戴德凌

(廣西柳州高級中學(xué) 545006)

1 題目

玉米自交系(遺傳穩(wěn)定的育種材料)B具有高產(chǎn)、抗病等優(yōu)良性質(zhì)，但難以直接培育成轉(zhuǎn)基因植株，為使其獲得抗除草劑性狀，需依次進(jìn)行步驟Ⅰ、Ⅱ試驗。

步驟Ⅰ 獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米自交系A(chǔ)，技術(shù)路線如圖。

(1) 為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化，構(gòu)建表達(dá)載體需用2種限制酶，選擇的原則是 (單選)。

① Ti質(zhì)粒內(nèi)，每種限制酶只有一個切割位點

② G基因編碼蛋白質(zhì)的序列中，每種限制酶只有一個切割位點

③ 酶切后，G基因形成的兩個黏性末端序列不相同

④ 酶切后，Ti質(zhì)粒形成的兩個黏性末端序列相同

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

(2) 下表是4種玉米自交系幼胚組織培養(yǎng)不同階段的結(jié)果。據(jù)表可知，細(xì)胞脫分化時使用的激素是 ，自交系 的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。

激素 結(jié)果自交系 2,4-D(2.0mg/L)6BA(0.5mg/L)IBA(2.0mg/L)愈傷組織形成率(%)芽的分化率(%)根的誘導(dǎo)率(%)甲991390乙858087丙888312丁168583

(3) 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時，T-DNA攜帶插入其內(nèi)的片段轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞。篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織，需使用含 的選擇培養(yǎng)基。

(4) 轉(zhuǎn)化過程中，愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌，導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長。含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達(dá)，其產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色。用K分別處理以下愈傷組織，出現(xiàn)藍(lán)色的是 (多選)。

A.無農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織

B.無農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織

C.農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織

D.農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織

(5) 組織培養(yǎng)獲得的轉(zhuǎn)基因植株(核DNA中僅插入一個G基因)進(jìn)行自交，在子代含G基因的植株中，純合子占 。繼續(xù)篩選，最終選育出抗除草劑純合自交系A(chǔ)。

步驟Ⅱ 通過回交使自交系B獲得抗除草劑性狀

(6) 抗除草劑自交系A(chǔ)(GG)與自交系B雜交產(chǎn)生F1，然后進(jìn)行多輪回交(如圖)。自交系B作為親本多次回交的目的是使后代 。

(7) 假設(shè)子代生活力一致，請計算圖中育種過程F1、H1、H2、H3各代中含G基因植株的比例，并在圖1中畫出對應(yīng)的折線圖。若回交后每代不進(jìn)行鑒定篩選，直接回交，請在圖2中畫出相應(yīng)的折線圖。

圖1 篩選處理

圖2 未篩選處理

(8) 下表是鑒定含G基因植株的4種方法。請預(yù)測同一后代群體中，4種方法檢出的含G基因植株的比例，從小到大依次是 。

方法檢測對象檢測目標(biāo)檢出的含G基因植株的比例PCR擴(kuò)增基因組DNAG基因X1分子雜交總mRNAG基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物X2抗原—抗體雜交總蛋白質(zhì)G基因編碼的蛋白質(zhì)X3噴灑除草劑幼苗抗除草劑幼苗X4

對Hn繼續(xù)篩選，最終選育出高產(chǎn)、抗病、抗除草劑等優(yōu)良性狀的玉米自交系。

參考答案： (1) A (2) 2，4-D 乙 (3) 除草劑 (4) BD (5) 1/3 (6) 積累越來越多自交系B的遺傳物質(zhì)/優(yōu)良性狀 (7) 圖3、4 (8) X4>X3>X2>X1。

圖3 篩選處理

圖4 未篩選處理

2 命題特點分析

這是一道大型綜合性試題，檢測學(xué)生綜合遺傳和基因工程知識解決生產(chǎn)實際問題的能力。

2.1 立足教材，突出考查學(xué)生的科學(xué)思維 試題立足于教材，并對教材內(nèi)容進(jìn)行了再加工，如第I部分提供的示意圖源自人教版選修3教材“基因工程專題”中第12頁的“農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法”插圖。試題的設(shè)問則是在主干知識網(wǎng)絡(luò)的交匯點上創(chuàng)設(shè)新穎情境進(jìn)行設(shè)計，要求學(xué)生在獲取并理解試題提供的新信息的前提下，整合課本的基本概念、原理和操作等基礎(chǔ)知識再作出回答，注重考查學(xué)生的理解能力、獲取信息能力和綜合運用能力，體現(xiàn)生物學(xué)科的特點，并在新情境中突出考查學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)尤其是科學(xué)思維方面。

2.2 在解決生活中相關(guān)問題的過程中考查學(xué)生對核心概念的理解 試題以培育玉米新品種的科學(xué)實踐為素材，圍繞基因工程、植物細(xì)胞工程和雜交育種等相關(guān)技術(shù)手段和方法展開，使學(xué)生能夠更好地理解人類借助生命科學(xué)的技術(shù)手段和方法，創(chuàng)造性地對生物性狀的定向改變，從而實現(xiàn)人工選育出滿足人類生產(chǎn)生活需要的新品種，解決了人類生產(chǎn)生活中的實際問題。試題還要求學(xué)生對基因、轉(zhuǎn)錄、翻譯、細(xì)胞分化、遺傳、變異、人工選擇等生物學(xué)概念的理解和辨析，學(xué)生在較好地理解核心概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成了結(jié)構(gòu)和功能、進(jìn)化與適應(yīng)等生命觀念，體現(xiàn)了生命科學(xué)的社會責(zé)任意識和擔(dān)當(dāng)能力。學(xué)生在解題過程中感受到生命科學(xué)以及其相關(guān)的科學(xué)技術(shù)對人類生產(chǎn)生活和社會進(jìn)步的積極影響，體現(xiàn)了生物學(xué)科核心素養(yǎng)中的生命觀念和社會責(zé)任。

3 試題解析

試題第I部分以基因工程和植物組織培養(yǎng)技術(shù)的操作流程為主線，在“構(gòu)建表達(dá)載體”“誘導(dǎo)幼胚生成愈傷組織”“篩選轉(zhuǎn)化抗除草劑基因的愈傷組織”“選育抗除草劑的純合自交系A(chǔ)”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)新情境設(shè)置問題，具體分析如下： 第1小題，考查學(xué)生“雙酶切法”防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化的原理。學(xué)生只有在充分理解限制酶和DNA連接酶作用特點的前提下，經(jīng)過分析才能得出“雙酶切”是讓酶切產(chǎn)物兩端的黏性末端不相同從而達(dá)到防止目的基因和運載體自身環(huán)化，實現(xiàn)兩者定向連接的目的。第2小題，考查學(xué)生對“脫分化”和“再分化”概念的理解。學(xué)生需要依據(jù)題干提供的“4種玉米自交系幼胚組織培養(yǎng)不同階段的結(jié)果”圖表中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較和分析，綜合判斷得出結(jié)論。第3和4小題，考查學(xué)生篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織的原理。其中，第3小題考查選擇培養(yǎng)基的篩選原理，第4小題考查“報告基因”篩選的原理。學(xué)生只有在充分理解試題提供的“技術(shù)路線圖”和獲取題干信息后，才能正確理解“報告基因”篩選的原理是因其基因結(jié)構(gòu)中含有內(nèi)含子，只有隨著Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)入植物愈傷組織細(xì)胞中才能夠正確表達(dá)，從而在K物質(zhì)的處理下顯藍(lán)色，以此區(qū)別未轉(zhuǎn)化成功卻因表面殘留農(nóng)桿菌但能夠在含除草劑的選擇培養(yǎng)基上生長的愈傷組織。第5小題，考查學(xué)生分離定律的應(yīng)用。學(xué)生根據(jù)題意，在明確轉(zhuǎn)基因植株為雜合子后，經(jīng)過分析得出自交后代中含G基因的植株中純合子占1/3的結(jié)論。

試題的第II部分以雜交育種的操作過程為主線，在“篩選高產(chǎn)、抗病、抗除草劑等優(yōu)良性狀組合的新品種的操作方法”和“鑒定含G基因植株的不同方法”等操作環(huán)節(jié)上設(shè)置問題，具體分析如下： 第6小題，考查學(xué)生對選育過程中“多輪回交”操作的理解。F1作為抗除草劑系A(chǔ)(GG)與高產(chǎn)、抗病的自交系B雜交的子一代，雖具備高產(chǎn)、抗病、抗除草劑優(yōu)良性狀，但只有雜種優(yōu)勢，不能穩(wěn)定遺傳。學(xué)生需要通過題干提供的示意圖，分析得出F1通過與高產(chǎn)、抗病的自交系B“多輪回交”，是為了實現(xiàn)逐代積累高產(chǎn)、抗病的基因。第7小題，考查學(xué)生分離定律的應(yīng)用。試題除了要求學(xué)生在F1回交后分別計算“抗除草劑篩選處理”和“未篩選處理”的每一代含G基因的植株比例，第7小題還進(jìn)一步要求學(xué)生在折線圖中做出表達(dá)。學(xué)生經(jīng)過數(shù)據(jù)處理并以折線圖形式做出表達(dá)后，很容易理解人工選擇的實質(zhì)是改變基因頻率。第8小題，考查學(xué)生對目的基因的鑒定與檢測方法原理的理解。學(xué)生只有正確理解目的基因在導(dǎo)入受體細(xì)胞后，插入受體細(xì)胞染色體上不一定能正常轉(zhuǎn)錄，能轉(zhuǎn)錄的目的基因細(xì)胞不一定能正常翻譯出蛋白質(zhì)，能翻譯的目的基因蛋白質(zhì)產(chǎn)物的細(xì)胞不一定有正常的功能，再結(jié)合題干提供的“鑒定含G基因植株的4種方法以及檢出的含G基因植株的比例”的圖表的信息，才能推測出同一轉(zhuǎn)基因G的后代群體中，4種方法檢出含G基因植株的比例大小。