2025年上學期高三生物環(huán)境DNA（eDNA）技術應用試題一、選擇題（每題3分，共30分）環(huán)境DNA（eDNA）技術的核心原理是通過分析環(huán)境介質中的遺傳物質實現(xiàn)生物監(jiān)測，下列關于eDNA來源的敘述正確的是（）A.僅來源于生物體死亡后的遺體分解B.可通過皮膚脫落、分泌物排放等途徑進入環(huán)境C.只有水生生物能釋放eDNAD.動物細胞無法通過呼吸作用釋放eDNA某研究團隊在洞庭湖采集水樣檢測江豚eDNA，采樣過程中需使用濾膜過濾濃縮樣本。若濾膜孔徑過大（如1.0μm），最可能導致的結果是（）A.過濾速度減慢，耗時增加B.目標eDNA片段隨濾液流失C.水樣中雜質過多，影響后續(xù)提取D.DNA酶活性增強，導致eDNA降解在eDNA實驗室處理階段，使用DNeasyPowerWater試劑盒提取DNA后，需通過定量PCR技術檢測目標序列。下列關于定量PCR作用的敘述錯誤的是（）A.可測定樣本中目標eDNA的濃度B.通過熒光信號強度反映擴增產物量C.能直接確定物種的性別比例D.需設計特異性引物識別物種特征序列湖南省環(huán)境DNA標準化分子實驗室采用全自動核酸提取儀處理樣本，相較于人工操作，其主要優(yōu)勢是（）A.降低DNA提取效率，減少污染風險B.提高操作精度，避免人為誤差C.僅適用于土壤樣本，不適用于水樣D.可直接完成物種鑒定，無需測序美國《國家水環(huán)境DNA戰(zhàn)略》提出建立全國性eDNA信息共享網絡，其核心目的是（）A.壟斷eDNA技術專利B.統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，實現(xiàn)跨區(qū)域生物多樣性監(jiān)測C.限制發(fā)展中國家使用該技術D.減少政府對生態(tài)監(jiān)測的資金投入某研究通過空氣eDNA監(jiān)測朱鹮，使用qPCR技術檢測到1個DNA分子即可確認其存在。該技術的高靈敏度主要依賴于（）A.朱鹮的高繁殖能力B.空氣樣本中DNA濃度極高C.PCR擴增對目標序列的指數(shù)級放大作用D.無需排除其他生物DNA的干擾eDNA技術無法區(qū)分活體與殘留DNA，這一局限可能導致的問題是（）A.高估物種當前的種群數(shù)量B.無法檢測到瀕危物種C.只能監(jiān)測水生生物，不能監(jiān)測陸生生物D.樣本采集時需破壞生物棲息地江西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心培訓人員掌握“樣本采集-高通量測序”全流程技術，高通量測序與傳統(tǒng)Sanger測序相比，其突出特點是（）A.一次可對百萬級DNA片段同時測序B.僅能測定單個基因片段C.無需進行DNA提取，直接測序D.結果需依賴人工比對數(shù)據(jù)庫中國學者提出“形態(tài)學+eDNA”雙軌監(jiān)測體系，針對水生生物多樣性評估，該體系的優(yōu)勢是（）A.完全取代傳統(tǒng)漁網捕撈調查B.結合形態(tài)鑒定與分子證據(jù)，提高結果可靠性C.降低對參考數(shù)據(jù)庫的依賴D.僅適用于實驗室模擬環(huán)境，不適用于自然水體納米孔測序技術的應用使大白鯊eDNA檢測時間縮短至48小時內，其關鍵突破在于（）A.無需DNA提取，直接測序環(huán)境樣本B.長讀長序列可快速拼接物種完整基因組C.僅需1升水樣即可完成檢測D.能區(qū)分活體與死亡個體釋放的eDNA二、非選擇題（共70分）（一）技術原理與操作流程（20分）11.環(huán)境DNA技術通過多步驟流程實現(xiàn)生物監(jiān)測。請回答下列問題：（1）樣本采集時，添加eDNALater試劑的目的是________________；若采集后無法立即處理，樣本應儲存于________℃條件下（填“-20”或“37”）。（4分）（2）實驗室提取eDNA時，需去除水樣中的腐殖質等雜質，其原因是________________________。（3分）（3）宏條形碼技術是eDNA分析的常用方法，需選擇高度保守的基因片段（如線粒體COI基因）作為標記，這是因為________________________。（3分）（4）某團隊在溪流eDNA遷移研究中發(fā)現(xiàn)，水流速度加快會導致eDNA檢出率下降，從eDNA物理特性角度分析，其原因可能是________________________。（4分）（5）繪制eDNA技術從“樣本采集”到“物種鑒定”的流程圖（6分）。（二）應用實踐與案例分析（25分）12.朱鹮是我國一級重點保護鳥類，傳統(tǒng)監(jiān)測依賴野外觀察，易受環(huán)境隱蔽性影響。2025年陜西省采用空氣eDNA技術監(jiān)測朱鹮，回答下列問題：（1）空氣eDNA采樣器通過濾膜捕獲朱鹮DNA，與水體采樣相比，空氣樣本的特殊性在于________________________（答出2點）。（4分）（2）研究團隊建立了涵蓋不同年齡、性別的朱鹮基因庫，其作用是________________________。（3分）（3）若在某區(qū)域同時檢測到朱鹮和白鷺的eDNA，能否直接判斷兩種鳥類在此地共存？請說明理由。（6分）（4）與傳統(tǒng)望遠鏡觀察相比，空氣eDNA技術在朱鹮監(jiān)測中的優(yōu)勢是________________________（答出3點）。（6分）（5）為提高監(jiān)測準確性，需排除“假陽性”結果（如實驗室污染），請?zhí)岢?項具體措施。（6分）2024年賓州州立大學啟動溪流eDNA遷移研究，探究環(huán)境因子對eDNA擴散的影響。下圖為不同水溫下eDNA在溪流中的留存時間曲線：[注：假設圖中橫軸為時間（小時），縱軸為eDNA檢出率（%）；曲線1為10℃，曲線2為25℃]（1）根據(jù)曲線趨勢，描述水溫對eDNA留存時間的影響：。（3分）（2）從分子水平解釋這一現(xiàn)象的原因：。（4分）（3）若研究區(qū)域突發(fā)暴雨，溪流流速顯著增加，推測eDNA檢出率會________（填“上升”或“下降”），理由是________________________。（5分）（三）技術局限與發(fā)展前景（25分）14.eDNA技術雖廣泛應用，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。請結合實例分析并提出解決方案：（1）母系遺傳標記（如線粒體DNA）導致性別鑒定困難，這一問題在________（填“水生”或“陸生”）動物監(jiān)測中更為突出，原因是________________________。（5分）（2）某研究在入侵物種福壽螺監(jiān)測中，同時檢測到其卵和成蟲的eDNA，這是否能說明該區(qū)域存在繁殖種群？請說明判斷依據(jù)。（6分）（3）針對eDNA技術“無法區(qū)分活體與殘留DNA”的局限，提出1種結合其他技術的改進方案：。（4分）（4）中國科學院構建覆蓋2.6萬種水生生物的參考數(shù)據(jù)庫，對eDNA技術發(fā)展的意義是（答出2點）。（6分）（5）預測未來5年eDNA技術在農業(yè)領域的1項創(chuàng)新應用：________________________，并簡述其原理。（4分）參考答案及評分標準（部分示例）一、選擇題B2.B3.C4.B5.B6.C7.A8.A9.B10.C二、非選擇題11.（1）抑制微生物活性，防止eDNA降解；-20（4分）（2）腐殖質會抑制PCR反應，干擾DNA提取效率（3分）（3）保守基因在物種間差異顯著，可作為物種鑒定的“分子標簽”（3分）（4）水流速度加快導致eDNA片段被稀釋或沖刷出采樣區(qū)域（4分）（5）（6分）graphLRA[水樣/空氣樣本采集]-->B[濾膜過濾/沉淀法濃縮]B-->C[DNA提取與純化]C-->D[PCR擴增/宏條形碼測序]D-->E[生物信息學分析（數(shù)據(jù)庫比對）]E-->F[物種定性/定量鑒定]12.（3）不能（2分）；理由：eDNA可能來自其他區(qū)域隨氣流擴散，或該區(qū)域曾有白鷺活動但已遷移（4分）（5）措施：①設置陰性對照（如未接觸樣本的空濾膜）；②對同一樣本進行3次重復擴增，結果一致才確認陽性（6分）13.（1）水溫升高，eDNA留存時間縮短（3分）（2）高溫加速DNA酶活性，促進eDNA降解（4分）14.（4）意義：①為物種鑒定提供參考標準，減少假陽性；②支持未知物種的發(fā)現(xiàn)與分類（6分）（5）應用：農田土壤eDNA監(jiān)測線蟲病害；原理：通過檢測線蟲特異性eDNA，早期預警病蟲害發(fā)生，減少農藥使用（4分）命題說明試題涵蓋