第三屆跨區域命題征集活動成果展示(上)

本刊編輯部

1.(云南省麗江市古城區第一中學 和四梅)(不定項)為探究C4植物中的PEPC酶和PPDK酶能否提高C3植物光合作用的效率,研究者將玉米的PEPC酶基因和PPDK酶基因導入水稻后,在灌漿期一定的CO2濃度條件下,分別測定了雙轉基因水稻和原種水稻的葉綠素含量及凈光合速率,結果如圖1所示,下列有關分析正確的是

( )

甲

乙

A.該實驗的自變量為是否導入PEPC酶基因和PPDK酶基因

B.由圖甲可知,雙轉基因水稻對紅光和藍紫光的吸收率比原種水稻高

C.PEPC酶基因和PPDK酶基因通過降低細胞呼吸作用來提高凈光合速率

D.若在適宜光照條件下提高實驗時CO2的濃度,可增加雙轉基因水稻的產量

2.(廣東省陸豐市玉燕中學 童惜慧)我國鹽堿地總面積約為9 913萬公頃,農作物難以生長?！半s交水稻之父”袁隆平科研團隊培育出的“海水稻”(耐鹽堿水稻),可以用一定濃度的海水直接灌溉。這一成果可以提高鹽堿地農作物的產量,實現“億畝荒灘變良田”。請回答下列問題:

(1)海水稻葉肉細胞吸收的光能用于________________。

(2)與普通水稻相比,海水稻能在鹽堿地生長的根本原因是________________。

(3)圖2表示在適宜的條件下,兩種海水稻甲、乙的光合速率隨光照強度的變化情況:據圖可知,更適合在鹽堿灘涂地(光照充足)生長的是________(填“甲”或“乙”),某科研小組推測可能是因為該種海水稻的葉綠素含量更高,請設計實驗驗證該推測。實驗思路:________________。

圖2

(4)氧化物歧化酶簡稱SOD,該酶可清除細胞內自由基,過多的自由基會影響細胞代謝?？蒲腥藛T發現:若用一定濃度的NaCl溶液模擬鹽堿環境處理海水稻和普通水稻,兩者細胞中SOD會發生如圖3所示變化。請根據實驗結果,比較普通水稻和海水稻處理前后細胞中SOD含量的變化:____________________________,此變化的意義是________________。

圖3

3.(廣西南寧市武鳴區武鳴高級中學 李秋蘭)阿爾茨海默病(AD)主要是由患者大腦內某些特定區域的神經元大量死亡造成的。經研究發現,線粒體功能障礙與AD發病存在一定的聯系。

(1)線粒體的________層磷脂分子具有流動性,神經元中的線粒體主要作用是________________。

(2)AD患者在晚期會出現尿失禁現象,此時該患者________(填“具有”或“不具有”)排尿反射。AD患者出現尿失禁的原因是________________________。

(3)線粒體自噬是細胞清除損傷線粒體的方式,需要借助________這一細胞器來完成自噬過程。線粒體自噬的強弱與LC3蛋白成正比,與p62蛋白成反比。研究人員探究了細葉遠志皂苷(TEN)對(AD)模型小鼠腦組織線粒體自噬的影響,結果如下表所示。

組別LC3蛋白p62蛋白正常對照組0.892±0.0360.954±0.017(AD)模型組1.182±0.0931.260±0.013TEN中劑量組1.240±0.1180.758±0.035

據表分析,TEN可________(填“增加”或“減少”)腦細胞中損傷線粒體的數量,判斷的依據是________________________。

4.(太原市第十八中學校 郭靜)蠶絲業是我國傳統優勢產業。生產中發現家蠶(2n=56)的體色多樣,剛孵化的蟻蠶體色有黑色和赤色之分,黑色(B)對赤色(b)為顯性,且基因位于性染色體上(不考慮同源區段)?；卮鹨韵聠栴}。

(1)我國科學家率先完成了家蠶基因組測序及解析,研究過程需對________條染色體上DNA進行核苷酸序列測定。

(2)為研究家蠶的性別決定方式,研究人員選擇兩條黑色雄性與赤色雌性個體交配,若結果是______________________________,則家蠶的性別決定方式為ZW型,而不是XY型。

(3)已確定家蠶的性別決定方式為ZW型,幼蟲時期的另一性狀普通斑和虎斑由等位基因Y、y控制?，F有兩條家蠶雜交,得到F1中雄性個體的表型及比例為普通斑黑色∶虎斑黑色=3∶1,F1中雌性個體的表型及比例為普通斑黑色∶虎斑黑色∶普通斑赤色∶虎斑赤色=3∶1∶3∶1,由此判斷基因Y、y與基因B、b________(填“遵循”或“不遵循”)自由組合定律,理由是________________。親本雌家蠶的基因型是________。

(4)研究發現,在家蠶胚胎發育晚期,若將培養溫度由正常的25℃升高至35℃,會使孵化的幼蟲外骨骼硬度降低,但在25℃條件下其產生的子代仍是正常的。某同學提出這種變化是表觀遺傳現象,你是否認同?請說明理由:________________________________________________。

(5)雄蠶食桑量少、出絲率高、蠶絲質量也較高,實現飼養雄蠶化,可顯著提高經濟效益。研究發現,赤色體色同時還決定了胚胎期的熱敏致死性,即在高溫干燥條件下胚胎致死,請設計雜交實驗以達到只孵化雄蠶的目的(用遺傳圖解和必要的文字表述)。

答案解析·命題過程闡述·專家點評

1.ABD 本題以雙轉基因水稻為載體,創設轉基因后光合作用效率顯著提高的情境,考查考生的實驗探究能力。在本實驗中,對照組為未進行處理的原種水稻,實驗組為導入PEPC酶基因和PPDK酶基因的雙轉基因水稻,因此該實驗的自變量為是否導入PEPC酶基因和PPDK酶基因,A正確;綜合分析兩個圖,雙轉基因水稻的葉綠素含量升高且凈光合速率顯著提高,可推斷雙轉基因水稻通過促進葉綠素的合成來提高光合作用效率。由于葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,因此雙轉基因水稻對紅光和藍紫光的吸收率比原種水稻高,B正確;由題目信息可知,雙轉基因水稻通過促進葉綠素的合成來提高總光合速率,進而提高凈光合速率,而細胞呼吸速率的變化由題中信息無法推測出來,C錯誤;在適宜光照條件下,雙轉基因水稻葉綠素含量高,光反應速率快,若在此基礎上提高實驗時CO2的濃度,暗反應產物增加,可達到增產的效果,D正確。

專家點評：試題有正確的價值觀和科學性。題干及問題設計、術語描述表述清晰科學,指向性明確。試題從探究入手,注重圖形分析,較好考查思維能力。

2.(1)水的光解、ATP的合成 (2)海水稻具有抗(耐)鹽堿基因 (3)甲 取等量的、生長發育良好且狀況基本相同的甲、乙兩種植株的葉片,分別提取、分離兩種植株葉片中的色素,比較最下面 2條色素帶的寬窄(含量) (4)兩種水稻細胞中SOD含量都有上升,但海水稻細胞中上升較為顯著 SOD增多,利于清除過多的自由基,保護細胞以抵抗鹽堿環境(或SOD增多,利于清除過多的自由基,從而有利于細胞抵抗鹽堿環境)

本題以“雜交水稻之父”袁隆平科研團隊培育出了“海水稻”為情境材料,結合科研情境設置了四個問題環節,考查光合作用相關的知識,設問難度層層遞進,能力要求逐步提高。旨在培養學生識圖能力,考查分析與綜合的科學思維,同時滲透科學探究的精神。(1)分析略。(2)從遺傳的角度分析生物與環境相適應的原因,與普通水稻相比,海水稻能在鹽堿地生長的根本原因是海水稻具有抗(耐)鹽堿基因,才能表達出相應的抗性性狀。(3)結合圖2曲線變化,海水稻乙的光合速率在較低光照強度下已經達到飽和,而海水稻甲的光飽和點遠高于海水稻乙,所以海水稻甲更適合在鹽堿灘涂地(光照充足)的地方生長。(4)分析略。

專家點評：試題有正確的價值觀和科學性。題干及問題設計、術語描述表述清晰科學,指向性明確,情境較新穎,知識考點綜合,注重圖形分析與思維能力考查,指向明確,邏輯清晰,情境關聯,設問有一定的思維深度。

3.(1)4 有氧呼吸的主要場所,為細胞生命活動提供能量 (2)具有 AD患者大腦內神經元大量死亡,使得大腦皮層失去了對脊髓的控制 (3)溶酶體 減少 線粒體自噬的強弱與LC3成正比,與p62成反比,TEN中劑量組的LC3含量高于模型組,p62含量低于模型組,說明TEN增強了AD小鼠的線粒體自噬功能,從而減少了腦組織損傷線粒體的數量

本題以論文為背景考查線粒體的結構與功能、神經中樞的調控等相關知識以及實驗結果分析能力。(1)分析略。(2)AD患者能排尿,說明具有排尿反射。尿失禁主要是不能有意識地控制排尿行為,結合題干信息得知患者大腦內某些特定區域的神經元大量死亡,說明大腦皮層受損后失去了對脊髓的控制。(3)溶酶體內部含有多種水解酶,能分解衰老、損傷的細胞器,因此線粒體自噬過程需要借助溶酶體來完成。根據表格信息得知TEN中劑量組的LC3水平高于模型組,而p62水平低于模型組,由題干信息“線粒體自噬的強弱與LC3蛋白成正比,與p62蛋白成反比”可知,TEN可以增強線粒體的自噬水平,從而減少了腦組織損傷線粒體的數量。

命題素材：《基于PINK1/Parkin信號通路研究細葉遠志皂苷對AD模型小鼠腦組織線粒體自噬的影響》

專家點評：試題有正確的價值觀和科學性。題干及問題設計、術語描述表述清晰科學,指向性明確。試題立足真實情境,注重思維能力考查,綜合性較強。

4.(1)29 (2)F1全為黑色或雌雄個體均為黑色∶赤色=1∶1 (3)遵循 F1不同性別的個體中普通斑∶虎斑比例相同,均為3∶1,說明基因Y、y位于常染色體上,與位于性染色體上的B、b遵循自由組合定律 YyZBW (4)不認同,因為表觀遺傳是可遺傳的,該現象并未發生遺傳 (5)選用赤色雄蠶與黑色雌蠶為親本,在F1胚胎期時對卵進行高溫干燥處理,使雌蠶卵致死,雄蠶卵正常孵化(遺傳圖解如圖4)。

圖4

本題基于家蠶伴性遺傳的現象,考查學生對伴性遺傳和自由組合定律的理解和應用。(1)家蠶由性染色體決定性別,所以在基因組測序時要對 27條常染色體加兩條異型的性染色體進行測序。(2)親本為黑色雄性與赤色雌性,若性別決定方式為ZW型,親本基因型為ZBZB/ZBZb和ZbW,則F1全為黑色或雌雄個體均為黑色∶赤色=1∶1。若性別決定方式為XY型,親本基因型為XBY和XbXb,F1雌性個體均為黑色,雄性個體均為赤色。(3)已知B、b位于Z染色體上,統計F1雌性和雄性中普通斑∶虎斑比例均為3∶1,說明基因Y、y位于常染色體上,兩對基因位于非同源染色體上,遵循自由組合定律;F1中雄性全是黑色,雌性中黑色∶赤色=1∶1,且普通斑∶虎斑=3∶1,由此推知親本基因型為YyZBW(♀)×YyZBZb(♂)。(4)環境因素可能會通過基因或染色體上的某些成分的修飾,調控基因表達,進而影響性狀,但本題中基因表達和表型的變化是不可遺傳的,因此不是表觀遺傳現象。(5)分析略。

命題素材：新聞《家蠶超級泛基因組圖譜繪就——創建“數字家蠶”,賦能設計育種》

賈曉虎,楊忠生,雷芳,李應菊,劉萬巧.利用伴性赤蟻基因sch創新育種素材.四川蠶業.2017

周夢婷,劉春.家蠶伴性赤蟻(sch)高溫致死機理研究.西南大學.2014

郭東東,何石寶,唐文超,辛佳,朱勇.家蠶的性別決定分子機制研究進展.蠶業科學.2015

專家點評：試題有正確的價值觀和科學性。題干及問題設計、術語描述表述清晰科學,指向性明確,基于真實情境,立足遺傳規律的應用與分析,關注并考查學生建模能力,試題科學較嚴謹;具有一定思維性,指向明確,邏輯清晰,情境關聯,設問有一定的思考性。