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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
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．(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。
2．(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。
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3．(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。
1．(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
∶
∶
(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。
2．(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
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。
2
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(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。
3．(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。
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．(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
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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
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。
2．(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
3．(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
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、
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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。
1．(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。
2．(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。
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预期结果：实验组拟南芥的果实比对照组更小。
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。
3．(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。
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
生物的代谢、生态农业）
1．(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
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
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(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。
2．(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。
3．(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。
1．(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
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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。
2．(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
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。
3．(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
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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。
1．C
2．D
3．D
4．C
5．B
6．A
7．B
8．D
9．D
10．C
11．(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）
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(3)
12．(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
13．(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
14．(1)A
(2)D
(3)②④
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(4)
(5) ④ ③
(6)
(7)ABD
15．(1) 12 连续自交 3
(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
11
