1. 水稻株型和种植密度直接影响亩产量。为培育理想株型的水稻新品种,科研人员开展研究。

(1) 科研人员对紧缩型品系Z进行诱变育种,获得3种不同的单基因隐性纯合突变体。突变体1为匍匐型(产量接近野生稻、贴地生长),突变体2、3为疏松型,相关基因分别表示为A/a、B/b、D/d。将突变体1与品系Z杂交,如图1,预期F2的表型及其比例为
(2) 突变体1分别与突变体2、突变体3杂交,结果如图2。据此可确定的3对非等位基因之间的位置关系包括
(3) 进一步研究发现,基因B和基因D分别编码B蛋白和D蛋白,B和D相互结合形成蛋白复合体后,共同调控基因A编码的蛋白质的功能。

①科研人员推测,上述三个基因通过同一代谢途径调控水稻株型,且基因A位于基因B、基因D的下游。判断依据是:F2

②将突变体2和突变体3杂交,所得F1自交,若后代中疏松型占,则说明基因B和基因D位于同源染色体上,且不发生交换;若后代中疏松型占,则说明基因B和基因D位于非同源染色体上。

(4) 生产上,突变体1会被淘汰,品系Z适合南方种植,突变体2和突变体3适合北方种植。请从光合作用强度影响因素的角度,选择其中之一阐释它能成为南方或北方“理想株型”的原因
【考点】
影响光合作用的环境因素; 基因的自由组合规律的实质及应用; 9:3:3:1和1:1:1:1的变式分析;
【答案】

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1. 为提高水稻产量和磷肥利用率,科研人员开展相关研究。
(1) 农作物根部从土壤中吸收的氮、磷、钾等元素,可参与多种生命活动。其中,磷元素可用于合成(至少写两种)等有机物,参与光合作用。
(2) 农作物将光合作用产生的有机物运输至籽粒中,并以淀粉形式储存,称为“籽粒灌浆”,籽粒灌浆情况直接决定农作物产量。

研究人员分别检测野生型(WT)和P基因缺失突变型( pho )水稻籽粒重量和有机物合成量,结果如图1和图2所示。据图1可知,相对于WT,; 结合图2结果推测,P蛋白的作用可能是

(3) 研究表明,P基因在籽粒胚乳高表达。据推测,P蛋白可能是一种磷的转运蛋白,且参与内运和外排两个过程。为进一步 确认P蛋白的作用机制,科研人员完成下列实验。

①科研人员分别测定WT和pho水稻胚乳细胞中磷的含量,若,则可作为P蛋白参与磷的外排过程的证据之一,且以外排作用为主。

②已知ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化胚乳细胞中葡萄糖和磷的利用,最终合成淀粉。科研人员检测WT和pho水稻胚乳细胞中AGPase的表达量和AGPase的活性,结果如图3和图4所示。结果表明,pho水稻胚乳细胞中异常含量的磷

③在正常水稻籽粒灌浆时,磷和葡萄糖等被运入胚乳细胞中,用于淀粉的合成,生成淀粉的同时又会产生磷。基于上述研究分析,该过程产生的“无用”的磷需要,这种机制可保证胚乳细胞持续合成淀粉。

(4) 在缺乏磷的土壤中,农作物高效利用和重新分配磷对产量提升显得尤为重要。基于上述研究,对该环境中水稻育种提出一条合理性建议:
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2. 套种是农业生产中常见的种植模式,是指在同一块田地前季作物生长后期的株行间种植后季作物。某科研单位研究了3种具有代表性的种植模式对植烟土壤脲酶活性与烟 叶光合特性的影响,试验共设3个处理:烟麦套种、烟薯套种、烟草连作(连续种植烟草)。在烟草移栽后30d 、60d 和90d 分别测定各组土壤脲酶活性,结果如表1。

表1不同种植模式对植烟土壤脲酶活性的影响

处理

不同移栽时间的酶活性/(mg·g¹·d-¹)

30d

60d

90d

烟草连作

0.43

0.83

0.73

烟麦套种

0.62

1.09

0.88

烟薯套种

0.66

1.33

1.15

在移栽后90d 测定各组标记叶片的净光合速率、胞间CO2浓度和气孔导度(表示气孔张开的程度),结果如表2。

表2不同种植模式对烟叶光合特性的影响

处理

净光合速率

(μmol·m-2·s-!)

胞间CO2浓度

(μmol·m-2·s-!)

气孔导度 (mol·m2·s¹)

烟草连作

20.32

310.36

0.21

烟麦套种

23.31

273.45

0.29

烟薯套种

25.73

265.55

0.36

(1) 土壤脲酶能够催化土壤中尿素水解为氨,形成NH4+以利于烟株吸收并可用于合成(至少填3种)等化合物参与光合作用。
(2) 分析表1数据,可得出两个结论①:随着烟草种植时间的增加,不同模式土壤脲酶活性均表现出的趋势;②
(3) 分析表2数据,相比于连作,套种模式的烟草叶片的总光合速率(填“更大”或“更小”或“不能确定”)。
(4) 分析表2数据,相比于连作,套种模式烟叶气孔导度更大但胞间CO2浓度更低,原因是
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3.

玉米是重要的粮食产物,土壤氮量作为化学信号会影响玉米的代谢和发育。图1示不同浓度的NO3-对玉米根部细胞中生长素合成基因(M)部分碱基序列的影响。

(1)植物细胞中含有氮元素的化合物包括:________(编号选填)

①脱氧核糖核酸                           ②纤维素                            ③ATP                                   ④ATP合酶

(2)欲研究M基因的表达情况,可检测细胞内是否存在相应的(       )

A. M基因B. mRNAC. tRNAD. rRNA

(3)据图1及所学知识推测 ,土壤氮条件对玉米根部细胞的影响是(       )

A. 氮含量差异改变了M基因的碱基序列
B. 低氮条件改变了遗传信息的传递方向
C. 高氮条件抑制了M基因的转录
D. 低氮条件和生长素对根的生长具有协同作用

研究小组通过大田试验,研究某种玉米在不同种植密度、不同施氮水平下叶片的光合作用能力。

种植密度:87000株/hm2(D1);99000株/hm2(D2);施氮水平:不施氮组(N0);高氮组360kg/hm2(N360);检测方法:在叶表面安装可检测CO2气体量变化的仪器。

在晴朗天气条件下实验并处理数据,玉米叶片的净光合速率(Pn)如图2所示。

(4)玉米的光合作用离不开ATP的参与,以下相关说法正确的是(       )

A. 低温会破坏ATP合酶结构,从而降低光合速率
B. ATP合酶的作用与类囊体膜内外的H+浓度差有关
C. 固定CO2时,需要ATP提供能量
D. 三碳化合物的还原需要ATP合酶的驱动

(5)欲获得不同条件下玉米的光合速率,本实验设计中可检测并记录的数据有(       )

A. 检测白天CO2的吸收速率,得到净光合作用速率
B. 检测白天CO2的吸收速率,得到总光合作用速率
C. 检测白天O2的释放速率,得到净光合作用速率
D. 检测夜间CO2的释放速率,得到呼吸作用速率

(6)下列能说明种植密度与净光合速率关系的实验组合是(       )

A. N0D1和N0D2B. N0D2和N360D2
C. N360D1和N360D2D. N0D1和N360D1

(7)研究者欲增加施氮水平为180kg/hm2的低氮组(N180),基于上述资料和研究,预测该组实验的结果更接近________(N0/N360)组实验,分析产生该现象的原因。________。

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