采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累…——2021 高考生物第 26 题答案解析

2021_河北卷 (生物)

2021 河北 第 26 题 填空题 区分题
2021_河北卷 (生物)

24. 采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的 Cd 富
集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存) ,可降低土壤中Cd 的含量。为提

高植物对C d 污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡 Cd 转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了
相关指标。
回答下列问题:
(1)为获取 YCF1 基因,将酵母细胞的全部DNA 提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,
这个群体称为__________。
(2)将DNA 序列插入 Ti 质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是__________。构建的重组基因表达载体
中必须含有标记基因,其作用是______________________________。
(3)进行前期研究时,将含有 YCF1 基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是
__________。研究者进一步获得了转 YCF1 基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是
______________________________。
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到 Cd 污染的土壤中,半年后测定植株干重(图1)及不同
器官中 Cd 含量(图2) 。据图1 可知,与野生型比,转基因植株对Cd 具有更强的__________(填“耐性”
或“富集能力”) ; 据图2 可知,对转基因植株的__________进行后续处理对于缓解土壤 Cd 污染最为方便有
效。
(5)已知YCF1 特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型能更好地适应高
Cd 环境的原因是____________________。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd 污染土壤修复植物
的优势在于___________(写出两点即可) 。

参考答案

(1) 基因组文库; (2) 限制酶和 DNA 连接酶; (3) 便于目的基因的筛选和鉴定; (4) 农 杆菌转化法; (5) 避免目的基因在自然界中的扩散; (6) 耐性; (7) 茎叶; (8) YCF1 可通过主动运 输将 Cd 离子运到液泡中,提高了细胞液的浓度,有利于植株吸水; (9) 杨树具有发达的根系和高大的树 冠,更适应污染矿区等不良环境,同时可充分吸收土壤中的 Cd,木材也方便运输、利用

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【答案】 (1). 基因组文库 (2). 限制酶和 DNA 连接酶 (3). 便于目的基因的筛选和鉴定 (4). 农
杆菌转化法 (5). 避免目的基因在自然界中的扩散 (6). 耐性 (7). 茎叶 (8). YCF1 可通过主动运
输将 Cd 离子运到液泡中,提高了细胞液的浓度,有利于植株吸水 (9). 杨树具有发达的根系和高大的树
冠,更适应污染矿区等不良环境,同时可充分吸收土壤中的 Cd,木材也方便运输、利用
【解析】

【分析】1、基因文库包括基因组文库和 cDNA 文库,基因组文库包含该物种的全部基因,cDNA 文库是部分
基因文库。
2、据图1 可知,与野生型比,转基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加;据图2 可知,转基因植
株的茎、叶中 Cd 含量高于野生型。
【详解】 (1) 为获取YCF1 基因,将酵母细胞的全部DNA 提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储
存,这个群体含有酵母菌的全部基因,称为基因组文库。
(2)将DNA 序列插入 Ti 质粒构建重组载体时,需要用限制酶切割供体 DNA 和质粒,以产生相同的黏性末
端,然后用 DNA 连接酶进行连接。基因表达载体中的标记基因可用于目的基因的筛选和鉴定。
(3)农杆菌容易侵染双子叶植物,其质粒中的T-DNA 可转移并插入到受体细胞 DNA 中,将含有 YCF1 基因
的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是农杆菌转化法。考虑转基因技术的安全性,
采用不育株系作为实验材料,可避免目的基因在自然界中的扩散。
(4)根据分析可知,与野生型比,转基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加,说明转基因植株在
Cd 污染的土壤中生长较好,即对 Cd 具有更强的耐性;据图2 分析,转基因植株的茎、叶中 Cd 含量高于野
生型,因此对转基因植株的茎、叶进行后续处理,可使转基因植株持续发挥富集Cd 的作用,对于缓解土壤
Cd 污染最为方便有效。
(5)YCF1 特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上,可通过主动运输将Cd 离子运到液泡中,提高了细胞液
的浓度,有利于植株吸水,所以转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd 环境。相较于草本植物,杨树具有
发达的根系和高大的树冠,更适应污染矿区等不良环境,同时可充分吸收土壤中的 Cd,木材也方便运输、
利用,作为 Cd 污染土壤修复植物更具有优势。
【点睛】本题结合图示考查基因工程的相关知识,要求学生掌握基因工程的工具、步骤,难度适中,意在
考查考生理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系,要求能运用所学知识解决生活中的一些实际问题,
或运用所学知识解释生活中的一些现象。

✅ 来源:2021年 · 河北 · 2021_河北卷 (生物) · 第 26 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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