选出含抗虫基因（C）的玉米亲本，同时利用基因
编辑技术将抗虫基因C 导入另一玉米亲本（基因型为ccDD，D 为抗旱基因），获得基因型为CcDD 的玉
米植株，再与亲本（ccdd）杂交，筛选出抗虫抗旱的玉米品种。回答下列问题：
(1) 基因芯片筛选抗虫基因C 的原理是________，筛选出的抗虫玉米亲本基因型可能是________（答两
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种）。
(2) 基因编辑技术导入抗虫基因C 时，若gRNA 设计错误，可能导致脱靶效应，脱靶效应会造成什么后
果？________。如何减少脱靶效应？________（答一点）。
(3) 基因型为CcDD 的玉米植株与亲本（ccdd）杂交，F₁ 代的基因型及比例为________。若要获得纯合抗
虫抗旱玉米品种（CCDD），需对F₁ 代进行怎样的处理？请简要写出流程。
(4) 抗虫抗旱玉米品种在黑土中种植，可减少农药和化肥的使用，请分析其对黑土生态系统的保护作用。
【答案】(1) DNA 分子杂交 CCDD、CcDD、CcDd（答两种即可，合理即可）
(2) 可能导致玉米基因组中无关基因被切割，引起基因突变，导致玉米出现不利性状（如生长缓慢、产量
下降） 优化gRNA 设计，增加gRNA 与目的基因的同源序列长度；改造Cas9 蛋白，提高其特异性
（答一点即可）
(3) CcDd ccDd = 1 1
∶
∶
流程：① 将F₁ 代植株（CcDd、ccDd）自交，获得F₂ 代；② 筛选F₂ 代中抗虫抗
旱（C_D_）的植株；③ 对筛选出的植株进行连续自交，淘汰性状分离的个体，直至获得不发生性状分离
的纯合子（CCDD）；④ 对纯合子进行抗虫抗旱性鉴定，确认其优良性状稳定遗传。
(4)
①减少农药使用，可避免农药对黑土中有益微生物（固氮菌、分解菌）的抑制作用，保护黑土生物多
样性，维持黑土生态系统的物质循环效率；② 减少化肥使用，可避免化肥导致的黑土板结、盐碱化加
剧，保护黑土结构，提升黑土肥力；③ 减少农药和化肥的残留，避免土壤污染和水体污染，维持黑土生
态系统的稳定性，实现黑土农业的可持续发展。
【分析】本题融合基因芯片筛选、基因编辑技术、杂交育种与黑土生态保护，考查多知识点的综合应用，
贴合黑土粮仓智能育种热点，重点考查学生的逻辑推理能力、实验设计能力和生态保护意识，符合高考
“热点关联+生态理念”的命题方向。
【详解】（1）基因芯片筛选抗虫基因C 的原理是DNA 分子杂交，即芯片上的抗虫基因C 探针与玉米基因
组DNA 互补配对。筛选出的抗虫玉米亲本需含有抗虫基因C，基因型可能为CCDD、CcDD、CcDd 等
（只要含C 基因即可，合理即可）。
（2）脱靶效应是指gRNA 错误识别并结合玉米基因组中的无关基因，导致Cas9 蛋白切割无关基因，引起
基因突变，可能使玉米出现生长缓慢、产量下降、抗逆性降低等不利性状。减少脱靶效应的方法可从
gRNA 设计、Cas9 蛋白改造两个角度入手，如优化gRNA 设计，增加其与目的基因的同源序列长度，提高
特异性；改造Cas9 蛋白，降低其非特异性结合能力。
（3）基因型为CcDD 的玉米植株产生的配子类型及比例为CD cD = 1 1
∶
∶，亲本（ccdd）只产生cd 一种配
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子，二者杂交，F₁ 代的基因型及比例为CcDd ccDd = 1 1
∶
∶。要获得纯合抗虫抗旱玉米（CCDD），需对F₁ 代
进行自交、筛选、连续自交，直至获得稳定遗传的纯合子，流程需遵循“自交→筛选→纯合化→鉴定”的
逻辑，步骤清晰可操作。
（4）结合黑土生态系统的特点（微生物多样性、土壤结构、污染问题），从农药和化肥减少对微生物、
土壤结构、生态稳定性的影响三个角度分析保护作用，贴合黑土生态保护的核心需求，体现生态农业的理
念。
猜押2 太空农场与空间生物学适应机制（关联考点：植物激素调节、太空诱
变育种、空间生物学）
1. 空间站植物培养的核心原理：
空间站的特殊环境（微重力、强辐射、昼夜节律改变、CO₂ 浓度可控），会从分子、细胞、个体三个层面
影响植物的生长发育和激素调节，这也是高考结合前沿科技考查植物激素调节、细胞代谢的核心切入点。
从微重力环境来看，地面环境中，植物的向重力性（根向地生长、茎背地生长）是由于重力导致生长素在
根尖、茎尖分布不均——根尖近地侧生长素浓度高，抑制根的生长，远地侧浓度低，促进根的生长；茎尖
近地侧生长素浓度高，促进生长作用更强，远地侧浓度低，促进作用弱，从而形成向重力性运动。而空间
站微重力（仅为地面重力的10⁻⁶ 倍）环境下，重力对生长素分布的影响几乎消失，根尖和茎尖的生长素均
匀分布，导致植物茎秆生长直立、无明显向地性，根的生长方向紊乱（可向任意方向生长），甚至出现
“根向光生长”的异常现象。
从强辐射环境来看，空间站的宇宙射线（如γ 射线、X 射线）能量高，可诱导植物细胞的DNA 分子发生碱
基对的替换、增添、缺失，即基因突变，为太空诱变育种提供丰富的变异来源，且突变率比地面诱变育种
（如紫外线诱变）高10-100 倍，变异类型更丰富（如可出现地面难以获得的抗逆、高产变异）。
从激素调节来看，太空环境会影响植物激素的合成、运输和分布：微重力会抑制生长素的极性运输（从形
态学上端到形态学下端），导致植物茎秆伸长速度加快、节间变长；强辐射会促进赤霉素的合成，抑制脱
落酸的合成，使植物生长速度加快、开花时间提前；昼夜节律改变（空间站每90 分钟一个昼夜）会影响
细胞分裂素的合成，导致植物叶片衰老延迟，这些激素变化的机制的是高考植物激素调节部分的重要拓展
考点。
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2. 太空植物培养的高考关联点：
空间站培育的水稻、拟南芥、番茄等植物，其生长发育过程完美串联植物激素调节、细胞代谢、光合作
用、基因突变等核心知识点，也是高考材料分析题的高频素材。
例如，太空水稻的光合作用效率比地面低，核心原因包括三点：
一是太空微重力环境影响植物叶片的气孔开闭，导致CO₂ 吸收量减少（气孔是CO₂ 进入细胞的主要通
道）；二是太空光照强度、光谱与地面不同（空间站采用LED 光源，缺少自然光中的红光、蓝光比例），
影响光合色素的吸收和转化（叶绿素主要吸收红光和蓝紫光）；
三是太空环境导致光合酶（如Rubisco 酶）的活性下降，降低暗反应效率。高考常结合这一现象，考查光
合作用的过程、影响因素及改进措施（如基因编辑改造光合色素合成基因）。此外，太空诱变育种与地面
诱变育种的原理相同（均为基因突变），但存在明显优势：突变率更高、变异类型更丰富，可获得地面难
以获得的优良变异（如耐极端环境、高产优质的作物品种）；但同时也存在局限性——突变方向不可控，
有利变异少（仅占突变总数的1%-5%），因此诱变后的水稻、拟南芥种子返回地面后，需经过多代自交和
筛选（淘汰不利变异，保留有利变异），才能获得稳定遗传的优良品种，这一过程贴合高考中诱变育种的
操作流程和优缺点考查。另外，空间站植物培养需采用密闭式培养系统，实现CO₂ 和O₂ 的循环利用（植
物光合作用吸收CO₂、释放O₂，呼吸作用吸收O₂、释放CO₂），这也关联生态系统的物质循环知识点。
3. 啮齿类动物太空实验与适应机制：
空间站啮齿类动物（如小鼠、大鼠）的实验，聚焦空间环境对动物生长发育、繁殖、内环境稳态的影响，
核心关联激素调节、免疫调节、基因表达调控、细胞凋亡等高考知识点，是空间生物学适应机制的重要考
查方向。
从生长发育来看，微重力环境下，小鼠的骨骼和肌肉缺乏机械负荷刺激（地面环境中，重力为骨骼和肌肉
提供持续的机械压力），导致骨细胞的合成代谢减弱（骨基质合成减少）、分解代谢增强（骨钙溶解增
加），出现骨骼脱钙（骨质疏松）；肌细胞的蛋白质合成减少、分解增强，出现肌肉萎缩（尤其是腿部肌
肉，因为地面环境中腿部肌肉需支撑身体重量），这一过程与甲状旁腺激素（促进骨钙溶解）、生长激素
（促进肌肉合成）的分泌异常有关。
从免疫功能来看，太空环境（微重力、强辐射）会抑制免疫细胞的增殖和活性，尤其是T 细胞和B 细胞：
T 细胞活性下降会导致其分泌的淋巴因子减少，进而抑制B 细胞增殖分化为浆细胞（影响体液免疫），同
时抑制T 细胞自身增殖分化为效应T 细胞（影响细胞免疫），导致小鼠的免疫能力下降，易被病原体感
染。从基因表达来看，太空环境会影响小鼠体内相关基因的表达（如骨骼合成相关基因Col1a1 表达量下
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降，肌肉分解相关基因Atrogin-1 表达量上升），但这种影响是可逆的——返回地面后，小鼠的生存环境恢
复正常，基因表达调控机制恢复，相关基因的表达水平回到正常状态，骨骼、肌肉和免疫功能可逐渐恢
复，这体现了生物对环境的适应性，也是高考中基因表达调控与环境关系的重要拓展点。此外，太空环境
还会影响小鼠的内环境稳态，如血糖浓度升高（胰岛素分泌不足）、甲状腺激素含量下降（代谢速率降
低），这些均贴合激素调节的核心考点。
1．（2026 模拟预测）我国空间站成功完成水稻和拟南芥的培养实验，实现了太空植物“从种子到种子”
的全生命周期生长，为太空农场建设和地面育种提供了重要依据。回答下列问题：
(1) 空间站微重力环境下，水稻的向重力性运动减弱，其原因是________。若要研究太空环境对水稻生长
素分布的影响，可采用________法检测生长素的分布，对比太空和地面水稻根尖、茎尖的生长素含量和分
布差异。
(2) 太空强辐射环境会诱导水稻基因突变，该变异的特点是________（答三点）。与地面诱变育种相比，
太空诱变育种的优势是________，诱变后的水稻种子返回地面后，需经过________才能获得稳定遗传的优
良品种。
(3) 空间站水稻的光合作用效率比地面低，推测其原因可能是________（答两点）。若要提高太空水稻的
光合作用效率，可通过基因编辑技术改造水稻的________基因（答一种），使水稻更适应太空环境。
(4) 拟南芥在太空环境中开花时间提前，推测其原因可能与________激素有关，该激素的主要作用是
________。请设计实验验证该推测，写出实验思路、预期结果及结论。
【答案】(1) 微重力环境下，生长素的分布不再受重力影响，根尖和茎尖的生长素均匀分布 琼脂块吸
附（或免疫组织化学）
(2) 随机性、不定向性、低频性、多害少利性 突变率更高、变异类型更丰富，可获得地面难以获得的
优良变异 多代自交和筛选
(3)
①太空光照强度、光谱与地面不同，影响光合色素的吸收和转化；② 微重力环境影响植物叶片的气孔
开闭，导致CO₂ 吸收量减少；③ 太空环境影响植物激素分布，导致光合酶活性下降（答两点即可）
光合色素合成（或Rubisco 酶，或气孔调控）
(4) 赤霉素（或乙烯） 赤霉素：促进细胞伸长、促进开花结果；乙烯：促进果实成熟、促进开花（对
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应激素答出作用即可）
实验思路：选取长势相同的拟南芥种子，分为两组，一组在太空环境中培养（实验组），一组在地面正常
环境中培养（对照组）；培养过程中，定期检测两组拟南芥的赤霉素（或乙烯）含量，记录开花时间；对
比两组的激素含量和开花时间差异。
预期结果：实验组拟南芥的赤霉素（或乙烯）含量显著高于对照组，且开花时间显著早于对照组。
结论：太空环境下拟南芥开花时间提前，与赤霉素（或乙烯）含量升高有关。
【分析】本题结合空间站植物培养实验，考查植物激素调节、基因突变、光合作用等核心知识点，贴合太
空农场热点，重点考查学生的分析能力和实验设计能力，符合高考“前沿科技+基础知识点”的命题模
式。
【详解】（1）植物向重力性的产生是由于重力导致生长素分布不均，微重力环境下，重力对生长素分布
的影响消失，根尖和茎尖的生长素均匀分布，因此向重力性运动减弱。检测生长素分布的常用方法是琼脂
块吸附法或免疫组织化学法，可直观显示生长素的分布位置和含量。
（2）基因突变的特点是随机性、不定向性、低频性、多害少利性，太空强辐射会提高突变率，但不改变
突变的其他特点。太空诱变育种的优势的是突变率更高、变异类型更丰富，可获得地面难以获得的抗逆、
高产变异；诱变后的种子多为杂合子，需经过多代自交和筛选，淘汰不利变异，才能获得稳定遗传的优良
品种。
（3）太空环境与地面环境的差异（光照、微重力、CO₂ 浓度等）会影响光合作用效率，具体可从光照、
气孔开闭、酶活性等角度分析。改造光合色素合成基因可提高光合色素含量，改造Rubisco 酶基因可提高
暗反应效率，改造气孔调控基因可增加CO₂ 吸收量，均能提高光合作用效率。
（4）赤霉素能促进细胞伸长、促进开花结果，乙烯能促进果实成熟、促进开花，二者均可能影响拟南芥
的开花时间。实验设计需遵循对照原则，设置太空组（实验组）和地面组（对照组），检测激素含量和开
花时间，通过对比得出结论，实验思路、预期结果和结论需逻辑一致，贴合实验设计的规范要求。
2．（2026 模拟预测）我国空间站开展啮齿类动物（小鼠）太空实验，研究空间微重力环境对小鼠生长发
育和内环境稳态的影响，为人类长期太空飞行提供科学依据。回答下列问题：
(1) 微重力环境下，小鼠的骨骼脱钙、肌肉萎缩，其原因是________。骨骼脱钙与________激素的分泌有
关，该激素的主要作用是________。
(2) 太空环境会影响小鼠的免疫功能，导致免疫细胞（如T 细胞、B 细胞）活性下降，T 细胞活性下降会影
响________免疫和________免疫，原因是________。
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(3) 科研人员检测了太空小鼠和地面小鼠的血糖浓度、甲状腺激素含量，发现太空小鼠的血糖浓度略高，
甲状腺激素含量显著低于地面小鼠。
① 甲状腺激素含量下降，会导致小鼠的代谢速率________，原因是________。
② 推测太空小鼠血糖浓度升高的原因可能是________（答一点），若要验证该推测，可检测太空小鼠的
________含量。
(4) 空间环境对小鼠基因表达的影响是可逆的，返回地面后，小鼠的骨骼、肌肉和免疫功能可逐渐恢复，
其原因是________。这一现象体现了生物的________性。
【答案】(1) 微重力环境下，小鼠的骨骼和肌肉缺乏机械负荷刺激，导致骨细胞和肌细胞的合成代谢减
弱、分解代谢增强 甲状旁腺 促进骨钙溶解，提高血钙浓度
(2) 体液 细胞 T 细胞可分泌淋巴因子，促进B 细胞增殖分化形成浆细胞（参与体液免疫），同
时T 细胞可增殖分化形成效应T 细胞（参与细胞免疫），T 细胞活性下降会抑制上述过程
(3)
①下降 甲状腺激素能促进新陈代谢，提高细胞的代谢速率，甲状腺激素含量下降，代谢速率随之
下降
② 胰岛素分泌不足（或胰高血糖素分泌过多，或细胞对胰岛素的敏感性下降） 胰岛素（或胰高血糖
素）
(4) 返回地面后，小鼠的生存环境恢复正常，基因表达调控机制恢复正常，相关基因的表达水平回到正常
状态 适应
【分析】本题结合空间站啮齿类动物实验，考查激素调节、免疫调节、内环境稳态等核心知识点，延伸空
间生物学适应机制的拓展内容，重点考查学生的知识迁移能力和分析推理能力，贴合高考对跨模块知识点
融合考查的要求。
【详解】（1）骨骼和肌肉的生长发育需要机械负荷刺激，微重力环境下，小鼠缺乏重力带来的机械刺
激，导致骨细胞合成骨基质减少、分解增强（脱钙），肌细胞合成蛋白质减少、分解增强（萎缩）。甲状
旁腺激素能促进骨钙溶解，提高血钙浓度，其分泌过多会导致骨骼脱钙加剧。
（2）T 细胞在体液免疫和细胞免疫中均发挥重要作用：体液免疫中，T 细胞分泌的淋巴因子促进B 细胞增
殖分化为浆细胞和记忆细胞；细胞免疫中，T 细胞增殖分化为效应T 细胞和记忆细胞，效应T 细胞可裂解
靶细胞。因此，T 细胞活性下降会同时影响体液免疫和细胞免疫。
（3）① 甲状腺激素的核心作用是促进新陈代谢、提高细胞代谢速率，甲状腺激素含量下降，会导致小鼠
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代谢速率下降，产热减少。② 血糖浓度的调节与胰岛素（降血糖）和胰高血糖素（升血糖）有关，太空
小鼠血糖浓度升高，可能是胰岛素分泌不足、胰高血糖素分泌过多，或细胞对胰岛素的敏感性下降；可通
过检测胰岛素或胰高血糖素的含量验证推测。
（4）空间环境对小鼠基因表达的影响是可逆的，返回地面后，生存环境恢复正常，基因表达调控机制恢
复，相关基因（如骨骼合成、肌肉合成、免疫相关基因）的表达水平回到正常状态，因此小鼠的各项功能
可逐渐恢复，这体现了生物对环境的适应性。
3．（2026 模拟预测）太空农场是未来农业发展的重要方向，可实现“太空育种+太空种植”的协同，既为
地面育种提供优良种质，也能为太空探索提供食物来源。科研人员在空间站培育了抗逆番茄品种，同时研
究了太空环境对番茄植物激素调节的影响。回答下列问题：
(1) 太空诱变培育抗逆番茄品种的原理是________，与基因编辑技术相比，该育种方法的局限性是
________（答两点）。
(2) 空间站番茄的生长过程中，生长素和细胞分裂素的比例会影响细胞的分化，当________时，有利于根
的分化；当________时，有利于芽的分化。微重力环境下，番茄根的分化受到抑制，推测其原因是
________。
(3) 科研人员检测了太空番茄和地面番茄的赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）含量，结果如下表：
组别 赤霉素（GA）含量（μg/g） 脱落酸（ABA）含量（μg/g）
太空组 12.3 2.1
地面组 8.7 3.5
① 赤霉素的主要作用是________，脱落酸的主要作用是________。
② 结合表格数据，推测太空番茄的生长速度比地面番茄________，原因是________。
(4) 太空番茄返回地面后，种植在黑土中，其抗逆性比地面培育的番茄更强，请分析其原因，并结合黑土
环境特点，说明该番茄品种在黑土粮仓建设中的应用价值。
【答案】(1) 基因突变 ① 变异方向不可控，有利变异少，需大量筛选；② 育种周期长；③ 无法定
向获得所需性状
(2) 生长素含量高于细胞分裂素 细胞分裂素含量高于生长素 微重力环境导致生长素和细胞分裂
素的比例失衡，生长素含量相对较低，不利于根的分化
(3)
①促进细胞伸长、促进种子萌发、促进开花结果 抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落
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② 更快 太空组番茄的赤霉素（GA）含量高于地面组，脱落酸（ABA）含量低于地面组；赤霉素促
进生长，脱落酸抑制生长，二者共同作用导致太空番茄生长速度更快
(4) 原因：太空强辐射环境诱导番茄基因突变，筛选出的抗逆番茄品种含有抗逆基因（如抗旱、抗盐碱、
抗病虫害基因），因此抗逆性更强。
应用价值：黑土地区存在干旱、盐碱化、病虫害频发等问题，该抗逆番茄品种可在黑土中正常生长，减少
农药和化肥的使用，保护黑土肥力；同时，其生长速度快、产量高，可丰富黑土粮仓的作物品种，提高黑
土农业的经济效益和生态效益。
【分析】本题融合太空农场、太空育种、植物激素调节和黑土粮仓建设，考查多知识点的综合应用，贴合
高考“热点关联+跨场景应用”的命题趋势，重点考查学生的分析能力和应用能力。
【详解】（1）太空诱变育种的原理是基因突变，基因编辑技术可定向改造性状，而太空诱变育种的局限
性是变异方向不可控、有利变异少、育种周期长、无法定向获得所需性状，需结合题干要求答出两点即
可。
（2）生长素和细胞分裂素的比例决定细胞分化方向：生长素含量高于细胞分裂素时，有利于根的分化；
细胞分裂素含量高于生长素时，有利于芽的分化。微重力环境下，生长素分布均匀，导致生长素和细胞分
裂素的比例失衡，生长素含量相对较低，因此根的分化受到抑制。
（3）① 赤霉素的主要作用是促进细胞伸长、促进种子萌发、促进开花结果；脱落酸的主要作用是抑制细
胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落。② 表格数据显示，太空组番茄的GA 含量高于地面组，ABA 含量
低于地面组；GA 促进生长，ABA 抑制生长，因此太空番茄的生长速度比地面番茄更快。
（4）原因围绕太空诱变的原理（基因突变），说明抗逆基因的产生；应用价值需结合黑土环境特点（干
旱、盐碱化、病虫害），分析抗逆番茄品种在黑土种植中的优势（减少农药化肥使用、保护黑土、提高产
量），体现“太空育种服务于黑土粮仓”的核心逻辑。
1．我国空间站成功培育出太空小麦，该小麦品种经太空诱变后，具有抗逆性强、产量高的特点，返回地
面后，可用于黑土粮仓的小麦育种。回答下列问题：
(1) 太空小麦的培育利用了________育种方法，该方法的原理是________。与杂交育种相比，该育种方法
的突出优势是________。
(2) 太空环境中，小麦的向光性运动不受影响，但向重力性运动消失，其原因是________。若要研究太空
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环境对小麦细胞分裂素分布的影响，可采用什么方法？请简要说明。
(3) 太空小麦返回地面后，与地面普通小麦杂交，获得F₁ 代，F₁ 代自交获得F₂ 代，F₂ 代中出现了抗逆和不
抗逆两种性状，说明太空诱变产生的抗逆基因是________（填“显性”或“隐性”）。若F₂ 代中抗逆小麦
的比例为3/4，推测太空小麦的基因型是________（用A、a 表示）。
(4) 请结合黑土环境特点，分析太空小麦在黑土粮仓建设中的应用价值，并设计一套太空小麦与黑土常规
小麦的杂交育种流程。
【答案】(1) 诱变（或太空诱变） 基因突变 提高突变率，快速获得抗逆、高产等优良变异，可
获得地面难以获得的优良性状
(2) 微重力环境下，重力对生长素分布的影响消失，但光照对生长素分布的影响仍然存在，因此向光性不
受影响，向重力性消失 方法：免疫组织化学法（或琼脂块吸附法）；简要说明：选取太空小麦和地
面小麦的茎尖、根尖，通过免疫组织化学法检测细胞分裂素的分布位置和含量，对比二者的差异，分析太
空环境对细胞分裂素分布的影响。
(3) 隐性 AA
(4) 应用价值：黑土地区存在干旱、盐碱化、肥力下降等问题，太空小麦抗逆性强（抗旱、耐盐碱）、产
量高，可在黑土中正常生长，减少农药和化肥的使用，保护黑土肥力；同时可丰富黑土粮仓的小麦品种，
提高黑土农业的经济效益和生态效益。
杂交育种流程：① 选取太空小麦（抗逆、高产，基因型AA）作为父本，黑土常规小麦（适应性强、品质
好，基因型aa）作为母本，进行杂交，获得F₁ 代（Aa）；② 将F₁ 代植株自交，获得F₂ 代；③ 筛选F₂ 代
中抗逆、高产、适配黑土环境的植株；④ 对筛选出的植株进行连续自交和抗逆性鉴定，淘汰性状分离的
个体，直至获得稳定遗传的优良杂交小麦品种；⑤ 将稳定遗传的品种在黑土中试种，进一步优化种植方
案，推广应用。
【分析】本题结合太空诱变育种、植物激素调节与黑土粮仓建设，考查诱变育种的原理、植物向性运动的
原因及杂交育种流程，贴合太空农场热点，重点考查学生的知识迁移能力、实验设计能力和实践应用能
力，符合高考“前沿科技+生产实践”的命题模式。
【详解】（1）太空小麦的培育利用了太空诱变育种方法，其原理是基因突变。与杂交育种相比，太空诱
变育种的突出优势是提高突变率，快速获得抗逆、高产等优良变异，且可获得地面难以获得的变异类型，
缩短育种周期。
（2）植物向光性的产生与光照导致的生长素分布不均有关，向重力性与重力导致的生长素分布不均有
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关。太空微重力环境下，重力对生长素分布的影响消失，但光照对生长素分布的影响仍然存在，因此向光
性不受影响，向重力性消失。检测细胞分裂素分布的方法可采用免疫组织化学法或琼脂块吸附法，步骤简
要说明，贴合实验检测规范。
（3）太空小麦与地面普通小麦杂交，F₁ 代自交后F₂ 代出现抗逆和不抗逆两种性状，说明抗逆性状为隐性
性状（若为显性，F₁ 代应均表现为抗逆）。若F₂ 代中抗逆小麦比例为3/4，说明F₁ 代基因型为Aa，因此
太空小麦的基因型为AA（显性纯合子）。
（4）应用价值需结合黑土环境特点（干旱、盐碱化、肥力下降），分析太空小麦的抗逆性、高产性对黑
土农业的优势；杂交育种流程需遵循“杂交→自交→筛选→纯合化→鉴定”的逻辑，贴合黑土小麦育种的
需求，步骤清晰、可操作，体现“太空育种服务于黑土粮仓”的核心逻辑。
2．空间站拟南芥实验中，科研人员发现微重力环境会影响拟南芥的开花时间和果实发育，同时检测到拟
南芥的生长素和乙烯含量发生显著变化。回答下列问题：
(1) 拟南芥的开花过程受多种激素调控，除了生长素和乙烯，还有________（答一种），该激素的主要作
用是________。
(2) 微重力环境下，拟南芥的生长素分布均匀，导致其茎秆生长________，根的生长________。若在空间
站给拟南芥施加适量的生长素，能否恢复其向重力性运动？请说明理由。
(3) 科研人员发现，太空拟南芥的果实比地面拟南芥的果实小，推测其原因与乙烯含量有关。请设计实验
验证该推测，写出实验思路、预期结果及结论。
(4) 太空拟南芥的突变体经筛选后，获得了抗盐碱的品种，该品种可用于黑土盐碱化地区的种植，请分析
其抗盐碱的机制（从物质运输和细胞结构两个角度回答）。
【答案】(1) 赤霉素（或细胞分裂素） 赤霉素：促进细胞伸长、促进种子萌发、促进开花结果；细胞
分裂素：促进细胞分裂、延缓叶片衰老（对应激素答出作用即可）
(2) 直立（或节间变长） 方向紊乱（或无明显向地性，可向任意方向生长） 不能；理由：拟南
芥向重力性运动的产生是由于重力导致生长素分布不均，太空微重力环境下，即使施加适量生长素，重力
对生长素分布的影响仍然消失，生长素仍均匀分布，无法恢复向重力性运动。
(3) 实验思路：选取长势相同的太空拟南芥突变体（果实小），分为两组，一组施加适量乙烯（实验
组），一组不施加乙烯（对照组），在相同且适宜的条件下培养，观察并测量两组拟南芥果实的大小。
预期结果：实验组拟南芥的果实比对照组更小。
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结论：太空拟南芥果实小与乙烯含量有关（乙烯含量升高会导致果实变小）。
(4)
①物质运输角度：抗盐碱拟南芥的细胞膜上含有更多的钠氢反向转运蛋白（或载体蛋白），可将细胞
内多余的钠离子主动运输到细胞外，降低细胞内渗透压，避免细胞因渗透作用失水；② 细胞结构角度：
抗盐碱拟南芥的细胞壁增厚，且细胞壁中含有更多的果胶等物质，可增强细胞的韧性和渗透压调节能力，
抵御高盐碱环境对细胞的破坏。
【分析】本题结合空间站拟南芥实验，考查植物激素调节、向性运动、抗逆机制等核心知识点，延伸太空
育种在黑土改良中的应用，重点考查学生的实验设计能力、知识迁移能力和分析推理能力，符合高考“前
沿科技+跨场景应用”的命题趋势。
【详解】（1）调控拟南芥开花的激素除了生长素和乙烯，还有赤霉素、细胞分裂素等，任选一种作答，
并准确写出其主要作用，贴合植物激素调节的核心考点。
（2）微重力环境下，生长素均匀分布，拟南芥茎秆生长直立、节间变长；根的生长方向紊乱，无明显向
地性。向重力性运动的产生依赖重力对生长素分布的影响，太空微重力环境下，即使施加生长素，也无法
改变生长素均匀分布的状态，因此不能恢复向重力性运动，理由需逻辑严谨，贴合向性运动的原理。
（3）实验设计需遵循对照原则，设置实验组（施加乙烯）和对照组（不施加乙烯），控制无关变量，通
过观察果实大小判断乙烯的作用，实验思路、预期结果和结论需逻辑一致，符合实验设计的规范要求。
（4）从物质运输（载体蛋白的作用）和细胞结构（细胞壁的特点）两个角度，分析抗盐碱拟南芥的适应
机制，贴合黑土盐碱化的环境特点，确保答案与物质运输、细胞结构的核心知识点紧密关联，同时体现生
物对环境的适应性。
3．我国空间站开展小鼠太空实验，研究空间环境对小鼠繁殖能力的影响，发现太空小鼠的繁殖能力下
降，精子活力降低、卵细胞发育异常。回答下列问题：
(1) 小鼠的精子形成过程中，________时期会受到太空微重力环境的影响，导致精子活力降低，该时期的
主要特点是________。
(2) 卵细胞发育异常与________激素的分泌有关，该激素的主要作用是________。太空环境会导致该激素
分泌减少，进而影响卵细胞的________（答两点）。
(3) 科研人员检测了太空小鼠和地面小鼠的性激素含量，发现太空小鼠的睾酮（雄性激素）和雌激素含量
均显著低于地面小鼠。请分析性激素含量下降对小鼠繁殖能力的影响。
(4) 若要解决太空小鼠繁殖能力下降的问题，可采取什么措施？请结合激素调节和基因编辑技术，提出两
种合理的解决方案。
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【答案】(1) 减数分裂（或减数第一次分裂和减数第二次分裂） 同源染色体分离、非同源染色体自由
组合（减数第一次分裂），着丝点分裂、姐妹染色单体分离（减数第二次分裂），最终形成成熟的精子
(2) 雌性激素（或雌激素） 促进雌性生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持雌性第二性征
发育、成熟（或增殖、分化，答两点即可）
(3)
①睾酮含量下降，会导致小鼠精子的生成减少、活力降低，影响雄性生殖能力；② 雌激素含量下降，
会导致小鼠卵细胞发育异常、排卵减少，影响雌性生殖能力；③ 性激素含量下降，会抑制小鼠的生殖器
官发育，进一步降低繁殖能力。
(4) 方案1（激素调节）：向太空小鼠注射适量的睾酮（雄性）、雌激素（雌性），补充性激素含量，促进
精子和卵细胞的发育，提升繁殖能力；方案2（基因编辑技术）：利用CRISPR/Cas9 技术编辑太空小鼠的
性激素合成相关基因（如睾酮合成基因、雌激素合成基因），增强该基因的表达，提高性激素分泌量，改
善繁殖能力。
【分析】本题结合空间站小鼠太空实验，考查减数分裂、激素调节、生殖能力等核心知识点，延伸基因编
辑技术的应用，重点考查学生的知识迁移能力、分析推理能力和方案设计能力，符合高考“前沿科技+激
素调节”的命题方向。
【详解】（1）精子的形成过程为减数分裂，太空微重力环境会影响减数分裂过程，导致精子活力降低。
减数分裂的主要特点：减数第一次分裂发生同源染色体分离、非同源染色体自由组合，减数第二次分裂发
生着丝点分裂、姐妹染色单体分离，最终形成成熟的精子。
（2）卵细胞的发育主要受雌性激素（雌激素）的调控，雌性激素的主要作用是促进雌性生殖器官的发育
和生殖细胞的形成，激发并维持雌性第二性征。太空环境导致雌性激素分泌减少，会影响卵细胞的发育和
成熟，导致卵细胞异常。
（3）性激素（睾酮、雌激素）对小鼠繁殖能力的影响，需分别从雄性（精子生成、活力）和雌性（卵细
胞发育、排卵）两个角度分析，结合性激素的功能，说明含量下降对繁殖能力的具体影响，逻辑清晰、贴
合考点。
（4）解决方案需结合激素调节和基因编辑技术，提出两种合理方案，方案需具体、可操作，贴合题干要
求，体现“技术应用解决实际问题”的核心逻辑，同时关联激素调节和基因编辑的核心知识点。
猜押3 黑土生态农业与微生物土壤改良（关联考点：生态系统物质循环、微
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生物的代谢、生态农业）
1. 黑土生态系统的物质循环：
黑土主要分布在我国东北平原，是由温带草原、草甸植被长期演化形成的肥沃土壤，其有机质含量高达
2%-5%（是普通土壤的2-5 倍），富含氮、磷、钾等关键营养元素，是我国重要的粮食生产基地。但近年
来，受人为因素（过度开垦、不合理施肥、秸秆焚烧）和自然因素（水土流失、气候干旱）影响，黑土出
现严重退化，主要表现为盐碱化（土壤pH 值升高至8.5 以上）、肥力下降（有机质含量降至1%以下）、
水土流失（每年流失黑土约1 亿立方米），导致黑土生态系统的物质循环（氮循环、磷循环、碳循环）失
衡，这也是高考生态系统物质循环部分的重要背景素材。黑土中的微生物（细菌、放线菌、真菌等）是物
质循环的核心载体，不同类型的微生物承担着不同的角色，具体作用机制如下：
① 固氮菌：主要包括共生固氮菌（如大豆根瘤菌，与大豆根部形成根瘤）和自生固氮菌（如圆褐固氮
菌，独立生活在黑土中），其固氮作用的本质是在固氮酶的催化下，将空气中的氮气（N₂）转化为氨
（NH₃）或铵盐（NH₄⁺）等含氮无机物，供作物（玉米、大豆、小麦）吸收利用，弥补黑土因过度种植导
致的氮元素流失，其中根瘤菌与大豆的互利共生关系（根瘤菌提供氮营养，大豆提供有机物）是高考种间
关系的高频考点。
② 分解菌：主要包括枯草杆菌、放线菌、霉菌等异养型微生物，可将黑土中的有机物（作物秸秆、枯枝
落叶、动物粪便、腐烂的植物残体）分解为无机物——纤维素被分解为葡萄糖，蛋白质被分解为氨基酸，
进一步分解为CO₂、水和无机盐（如硝酸盐、磷酸盐），这些无机物可被作物重新吸收利用，实现物质循
环再生；同时，分解过程中产生的腐殖质（有机物分解的中间产物）可增加黑土的疏松度，提升黑土有机
质含量，改善黑土板结问题。
③ 解磷菌：黑土中约95%的磷元素以难溶性磷酸盐（如磷酸钙、磷酸铁）的形式存在，无法被作物吸
收，解磷菌（如芽孢杆菌、假单胞菌）可分泌磷酸酶，将难溶性磷酸盐分解为可吸收的可溶性磷酸盐（如
磷酸二氢钾），缓解黑土磷元素匮乏导致的肥力下降问题。此外，黑土中的微生物还参与碳循环——分解
菌分解有机物释放的CO₂，可作为作物光合作用的原料，实现“有机物→CO₂→有机物”的碳循环，这一
过程完美串联生态系统物质循环、微生物代谢、光合作用等核心考点，也是高考材料分析题的高频命题逻
辑。
2. 微生物土壤改良的高考关联点：
黑土退化的核心治理手段之一是微生物改良，其原理与微生物的代谢类型、细胞结构、培养技术密切相
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关，也是高考微生物部分与生态系统部分的交叉考查重点。从微生物代谢类型来看，黑土改良中常用的微
生物可分为两类：
① 异养型微生物（如分解菌、根瘤菌）：需利用黑土中的有机物（秸秆、腐殖质）作为碳源和能源，通
过有氧呼吸或无氧呼吸分解有机物——有氧呼吸可将有机物彻底分解为CO₂ 和水，释放的能量用于微生物
自身生长繁殖，同时产生的有机酸（如乳酸、醋酸）可中和黑土中的碱性物质，缓解盐碱化；无氧呼吸
（如甲烷菌的无氧呼吸）可将有机物分解为甲烷和水，虽分解不彻底，但可减少黑土中有机物的积累，避
免土壤板结。
② 自养型微生物（如光合细菌、硝化细菌）：无需依赖有机物，可通过光合作用（光合细菌）或化能合
成作用（硝化细菌）自主合成有机物，增加黑土有机质含量；其中硝化细菌可将氨转化为硝酸盐，进一步
提升黑土氮元素的利用率，其化能合成作用的原理（利用氨氧化释放的能量合成有机物）是高考细胞代谢
的重要拓展考点。从微生物细胞结构来看，黑土中的微生物多为原核生物（如细菌、放线菌），无成形的
细胞核，其细胞壁的主要成分是肽聚糖，细胞质中含有核糖体（合成蛋白质，如纤维素酶、固氮酶），无
线粒体，有氧呼吸的主要场所是细胞膜（附着有氧呼吸相关的酶），这些细胞结构特点是高考原核生物与
真核生物对比的高频考点。从微生物培养技术来看，黑土改良中常用的微生物菌肥，需通过人工培养技术
获得大量有益微生物，培养过程中需控制培养基的营养成分（碳源、氮源、无机盐、生长因子）、pH 值
（适配黑土微生物的生长，如耐盐碱微生物的培养基pH 值控制在8-9）、温度（25-30℃，适合微生物增
殖），这些培养条件的控制是高考微生物培养部分的重点考查内容。此外，高考常结合微生物的作用，考
查生态系统的稳定性——黑土中有益微生物种类越多、数量越多，物质循环效率越高，黑土生态系统的自
我调节能力越强，抵抗力稳定性越高，这也是微生物改良与生态系统稳定性的核心关联点。
3. 黑土生态农业的实践路径：
生态农业的核心是“循环利用、生态护土”，即实现“资源→产品→废弃物→再生资源”的闭环，减少化
肥、农药的使用，保护黑土生态环境，这一理念完美契合高考“生态保护+生产实践”的命题导向，也是
生态系统整体性、物质循环、能量流动等知识点的重要应用场景。黑土地区的生态农业模式结合黑土退化
特点，形成了多种可推广、可考查的实践路径，具体如下：
① 秸秆还田模式：黑土地区作物收获后，将玉米秸秆、大豆秸秆粉碎后还田，结合微生物菌肥（含分解
菌），加速秸秆分解——秸秆中的纤维素、蛋白质等有机物经分解菌分解后，转化为无机盐和腐殖质，既
提升黑土肥力，又减少秸秆焚烧带来的环境污染；同时，秸秆还田可增加黑土的保水保肥能力，缓解水土
流失，这一过程关联微生物代谢、物质循环等考点，是高考生态农业的高频场景。
② 间作套种与轮作休耕模式：间作套种（如玉米与大豆间作）可充分利用黑土的空间和营养资源——玉
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米需氮量高，大豆根瘤菌可固氮，二者间作可平衡黑土氮元素消耗；轮作休耕（如玉米-大豆-休耕轮作，
周期为3 年）可让黑土得到休养，减少单一作物对某一营养元素的过度消耗，同时休耕期间种植绿肥（如
紫云英），可增加黑土有机质含量；此外，轮作还可减少病虫害的发生（如大豆根结线虫病可通过轮作非
豆科作物得到控制），减少农药使用，这一模式关联种间关系、生态系统整体性等考点。
③ 微生物菌肥施用模式：针对黑土盐碱化、肥力下降，施用含耐盐碱微生物（如耐盐碱芽孢杆菌）、固
氮菌、解磷菌的复合菌肥，耐盐碱微生物可调节黑土pH 值，固氮菌和解磷菌可提升黑土氮、磷含量，同
时有益微生物可抑制黑土中病原菌的生长，减少病虫害；与化肥相比，微生物菌肥可实现“改良土壤+提
升肥力”的双重效果，且不会造成土壤板结和环境污染，这一实践路径是高考微生物应用与生态农业结合
的核心考点。
④ 立体农业模式：结合黑土地区的地形特点，构建“林地-草地-农田”的立体结构，林地和草地可保持水
土（根系固定土壤，减少水土流失），其枯枝落叶经微生物分解后可增加黑土肥力，农田种植主粮作物，
实现“生态保护+粮食生产”的协同，关联生态系统的整体性和物质循环知识点。
1．（2026 模拟预测）黑土退化导致土壤肥力下降、盐碱化加剧，科研人员利用微生物菌肥（含固氮菌、
分解菌）改良黑土，同时推行秸秆还田模式，推动黑土生态农业发展。回答下列问题：
(1) 微生物菌肥中的固氮菌属于________（填“自养型”或“异养型”）微生物，其固氮作用的本质是将
________转化为________，供黑土中作物吸收利用。固氮菌与作物的种间关系是________。
(2) 秸秆还田后，分解菌将秸秆中的纤维素分解为________，该过程需要纤维素酶，纤维素酶的合成与微
生物的________（填细胞器）有关。分解菌分解秸秆的过程中，能量流动的特点是________。
(3) 微生物菌肥施用后，黑土的pH 值逐渐趋于中性，缓解了盐碱化问题，推测其原因是________。若要检
测黑土中分解菌的数量，可采用________法进行计数，该方法的核心原理是________。
(4) 结合生态系统物质循环的知识点，分析秸秆还田+微生物菌肥模式对黑土肥力提升的作用机制。
【答案】(1) 异养型 空气中的氮气（N₂） 含氮无机物（氨或铵盐） 互利共生
(2) 葡萄糖 核糖体 单向流动、逐级递减
(3) 微生物代谢过程中产生的有机酸（或碱性物质）调节了土壤pH 值 稀释涂布平板 当样品稀释
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度足够高时，每个菌落来自一个活菌，通过计数菌落数可估算活菌数量
(4)
①秸秆中的有机物经分解菌分解，转化为无机盐（氮、磷、钾等）和CO₂，无机盐可被作物吸收利
用，CO₂ 供作物光合作用，实现物质循环再生；② 分解菌分解有机物的过程中，产生的有机质可增加黑
土腐殖质含量，提升黑土肥力；③ 固氮菌将空气中的氮气转化为含氮无机物，弥补黑土氮元素流失，进
一步提升黑土肥力，实现“秸秆→微生物→作物”的物质循环，减少化肥使用，保护黑土生态。
【分析】本题结合黑土微生物改良和秸秆还田，考查微生物代谢、生态系统物质循环、种间关系等核心知
识点，贴合黑土生态农业热点，重点考查学生的知识迁移能力和分析能力，符合高考“生产实践+基础知
识点”的命题模式。
【详解】（1）固氮菌不能自主合成有机物，需利用土壤中的有机物供能，属于异养型微生物；其固氮作
用是将空气中的氮气（N₂）转化为氨或铵盐等含氮无机物，供作物吸收。固氮菌为作物提供含氮营养，作
物为固氮菌提供有机物和生存环境，二者为互利共生关系。
（2）纤维素的基本单位是葡萄糖，分解菌产生的纤维素酶可将秸秆中的纤维素分解为葡萄糖；纤维素酶
的化学本质是蛋白质，合成场所是核糖体。微生物分解秸秆的过程中，能量流动遵循单向流动、逐级递减
的特点，大部分能量以热能形式散失，少部分用于微生物自身的生长、繁殖。
（3）微生物代谢过程中可能产生有机酸（中和土壤碱性）或碱性物质（中和土壤酸性），从而调节黑土
pH 值，缓解盐碱化。检测土壤中微生物数量常用稀释涂布平板法，其核心原理是稀释后每个菌落对应一
个活菌，通过计数菌落数可估算活菌数量。
（4）结合物质循环的核心逻辑，从秸秆分解、微生物作用、物质再生三个角度分析，突出“循环利用”
的生态农业理念，贴合黑土肥力提升的核心需求，同时关联生态系统物质循环的知识点，确保答案与热点
紧密结合。
2．（2026 模拟预测）为保护黑土资源，我国推行黑土生态农业模式，其中“玉米-大豆轮作+微生物菌
肥”模式可有效平衡黑土养分、提升土壤肥力，同时减少病虫害。回答下列问题：
(1) 玉米-大豆轮作模式中，大豆根部的根瘤菌可固氮，根瘤菌与大豆的种间关系是________，与黑土中的
分解菌相比，根瘤菌的突出特点是________。
(2) 轮作模式可平衡黑土养分消耗，原因是________。微生物菌肥中的解磷菌可将黑土中难利用的磷元素
转化为可吸收的磷酸盐，该过程体现了微生物在生态系统中的________作用。
(3) 科研人员对比了轮作+菌肥组、单一种植+化肥组的黑土有机质含量和微生物种类，发现轮作+菌肥组的
黑土有机质含量更高、微生物种类更丰富，推测其原因是________。
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(4) 黑土生态农业模式中，“循环利用”的核心是实现物质循环和能量多级利用，请结合该模式，举例说
明如何实现能量的多级利用。
【答案】(1) 互利共生 可进行固氮作用，将N₂ 转化为含氮无机物（或不依赖土壤中的含氮营养）
(2) 玉米和大豆对黑土中不同养分（如玉米需氮多、大豆需磷钾多）的需求不同，轮作可避免单一养分过
度消耗 分解者
(3)
①轮作可减少化肥使用，避免化肥对微生物的抑制作用；② 秸秆还田（玉米、大豆秸秆）为微生物提
供充足的有机物，促进微生物繁殖；③ 微生物菌肥补充了黑土中的有益微生物，增加微生物种类，微生
物分解有机物产生更多有机质，提升黑土肥力。
(4)
①玉米、大豆秸秆可作为饲料喂养家畜，家畜粪便经微生物分解后作为菌肥施入黑土，实现“秸秆→
家畜→粪便→微生物→作物”的能量多级利用；② 微生物分解秸秆产生的热能可用于温室大棚保温，实
现能量的合理利用；③ 作物秸秆可用于发酵产生沼气，沼气可作为能源使用，沼气渣作为菌肥施入黑
土，进一步实现能量多级利用。
【分析】本题聚焦黑土生态农业的轮作模式，结合微生物作用、物质循环和能量流动，考查生态农业的核
心原理，重点考查学生的综合应用能力和逻辑推理能力，贴合高考对生态农业热点的考查趋势。
【详解】（1）根瘤菌与大豆互利共生，根瘤菌固氮为大豆提供营养，大豆为根瘤菌提供有机物。分解菌
的主要作用是分解有机物，而根瘤菌的突出特点是可进行固氮作用，将空气中的氮气转化为含氮无机物，
无需依赖土壤中的含氮营养。
（2）不同作物对土壤养分的需求不同，玉米需氮量高，大豆需磷钾量高，轮作可避免单一作物对某一养
分的过度消耗，平衡黑土养分。解磷菌将难利用的磷元素转化为可吸收的磷酸盐，属于分解者的分解作
用，促进物质循环。
（3）从轮作的优势、秸秆的作用、菌肥的作用三个角度分析，轮作减少化肥使用，保护微生物；秸秆提
供有机物，促进微生物繁殖；菌肥补充有益微生物，丰富微生物种类，进而增加有机质含量。
（4）能量多级利用的核心是将废弃物中的能量充分利用，结合黑土生态农业模式，举例需具体（如秸
秆、粪便的利用），体现“废弃物→能量→再利用”的逻辑，贴合生态农业的核心理念。
3．（2026 模拟预测）黑土盐碱化导致作物生长受限，科研人员筛选出耐盐碱微生物（如耐盐碱芽孢杆
菌），用于黑土改良，同时结合生态农业中的覆盖种植模式，缓解黑土盐碱化、提升肥力。回答下列问
题：
(1) 耐盐碱芽孢杆菌能在高盐碱黑土中生存，其细胞膜上的________可调节细胞内渗透压，避免细胞因渗
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透作用失水。该微生物的代谢类型为异养需氧型，其有氧呼吸的主要场所是________（填细胞结构）。
(2) 筛选耐盐碱微生物时，需配制________的培养基，该培养基的作用是________。若要分离纯化耐盐碱
芽孢杆菌，可采用________法。
(3) 覆盖种植（如用玉米秸秆覆盖黑土表面）可缓解黑土盐碱化，其原因是________。覆盖种植与耐盐碱
微生物结合，对黑土改良的协同作用是________。
(4) 结合生态系统稳定性的知识点，分析微生物改良+覆盖种植模式对黑土生态系统稳定性的影响，并说明
理由。
【答案】(1) 载体蛋白（或通道蛋白） 细胞膜（或细胞质膜）
(2) 高盐碱（或与黑土盐碱度一致） 筛选出耐盐碱微生物，抑制不耐盐碱微生物的生长 平板划
线法（或稀释涂布平板）
(3)
①减少黑土表面水分蒸发，降低土壤盐分浓度；② 秸秆覆盖可遮挡阳光，降低黑土温度，减少盐分积
累 覆盖种植为耐盐碱微生物提供有机物和适宜的生存环境，促进微生物繁殖，增强微生物的盐碱化
改良能力；微生物分解秸秆产生的有机质，提升黑土肥力，进一步缓解盐碱化，实现协同改良。
(4) 该模式可提高黑土生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性。理由：① 微生物种类增加，黑土生物多
样性提升，营养结构更复杂，抵抗力稳定性增强；② 微生物改良和覆盖种植可修复黑土结构，提升黑土
肥力，使黑土生态系统在受到干扰后（如盐碱化加剧），更易恢复到正常状态，恢复力稳定性增强；③
物质循环效率提高，生态系统的自我调节能力增强，进一步提升生态系统稳定性。
【分析】本题结合黑土盐碱化改良，考查微生物的筛选、细胞结构、生态系统稳定性等知识点，延伸微生
物土壤改良的实践应用，重点考查学生的实验设计能力和知识迁移能力，符合高考“实验探究+热点应
用”的命题方向。
【详解】（1）耐盐碱微生物可通过细胞膜上的载体蛋白（或通道蛋白）主动运输离子，调节细胞内渗透
压，避免失水。细菌没有线粒体，有氧呼吸的主要场所是细胞膜（细胞质膜），细胞膜上附着有氧呼吸相
关的酶。
（2）筛选耐盐碱微生物需配制高盐碱培养基，起到选择作用，只允许耐盐碱微生物生长，抑制其他微生
物。分离纯化微生物常用平板划线法或稀释涂布平板法。
（3）覆盖种植的核心作用是减少水分蒸发、降低盐分积累；与耐盐碱微生物结合，从微生物的生存环
境、秸秆分解、盐碱化改良三个角度分析协同作用，体现“种植+微生物”的协同效应。
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（4）结合生态系统稳定性的两个方面（抵抗力稳定性、恢复力稳定性），从生物多样性、营养结构、自
我调节能力三个角度分析，说明该模式对黑土生态系统稳定性的提升作用，贴合生态系统稳定性的核心考
点。
1．黑土粮仓建设中，“微生物菌肥+秸秆还田”模式成为黑土改良的核心技术，该模式利用分解菌分解秸
秆，固氮菌、解磷菌提升黑土肥力，同时减少化肥使用。回答下列问题：
(1) 分解菌分解秸秆中的有机物时，需要消耗________（填“氧气”或“氧气和无氧”），原因是
________。固氮菌与解磷菌的种间关系是________。
(2) 若要探究不同微生物菌肥对黑土有机质含量的影响，需设置对照组和实验组，对照组的处理是
________，实验组的处理是________。实验的因变量是________，无关变量有________（答两点）。
(3) 秸秆还田后，黑土中的CO₂ 浓度会升高，这对作物的光合作用有什么影响？请简要说明。
(4) 结合生态系统物质循环和能量流动的知识点，分析“微生物菌肥+秸秆还田”模式对黑土生态农业可持
续发展的意义。
【答案】(1) 氧气和无氧 黑土中的分解菌包括有氧分解菌和无氧分解菌，有氧分解菌在有氧条件下分
解有机物，无氧分解菌在无氧条件下分解有机物 竞争
(2) 不施加任何微生物菌肥，只进行秸秆还田 分别施加不同种类的微生物菌肥，同时进行秸秆还田
黑土有机质含量 黑土温度、湿度、秸秆还田量（答两点即可）
(3) 一定范围内，黑土中CO₂ 浓度升高会促进作物的光合作用；理由：CO₂ 是光合作用暗反应的原料，CO₂
浓度升高，可提高暗反应中CO₂ 的固定效率，增加有机物的合成量，从而提高作物产量；但CO₂ 浓度过高
会抑制作物的呼吸作用，反而影响光合作用效率（合理即可）。
(4)
①物质循环角度：秸秆中的有机物经微生物分解转化为无机物（氮、磷、钾等），无机物可被作物重
新吸收利用，实现黑土生态系统的物质循环再生，减少化肥使用，降低黑土肥力消耗；② 能量流动角
度：秸秆中的能量经微生物分解，一部分转化为热能散失，一部分用于微生物自身生长繁殖，微生物可作
为土壤中小型动物的食物，实现能量的多级利用，提高能量利用率；③ 生态保护角度：减少秸秆焚烧带
来的环境污染，同时微生物菌肥可改良黑土结构，缓解黑土盐碱化、板结问题，保护黑土生态系统，实现
黑土农业的可持续发展。
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【分析】本题结合黑土生态农业的“微生物菌肥+秸秆还田”模式，考查微生物代谢、实验设计、物质循
环和能量流动等核心知识点，贴合黑土改良热点，重点考查学生的实验设计能力、综合应用能力和生态保
护意识，符合高考“生产实践+生态理念”的命题趋势。
【详解】（1）黑土中的分解菌包括有氧分解菌（如枯草杆菌）和无氧分解菌（如甲烷菌），有氧分解菌
在有氧条件下分解有机物，无氧分解菌在无氧条件下分解有机物，因此分解菌分解秸秆时需要消耗氧气和
无氧。固氮菌和解磷菌均利用黑土中的营养物质（如有机物、无机盐），二者种间关系为竞争。
（2）探究不同微生物菌肥的影响，实验的自变量是微生物菌肥的种类，因变量是黑土有机质含量，对照
组需不施加微生物菌肥，只进行秸秆还田，实验组分别施加不同种类的微生物菌肥，同时保持秸秆还田等
无关变量（温度、湿度、秸秆量）一致，符合实验设计的单一变量原则和对照原则。
（3）CO₂ 是光合作用暗反应的原料，一定范围内，CO₂ 浓度升高可促进暗反应，提高光合作用效率；但
CO₂ 浓度过高会抑制作物呼吸作用，影响作物的能量供应，进而影响光合作用，需辩证分析，贴合光合作
用的影响因素考点。
（4）结合物质循环（物质再生、肥力提升）和能量流动（多级利用、提高利用率）的核心知识点，分析
该模式对黑土生态农业可持续发展的意义，同时兼顾生态保护，贴合黑土改良和生态农业的核心理念，确
保答案与考点紧密关联。
2．为解决黑土水土流失和肥力下降问题，科研人员推行“林草间作+微生物改良”的生态农业模式，林草
可保持水土，微生物可提升黑土肥力。回答下列问题：
(1) 林草间作模式中，林木和草本植物的种间关系是________，该模式可保持水土的原因是________。林
草的枯枝落叶经微生物分解后，可增加黑土的________含量，提升肥力。
(2) 微生物改良黑土时，需向黑土中接种有益微生物，接种前需对黑土进行灭菌处理吗？请说明理由。若
要检测接种后黑土中有益微生物的数量变化，可采用什么方法？
(3) 林草间作+微生物改良模式中，能量流动的起点是________，该模式实现能量多级利用的具体体现是什
么？
(4) 请设计实验验证“林草间作+微生物改良”模式比单一微生物改良模式更能提升黑土肥力，写出实验思
路、预期结果及结论。
【答案】(1) 竞争 林草的根系可固定黑土，减少水土流失；林草的枯枝落叶可覆盖黑土表面，减少水
分蒸发和土壤侵蚀 有机质（或腐殖质）
(2) 不需要；理由：黑土中本身含有大量有益微生物，灭菌处理会杀死黑土中的有益微生物，破坏黑土生
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态系统的物质循环，反而不利于黑土改良。检测方法：稀释涂布平板法（或平板划线法），定期检测黑土
中有益微生物的菌落数，分析数量变化。
(3) 生产者（林草、作物）固定的太阳能 具体体现：林草的枯枝落叶经微生物分解，能量被微生物利
用；微生物可作为土壤小型动物的食物，能量传递给小型动物；作物吸收微生物分解产生的无机物，进行
光合作用固定太阳能，实现能量的多级利用。
(4) 实验思路：选取三块面积、土壤条件（肥力、盐碱度）相同的黑土地块，分为三组：甲组（对照
组）：不进行任何改良；乙组（单一微生物改良组）：只施加微生物菌肥；丙组（林草间作+微生物改良
组）：种植林草，同时施加相同量的微生物菌肥；在相同且适宜的条件下培养一段时间，检测三组黑土的
有机质含量、氮磷钾含量，对比分析。
预期结果：丙组黑土的有机质含量、氮磷钾含量显著高于乙组，乙组显著高于甲组。
结论：“林草间作+微生物改良”模式比单一微生物改良模式更能提升黑土肥力。
【分析】本题结合黑土生态农业的“林草间作+微生物改良”模式，考查种间关系、微生物检测、能量流
动、实验设计等核心知识点，贴合黑土水土流失和肥力下降的改良需求，重点考查学生的实验设计能力、
知识迁移能力和综合应用能力，符合高考“实验探究+生态保护”的命题方向。
【详解】（1）林草间作中，林木和草本植物竞争阳光、水分和土壤养分，种间关系为竞争。林草可保持
水土的原因：根系固定土壤，减少水土流失；枯枝落叶覆盖地表，减少水分蒸发和土壤侵蚀。林草的枯枝
落叶经微生物分解后，产生腐殖质，增加黑土有机质含量，提升肥力。
（2）接种前无需对黑土灭菌，因为黑土中本身存在有益微生物，灭菌会破坏黑土生态系统，影响物质循
环。检测黑土中有益微生物数量的常用方法是稀释涂布平板法或平板划线法，通过计数菌落数分析数量变
化。
（3）生态系统能量流动的起点是生产者固定的太阳能，该模式中生产者为林草、作物。能量多级利用的
具体体现，需结合林草、微生物、小型动物、作物的能量传递关系，说明废弃物（枯枝落叶）中的能量被
充分利用，贴合能量多级利用的核心理念。
（4）实验设计需遵循对照原则和单一变量原则，设置三组（对照组、单一微生物组、林草+微生物组），
控制无关变量，通过检测黑土肥力指标（有机质、氮磷钾含量）对比效果，实验思路、预期结果和结论需
逻辑一致，符合实验设计的规范要求。
3．黑土生态农业中，微生物不仅可改良土壤，还能抑制病虫害的发生，如枯草杆菌可产生抗生素，抑制
黑土中病原菌的生长。回答下列问题：
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(1) 枯草杆菌产生抗生素的过程，属于微生物的________代谢（填“初级”或“次级”），该代谢产物的
产生与微生物的________有关。
(2) 枯草杆菌与黑土中病原菌的种间关系是________，抗生素可抑制病原菌的________，从而达到防治病
虫害的目的。与化学农药相比，枯草杆菌防治病虫害的优势是________（答两点）。
(3) 科研人员发现，黑土中微生物的种类和数量与黑土肥力呈正相关，请分析其原因。
(4) 结合黑土退化的问题，提出“微生物+生态农业”的综合改良方案，并说明该方案的优势。
【答案】(1) 次级 基因（或遗传物质）
(2) 竞争 细胞分裂（或蛋白质合成、细胞膜合成） ① 无污染，不会破坏黑土生态系统；② 对
有益微生物无抑制作用，保护黑土生物多样性；③ 可长期发挥作用，持续抑制病虫害，减少农药使用
（答两点即可）
(3) 黑土中微生物种类和数量越多，分解有机物的效率越高，可将更多的有机物转化为无机物和腐殖质，
提升黑土肥力；同时，有益微生物（固氮菌、解磷菌）可增加黑土中氮、磷等营养元素的含量，进一步提
升黑土肥力，因此微生物的种类和数量与黑土肥力呈正相关。
(4) 综合改良方案：① 施用含固氮菌、解磷菌、耐盐碱菌的复合微生物菌肥，改良黑土肥力，缓解盐碱
化；② 推行玉米-大豆轮作+秸秆还田模式，平衡黑土养分消耗，为微生物提供充足的有机物，促进微生
物繁殖；③ 构建“林草间作”立体农业模式，保持水土，减少黑土流失，同时为微生物提供适宜的生存
环境；④ 减少化肥、农药使用，保护黑土中的有益微生物，维持黑土生态系统的稳定性。
优势：① 实现微生物改良与生态农业的协同，既提升黑土肥力，又保护黑土生态，实现可持续发展；②
减少化肥、农药使用，降低环境污染，保护黑土生物多样性；③ 适配黑土退化的多种问题（肥力下降、
盐碱化、水土流失），改良效果更全面；④ 操作简便、可推广，适合黑土地区大规模农业生产。
【分析】本题结合黑土微生物改良和生态农业，考查微生物代谢、种间关系、黑土改良方案设计等核心知
识点，贴合黑土退化改良的热点需求，重点考查学生的综合应用能力、方案设计能力和生态保护意识，符
合高考“生产实践+方案设计”的命题趋势。
【详解】（1）抗生素是微生物生长到一定阶段产生的、对其他微生物有抑制或杀灭作用的代谢产物，属
于次级代谢产物，其产生由微生物的基因（遗传物质）决定。
（2）枯草杆菌与黑土中病原菌均利用黑土中的营养物质，种间关系为竞争。抗生素可抑制病原菌的细胞
分裂、蛋白质合成或细胞膜合成，从而抑制病原菌生长繁殖，达到防治病虫害的目的。与化学农药相比，
枯草杆菌防治的优势是无污染、保护有益微生物、持续发挥作用等，答两点即可。
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（3）从微生物在物质循环中的作用入手，分析微生物种类和数量与黑土肥力的关系：微生物数量和种类
越多，分解有机物的效率越高，产生的腐殖质和无机物越多，黑土肥力越高，逻辑清晰，贴合生态系统物
质循环和微生物代谢的考点。
（4）综合改良方案需结合黑土退化的主要问题（肥力下降、盐碱化、水土流失），整合微生物菌肥、轮
作、秸秆还田、林草间作等生态农业模式，方案全面、可操作。优势从协同改良、生态保护、适配性、可
推广性四个角度分析，贴合黑土农业可持续发展的需求。
1．（2026·陕西榆林·二模）如图为某药用植物的育种流程图。下列叙述错误的是（ ）
A．①③④⑤育种过程的优点是可明显缩短育种年限
B．与丁相比，戊的茎秆粗壮、营养物质的含量有所提高
C．⑤过程和⑥过程所用的试剂相同且都可处理萌发种子
D．图中共涉及3 种育种技术，戊自交后代会发生性状分离
【答案】C
【详解】A、①③④⑤属于单倍体育种，单倍体育种的优点就是可明显缩短育种年限，A 正确；
B、丁是二倍体，戊是四倍体，多倍体植株的特点是茎秆粗壮，营养物质含量升高，B 正确；
C、⑤和⑥都常用秋水仙素处理，试剂相同，但⑤是诱导单倍体染色体加倍，单倍体高度不育，无法得到
萌发的种子，⑤只能处理单倍体幼苗；只有⑥可以处理萌发的种子，C 错误；
D、图共涉及杂交育种、单倍体育种、多倍体育种3 种育种技术；戊基因型为AAaaBBbb，存在等位基因，
属于杂合子，自交后代会发生性状分离，D 正确。
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2．（2026·四川绵阳·三模）黑麦（RR）是高产优质栽培小麦（AABBDD）的近缘种，R、A、B、D 代表不同
的染色体组，每组均为7 条染色体，黑麦1 号染色体短臂（1RS）上有抗病、抗逆基因。科研人员设计了如
下以回交（子代再与亲本杂交）为主的技术路线并持续抗性筛选，以期获得含1BL/1RS 新染色体（由小麦
的1B 染色体长臂与黑麦的1RS 拼接而成），兼具高产与强抗性的小麦新品种。下列分析正确的是（ ）
A．该技术的原理有染色体变异和基因突变
B．①表示花药离体培养后诱导染色体加倍
C．若按染色体数目区分，则F3有7 种类型
D．③表示多次回交后再自交，保留纯合体
【答案】D
【详解】A、分析题图可知，该技术过程涉及杂交和染色体数目加倍，故其原理有基因重组和染色体变异，
A 错误；
B、根据题干信息可知，R、A、B、D 代表不同的染色体组，每组均为7 条染色体，故F1是异源多倍体，不
能形成正常配子（花粉），因此①应表示对F1幼苗进行秋水仙素处理，使其染色体加倍，B 错误；
C、分析题图，F2中AABBDDR 减数分裂时，AABBDD 正常分离后每个配子必含ABD（21 条），而R 组单独
存在，产生配子时会联会紊乱，随机进入配子，数目可为0~7 条。因此F2可产生8 种配子（21+0~7 条染色
体），与小麦配子（21 条）结合后，F3的染色体数目为42~49 条，共8 种类型，C 错误；
D、回交可以使后代逐渐恢复高产优质栽培小麦的遗传背景，自交可以使基因纯合，通过筛选保留纯合体，
从而获得兼具高产与强抗性的小麦新品种，因此，③表示多次回交后再自交，D 正确。
3．（2026·陕西宝鸡·三模）油菜是由白菜（2N＝20）与甘蓝（2N＝18）杂交再低温诱导加倍形成的异源四
倍体。油菜味道甘美，营养丰富，但容易被线虫侵染造成减产，而萝卜（2N＝18）具有抗线虫病基因。科
学家通过下图所示途径获得了抗线虫病油菜。下面说法错误的是（ ）
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A．白菜与甘蓝杂交产生的F1不可育，说明它们之间有生殖隔离
B．R1的染色体组为AABBC，体细胞中染色体数最多可能是94 条
C．选出的抗病植株R2至Rn中，R2体细胞有丝分裂中期的染色体数可能是38~47 条
D．若抗线虫病油菜Rn的染色体数是38 条，可能是因为发生了基因重组
【答案】D
【详解】A、白菜和甘蓝杂交得到的F1染色体组成为AB，没有同源染色体，减数分裂无法正常联会，不能
产生可育配子，因此F1不可育，说明白菜和甘蓝之间存在生殖隔离，A 正确；
B、个体R1是油菜AABB（配子为AB，共19 条染色体）和异源六倍体AABBCC（配子为ABC，共10+9+9=28
条染色体）杂交获得，染色体组成为AABBC，体细胞染色体数为19+28=47 条；有丝分裂后期染色体数目
加倍，因此体细胞中染色体数最多可达94 条，B 正确；
C、R1(AABBC)与油菜(AABB)回交得到R2，R1染色体组成为AABBC，减数分裂时，C 组的9 条染色体无同源染
色体，会随机分配到配子中，因此R1的配子包括AB+0 9
∼条C 组染色体，配子染色体数为19 28
∼
；结合油
菜提供的配子（19 条染色体），R2体细胞染色体数为19+(19 28)=38 47
∼
∼
，有丝分裂中期染色体数与体细
胞一致，因此染色体数为38 47
∼
条，C 正确；
D、若Rn染色体数为38 条（和正常油菜染色体数一致），说明额外的萝卜染色体全部丢失，抗线虫病基因
只能通过萝卜染色体片段易位到油菜染色体上得以保留，该变异属于染色体结构变异，不是基因重组，D
错误。
4．（2026·福建福州·二模）为培育种子少的鸡尾葡萄柚新品种，科研人员开展育种实验（如图）。A、B 表
示不同的染色体组，未联会的染色体在减数分裂中会随机分配到细胞一极。下列叙述正确的是（ ）
A．葡萄柚（AAB）产生的配子类型为A、B 或AB 三种
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B．葡萄柚（AAB）种子少的原因可能是其无同源染色体，不能联会
C．葡萄柚（AABB）的形成可能与父本异常减数分裂产生2n 雄配子有关
D．葡萄柚（AABB）与葡萄柚（AAB）相比更符合育种要求
【答案】C
【详解】A、葡萄柚（AAB）的染色体组成为2 个A 组、1 个B 组。减数分裂时，A 组染色体可正常联会，B
组染色体因无同源染色体而无法联会，会随机分配到细胞一极。其产生的配子染色体组成复杂，远不止3
种，A 错误；
B、葡萄柚（AAB）含有2 个A 染色体组，A 组染色体之间存在同源性，可正常联会；仅B 组染色体因只有
1 组，无同源染色体而无法联会。种子少的核心原因是减数分裂时染色体联会紊乱，产生的配子大多染色
体数目异常，受精后难以发育成正常种子，B 错误；
C、若父本发生异常减数分裂（如减数第一次分裂同源染色体未分离、减数第二次分裂姐妹染色单体未分
离），可产生染色体组为BB 的雄配子。该雄配子与母本正常产生的AA 雌配子结合，即可形成 AABB 个体，
C 正确；
D、育种目标是培育种子少的品种。葡萄柚（AAB）减数分裂联会紊乱，产生可育配子极少，因此种子少；
而葡萄柚（AABB）减数分裂时可正常联会，能产生大量可育配子，种子多，不符合育种要求，D 错误。
5．（2026·河南信阳·模拟预测）玉米植株的抗锈病（A）对易感锈病（a）为显性，育种工作者将除草剂抗
性基因D 导入纯种抗锈病植株（插入位置不影响其他基因），获得了抗除草剂的植株Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。已知植
株Ⅰ、Ⅱ导入一个D 基因，植株Ⅲ导入两个D 基因，其中植株Ⅰ、Ⅱ的D 基因导入的位置分别如图1、图
2 所示，植株Ⅲ中D 基因插入的位置未知。不考虑其他变异和致死情况，下列说法正确的是（ ）
A．培育抗除草剂植株Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的方法为杂交育种，利用的育种原理是基因重组
B．让植株Ⅰ、Ⅱ分别与非转基因易感锈病植株杂交，得到的F1表型及比例相同
C．若植株Ⅲ自交后代全为抗除草剂植株，则说明两个D 基因插入非同源染色体上
D．将D 基因整合到染色体的DNA 上，可有效防止因花粉扩散造成的基因污染
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【答案】B
【详解】A、将外源基因 D 导入受体细胞的方法是基因工程育种（转基因技术），原理是基因重组（不同
物种间的基因重组），不是杂交育种，A 错误；
B、植株 I 的基因型可表示为 AD/A（D 与 A 连锁，位于同一条染色体），只能产生两种配子：A/D（含
A 和 D）、A（仅含 A），比例为 1：1。 与 aa（配子 a）杂交，F₁ 基因型：A/Da（抗锈病 + 抗除草
剂）、Aa（抗锈病 + 不抗除草剂），比例 1：1，故F1中抗锈病抗除草剂：抗锈病不抗除草剂 = 1：1。植
株 II 的基因型可表示为 AADO（D 不在A 所在的染色体上，即 AAD），产生配子：AD（含 A 和 D）、
A（仅含 A），比例为 1：1。 与 aa（配子 a）杂交，F₁ 基因型：AaD（抗锈病 + 抗除草剂）、Aa（抗锈
病 + 不抗除草剂），比例 1：1，故F1中抗锈病抗除草剂：抗锈病不抗除草剂 = 1：1，B 正确；
C、植株 III 含 2 个 D 基因，自交后代全为抗除草剂，说明其产生的所有配子都含 D 基因。 可能的插
入位置： 两个 D 基因插入在一对同源染色体上（每条染色体一个 D），基因型可表示为DD，只能产生
含 D 的配子，自交后代全为 D_，全部抗除草剂。 若两个D 基因插入在非同源染色体上，基因型为
DdDd，自交后代会出现不抗除草剂的个体，C 错误；
D、花粉中含有雄配子（精子），雄配子的核中含有整合了 D 基因的染色体，因此 D 基因会随花粉扩散
到其他植株中，造成基因污染，D 错误。
6．（2026·吉林白山·模拟预测）如图为利用甲、乙品种西瓜（2n=22）培育无子西瓜的两种途径。下列叙
述正确的是（ ）
A．经过程①获得的四倍体西瓜与二倍体西瓜存在生殖隔离
B．试剂1 通过前期阻断微管蛋白聚合抑制纺锤体的形成
C．花粉刺激的原理与试剂2 促进子房发育成果实有关
D．培育无子西瓜a 和b 的育种原理都是染色体变异
【答案】A
【详解】A、经过程①获得的四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交，产生的三倍体西瓜不可育，说明四倍体西瓜
与二倍体西瓜之间存在生殖隔离，A 正确；
B、试剂1 属于生长素类似物，不具有阻断微管蛋白聚合抑制纺锤体的形成的功能，B 错误；
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C、花粉刺激可使子房发育成果实，其原理与生长素（题干中试剂1 为生长素类似物）能促进子房发育成
果实相同，试剂2 是秋水仙素，不具有促进子房发育成果实的功能，C 错误；
D、培育无子西瓜a 是用生长素类似物处理未受粉的子房，使其发育成果实，原理是生长素促进果实发育，
不是染色体变异；培育无子西瓜b 的育种原理是染色体变异，D 错误。
7．（2026·辽宁朝阳·二模）为使玉米优良品种H 获得另一品种（供体）的抗病基因，同时保持品种H 的大
部分原有特性，研究人员采用连续杂交的方式进行育种（H 与供体杂交得F1，H 与F1杂交得F2，依此类
推），育种过程如图。下列分析错误的是（ ）
A．该育种过程利用的主要原理是基因重组
B．从F1和F2中随机选择植株与H 进行杂交
C．连续杂交目的是以保持H 原有的遗传特性
D．最后需通过自交得到抗病基因纯合子
【答案】B
【详解】A、采用连续杂交的方式进行育种，主要原理是基因重组，A 正确；
B、从F1和F2中选择携带抗病基因的植株与H 进行杂交，以使玉米优良品种H 获得抗病性状，B 错误；
C、与H 连续杂交目的是尽可能保持H 原有的遗传特性，C 正确；
D、连续杂交用于将一个品种的优良性状(如抗病性)转移到另一个品种中，同时尽量保持接受品种的其他遗
传特性不变，经多代杂交后通过自交、筛选，可得到抗病基因纯合子，D 正确。
8．（2026·陕西西安·一模）袁隆平先生于1964 年率先提出通过培育雄性不育系、雄性不育保持系和雄性
不育恢复系的三系法途径来培育杂交水稻。雄性不育是指植物不能产生花粉的现象，由细胞核基因（可育
基因R 对不育基因r 为显性）和细胞质基因（可育基因为N，不育基因为S）共同控制的。当且仅当核、质
中均为不育基因即基因型为S（rr）时，水稻才表现为雄性不育，其余均表现正常。下列有关叙述错误的是
（ ）
A．S（rr）×S（RR），F1表现为雄性可育，说明S（RR）具有恢复雄性不育的能力，叫做雄性不育恢复
系
B．S（rr）×N（rr），F1表现为雄性不育，说明N（rr）具有保持不育性稳定传递的能力，叫做雄性不育
保持系
C．在S（Rr）自交后代中能选育出雄性不育系和雄性不育恢复系，不能选出雄性不育保持系
D．在N（Rr）自交后代中能选育出雄性不育系和雄性不育保持系，不能选出雄性不育恢复系
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【答案】D
【详解】A、S（rr）×S（RR），F1 表现为雄性可育，使不育的S（rr）子代S（Rr）可育，说明S（RR）具
有恢复雄性不育的能力，叫做雄性不育恢复系，A 正确：
B、S（rr）×N（rr），F1 表现为雄性不育，使不育的亲本S（rr）子代照样为S（rr），保持不育特性，说
明N（rr）具有保持不育性稳定传递的能力，叫做雄性不育保持系，B 正确；
C、在S（Rr）自交后代中能选育出雄性不育系S（rr）和雄性不育恢复系S（RR），不能选出雄性不育保持
系N（rr），C 正确；
D、在N（Rr）自交后代中能选育出雄性不育保持系N（rr），不能选出雄性不育系S（rr）和雄性不育恢复
系S（RR），D 错误。
9．（2026·黑龙江辽宁·模拟预测）岫岩软枣猕猴桃是全国农产品地理标志。研究表明，雄株倍性影响软枣
猕猴桃坐果率及果实品质，坐果率六倍体>四倍体>二倍体。如图是利用野生猕猴桃种子（aa，2n＝58）为
材料培育无子猕猴桃新品种（AAA）的过程，下列叙述正确的是（ ）
A．①②④过程原理都是基因重组
B．③和⑥都可用秋水仙素处理来实现，产生种子都为纯种
C．新品种AAA 为三倍体，与野生猕猴桃aa 为同一物种
D．秋水仙素处理品种AAA 幼苗，可获得体细胞染色体数目为174 条的六倍体
【答案】D
【详解】A、基因型为aa 的个体经过程①产生了新基因，属于诱变育种，原理为基因突变，基因重组指控
制不同性状的基因重新组合，过程②和过程④涉及的基因均为控制同一性状的等位基因，不属于基因重组，
A 错误；
B、经过过程③和⑥后细胞中染色体数目均加倍，可通过秋水仙素抑制分裂过程中纺锤体的形成而实现，
但过程③所获得个体基因型为AAaa，为杂合子，B 错误；
C、新品种AAA 由AA 和AAAA 杂交获得，含有三个染色体组，属于三倍体，会因为减数分裂过程中联会紊
乱而高度不育，与野生猕猴桃aa 之间有生殖隔离，不能称为同一物种，C 错误；
D、野生猕猴桃2n=58，则每个染色体组中有29 条染色体，猕猴桃品种AAA 体细胞中有三个染色体组，即
3n=87 条染色体，加倍后可获得六倍体6n=174 条，D 正确。
10．（2026·重庆·模拟预测）利用卵细胞培育二倍体是目前鱼类育种的重要技术，其原理是经辐射处理的
精子入卵后不能与卵细胞核融合，只激活卵母细胞完成减数分裂，最终后代的遗传物质全部来自卵细胞。
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下图所示的是两种常见的育种方法，下列相关叙述错误的是（ ）
A．方法一利用了低温能够抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍
B．方法二得到的后代为杂合二倍体，可能是初级卵母细胞在减Ⅰ前期发生了基因重组
C．若某种鱼性别决定方式为ZW 型，则通过上述育种方式得到的后代均为雌性
D．经紫外线辐射处理的精子中发生染色体断裂，属于染色体变异
【答案】C
【详解】A、图中方法一是用低温处理卵细胞，抑制纺锤体的形成，从而使染色体加倍，A 正确；
B、方法二是低温抑制极体排出，形成二倍体，这种方法形成的二倍体往往是杂合二倍体，因为减数分裂
时，同源染色体的非姐妹染色单体间容易发生互换即基因重组，B 正确；
C、若鱼的性别决定是ZW 型，雌鱼产生的卵细胞的性染色体是Z 或者W，加倍后是ZZ 或者WW，由于
WW 不能成活，所以子代的性染色体组成是ZZ，全为雄性，C 错误；
D、辐射处理可导致精子染色体断裂，这属于染色体结构变异，D 正确。
故选C。
二、解答题
11．（2026·四川绵阳·三模）杂交水稻之父——袁隆平院士开创的“三系法杂交水稻”是我国粮食安全的
重大科技成果。三系为：不育系“珍汕97A”、保持系“珍汕97B”、恢复系“明恢63”，如下表所示。已知
水稻雄性不育由细胞质基因（N/S）和细胞核基因（R/r）共同控制，只要有N 或R 时，即为雄性可育，基
因型S（rr）才表现为雄性不育。
类型
品种名称
功能
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不育系
珍汕97A
接受外来花粉结实
保持系
珍汕97B
自交为保持系，与不育系杂交后
代为不育系
恢复系
明恢63
自交为恢复系，与不育系杂交产
生可育杂交种
回答下列问题。
(1)水稻（2n=24）的基因组计划需要测定______条染色体上的DNA 序列。利用雄性不育系进行杂交水稻培
育的优势是_______。
(2)雄性可育水稻的基因型共有______种。珍汕97B 的基因型为___________；明恢63 的基因型为
__________。
(3)现有3 个品系的纯合易感稻瘟病水稻（tt），其中明恢63 易感病水稻发生显性突变产生了抗稻瘟病水稻
（TT），请根据三系配套法设计杂交实验，验证控制稻瘟病抗性的基因与控制育性的核基因位于非同源染
色体上。用遗传图解表示，要求写出亲本基因型和表型，子代基因型和表型分离比。
【答案】(1) 12 省去人工去雄步骤，节约时间和成本
(2) 5 N（rr） N（RR）或S（RR）
(3)
【详解】（1）水稻为雌雄同株植物，没有性染色体，2n=24，因此基因组测序需要测定1 个染色体组的全
部染色体，即12 条DNA。雄性不育系自身花粉不育，杂交时无需人工去雄，可大幅节省人力工作量。
（2）根据题意，只有S(rr)表现雄性不育，所有可能基因型共2（细胞质S/N）×3（核RR/Rr/rr）=6 种，去
掉不育型S(rr)，可得可育基因型共5 种。保持系珍汕97B 需满足：自交保持可育，与不育系S(rr)杂交后代
全为不育系S(rr)，说明其核基因全为r，且自身可育，因此基因型为N(rr)；恢复系明恢63 需满足：与不育
系S(rr)杂交后代全可育，说明核基因全为R，因此基因型为N(RR)或S(RR)。
（3）验证两对核基因位于非同源染色体上，即验证两对基因遵循基因自由组合定律，先让纯合不育易感
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系S(rrtt)与纯合抗病恢复系N(RRTT）或者S(RRTT）杂交得到双杂合可育抗病F1S(RrTt)，再让F1自交，若后
代性状分离比为9:3:3:1，即可证明两对基因位于非同源染色体上。遗传图解如图：
12．（2026·云南昆明·模拟预测）研究人员用γ 射线照射大量二倍体野生型植物的种子，这些种子长成的植
株全为高秆，这些高秆植株自交，只有1 株高秆植株的子代出现矮秆植株，让该矮秆植株与一野生型植株
杂交得F1，F1自交得F2．控制高秆和矮秆的基因用A、a 表示。回答下列问题：
(1)该矮秆植株是通过________育种获得的，矮秆性状由________（填“A”或“a”）基因控制。
射线照射
大量种子，却只有1 株高秆植株自交的子代出现矮秆植株，原因主要是________。F2中a 基因的频率为
________。
(2)研究发现，A 基因中插入了一段外来序列后突变成a 基因，研究人员设计了3 种引物（P1~P3），位置如
图1（→表示引物5'→3'方向）。以F2中3 个单株（甲、乙、丙）的DNA 为模板，使用不同引物组合进行
PCR 扩增，琼脂糖凝胶电泳结果分别为图2-A 和2-B（不考虑PCR 结果异常）。
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①图2-A 中使用的引物组合是________；丙单株无扩增条带的原因是________。
②结合图2-A 的扩增结果，在图2-B 中，参照甲的条带补充乙与丙的电泳条带________（将正确条带涂
黑）。
(3)进一步研究发现，a 基因指导合成的肽链比A 基因指导合成的肽链短，推测原因是________。
【答案】(1) 诱变 a 基因突变具有低频性 50%
(2) P2 和P3 丙的基因型为AA，无引物P3 的结合序列，利用引物P2 和P3 扩增时，无法得到扩增
产物
(3)插入序列后，a 基因中编码终止密码子的序列提前，a 基因转录产生的mRNA 提前终止翻译，所以合成
的肽链比A 基因指导合成的短
【详解】（1）研究人员用γ 射线照射大量二倍体野生型植物的种子，γ 射线属于物理诱变因素，通过诱导
基因突变产生新性状，该育种方法为诱变育种。高秆植株自交，子代出现矮秆，说明矮秆是新出现的性状，
即隐性性状，由a 基因控制。基因突变具有低频性，所以
射线照射大量种子却只有1 株高秆植株自交的
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子代出现矮秆植株。F2中a 基因的频率：矮秆（aa）×野生型（AA）→F1（Aa），F1自交得F2（AA：
Aa:aa=1:2:1），a 的基因频率=1/2×1/2＋1/4=1/2。
（2）分析图1：根据引物的扩增方向可知，可选用的引物组合有P1 和P2、P2 和P3。分析P1 和P2：P1、
P2 与A、a 基因都有结合位点，所以P1 和P2 可扩增A、a 基因，且A 基因的扩增序列小于a 基因的扩增序
列，表现为A 基因扩增序列的电泳条带距点样孔较远。分析 P2 和 P3：a 基因有P2 和P3 的结合位点，而
A 基因只有P2 的结合位点，故只有a 基因能扩增出相应序列，电泳后出现相应条带。
①由图2 可知，甲和丙均为高秆(均含A 基因)，乙为矮秆(aa)。观察图2-A，发现矮秆乙(aa)有一条条带，说
明该条带代表a 基因。高秆甲也只含有a 基因条带，说明其基因型为Aa，且A 基因无法被扩增，故所用引
物组合为P2 和P3。丙没有扩增条带，说明其基因型为AA。
②结合图2-A 可知，甲、乙、丙的基因型分别为Aa、aa、AA。图2-B 中，甲有两条条带，分别代表A、a，
结合图1 分析可知，所选引物为P1 和P2，距点样孔较近的代表a 基因的条带，距点样孔较远的代表A 基
因的条带。乙、丙分别只含a 基因扩增条带和A 基因扩增条带，具体条带的绘制为：
（3）a 基因指导合成的肽链比A 基因指导合成的肽链短，可能是插入序列后，a 基因中编码终止密码子的
序列提前，a 基因转录产生的mRNA 提前终止翻译，所以合成的肽链比A 基因指导合成的短。
13．（2026·河南商丘·模拟预测）科研人员对野生型水稻进行诱变育种，筛选出稳定遗传的大穗纯合突变
体甲和大穗纯合突变体乙。大穗水稻结粒多，推广种植大穗水稻符合国家粮食安全的需求。为研究两突变
体的遗传，科研人员进行了如表所示的杂交实验。
杂交组合
F1表型
F1自交，F2表型及比
例
①：突变体甲×野生型
均为野生型
野生型∶突变体＝3 1∶
②：突变体乙×野生型
均为野生型
野生型∶突变体＝3 1∶
③：组合①的F1×组合
②的F1
均为野生型
野生型∶突变体＝
49 15
∶
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回答下列问题：
(1)诱变育种是利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生基因突变，可以提高突变率，创造人类需要
的生物新品种。科研人员培育的突变体甲和突变体乙是否为新的物种？判断并简述理由：________。
(2)根据上述研究结果，组合①的F2中的野生型水稻自交，后代表型为突变体的比例是________。突变体甲
和突变体乙的突变基因________（填“属于”或“不属于”）等位基因，判断理由是________。
(3)组合③中，突变体甲和突变体乙的突变基因遵循________定律遗传，若对组合③中的F1进行测交，则后
代的表型及比例是________。
(4)双脱氧链终止法的原理是带有荧光标记的四种双脱氧核苷酸（ddNTP）能分别代替含有相应碱基的脱氧
核苷酸（dNTP）与模板链互补配对，当双脱氧核苷酸掺入DNA 链时，该链就会终止延伸。研究人员利用
双脱氧链终止法测定DNA 碱基序列，检测了野生型和突变体甲的突变基因，检测结果如图所示。
与野生型相比，突变体甲突变基因的碱基对发生替换的变化是________，DNA 碱基序列测定过程中突变体
甲的模板链的相关碱基序列为5'-______-3'。
【答案】(1)不是。因为突变体甲、乙能够与野生型杂交，可以产生可育后代
(2) 1/6 不属于 若是等位基因，则组合③中F1为野生型∶突变体=3 1∶（或组合③中的F1均为
野生型）
(3) 自由组合（分离） 野生型∶突变体=9 7∶
(4) A-T（T-A）替换为C-G（G-C） TGTGAGCGAATC
【详解】（1）因为突变体甲、突变体乙能够与野生型杂交，可以产生可育后代，因此突变体甲和突变体
乙不属于新的物种。
（2）根据组合①，突变体甲×野生型，F1为野生型，说明突变体甲为隐性突变，即aa×AA，F1为Aa，F2为
AA Aa aa=1 2 1
∶
∶
∶∶，F2中的野生型水稻自交，后代的突变体（aa）的比例为2/3×1/4=1/6。若突变体甲和突变体
乙的突变基因是等位基因，则组合③中F1为野生型∶突变体=3 1∶，因此突变体甲和突变体乙的突变基因不
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属于等位基因。
（3）根据上述研究结果可知，突变体甲和突变体乙的突变基因遵循基因自由组合（分离）定律遗传。组
合③中F1的基因型为1/4AaBb、1/4AaBB、1/4AABb、1/4AABB，F1测交，后代突变体
1/4×3/4+1/4×1/2×2=7/16，野生型∶突变体=9 7∶。
（4）根据题意可知，野生型相关基因部分碱基序列为5′-GATTAGCTCACA-3′，突变体甲相关基因部分碱基序
列为5′-GATTCGCTCACA-3′，因此与野生型相比，突变体甲的相关基因碱基对发生的变化是A-T（T-A）替换
为C-G（G-C）。DNA 碱基序列测定过程中突变体甲的模板链的部分碱基序列为5′-TGTGAGCGAATC-3′。
14．（2026·上海虹口·二模）杂交水稻的培育
水稻是自花授粉植物。天然的雄性不育水稻在有性生殖的过程中，雄蕊发育异常，无法正常授粉；雌蕊正
常发育，可接受花粉完成受精结实。根据不育基因的来源，水稻雄性不育可分为细胞质雄性不育和细胞核
雄性不育。细胞质雄性不育由细胞核基因与细胞质基因共同调控：细胞核R 基因能恢复细胞质S 基因所导
致的雄性不育；细胞质含有N 基因，水稻即表现为可育。研究人员选用CMS、CMS-M 和RF 三个品系的水
稻开展实验，如表所示。
品系
细胞核内的基因
细胞质中的基因
基因型
CMS
rr
S
rr（S）
CMS-M
rr
N
rr（N）
RF
RR
S 或N
RR（S）或RR（N）
注：r 表示细胞核不育基因
(1)据相关信息判断，遵循分离定律的是______。（单选）
A．R 和r
B．S 和N
C．R 和N
D．S 和R
(2)据相关信息判断，水稻CMS、CMS-M 和RF 三个品系的育性分别表现为_______。（单选）
A．可育、不育、不育
B．可育、不育、可育
C．不育、可育、不育
D．不育、可育、可育
(3)CMS 与RF 两个品系的水稻杂交，F1花粉母细胞（相当于初级精母细胞）经减数分裂Ⅰ后的细胞为
______。（编号选填）
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(4)F1自交，其后代细胞质雄性不育个体的占比为_______。
(5)将CMS 与CMS-M 两个品系水稻杂交，F1的基因型为_______，F1产生的配子基因型为_______。（编号
选填）
①r ②S ③r（S） ④rr（S） ⑤rr（N）
研究人员发现一种细胞核雄性不育水稻，它的花粉育性由细胞核基因控制。在长日照条件下，表现为雄性
不育；在短日照条件下，育性均可恢复。参与上述雄性不育的基因有：7 号染色体上显性基因A 和12 号染
色体上隐性基因b，Aa 的表型介于可育与不育之间，即性状不稳定。
(6)在短日照且不考虑基因相互作用的情况下，将Aabb（♀）与AaBb（♂）人工杂交。将F1种植在长日照
条件下，理论上F1性状稳定表现为细胞核雄性不育的概率为_______。
(7)利用水稻雄性不育生产具有杂种优势的杂交水稻是提高水稻产量的有效方法。据相关信息推测，后代均
为杂合体的育种方法有_______。（多选）
A．在短日照条件下，将AA 与aa 杂交
B．在长日照条件下，将BB 与bb 杂交
C．将rr（S）与Rr（N）杂交，其F1与r（S）杂交
D．将r（S）与r（N）杂交，其F1与RR（S）杂交
【答案】(1)A
(2)D
(3)②④
(4)
(5) ④ ③
(6)
(7)ABD
【详解】（1）分离定律是细胞核中等位基因的遗传规律，细胞质基因不遵循基因分离定律。R/r 是细胞核
内的等位基因，遵循分离定律；S/N 是细胞质基因，不遵循。故选A。
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（2）根据题干信息：细胞质含N 则可育；R 能恢复S 导致的不育，无R 时S 细胞质表现不育。CMS：
rr(S)，细胞质为S，细胞核无恢复基因R，表现不育；CMS−Mrr，细胞质为N，表现可育；RF：RR，无论细
胞质是S 还是N，R 可恢复S 的不育、N 本身可育，表现可育。 因此三者育性为不育、可育、可育，故选
D。
（3）CMS(rr)与RF(RR)杂交得F1基因型为Rr，初级精母细胞经减数第一次分裂后，同源染色体分离，形成
的次级精母细胞中只含同源染色体中的一条，每条染色体含有2 个姐妹染色单体，不考虑交叉互换时，同
一条染色体的两个姐妹染色单体基因相同，符合的是图②。
（4）细胞质为母系遗传，F1(Rr)细胞质为S，自交后代细胞质均为S；只有核基因型为rr 时才表现雄性不育，
Rr 自交后代rr 占比为
，因此后代雄性不育个体占比为
。
（5）将CMS 与CMS-M 两个品系水稻杂交，因此F1核基因型为rr（S），F1产生的配子基因型为r（S）。
（6）长日照下，性状稳定的雄性不育要求基因型为AAbb（Aa 性状不稳定，只有纯合AA、纯合bb 才稳定
不育）。亲本为Aabb( )×AaBb( )
♀
♂，拆分计算：Aa×Aa→AA 概率
，bb×Bb→bb 概率
，因此AAbb 概率为
。
（7）A、AA 和aa 杂交，后代全为Aa，均为杂合体，A 正确；
B、7 号染色体上显性基因A 和12 号染色体上隐性基因b 参与光照长短调控的雄性不育，长日照下bb 雄性
不育，可做母本，杂交后代均为杂合体，B 正确；
C、rr(S)×Rr(N)→F1为Rr:rr=1：1，F1做父本与rr(S)杂交，后代为Rr（杂合）：rr（纯合）
=1:1，不都为
杂合体，C 错误；
D、rr(S)×rr(N)→F1为rr(S)，F1做母本与RR(S)杂交，后代全为Rr，均为杂合体，D 正确。
15．（2026·广东清远·二模）稻瘟病菌引起的稻瘟病会显著降低水稻（2n=24）的产量和稻米品质。研究人
员对某抗病品种D 和某高感品种L 进行基因组比较分析，筛选到36 处核苷酸差异，结果如图所示；研究人
员随后对品种D 和品种L 的多株纯合子代的36 处差异位点进行核苷酸分析，探寻该抗性相关基因的位置。
回答下列问题：
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(1)水稻为自花传粉植物，不含性染色体。基因组比较分析需测定_______条染色体。以品种D 和品种L 的
杂交子一代为材料，获得多种高感和抗病纯合株系的最简捷办法是_______。对比发现，所有高感和抗病
株系都存在核苷酸差异位点SNP33，从而得出该抗性相关基因在_______号染色体上。
(2)已知该抗性通过维持高水平的H2O2实现。研究发现该核苷酸差异位点（SNP33）位于基因的启动子区域，
通过PCR 检测稻瘟病菌接种前后_______的含量，可证明稻瘟病菌感染可促进高感个体中的该基因大量表
达，而抗病个体中该基因的表达量几乎不变。研究人员进一步检测了稻瘟病菌感染后过氧化氢酶基因的表
达情况，结果如图，图中品种_______代表抗病品种，判断依据是_______。基于以上研究推测品种D 的抗
病机制是_______。
(3)若品种D 中的某不良基因与该抗性相关基因位于同一号染色体且紧密相邻，将难以通过杂交育种选育出
优质新品种，原因是_______。
【答案】(1) 12 连续自交 3
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(2) 相应mRNA ① 过氧化氢酶能催化H2O2的分解，抗病品种中H2O2水平高表明过氧化氢酶
基因的表达量少 抗性个体中的该抗性相关基因不受病菌诱导，导致过氧化氢酶基因的低表达，从而
维持高水平的H2O2
(3)该抗性相关基因与不良基因紧密相邻，杂交育种时往往一起遗传给子代
【详解】（1）水稻无性别分化，不含性染色体，2n=24，因此基因组测序只需测定1 个染色体组的染色体，
共12 条。水稻为自花传粉植物，从杂交子一代获得纯合株系，最简捷的方法是连续自交，逐代筛选即可
得到纯合株系。根据题图，SNP33 位于3 号染色体，结合题干“所有抗病/高感株系都在 SNP33 存在差
异”，可推测抗性基因位于3 号染色体。
（2）基因的表达量可以通过检测基因转录的mRNA 含量反映，启动子是转录的起点，因此通过PCR 检测
该基因的mRNA 含量，即可验证表达量差异。根据题意，抗病性依赖高水平 H2O2 ，过氧化氢酶会分解
H2O2，因此抗病品种的过氧化氢酶基因表达量更低，图中品种①表达量更低，对应抗病品种。据此推测抗
病机制为：稻瘟病菌感染后，抗病品种D 的过氧化氢酶基因表达量低，过氧化氢酶含量少，H2O2分解少，
维持了H2O2的高水平，因此表现抗病。
（3）抗性基因和不良基因位于同一条染色体上且紧密相邻，减数分裂时同源染色体交叉互换将二者分开
的概率极低，育种时往往一起遗传给子代，很难通过杂交育种选育出优质新品种。
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