模式生物八玉米命題解密點(diǎn)玉米的主要特點(diǎn):1.一年生草本植物,植株高大,莖強(qiáng)壯,C4植物,短日照作物,重要的糧食作物和飼料作物。2.雌雄同株,為單性花,便于人工授粉;生長(zhǎng)周期短,后代數(shù)量多;有易于區(qū)分的性狀。常用于遺傳的基本規(guī)律、光合作用與細(xì)胞呼吸、植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。相關(guān)高考命題點(diǎn):1.細(xì)胞代謝:細(xì)胞呼吸、光合作用和物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞降取?.細(xì)胞增殖:有絲分裂和減數(shù)分裂。3.遺傳學(xué)研究:遺傳的基本規(guī)律、表觀遺傳和基因的表達(dá)。4.生物的變異:基因突變和育種。5.生命活動(dòng)的調(diào)節(jié):植物激素調(diào)節(jié)和環(huán)境因素的影響。6.生物與環(huán)境:生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能和生態(tài)工程。7.細(xì)胞工程:植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。8.基因工程:轉(zhuǎn)基因植物。高考提分練1.(細(xì)胞增殖——減數(shù)分裂)通過減數(shù)分裂形成的成熟生殖細(xì)胞中染色體數(shù)目會(huì)減少,下列關(guān)于玉米(2N=20)減數(shù)分裂過程的敘述正確的是()A.減數(shù)分裂完成后,生殖細(xì)胞中同源染色體對(duì)數(shù)減少至5對(duì)B.染色體數(shù)目減半和染色單體數(shù)目減半不能發(fā)生在同一時(shí)期C.減數(shù)分裂Ⅱ中期可以觀察到10種形態(tài)的染色體D.染色體數(shù)目加倍的時(shí)期,可發(fā)生同源染色體分離【解析】選C。減數(shù)分裂完成后,成熟的生殖細(xì)胞中不再含有同源染色體,A錯(cuò)誤;減數(shù)分裂Ⅰ結(jié)束,染色體數(shù)目減半且染色單體數(shù)目也減半,B錯(cuò)誤;減數(shù)分裂Ⅱ中期,非同源染色體各有一條,共10條,C正確;染色體數(shù)目加倍的時(shí)期是減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂,此時(shí)無(wú)同源染色體,D錯(cuò)誤。2.(細(xì)胞代謝——細(xì)胞呼吸和光合作用)如圖表示玉米葉肉細(xì)胞內(nèi)部分代謝活動(dòng)的相互關(guān)系,其中a、b、c代表不同的細(xì)胞器,圖示大小與細(xì)胞器的實(shí)際大小無(wú)關(guān);①~⑤代表不同的物質(zhì)。下列說法正確的是()A.c中含有糖類、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)等,可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境B.物質(zhì)①與③在b內(nèi)參與反應(yīng)的場(chǎng)所是細(xì)胞器b的內(nèi)膜C.淹水情況下,丙酮酸產(chǎn)生酒精的過程有[H]消耗和少量ATP的產(chǎn)生D.光合產(chǎn)物以物質(zhì)④的形式進(jìn)入篩管再通過韌皮部運(yùn)輸?shù)街参锔魈帯窘馕觥窟xA。據(jù)圖分析,c是液泡,液泡中含有糖類、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)等,可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境,A正確;物質(zhì)①表示H2O,物質(zhì)③表示O2,b表示線粒體,水參與有氧呼吸第二個(gè)階段的反應(yīng),場(chǎng)所是線粒體基質(zhì),O2參與有氧呼吸第三個(gè)階段的反應(yīng),場(chǎng)所是線粒體內(nèi)膜,B錯(cuò)誤;淹水情況下,丙酮酸產(chǎn)生酒精的過程屬于無(wú)氧呼吸第二個(gè)階段,有[H]消耗,不產(chǎn)生ATP,C錯(cuò)誤;④表示葡萄糖,光合產(chǎn)物主要是以蔗糖的形式通過韌皮部的篩管被運(yùn)輸?shù)街参锏钠渌糠?D錯(cuò)誤。3.(生物的變異——育種)早在20世紀(jì),我國(guó)科學(xué)家就結(jié)合單倍體育種技術(shù)成功培育出玉米新品種,部分育種過程如下圖。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()玉米花藥或花粉單倍體純合二倍體優(yōu)良品種A.過程①包含脫分化和再分化,不同階段激素含量及光照條件不同B.過程②需用秋水仙素或低溫誘導(dǎo)處理單倍體的種子以獲得二倍體C.過程③可從個(gè)體水平上進(jìn)行篩選,從而獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種D.該培育過程涉及的生物學(xué)原理有植物細(xì)胞的全能性和染色體變異【解析】選B。過程①包含脫分化和再分化,不同階段所用的細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素的比例不同,脫分化不需要光,再分化需要光,A正確;過程②需用秋水仙素或低溫誘導(dǎo)處理單倍體的幼苗,不是種子,B錯(cuò)誤;過程③可從個(gè)體水平上進(jìn)行篩選,觀察玉米的性狀,從而獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種,C正確;該過程運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù),涉及植物細(xì)胞的全能性,由單倍體到純合二倍體運(yùn)用了染色體數(shù)目變異,D正確。4.(生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)——植物的激素調(diào)節(jié))鋁脅迫處理導(dǎo)致玉米根尖生長(zhǎng)素的積累減少,根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)受到抑制,外源施加NAA后根的生長(zhǎng)得到顯著緩解。下列敘述正確的是()A.生長(zhǎng)素主要促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)的分裂,細(xì)胞分裂素主要促進(jìn)細(xì)胞核的分裂B.鋁脅迫下,玉米地上部分的生長(zhǎng)素向根尖的極性運(yùn)輸受到抑制C.鋁脅迫處理,根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)受抑制能體現(xiàn)生長(zhǎng)素低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)、高濃度抑制生長(zhǎng)的特點(diǎn)D.外源施加植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑NAA,可改善根系生長(zhǎng),效果穩(wěn)定【解析】選D。生長(zhǎng)素主要促進(jìn)細(xì)胞核的分裂,細(xì)胞分裂素主要促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)的分裂,A錯(cuò)誤;分析題意,鋁脅迫處理導(dǎo)致玉米根尖生長(zhǎng)素的積累減少,據(jù)此推測(cè)鋁脅迫處理可能促進(jìn)生長(zhǎng)素在根尖的極性運(yùn)輸,導(dǎo)致玉米根尖生長(zhǎng)素的積累減少,B錯(cuò)誤;鋁脅迫處理導(dǎo)致玉米根尖生長(zhǎng)素的積累減少,根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)受到抑制,不能體現(xiàn)生長(zhǎng)素低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)、高濃度抑制生長(zhǎng)的特點(diǎn),C錯(cuò)誤;外源施加的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑NAA,具有原料廣泛、容易合成和效果穩(wěn)定的特點(diǎn),可改善根系生長(zhǎng),D正確。5.(生物與環(huán)境——生態(tài)工程)下圖表示某地區(qū)的玉米生態(tài)工程。下列說法錯(cuò)誤的是()A.該生態(tài)工程遵循的基本原理是循環(huán)原理B.在玉米田中引種大豆并引入食蟲鳥,可提高抵抗力穩(wěn)定性C.此地區(qū)的玉米生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)了能量的循環(huán),使廢物資源化D.遵循自然規(guī)律,兼顧生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益,是整體性原理的體現(xiàn)【解析】選C。該生態(tài)工程中,某環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物可以作為另一個(gè)環(huán)節(jié)的原料或資源,實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化,遵循循環(huán)原理,A正確;在玉米田中引種大豆并引入食蟲鳥,生物多樣性提高,可提高抵抗力穩(wěn)定性,遵循自生原理,B正確;能量不能循環(huán),此地區(qū)的玉米生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用,C錯(cuò)誤;遵循自然規(guī)律,兼顧生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益,體現(xiàn)了生態(tài)工程的整體原理,有利于增產(chǎn)、增收,D正確。6.(細(xì)胞工程——植物體細(xì)胞雜交技術(shù))玉米(2n=20)和水稻(2n=24)均為二倍體植物,某實(shí)驗(yàn)小組擬用體細(xì)胞雜交技術(shù)培育富含β-胡蘿卜素的“黃金大米”植株,過程設(shè)計(jì)如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理細(xì)胞B.過程②可以用電融合法或高Ca2+-高pH融合法C.“黃金大米”植株的細(xì)胞中有4個(gè)染色體組D.過程③和過程④中用的培養(yǎng)基中激素種類不同【解析】選D。過程①是獲得原生質(zhì)體,需去掉植物的細(xì)胞壁,需使用纖維素酶和果膠酶處理細(xì)胞,A正確;過程②中可以用電融合法或高Ca2+-高pH融合法或PEG誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,B正確;“黃金大米”植株是兩種植株的融合體,染色體數(shù)目為44,有4個(gè)染色體組,是異源四倍體,C正確;過程③和過程④中用的培養(yǎng)基中激素種類相同,比例不同,D錯(cuò)誤。7.(基因工程——轉(zhuǎn)基因植物)為增加玉米的抗旱性,科研人員構(gòu)建含有某微生物抗旱基因E的重組質(zhì)粒,并采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其轉(zhuǎn)入玉米幼胚組織細(xì)胞中,用E蛋白的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交檢測(cè)后,經(jīng)進(jìn)一步鑒定,篩選出抗旱的轉(zhuǎn)基因玉米。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.通過逆轉(zhuǎn)錄得到的抗旱基因E中不含啟動(dòng)子、內(nèi)含子和終止子B.抗原—抗體雜交檢測(cè)呈陽(yáng)性的植株還要通過抗旱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選C.要得到轉(zhuǎn)基因植株還要用到植物細(xì)胞融合技術(shù)D.用CaCl2處理農(nóng)桿菌可讓其吸收重組質(zhì)?！窘馕觥窟xC。由mRNA(經(jīng)剪切加工,無(wú)啟動(dòng)子、終止子和內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的序列)經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄得到的抗旱基因E中不含啟動(dòng)子、內(nèi)含子和終止子,A正確;抗原—抗體雜交檢測(cè)呈陽(yáng)性只能說明E基因成功表達(dá),植物是否具有抗旱能力,還要通過抗旱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選,B正確;要得到轉(zhuǎn)基因植物,會(huì)用到植物組織培養(yǎng)技術(shù),不需要用到植物細(xì)胞融合技術(shù),C錯(cuò)誤;用CaCl2處理農(nóng)桿菌可讓其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài),使其吸收重組質(zhì)粒,D正確。8.(細(xì)胞代謝——光合作用)不同植物的光合作用機(jī)制不完全相同,大豆是C3植物,而玉米是一類具有高光合作用效率的C4植物。下圖表示玉米的光合作用和光呼吸過程,由葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞共同完成。Rubisco酶是一個(gè)雙功能酶,CO2濃度高時(shí),傾向于催化C5和CO2反應(yīng);O2濃度高時(shí),傾向于催化C5和O2反應(yīng)生成CO2(稱為光呼吸)?；卮鹣铝袉栴}:(1)玉米維管束鞘細(xì)胞中CO2固定的具體部位是葉綠體基質(zhì)。C3還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH。

【解析】(1)據(jù)圖分析,CO2的固定發(fā)生的具體部位是玉米維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì),C3還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH。(2)低CO2濃度環(huán)境中,C4植物比C3植物存活時(shí)間更長(zhǎng),據(jù)圖分析原因是C4植物的PEP酶對(duì)CO2的親和力高,能夠利用低濃度的CO2合成有機(jī)物供植物利用。

【解析】(2)C3植物固定CO2的酶親和力低,不能利用低CO2,而C4植物的PEP酶對(duì)CO2的親和力高,能夠利用低濃度的CO2合成有機(jī)物供植物利用,因此存活時(shí)間更長(zhǎng)。(3)某同學(xué)利用大豆葉片進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中多次打孔獲得葉圓片,并對(duì)葉圓片進(jìn)行干燥稱重,結(jié)果如下表(假設(shè)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中葉圓片的細(xì)胞呼吸速率不變)。則葉圓片光照1h的實(shí)際光合作用強(qiáng)度表達(dá)式是(用表中相關(guān)字母表示)z+x-2y。

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)前黑暗1h后再光照1h后葉圓片干燥稱重(g/cm2)xyz【解析】(3)黑暗1h后葉圓片的干重為y,即呼吸作用強(qiáng)度為(x-y);第2h的凈光合作用強(qiáng)度為(z-y),所以實(shí)際光合作用強(qiáng)度=凈光合作用強(qiáng)度+呼吸作用強(qiáng)度=(z-y)+(x-y)=z+x-2y。(4)欲追蹤光合作用過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程,可采用同位素標(biāo)記(同位素示蹤)法進(jìn)行研究。小麥、大豆等C3植物的光呼吸會(huì)耗損光合作用新形成有機(jī)物的25%,而玉米等C4植物光呼吸消耗只占光合作用新形成有機(jī)物的2%~5%。請(qǐng)從Rubisco酶的角度提出一條利用現(xiàn)代生物技術(shù)提高C3植物產(chǎn)量的研究思路:改造Rubisco酶的基因進(jìn)而改變Rubisco酶的結(jié)構(gòu),使其只能特異性地結(jié)合CO2,提高C3植物的產(chǎn)量。

【解析】(4)同位素標(biāo)記可用于示蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律,通過追蹤同位素標(biāo)記的化合物可以弄清楚化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程,故欲追蹤光合作用過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程,可采用同位素標(biāo)記法進(jìn)行研究。光呼吸是在氧氣濃度高有光照的條件下進(jìn)行的反應(yīng),Rubisco酶與氧氣結(jié)合。故提高C3植物產(chǎn)量的研究思路可為:改造Rubisco酶的基因進(jìn)而改變Rubisco酶的結(jié)構(gòu),使其只特異性地結(jié)合CO2,提高C3植物的產(chǎn)量。9.(遺傳學(xué)研究——遺傳的基本規(guī)律)籽粒的發(fā)育對(duì)玉米產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響。研究人員篩選到一株籽粒發(fā)育缺陷的突變體mn1-m2,通過遺傳和基因序列對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),突變體細(xì)胞壁蔗糖轉(zhuǎn)化酶基因(Mn1)中插入了166bp的DNA序列,導(dǎo)致Mn1基因功能喪失,如圖為相關(guān)基因結(jié)構(gòu)示意圖?；卮鹣铝袉栴}:(1)將突變體mn1-m2與野生型玉米進(jìn)行雜交,F1籽粒表現(xiàn)為野生型,F1自交后代籽粒的性狀及其比例為野生型∶突變體=3∶1。

【解析】(1)將突變體mn1-m2與野生型玉米進(jìn)行雜交,F1籽粒表現(xiàn)為野生型,說明野生型為顯性性狀且F1為雜合子,故F1自交后代籽粒的性狀及其比例為野生型∶突變體=3∶1。(2)使用PCR技術(shù)擴(kuò)增某株玉米Mn1的片段進(jìn)行基因型鑒定,可選用圖中的引物P1和P3(P1和P4)。若PCR產(chǎn)物的電泳結(jié)果出現(xiàn)兩條相差約160bp的條帶,則該株玉米的基因型為Mm(用M/m表示)。

【解析】(2)由題圖可知,引物P2不能將Mn1擴(kuò)增完,故可選用圖中的引物P1和P3(P1和P4)。根據(jù)“通過遺傳和基因序列對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),突變體細(xì)胞壁蔗糖轉(zhuǎn)化酶基因(Mn1)中插入了166bp的DNA序列”可推知,若PCR產(chǎn)物的電泳