2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——植物生物技術(shù)在氣候變化適應(yīng)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.氣候變化導(dǎo)致全球平均氣溫升高，最直接對植物生理活動(dòng)產(chǎn)生影響的因素之一是：A.降水模式改變B.土壤養(yǎng)分流失C.大氣中CO2濃度增加D.極端天氣事件頻率升高2.在植物應(yīng)對干旱脅迫的過程中，下列哪項(xiàng)生理變化通常是不利的？A.氣孔導(dǎo)度降低B.滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸）積累C.根系向深層土壤延伸D.葉片氣孔開放時(shí)間延長3.利用分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）培育抗逆品種的主要優(yōu)勢在于：A.可以完全克服遺傳連鎖dragB.可以直接改變基因表達(dá)水平C.加速育種進(jìn)程，提高選擇效率D.無需考慮基因型與環(huán)境的互作4.CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在植物應(yīng)用中，其核心優(yōu)勢體現(xiàn)在：A.可以進(jìn)行大片段基因組刪除B.編輯過程通常不需要同源DNA模板C.能夠精確插入較長的外源基因D.對植物細(xì)胞無任何脫靶效應(yīng)5.轉(zhuǎn)基因植物中，用于將外源基因?qū)胫参锛?xì)胞的常用方法包括：A.基因槍法和農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法B.RNA干擾和花粉介導(dǎo)轉(zhuǎn)化C.病毒載體介導(dǎo)和蛋白質(zhì)直接注射D.組織培養(yǎng)和染色體工程6.提高植物CO2利用效率（CUE）的研究，重點(diǎn)關(guān)注的通常是下列哪個(gè)（些）關(guān)鍵酶？A.磷酸甘油酸激酶B.磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶/羧化激酶（PEPCK）C.3-磷酸甘油酸脫氫酶D.硫酸脫氫酶7.植物在鹽堿脅迫下，積累的離子中，通常對植物細(xì)胞造成毒害作用的是：A.K+B.Ca2+C.Na+D.Mg2+8.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接用于提高植物的耐熱性？A.過表達(dá)熱激蛋白基因（HSPs）B.降低細(xì)胞膜不飽和脂肪酸含量C.增強(qiáng)活性氧（ROS）清除系統(tǒng)D.提高細(xì)胞內(nèi)Na+濃度9.在植物生物技術(shù)研究中，基因槍轉(zhuǎn)化的主要優(yōu)點(diǎn)是：A.轉(zhuǎn)化效率高，尤其適用于非雙子葉植物B.操作簡單，成本相對較低C.可以精確控制整合位點(diǎn)D.對外源DNA片段長度無限制10.關(guān)于利用生物技術(shù)應(yīng)對氣候變化，以下哪種觀點(diǎn)是片面或不準(zhǔn)確的？A.基因編輯技術(shù)可以精確改良植物抗逆性狀B.轉(zhuǎn)基因作物是解決糧食安全問題的唯一途徑C.分子標(biāo)記輔助選擇有助于快速培育抗逆品種D.生物技術(shù)應(yīng)用的倫理和安全問題需要審慎評估二、填空題（每空2分，共20分）1.氣候變化不僅導(dǎo)致溫度升高，還可能改變__________和__________的時(shí)空分布，對植物生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜影響。2.植物在干旱脅迫下，通過關(guān)閉氣孔來減少水分散失，但這會(huì)限制__________進(jìn)入葉片，從而影響光合作用。3.利用____________技術(shù)可以快速篩選出攜帶目標(biāo)抗性基因的植物個(gè)體，加速分子育種進(jìn)程。4.CRISPR/Cas9系統(tǒng)通過向?qū)NA（gRNA）識別并結(jié)合目標(biāo)DNA序列，然后由Cas9酶進(jìn)行____________，實(shí)現(xiàn)對基因的編輯。5.培育耐鹽堿植物時(shí)，除了提高對Na+的耐受性，還需要關(guān)注植物對__________脅迫的耐性。6.提高植物光合作用對CO2的固定效率，是增強(qiáng)其適應(yīng)未來高CO2環(huán)境的重要途徑之一，這通常涉及到對__________等關(guān)鍵過程的優(yōu)化。7.在轉(zhuǎn)基因植物培育過程中，外源基因的____________和____________是兩個(gè)關(guān)鍵的生物學(xué)問題。8.植物在受到非生物脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列信號分子，如____________、乙烯和茉莉酸等，這些信號分子會(huì)啟動(dòng)植物的防御響應(yīng)。9.合成生物學(xué)在植物氣候適應(yīng)研究中的應(yīng)用潛力巨大，例如可以設(shè)計(jì)具有____________功能的植物，以更高效地利用資源或抵抗脅迫。10.對基因編輯植物（如通過CRISPR技術(shù)修飾的植物）進(jìn)行環(huán)境釋放前，需要進(jìn)行全面的____________評估，以預(yù)測其可能對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。三、名詞解釋（每題4分，共20分）1.氣孔限制值（LeafAreaIndex,LAI）2.分子標(biāo)記輔助選擇（Marker-AssistedSelection,MAS）3.耐逆性（Tolerance）4.基因槍轉(zhuǎn)化（GeneGunTransformation）5.活性氧（ReactiveOxygenSpecies,ROS）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述植物在干旱脅迫下主要采取的生理和形態(tài)適應(yīng)策略。2.簡述轉(zhuǎn)基因技術(shù)與基因編輯技術(shù)在改良植物抗逆性狀方面的主要區(qū)別。3.簡述利用生物技術(shù)手段提高植物固碳能力的潛在途徑。4.簡述植物在應(yīng)對鹽堿脅迫時(shí)，需要克服的主要生理障礙。5.簡述生物技術(shù)在植物育種中發(fā)揮的作用，并舉例說明其在應(yīng)對氣候變化方面的應(yīng)用。五、論述題（每題15分，共30分）1.論述利用基因工程技術(shù)改良植物抗旱性的基本思路、關(guān)鍵技術(shù)和可能面臨的挑戰(zhàn)。2.論述植物對極端高溫和極端低溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制有何異同？生物技術(shù)可以在哪些方面幫助植物增強(qiáng)對這些極端氣候的適應(yīng)能力？---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.B5.A6.B7.C8.D9.A10.B二、填空題1.降水氣候2.CO23.分子標(biāo)記4.切割/切割和修復(fù)5.干旱6.光合作用7.表達(dá)整合8.乙烯9.新陳代謝優(yōu)化或資源利用高效化10.環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估三、名詞解釋1.氣孔限制值（LeafAreaIndex,LAI）：指單位地面上植物葉面積與地面面積之比，是描述植物冠層結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，影響著光合作用、蒸騰作用等。2.分子標(biāo)記輔助選擇（Marker-AssistedSelection,MAS）：利用與目標(biāo)性狀緊密連鎖的DNA分子標(biāo)記，對攜帶目標(biāo)基因或等位變異的個(gè)體進(jìn)行間接選擇的育種方法。3.耐逆性（Tolerance）：指植物在受到不利環(huán)境脅迫（如干旱、鹽堿、高溫、低溫等）時(shí)，能夠維持正常生理功能、生長和發(fā)育，或僅受輕微損傷的能力。4.基因槍轉(zhuǎn)化（GeneGunTransformation）：一種物理轉(zhuǎn)化方法，利用基因槍將包裹有外源DNA的微珠高速轟擊到植物細(xì)胞或組織中，使其進(jìn)入細(xì)胞并可能整合到基因組中。5.活性氧（ReactiveOxygenSpecies,ROS）：指細(xì)胞在正常代謝過程中產(chǎn)生的一類具有高度反應(yīng)活性的含氧分子，如超氧陰離子、過氧化氫、羥自由基等。四、簡答題1.植物在干旱脅迫下的適應(yīng)策略包括：①生理策略，如氣孔關(guān)閉或部分關(guān)閉以減少蒸騰，提高保衛(wèi)細(xì)胞滲透勢；積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、糖類、無機(jī)離子）以維持細(xì)胞膨壓；啟動(dòng)抗氧化系統(tǒng)清除過量的活性氧；②形態(tài)策略，如葉片變小、變厚、角質(zhì)層加厚；莖稈變粗；根系加深、擴(kuò)大；③生長策略，如抑制地上部分生長，優(yōu)先保證根系發(fā)育；進(jìn)入休眠狀態(tài)等。2.轉(zhuǎn)基因技術(shù)與基因編輯技術(shù)的區(qū)別：①原理不同，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將外源基因直接導(dǎo)入受體基因組中，可能隨機(jī)整合或定點(diǎn)整合；基因編輯技術(shù)（如CRISPR/Cas9）是利用向?qū)NA靶向切割特定基因位點(diǎn)，然后通過細(xì)胞的自我修復(fù)機(jī)制進(jìn)行編輯，通常是定點(diǎn)修飾。②精確性不同，基因編輯技術(shù)具有更高的靶向性和精確性，脫靶效應(yīng)相對較低；轉(zhuǎn)基因技術(shù)可能存在插入位點(diǎn)隨機(jī)、基因表達(dá)不穩(wěn)定等問題。③倫理接受度不同，基因編輯技術(shù)因其精準(zhǔn)性，在某些情況下倫理爭議相對較少；轉(zhuǎn)基因技術(shù)則面臨更多的社會(huì)倫理擔(dān)憂。④操作復(fù)雜度可能不同，特定基因編輯系統(tǒng)的操作可能需要設(shè)計(jì)gRNA，而傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因方法（如農(nóng)桿菌介導(dǎo)）有其成熟的流程。3.提高植物固碳能力的潛在途徑：①增強(qiáng)光合速率，如通過基因工程提高光合關(guān)鍵酶（如Rubisco）的活性或效率；優(yōu)化光合途徑（如C4途徑改良）；增加葉綠素含量或葉面積指數(shù)（LAI）。②提高碳利用效率，如通過合成生物學(xué)改造植物代謝網(wǎng)絡(luò)，使其更有效地將光合產(chǎn)物用于生物量積累而非呼吸消耗；增強(qiáng)對土壤養(yǎng)分的吸收利用效率。③減少碳損失，如降低呼吸作用速率，尤其是在非光合組織或脅迫條件下。4.植物應(yīng)對鹽堿脅迫的主要生理障礙：①高濃度鹽離子（主要是Na+和Cl-）的毒害作用，離子在細(xì)胞內(nèi)積累導(dǎo)致滲透脅迫和離子失衡，干擾細(xì)胞正常的生理生化過程。②土壤堿性過高（pH升高）導(dǎo)致必需營養(yǎng)元素（如Fe2+,Mn2+）有效性降低，形成營養(yǎng)缺乏，同時(shí)高pH環(huán)境本身也對酶活性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成不利影響。③鹽分和堿性脅迫共同作用，加劇植物生理功能的紊亂，抑制生長甚至導(dǎo)致死亡。5.生物技術(shù)在植物育種中發(fā)揮的作用：①提供高效準(zhǔn)確的基因操作工具，如基因編輯、轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可以直接引入或改造目標(biāo)性狀基因。②提供快速靈敏的分子標(biāo)記技術(shù)，如MAS，可以輔助篩選攜帶目標(biāo)基因的個(gè)體，大大縮短育種周期。③提供深入了解基因功能和新性狀發(fā)掘的平臺，如基因測序、基因表達(dá)分析，為育種提供理論依據(jù)。在應(yīng)對氣候變化方面的應(yīng)用：利用這些技術(shù)培育抗干旱、抗鹽堿、耐高溫/低溫、高CO2利用效率等適應(yīng)氣候變化的植物新品種，保障糧食安全和生態(tài)穩(wěn)定。例如，通過基因編輯改良水稻抗旱性，或通過MAS篩選培育抗玉米螟的品種。五、論述題1.利用基因工程技術(shù)改良植物抗旱性的基本思路是：首先鑒定和克隆與抗旱性相關(guān)的基因（如編碼滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成酶、水通道蛋白、抗氧化酶、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白等的基因），然后選擇合適的載體將這些基因構(gòu)建成表達(dá)載體，再通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)、基因槍轉(zhuǎn)化等轉(zhuǎn)化方法將表達(dá)載體導(dǎo)入目標(biāo)植物基因組中，使外源抗旱基因在植物細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)，從而賦予植物更強(qiáng)的抗旱能力。關(guān)鍵技術(shù)包括：①抗旱相關(guān)基因的鑒定與克??；②高效植物表達(dá)載體的構(gòu)建；③可靠的植物遺傳轉(zhuǎn)化方法（如農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化、基因槍轉(zhuǎn)化）；④基因穩(wěn)定表達(dá)和高效表達(dá)的調(diào)控元件選擇；⑤轉(zhuǎn)化植株的篩選、鑒定和再生。可能面臨的挑戰(zhàn)：①抗旱性是一個(gè)復(fù)雜的復(fù)雜數(shù)量性狀，受多基因控制，單一基因的改造效果有限，需要多基因協(xié)同改良或利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜調(diào)控；②外源基因在植物基因組中的整合位置、拷貝數(shù)以及表達(dá)調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，可能導(dǎo)致表達(dá)不穩(wěn)定或產(chǎn)生意想不到的效應(yīng)；③轉(zhuǎn)基因植物可能面臨環(huán)境安全、食品安全和公眾接受度等方面的壓力；④轉(zhuǎn)化效率和再生植株的活力可能不高；⑤成本較高，研發(fā)周期較長。2.植物對極端高溫和極端低溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制異同：相同點(diǎn)：①信號感知與傳導(dǎo)相似，植物細(xì)胞都能感知到溫度脅迫信號，并通過一系列信號分子（如鈣離子、活性氧、水楊酸、茉莉酸等）和信號通路（如MPK、WRKY等）將脅迫信號傳遞至細(xì)胞核，調(diào)控下游基因表達(dá)。②防御機(jī)制部分重疊，例如，在高溫和低溫脅迫下，植物都可能啟動(dòng)熱激蛋白（HSPs）和冷激蛋白（CPs）的表達(dá)，以穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能；都可能加強(qiáng)抗氧化系統(tǒng)，清除脅迫產(chǎn)生的過量ROS；都可能積累保護(hù)性物質(zhì)（如脯氨酸、糖類、海藻糖等）。不同點(diǎn)：①主要損傷機(jī)制不同，高溫脅迫主要導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性失活、膜系統(tǒng)破壞、光合系統(tǒng)（尤其是光系統(tǒng)II）損傷、DNA損傷；低溫脅迫主要導(dǎo)致膜脂相變、細(xì)胞脫水、光合作用效率降低（如Rubisco活性下降）、代謝紊亂。②部分關(guān)鍵酶的最適作用溫度和范圍不同，導(dǎo)致響應(yīng)策略有所側(cè)重。③基因表達(dá)譜存在差異，響應(yīng)高溫和低溫脅迫的轉(zhuǎn)錄因子和下游基因有所不同。生物技術(shù)增強(qiáng)適應(yīng)能力的途徑：①基因工程：通過轉(zhuǎn)基因或基因編輯技術(shù)，引入或增強(qiáng)植物自身的抗性基因，如過表達(dá)耐熱/耐冷蛋白基因（HSPs/CPs）、抗氧化酶基因、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成基因等；或者敲除/編輯敏感基因。②基因編輯：精確