第三届跨区域命题征集活动成果展示(上)

本刊编辑部

1.(云南省丽江市古城区第一中学 和四梅)(不定项)为探究C4植物中的PEPC酶和PPDK酶能否提高C3植物光合作用的效率,研究者将玉米的PEPC酶基因和PPDK酶基因导入水稻后,在灌浆期一定的CO2浓度条件下,分别测定了双转基因水稻和原种水稻的叶绿素含量及净光合速率,结果如图1所示,下列有关分析正确的是

( )

甲

乙

A.该实验的自变量为是否导入PEPC酶基因和PPDK酶基因

B.由图甲可知,双转基因水稻对红光和蓝紫光的吸收率比原种水稻高

C.PEPC酶基因和PPDK酶基因通过降低细胞呼吸作用来提高净光合速率

D.若在适宜光照条件下提高实验时CO2的浓度,可增加双转基因水稻的产量

2.(广东省陆丰市玉燕中学 童惜慧)我国盐碱地总面积约为9 913万公顷,农作物难以生长。“杂交水稻之父”袁隆平科研团队培育出的“海水稻”(耐盐碱水稻),可以用一定浓度的海水直接灌溉。这一成果可以提高盐碱地农作物的产量,实现“亿亩荒滩变良田”。请回答下列问题:

(1)海水稻叶肉细胞吸收的光能用于________________。

(2)与普通水稻相比,海水稻能在盐碱地生长的根本原因是________________。

(3)图2表示在适宜的条件下,两种海水稻甲、乙的光合速率随光照强度的变化情况:据图可知,更适合在盐碱滩涂地(光照充足)生长的是________(填“甲”或“乙”),某科研小组推测可能是因为该种海水稻的叶绿素含量更高,请设计实验验证该推测。实验思路:________________。

图2

(4)氧化物歧化酶简称SOD,该酶可清除细胞内自由基,过多的自由基会影响细胞代谢。科研人员发现:若用一定浓度的NaCl溶液模拟盐碱环境处理海水稻和普通水稻,两者细胞中SOD会发生如图3所示变化。请根据实验结果,比较普通水稻和海水稻处理前后细胞中SOD含量的变化:____________________________,此变化的意义是________________。

图3

3.(广西南宁市武鸣区武鸣高级中学 李秋兰)阿尔茨海默病(AD)主要是由患者大脑内某些特定区域的神经元大量死亡造成的。经研究发现,线粒体功能障碍与AD发病存在一定的联系。

(1)线粒体的________层磷脂分子具有流动性,神经元中的线粒体主要作用是________________。

(2)AD患者在晚期会出现尿失禁现象,此时该患者________(填“具有”或“不具有”)排尿反射。AD患者出现尿失禁的原因是________________________。

(3)线粒体自噬是细胞清除损伤线粒体的方式,需要借助________这一细胞器来完成自噬过程。线粒体自噬的强弱与LC3蛋白成正比,与p62蛋白成反比。研究人员探究了细叶远志皂苷(TEN)对(AD)模型小鼠脑组织线粒体自噬的影响,结果如下表所示。

组别LC3蛋白p62蛋白正常对照组0.892±0.0360.954±0.017(AD)模型组1.182±0.0931.260±0.013TEN中剂量组1.240±0.1180.758±0.035

据表分析,TEN可________(填“增加”或“减少”)脑细胞中损伤线粒体的数量,判断的依据是________________________。

4.(太原市第十八中学校 郭静)蚕丝业是我国传统优势产业。生产中发现家蚕(2n=56)的体色多样,刚孵化的蚁蚕体色有黑色和赤色之分,黑色(B)对赤色(b)为显性,且基因位于性染色体上(不考虑同源区段)。回答以下问题。

(1)我国科学家率先完成了家蚕基因组测序及解析,研究过程需对________条染色体上DNA进行核苷酸序列测定。

(2)为研究家蚕的性别决定方式,研究人员选择两条黑色雄性与赤色雌性个体交配,若结果是______________________________,则家蚕的性别决定方式为ZW型,而不是XY型。

(3)已确定家蚕的性别决定方式为ZW型,幼虫时期的另一性状普通斑和虎斑由等位基因Y、y控制。现有两条家蚕杂交,得到F1中雄性个体的表型及比例为普通斑黑色∶虎斑黑色=3∶1,F1中雌性个体的表型及比例为普通斑黑色∶虎斑黑色∶普通斑赤色∶虎斑赤色=3∶1∶3∶1,由此判断基因Y、y与基因B、b________(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律,理由是________________。亲本雌家蚕的基因型是________。

(4)研究发现,在家蚕胚胎发育晚期,若将培养温度由正常的25℃升高至35℃,会使孵化的幼虫外骨骼硬度降低,但在25℃条件下其产生的子代仍是正常的。某同学提出这种变化是表观遗传现象,你是否认同?请说明理由:________________________________________________。

(5)雄蚕食桑量少、出丝率高、蚕丝质量也较高,实现饲养雄蚕化,可显著提高经济效益。研究发现,赤色体色同时还决定了胚胎期的热敏致死性,即在高温干燥条件下胚胎致死,请设计杂交实验以达到只孵化雄蚕的目的(用遗传图解和必要的文字表述)。

答案解析·命题过程阐述·专家点评

1.ABD 本题以双转基因水稻为载体,创设转基因后光合作用效率显著提高的情境,考查考生的实验探究能力。在本实验中,对照组为未进行处理的原种水稻,实验组为导入PEPC酶基因和PPDK酶基因的双转基因水稻,因此该实验的自变量为是否导入PEPC酶基因和PPDK酶基因,A正确;综合分析两个图,双转基因水稻的叶绿素含量升高且净光合速率显著提高,可推断双转基因水稻通过促进叶绿素的合成来提高光合作用效率。由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此双转基因水稻对红光和蓝紫光的吸收率比原种水稻高,B正确;由题目信息可知,双转基因水稻通过促进叶绿素的合成来提高总光合速率,进而提高净光合速率,而细胞呼吸速率的变化由题中信息无法推测出来,C错误;在适宜光照条件下,双转基因水稻叶绿素含量高,光反应速率快,若在此基础上提高实验时CO2的浓度,暗反应产物增加,可达到增产的效果,D正确。

专家点评：试题有正确的价值观和科学性。题干及问题设计、术语描述表述清晰科学,指向性明确。试题从探究入手,注重图形分析,较好考查思维能力。

2.(1)水的光解、ATP的合成 (2)海水稻具有抗(耐)盐碱基因 (3)甲 取等量的、生长发育良好且状况基本相同的甲、乙两种植株的叶片,分别提取、分离两种植株叶片中的色素,比较最下面 2条色素带的宽窄(含量) (4)两种水稻细胞中SOD含量都有上升,但海水稻细胞中上升较为显著 SOD增多,利于清除过多的自由基,保护细胞以抵抗盐碱环境(或SOD增多,利于清除过多的自由基,从而有利于细胞抵抗盐碱环境)

本题以“杂交水稻之父”袁隆平科研团队培育出了“海水稻”为情境材料,结合科研情境设置了四个问题环节,考查光合作用相关的知识,设问难度层层递进,能力要求逐步提高。旨在培养学生识图能力,考查分析与综合的科学思维,同时渗透科学探究的精神。(1)分析略。(2)从遗传的角度分析生物与环境相适应的原因,与普通水稻相比,海水稻能在盐碱地生长的根本原因是海水稻具有抗(耐)盐碱基因,才能表达出相应的抗性性状。(3)结合图2曲线变化,海水稻乙的光合速率在较低光照强度下已经达到饱和,而海水稻甲的光饱和点远高于海水稻乙,所以海水稻甲更适合在盐碱滩涂地(光照充足)的地方生长。(4)分析略。

专家点评：试题有正确的价值观和科学性。题干及问题设计、术语描述表述清晰科学,指向性明确,情境较新颖,知识考点综合,注重图形分析与思维能力考查,指向明确,逻辑清晰,情境关联,设问有一定的思维深度。

3.(1)4 有氧呼吸的主要场所,为细胞生命活动提供能量 (2)具有 AD患者大脑内神经元大量死亡,使得大脑皮层失去了对脊髓的控制 (3)溶酶体 减少 线粒体自噬的强弱与LC3成正比,与p62成反比,TEN中剂量组的LC3含量高于模型组,p62含量低于模型组,说明TEN增强了AD小鼠的线粒体自噬功能,从而减少了脑组织损伤线粒体的数量

本题以论文为背景考查线粒体的结构与功能、神经中枢的调控等相关知识以及实验结果分析能力。(1)分析略。(2)AD患者能排尿,说明具有排尿反射。尿失禁主要是不能有意识地控制排尿行为,结合题干信息得知患者大脑内某些特定区域的神经元大量死亡,说明大脑皮层受损后失去了对脊髓的控制。(3)溶酶体内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,因此线粒体自噬过程需要借助溶酶体来完成。根据表格信息得知TEN中剂量组的LC3水平高于模型组,而p62水平低于模型组,由题干信息“线粒体自噬的强弱与LC3蛋白成正比,与p62蛋白成反比”可知,TEN可以增强线粒体的自噬水平,从而减少了脑组织损伤线粒体的数量。

命题素材：《基于PINK1/Parkin信号通路研究细叶远志皂苷对AD模型小鼠脑组织线粒体自噬的影响》

专家点评：试题有正确的价值观和科学性。题干及问题设计、术语描述表述清晰科学,指向性明确。试题立足真实情境,注重思维能力考查,综合性较强。

4.(1)29 (2)F1全为黑色或雌雄个体均为黑色∶赤色=1∶1 (3)遵循 F1不同性别的个体中普通斑∶虎斑比例相同,均为3∶1,说明基因Y、y位于常染色体上,与位于性染色体上的B、b遵循自由组合定律 YyZBW (4)不认同,因为表观遗传是可遗传的,该现象并未发生遗传 (5)选用赤色雄蚕与黑色雌蚕为亲本,在F1胚胎期时对卵进行高温干燥处理,使雌蚕卵致死,雄蚕卵正常孵化(遗传图解如图4)。

图4

本题基于家蚕伴性遗传的现象,考查学生对伴性遗传和自由组合定律的理解和应用。(1)家蚕由性染色体决定性别,所以在基因组测序时要对 27条常染色体加两条异型的性染色体进行测序。(2)亲本为黑色雄性与赤色雌性,若性别决定方式为ZW型,亲本基因型为ZBZB/ZBZb和ZbW,则F1全为黑色或雌雄个体均为黑色∶赤色=1∶1。若性别决定方式为XY型,亲本基因型为XBY和XbXb,F1雌性个体均为黑色,雄性个体均为赤色。(3)已知B、b位于Z染色体上,统计F1雌性和雄性中普通斑∶虎斑比例均为3∶1,说明基因Y、y位于常染色体上,两对基因位于非同源染色体上,遵循自由组合定律;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,由此推知亲本基因型为YyZBW(♀)×YyZBZb(♂)。(4)环境因素可能会通过基因或染色体上的某些成分的修饰,调控基因表达,进而影响性状,但本题中基因表达和表型的变化是不可遗传的,因此不是表观遗传现象。(5)分析略。

命题素材：新闻《家蚕超级泛基因组图谱绘就——创建“数字家蚕”,赋能设计育种》

贾晓虎,杨忠生,雷芳,李应菊,刘万巧.利用伴性赤蚁基因sch创新育种素材.四川蚕业.2017

周梦婷,刘春.家蚕伴性赤蚁(sch)高温致死机理研究.西南大学.2014

郭东东,何石宝,唐文超,辛佳,朱勇.家蚕的性别决定分子机制研究进展.蚕业科学.2015

专家点评：试题有正确的价值观和科学性。题干及问题设计、术语描述表述清晰科学,指向性明确,基于真实情境,立足遗传规律的应用与分析,关注并考查学生建模能力,试题科学较严谨;具有一定思维性,指向明确,逻辑清晰,情境关联,设问有一定的思考性。