2026年第31届全国中学生生物学竞赛联赛试题及答案

2026年第31届全国中学生生物学竞赛联赛试题及答案1.（单选）在拟南芥中，TFL1基因编码一种含磷脂酰乙醇胺结合域的小蛋白，其功能缺失突变体表现为花序提前终止。若将TFL1第84位组氨酸突变为酪氨酸，发现突变蛋白仍可与FD形成复合体，但无法被激酶SnRK1磷酸化。下列叙述正确的是（）A.TFL1是转录因子，直接抑制花分生组织基因表达B.第84位组氨酸位于蛋白的DNA结合结构域C.该突变体花序表型与野生型一致D.SnRK1介导的磷酸化可能通过调控TFL1蛋白稳定性影响花序维持答案：D解析：TFL1为磷脂酰乙醇胺结合蛋白，非转录因子，A错；第84位残基参与磷酸化而非DNA结合，B错；无法磷酸化导致蛋白功能缺失，花序提前终止，C错；SnRK1磷酸化通常促进蛋白降解或改变亚细胞定位，D正确。2.（单选）研究人员利用CRISPR-Cas9在斑马鱼基因组中插入loxP位点，构建条件性敲除模型。若将携带loxP的F0代与表达Cre的转基因鱼杂交，发现部分胚胎出现心脏发育不全。为验证心脏表型确由目的基因敲除引起，最佳对照组应为（）A.F0代自交后代中不携带Cre的个体B.野生型AB品系与Cre转基因鱼杂交后代C.携带loxP但Cre表达被四环素抑制的个体D.注射Cas9mRNA但无sgRNA的胚胎答案：C解析：四环素系统可关闭Cre，排除Cre本身毒性或脱靶效应，同时保持遗传背景一致，C最佳。3.（单选）线粒体ATP合酶在植物逆境响应中可发生寡聚化。用BN分离拟南芥叶片线粒体复合体，发现干旱处理后~1000kDa处条带增强。若用抗F1-β抗体进行免疫杂交，该条带可被识别，且经ATP水解后消失。据此推断该条带最可能是（）A.F1Fo-ATP合酶二聚体B.呼吸链超复合体I+IIIC.线粒体通透性转换孔D.热激蛋白60寡聚体答案：A解析：分子量与ATP合酶二聚体相符，且可被F1-β抗体识别，ATP水解导致解离，A正确。4.（单选）某单细胞绿藻在持续光照下培养，突然转入黑暗并补充14C-碳酸氢盐。30s后提取脂类，发现放射性主要出现在（）A.甘油三酯sn-2位B.单半乳糖二酰甘油MGDGC.磷脂酰甘油PGD.硫代异鼠李糖二酰甘油SQDG答案：B解析：黑暗条件下CO2固定停止，但叶绿体中MGDG合成仍可利用预合成的UDP-半乳糖与酰基链，30s内最快标记。5.（单选）在果蝇翅原基发育中，Dppmorphogen梯度激活靶基因vestigial(vg)。若将vg增强子中所有Smad结合位点突变为随机序列，克隆到lacZ报告系统并转入野生型胚胎，预期lacZ表达模式为（）A.翅原基均匀表达B.仅翅原基最外侧表达C.完全不表达D.翅原基中央高两侧低答案：C解析：Smad为Dpp信号必需转导因子，结合位点缺失导致报告基因无法响应梯度，C正确。6.（单选）用YFP标记拟南芥水通道蛋白PIP2;1，在保卫细胞中观察到黑暗处理后YFP-PIP2;1由质膜迁移至胞内颗粒。若用1μM微丝解聚剂LatB预处理，迁移现象消失。下列蛋白可能参与该过程的是（）A.ARF-GEFGNOMB.网格蛋白重链CHC1C.微管结合蛋白MAP65D.肌球蛋白XI-i答案：D解析：LatB抑制微丝聚合，提示依赖肌球蛋白的囊泡运输，D正确。7.（单选）某真菌含一条长90kb的线性线粒体质粒，两端有同向重复序列TIR(1.2kb)。若用脉冲场凝胶电泳分离总DNA，经线粒体DNA特异性探针杂交后，发现除主带外还有一条45kb弱带。下列解释合理的是（）A.质粒发生同源重组形成环状分子B.质粒在TIR处发生分子内重组形成缺失型C.质粒被限制性内切酶随机切断D.电泳过程中DNA降解答案：B解析：45kb≈90-2×1.2kb，提示TIR介导分子内重组缺失中间区段，B正确。8.（单选）将大肠杆菌在含乳糖的培养基中连续传代100代，发现lac操纵子启动子区-10位T→A突变频率升高至15%。若将该突变lac片段克隆到体外转录系统，测得转录起始效率为野生型120%。下列说法正确的是（）A.该突变降低cAMP-CRP复合物结合B.突变可能提高RNA聚合酶封闭复合体稳定性C.突变导致lac阻遏蛋白无法结合D.突变使操纵子对葡萄糖抑制超敏感答案：B解析：-10区突变可提高封闭复合体稳定性，增强转录，B正确；与CRP或阻遏蛋白无关。9.（单选）在哺乳动物精子发生中，PIWI蛋白MILI结合一类26nt的piRNA。若构建MILI催化失活突变体小鼠，发现精子发生停滞在圆形精子阶段，且基因组中L1转座子甲基化水平显著降低。下列实验可进一步证明L1去甲基化直接导致表型的是（）A.在MILI突变背景中敲除L1主要拷贝，观察精子发生是否恢复B.用5-aza-dC处理野生型精母细胞，检测L1甲基化C.将L1启动子甲基化报告基因转入突变体睾丸D.比较突变与野生型睾丸中L1ORF1蛋白含量答案：A解析：遗传挽救实验最直接，A正确。10.（单选）植物叶片光合作用产生的蔗糖通过韧皮部运输，需经胞间连丝。用CFDA标记胞质，发现野生型烟草叶脉装载速率是tms1突变体（过表达IAA合成酶）的2倍。若用质膜H+-ATPase抑制剂钒酸盐处理野生型，装载速率降至与tms1相同。下列推断正确的是（）A.tms1突变体胞间连丝通透性降低B.IAA通过促进H+-ATPase磷酸化提高蔗糖装载C.钒酸盐阻断IAA极性运输D.tms1中蔗糖合成酶活性下降答案：B解析：IAA可激活H+-ATPase，维持质膜电化学梯度驱动共运输，B正确。11.（单选）在酵母中，Sec61translocon负责将分泌蛋白插入内质网。若将Sec61α第66位天冬酰胺突变为异亮氨酸，发现体内转位效率下降60%，但体外脂质体实验显示通道仍开放。下列解释合理的是（）A.突变导致通道无法结合核糖体B.突变影响与Sec62/63复合物相互作用C.突变使通道对Ca2+通透性增加D.突变蛋白被ERAD系统降解答案：B解析：Sec62/63协助post-translational转位，突变不影响通道本身但削弱辅助因子结合，B正确。12.（单选）用冷冻电镜解析嗜热菌RNA聚合酶全酶-启动子复合体，发现σ因子第3.2螺旋插入RNAexitchannel。若将该螺旋中4个带正电残基同时突变为丙氨酸，预测在体外转录实验中的结果是（）A.转录起始频率增加，延伸速率下降B.转录起始频率下降，延伸速率不变C.起始与延伸均显著下降D.起始不变，延伸速率增加答案：B解析：3.2螺旋稳定起始复合体并阻碍延伸，正电突变削弱与RNA相互作用，导致起始下降，延伸不受直接影响，B正确。13.（单选）在斑马鱼胚胎发育中，Nodal信号通过Smad2/3激活下游靶基因。若将Smad3MH1结构域中第53位精氨酸突变为谷氨酰胺，胚胎表现为背部组织缺失。下列实验可验证该突变显性负效的是（）A.将突变mRNA注入野生型胚胎，观察是否出现背部缺失B.将突变mRNA与Smad2MO共注射C.将突变mRNA注入smad3-/-突变体D.在体外pull-down实验中检测突变蛋白是否结合Smad4答案：A解析：显性负效可在野生型背景中干扰正常信号，A正确。14.（单选）植物叶片衰老受WRKY53正调控。用ChIP-seq在衰老启动叶片中鉴定到WRKY53结合位点富集于SAG12启动子。若将SAG12启动子中W-box元件突变为随机序列，并驱动GUS报告基因，在35S:WRKY53转基因植株中GUS染色结果为（）A.全株均匀蓝色B.仅衰老叶片边缘蓝色C.叶片无蓝色D.幼叶蓝色而老叶无色答案：C解析：W-box突变导致WRKY53无法结合，报告基因不激活，C正确。15.（单选）在哺乳动物细胞中，线粒体分裂由DRP1介导。若将DRP1第637位丝氨酸突变为天冬氨酸（模拟磷酸化），并用Confocal观察线粒体形态，发现呈高度碎片化。下列药物处理可逆转该表型的是（）A.线粒体分裂抑制剂Mdivi-1B.微管解聚剂NocodazoleC.肌球蛋白抑制剂BlebbistatinD.PI3K抑制剂LY294002答案：A解析：Mdivi-1直接抑制DRP1聚合，A正确。16.（单选）将大肠杆菌在含50μg/mL利福平培养基中培养，筛选到一株RNA聚合酶β亚基第146位苯丙氨酸→丝氨酸的突变体。该突变体在无助燃剂条件下可在LB平板形成红色菌落（产灵菌红素）。下列叙述正确的是（）A.突变降低rpoB转录效率B.突变使聚合酶对ppGpp亲和力增加C.突变位于利福平结合口袋，导致抗生素耐受D.突变激活pig基因簇表达答案：C解析：146位位于利福结合口袋，突变导致耐药，C正确；红色菌落为次级代谢激活，与耐药无直接因果。17.（单选）在拟南芥中，蓝光受体Phot1自磷酸化后启动向高尔基体转运。用BrefeldinA（BFA）处理表达Phot1-GFP的幼苗，发现GFP信号在胞质形成大量颗粒，且与ARF1共定位。下列蛋白可能参与Phot1回收的是（）A.retromer亚基VPS29B.外被体COPⅠ亚基γ-COPC.外被体COPⅡ亚基Sec13D.网格蛋白AP-1μ亚基答案：B解析：BFA抑制ARF1-GTP形成，阻断COPⅠ回收，Phot1颗粒与ARF1共定位提示COPⅠ途径，B正确。18.（单选）用单分子FRET研究大肠杆菌UvrD解旋酶，发现当DNA3'端突出12nt时，UvrD以约10bp/s速率解旋；若3'端仅突出4nt，速率降至<1bp/s。下列突变可恢复短突出速率的是（）A.将UvrD第184位亮氨酸→精氨酸（位于2B亚域）B.删除C端40个氨基酸C.将ATP结合位点第224位甘氨酸→谷氨酸D.将DNA结合位点第308位赖氨酸→丙氨酸答案：A解析：2B亚域调控构象变化，L→R突变降低对ssDNA长度依赖，A正确。19.（单选）在酵母中，端粒酶活性受Rif1/2负调控。若构建Cdc13-est2融合蛋白（将端粒酶催化亚基Est2靶向端粒），并敲除RIF1，测得端粒长度较野生型增加约200bp。下列实验可证明延长确由端粒酶活性升高引起的是（）A.在融合菌株中再敲除EST1，检测端粒长度B.用TRAPassay比较突变与野生型端粒酶活性C.将cdc13-est2突变体与rif1Δ杂交D.Southernblot检测亚端粒Y'元件拷贝数答案：B解析：TRAP直接测端粒酶活性，B正确。20.（单选）将GFP标记的拟南芥过氧化物酶体靶向信号PTS1（SKL）融合蛋白在叶肉细胞中表达，用激光共聚焦观察发现黑暗处理后GFP颗粒与叶绿体发生紧密接触。若将肌动蛋白抑制剂LatB预处理，接触频率下降70%。下列蛋白可能介导该接触的是（）A.外周膜蛋白PEX11B.肌球蛋白XI-2C.微管马达kinesin-13AD.叶绿体外膜Toc159答案：B解析：肌球蛋白XI-2负责过氧化物酶体沿微丝运动，B正确。21.（多选）在哺乳动物细胞中，mTORC1通过磷酸化自噬起始蛋白ULK1第757位丝氨酸抑制自噬。若将ULK1第757位突变为丙氨酸，并饥饿处理2h，下列现象正确的是（）A.内源LC3-II/LC3-I比值升高B.电镜下自噬体数量增加C.磷酸化S6K1(T389)水平下降D.与ATG13相互作用增强答案：ABD解析：757A突变解除mTORC1抑制，自噬激活，LC3-II升高，自噬体增多，ULK1与ATG13结合增强；S6K1磷酸化由mTORC1直接调控，饥饿已使其下降，与ULK1突变无关，C不选。22.（多选）在果蝇胚胎中，Bicoid梯度激活hunchback(hb)表达。若将hb启动子中所有Bcd结合位点替换为低亲和力序列，并驱动lacZ，预期表达模式为（）A.anteriordomain宽度变窄B.posteriorectopicexpressionC.表达水平峰值下降D.对Bcd剂量变化更敏感答案：ACD解析：低亲和力导致阈值升高，anterior域变窄，峰值下降，且更易受Bcd波动影响，ACD正确；posterior无Bcd，不会异位表达，B错。23.（多选）在拟南芥中，光敏色素B(phyB)Pfr形式进入核内抑制PIF4。若构建PIF4-GR（糖皮质激素受体）融合蛋白，并用DEX诱导核定位，在红光下幼苗表现为下胚轴伸长。下列实验可证明PIF4为phyB下游唯一限速因子的是（）A.pifQ四突变体中表达PIF4-GR，DEX诱导后下胚轴伸长B.phyB-/-背景中表达PIF4-GR，红光下DEX诱导伸长幅度与野生型相同C.在野生型中过表达phyB-YFP，DEX诱导后下胚轴不伸长D.用蛋白酶体抑制剂MG132处理，DEX诱导伸长被抑制答案：AB解析：A表明PIF4足够，B表明phyB缺失不影响PIF4功能，二者联合提示PIF4为唯一限速；C为phyB过表达抑制PIF4，与限速无关；D提示PIF4降解，但不能证明唯一性。24.（多选）在酵母中，端粒沉默由Sir复合物介导。若将Sir3第605位赖氨酸突变为谷氨酸（模拟乙酰化），发现端粒沉默丧失，但Sir2HDAC活性不变。下列实验可证明605位乙酰化调控沉默的是（）A.将605位突变为精氨酸（模拟去乙酰化），检测沉默恢复B.在H4K16A突变体中观察Sir3-605E表型C.用抗Sir3-K605ac抗体检测突变体乙酰化水平D.ChIP比较野生型与605E突变体Sir3在端粒结合量答案：ABD解析：A为功能挽救，B验证与H4K16竞争，D检测结合，均可；C无法检测605E是否“乙酰化”，因无对应抗体，C不选。25.（多选）在哺乳动物细胞中，线粒体自噬受体NIX介导衰老线粒体清除。若将NIX第24位亮氨酸→丙氨酸（突变LIRmotif），并诱导线粒体损伤（CCCP），下列现象正确的是（）A.Parkin招募至线粒体减少B.LC3-II与线粒体共定位下降C.线粒体膜电位下降更慢D.PINK1在线粒体累积增加答案：AB解析：LIR突变削弱NIX与LC3结合，导致Parkin招募及LC3共定位下降，AB正确；膜电位下降由CCCP直接引起，与NIX无关，C错；PINK1累积为损伤早期事件，NIX突变不影响，D错。26.（多选）在拟南芥中，ABA激活SnRK2.6激酶，磷酸化离子通道SLAC1。若将SLAC1第120位丝氨酸→天冬氨酸（模拟磷酸化），并在卵母细胞中表达，下列结果正确的是（）A.内向K+电流增加B.外向Cl-电流增加C.电流对ABA不依赖D.电流被PP2C抑制剂拮抗答案：BC解析：SLAC1为Cl-通道，磷酸化激活，ABA非必需，BC正确；PP2C抑制剂解除抑制，但通道已磷酸化，电流不再受调控，D不选。27.（多选）在果蝇卵母细胞中，gurkenmRNA定位于背侧前角，需依赖微管正端马达。若将gurken3'UTR中一段含E2基序（含CU-rich）删除，并驱动gfp报告基因，下列结果正确的是（）A.GFP信号在卵母细胞均匀分布B.卵壳背侧化缺陷C.微管正端标记CLIP-190与GFP共定位消失D.过表达Kinesin-β可部分恢复定位答案：ABCD解析：E2为Kinesin结合元件，删除导致定位丧失，表型与马达一致，ABCD均正确。28.（多选）在酵母中，核糖体蛋白RPL25缺失导致60S亚基组装受阻，游离40S累积。若构建RPL25-GFP并在rpl25Δ中表达，下列现象正确的是（）A.GFP信号主要位于细胞质B.核仁标记Fibrillarin与GFP共定位增加C.多聚核糖体谱中80S峰下降D.前体rRNA35S加工延迟答案：BCD解析：60S缺陷导致组装中间体滞留核仁，B正确；80S及多聚体下降，C正确；35S加工需60S蛋白反馈，D正确；RPL25-GFP在核仁合成，A不选。29.（多选）在哺乳动物细胞中，DNA复制起始许可由CDT1调控。若过表达CDT1并同步化至G2期，下列现象正确的是（）A.基因组DNA含量>4NB.磷酸化H2AX焦点增加C.复制起点再点火D.CDT1被SCFSkp2降解答案：ABC解析：CDT1过表达导致再复制，ABC正确；G2期CDT1由Cul4-DDB1降解，D错。30.（多选）在拟南芥中，叶绿体信号转导途径（retrograde）中，GENOMESUNCOUPLED1(GUN1)介导胁迫响应。若构建gun1-1突变体并用NF处理（抑制质体转录），下列基因表达正确的是（）A.Lhcb1.2转录下降B.APX2转录升高C.PhANG基因表达恢复至野生型水平D.质体编码RNA聚合酶亚基rpoBmRNA下降答案：AB解析：NF抑制质体转录，gun1突变削弱retrograde，Lhcb仍下降，A正确；APX2为胁迫响应，升高，B正确；PhANG表达无法恢复，C错；rpoB由核编码，D错。31.（实验设计）某植物病毒含一条+ssRNA基因组，长8.5kb，5'端无帽子，3'端无poly(A)。研究人员发现病毒RNA可在体外利用宿主核糖体进行不依赖帽子翻译。请设计实验鉴定其内部核糖体进入位点（IRES）的最小功能序列，要求：（1）给出实验流程；（2）说明关键对照；（3）提供结果判读标准。答案：（1）流程：①以病毒cDNA为模板，设计5'端系列缺失片段（如F1:nt1–500,F2:200–700,…,Fn:700–1200），两端引入XhoI/XbaI位点；②将片段克隆至双顺反子报告载体pRIR（上游cistron为萤火虫荧光素酶Fluc，下游为海肾荧光素酶Rluc，中间含多克隆位点）；③经农杆菌介导转化烟草叶片，48h后提取总蛋白；④双荧光素酶试剂盒测定Fluc/Rluc活性，计算IRES效率E=(Rluc/Fluc)sample/(Rluc/Fluc)empty；⑤5'RACE验证下游cistron起始位点是否位于IRES内部。（2）关键对照：①空载体（无插入）设定背景；②载体中插入已知缺陷序列（如反向互补）作为阴性；③插入脑心肌炎病毒EMCV-IRES作为阳性；④单顺反子Rluc载体校正转录差异；⑤Northernblot确认双顺反子mRNA完整无剪切。（3）判读：E≥阳性对照50%且单顺反子校正后显著高于背景（p<0.01），同时5'RACE显示下游翻译起始于IRES内部即认定该片段具备IRES活性；逐步5'端缺失至E<10%即为最小边界。32.（计算）某二倍体植物含一对等位基因A/a，A完全显性。初始群体D0:0.6AA,0.4Aa。若每代随机淘汰50%隐性个体，求：（1）D1代基因型频率；（2）D2代等位基因频率；（3）达到p(A)≥0.95所需世代数。答案：（1）D0产生配子：A=0.6+0.2=0.8，a=0.2。随机交配得D1合子：AA=0.64,Aa=0.32,aa=0.04。淘汰50%aa后，存活个体：AA=0.64/0.98≈0.6531,Aa=0.32/0.98≈0.3265,aa=0.02/0.98≈0.0204。（2）D1配子：A=0.6531+0.1633=0.8164,a=0.1836。D2合子：AA=0.6665,Aa=0.2997,aa=0.0337；淘汰50%aa后，a=0.2997/2+0.01685=0.1667→q2≈0.0278,q≈0.1667。（3）递推：qn=qn-1/(1+qn-1)。解qn≤0.05得n≥ln(0.05/0.2)/ln(1/1.2)≈5.5→第6代p≥0.95。33.（综合）阅读材料：科学家发现深海热液口古菌“CandidatusVulcanisaetamoutnovskyi”含一种新型CRISPR-Cas系统，称CasΦ，仅含400aa单蛋白，可加工pre-crRNA并切割靶dsDNA。实验表明：①CasΦ在50°C活性最高，Mg2+依赖；②靶向质粒转化大肠杆菌，30min后靶序列出现primarily8nt5'-overhang；③突变CasΦRuvC活性位点（D396A）丧失切割；④与SpCas9相比，CasΦPAM为5'-TBN-3'（B=C/G/T），宽容度更高。问题：（1）推测CasΦ切割机制；（2）设计一种利用CasΦ实现哺乳动物细胞大片段删除（>10kb）的策略，要求仅转染一次质粒；（3）评估CasΦ在基因治疗中的潜在优势与风险。答案：（1）CasΦ为单RuvC核酸酶，形成不对称二聚体切口，两条链错位切割产生8nt5'-overhang，类似typeV-F，但尺寸更小。（2）策略：①合成CasΦ-humanizedcodon并融合2×NLS，构建pCAG-CasΦ-P2A-GFP；②设计双crRNA阵列：crRNA1靶向5'端PAM(TAC)，spacer20nt；crRNA2靶向3'端PAM(TGC)，spacer20nt，间隔序列用tRNA-gly断开，置于U6启动子；③将crRNA阵列克隆至同一质粒pU6-crArray；④共转染HEK293，利用流式分选GFP+，48h后PCR跨越10kb区域，验证片段缺失；⑤通过深度测序检测脱靶，限定mismatch≤2且PAM不符。（3）优势：体积小（<1.2kb）易包装AAV；PAM宽松可靶向更多位点；热稳定性适合体外组装RNP降低免疫原性。风险：RuvC活性可能产生染色体易位；PAM宽容增加脱靶；长期表达潜在累积效应；需优化Spacer长度与递送剂量。34.（综合）植物根尖干细胞维持依赖PLT梯度。实验发现：①35S:PLT3-GR转基因拟南芥经DEX诱导2h，QC特异性标记WOX5表达升高；②ChIP-seq显示PLT3结合于WOX5启动子区含AACAmotif；③将AACA突变为GAGC，驱动GFP报告基因在QC丧失表达；④酵母单杂交证实PLT3HD结构域直接结合AACA。问题：（1）构建plt1plt2plt3三突变