内容正文:
知识清单26 植物生命活动调节
4大考点总结+6个错混点梳理
考点1 植物生长素
1.生长素的发现过程
(1)经典实验过程和结论
①达尔文实验
②鲍森·詹森实验
③拜尔实验
④温特实验
(2)生长素的确认:1934年,科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质吲哚乙酸(IAA);生长素在植物体内含量极少,直到1946年人们才从高等植物中分离出生长素,并确认它也是IAA。植物体内具有生长素效应的物质除IAA外,还有苯乙酸(PPA)、吲哚丁酸(BA)等,它们都属于生长素。
(3)植物向光性的解释:单侧光照射后,胚芽鞘背光一侧的生长素含量多于向光一侧,因而引起两侧的生长不均匀(背光侧生长快),从而造成向光弯曲。
2.植物激素:由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
(1)种类:生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等物质。
(2)功能:作为信息分子,几乎参与调节植物生长、发育过程中的所有生命活动。
(3)三个主要特点:植物细胞内代谢产生(无专门分泌器官);能从产生部位运输到作用部位;微量、高效的有机物。
3.生长素的合成、运输与分布
(1)主要合成部位:芽、幼嫩的叶和发育中的种子。由色氨酸经一系列反应转变而来,分子大小与氨基酸类似。主要为哚乙酸(IAA),还有苯乙酸(PPA)、哚丁酸(BA)等。
(2)运输
①极性运输:生长素只能从形态学上端运输到形态学下端,而不能反过来运输,也就是只能单方向地运输,称为极性运输。极性运输是一种主动运输。
②非极性运输:生长素在成熟组织中可以通过输导组织进行非极性运输。
(3)分布:生长素在植物体各器官中都有分布,但相对集中地分布在生长旺盛的部位,如胚芽鞘、芽和根尖的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。生长素在趋向衰老的组织和器官中含量较少。总体来说,生长素的分布是产生部位<积累部位,如顶芽<侧芽、分生区<伸长区:生长旺盛的部位>衰老组织,如生长点>老根。
4.生长素的生理作用
(1)细胞水平:促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等。
(2)器官水平:影响器官的生长、发育,如促进侧根和不定根发生,影响花、叶和果实发育等。
(3)作用途径:生长素与细胞内特异性受体蛋白结合→细胞内一系列信号转导→特定的基因表达→产生效应
(4)作用方式:不直接参与细胞代谢,不为细胞提供能量,不构成细胞结构,不催化化学反应,而是给细胞传达信息,起调节细胞生命活动的作用。
5.生长素的作用特点
研究发现,生长素所发挥的作用,因浓度、植物细胞的成熟情况和器官的种类不同而有较大的差异。
(1)生长素浓度:一般情况下,生长素在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则会抑制生长,如图所示。
(2)植物细胞的成熟情况:幼嫩的细胞对生长素敏感,衰老的细胞则比较迟钝。
(3)器官的种类:不同器官对生长素的敏感程度也不一样,根对生长素最敏感,茎对生长素的敏感性最差,芽对生长素的敏感性介于根与茎之间,如图所示。
(4)植物种类:一般情况下,双子叶植物对生长素的敏感程度高于单子叶植物,如图所示。
可用适宜浓度的生长素来清除单子叶农作物田中的双子叶杂草。
6.植物的顶端优势及其应用
(1)概念:植物的顶芽优先生长而侧芽生长受到抑制的现象。
(2)原因
顶芽产生的生长素向下运输,在侧芽处积累,侧芽处生长素浓度过高,生长受到抑制,而顶芽处生长素浓度适宜,生长较快。
(3)解除方法::摘除顶芽,使侧芽处生长素浓度降低,侧芽萌动、加快生长。
(4)应用:如适时摘除棉花的顶芽,解除顶端优势,以促进侧芽的发育,从而使其多开花、多结果。果园艺师会适时修剪景观树木,让树木发出更多的侧枝,使树型圆润、丰满。
(5)意义:植物可以尽快长高,在生存竞争中获得优势。
注意说明:
抑制生长≠不生长:“抑制”或“促进"均是相对“对照组”(自然生长或蒸馏水处理的组别)而言的,凡生长状况差于对照组的就是“抑制生长”,生长状况好于对照组的就是“促进生长”。
考点2 其他植物激素
1.其他植物激素的种类和作用
激素种类
合成部位
主要作用
赤霉素
主要是幼芽、幼根和未成熟的种子
促进细胞伸长,从而引起植株增高;促进细胞分裂与分化;促进种子萌发、开花和果实发育
细胞分裂素
主要是根尖
促进细胞分裂;促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成
脱落酸
根冠、萎蔫的叶片等
抑制细胞分裂;促进气孔关闭;促进叶和果实的衰老和脱落;维持种子休眠
乙烯
植物体各个部位
促进果实成熟;促进开花;促进叶、花、果实脱落
2.植物激素间的相互作用
(1)生长素与赤霉素的相互作用
(2)生长素与乙烯的相互作用
生长素和乙烯的关系如图甲,其在细胞中含量的变化如图乙。
生长素达到一定浓度后就会促进乙烯的合成,而乙烯的增多对生长素的合成起抑制作用。
(3)生长素与细胞分裂素的相互作用
细胞分裂素能够加强生长素的极性运输。
细胞分裂素促进芽的分化,生长素促进根的分化;细胞分裂素解除顶端优势,生长素保持顶端优势。
(4)赤霉素与脱洛酸的相互作用:在调节种子萌发过程中,赤霉素和脱落酸的作用效果相反。赤霉素打破种子休眠,脱落酸促进种子休眠;赤霉素促进植物生长,脱落酸抑制植物生长。
(5)植物激素之间的相互作用
拓展应用:
脱落酸能促进种子休眠,抑制其发芽,持续高温会使脱落酸降解,同时大雨天气给种子萌发提供了水分,于是种子会不适时地萌发。
考点3 植物生长调节剂的应用
1.由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质,称为植物生长调节剂。
(1)植物生长调节剂具有原料广泛、容易合成、效果稳定、应用领域户等优点。
(2)用量小、速度快、效益高,大部分作物一季只需在规定时间内喷施1次。
(3)针对性强,专业性强。可以解决一些其他手段难以解决的问题,比如形成无籽果实。
2.植物生长调节剂的类型
(1)一类分子结构和生理效应与植物激素类似,如吲引哚丁酸。
(2)另一类分子结构和植物激素完全不同,但具有与植物激素类似的生理效应,如α—萘乙酸(NAA)、矮壮素等。
3.植物生长调节剂的作用
(1)对于提高作物产量、改善产品品质等,都起到很好的作用。
(2)施用植物生长调节剂还能减轻人工劳动。
(3)植物生长调节剂使用不当可能影响作物产量和产品品质。
4.植物生长调节剂的实例
(1)促进果实成熟;
(2)促进植物生长;
(3)诱导酶的形成;
(4)培育无籽果实和促进作物结实;
(5)促进扦插枝条生根、疏花疏果;
(6)细胞分裂素和青鲜素可用于农产品的储藏保鲜;
(7)有些植物生长调节剂(如2,4-D)可作为除草剂
5.植物生长调节剂的应用方法:喷雾;点花;浸蘸;浇灌。
补充说明:
由于植物生长调节剂是人工合成的,在植物体内往往缺乏代谢途径,因而效果比天然植物激素稳定。
考点4 环境因素参与调节植物的生命活动
1.光对植物生长发育的调节作用
(1)光是植物进行光合作用的能量来源。
(2)光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。
(3)光敏色素的作用机理:光敏色素是一类蛋白质(色素——蛋白复合体),分布在植物的各个部位,其中在分生组织的细胞内比较丰富。在受到光照射时,光敏色素的结构会发生变化,这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内,影响特定基因的表达,从而表现出生物学效应。
(4)光调控植物生长发育的反应过程
阶段
响应
图示
①感受信号
光敏色素被激活,结构发生变化
②传导信号
信号经过转导,传递到细胞核内
③发生反应
细胞核内特定的基因进行转录,之后通过翻译产生相应蛋白质,表现出生物学效应
2.重力:重力是调节植物生长发育和形态建成的重要环境因素。
(1)调节过程:植物的根、茎中具有感受重力的物质和细胞,可以将重力信号转换成运输生长素的信号,造成生长素分布的不均衡,从而调节植物的生长方向。
(2)淀粉一平衡石假说
“淀粉一平衡石假说”是被普遍承认的一种解释重力对植物生长调节的机制。这种假说认为,植物对重力的感受是通过体内一类富含“淀粉体”的细胞,即平衡石细胞来实现的。当重力方向发生改变时,平衡石细胞中的“淀粉体”就会沿着重力方向沉降,引起植物体内一系列信号分子的改变,如通过影响生长素的运输导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布,从而造成重力对植物生长的影响。
3.温度:温度通过影响种子萌发、植株生长、开花结果和叶的衰老、脱落等生命活动,从而参与调节植物的生长发育。
(1)春化作用:温度对植物的开花起着重要作用,开花需要低温的现象叫春化作用。冬小麦、甘蓝、萝卜、白菜等植物都有春化现象,没有春化作用,植物只保持营养生长,不会开花结果。春化作用一般要在0~5℃保持40~50天,而高温或缺氧可解除春化作用。春化作用的感受器官是芽内的分生组织。
(2)年轮形成:春天,气候温和、雨量充沛,对树木的生长有利,这时形成层细胞分裂旺盛,新产生的细胞大而明显,导管又大又多,因此,木材就显得颜色淡,质地松软。入夏以后,随着气温增高、雨量减少,特别是到秋天,天气渐冷,雨量更少,形成层活动减弱,分裂出的细胞形状小,加上细胞壁厚,导管又少,木材显得致密而坚硬,颜色也深。
4.植物生长发育的整体调控
(1)植物生长发有的调控,是基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的。
(2)植物的生长、发育、繁殖、休眠等都处在基因适时选择性表达的调控之下。
(3)激素调节、基因表达调控与环境的关系:对于多细胞植物体来说,细胞与细胞之间、器官与器官之间的协调,需要通过激素传递信息。激素作为信息分子,会影响细胞的基因表达,从而起到调节作用。同时,激素的产生和分布是基因表达调控的结果,也受到环境因素的影响。
(4)从个体层次上看,植物生长、发育、繁殖、休眠等生理过程实际上是植物响应环境变化,调控基因表达以及激素的产生、分布,最终表现在器官和个体水平上的变化的过程。
教材拾遗:
光敏色素主要吸收红光和远红光。植物体内除了光敏色素,还有感受蓝光的受体。
易错点1 判断植物“长不长、弯不弯”的方法
(1)判断生长素的有无,一看有没有产生部位,二看有没有人为施加。
(2)尖端下部伸长区相当于生长素作用的“靶细胞”部位——倘若有生长素但不能运往作用部位,则不能促进“生长”。
(3)引起生长素在胚芽鞘分布不均匀的因素有:单侧光、重力、含生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘上的位置,以及用云母片阻断生长素的运输等。
易错点2 总结植物激素与动物激素的区别
项目
植物激素
动物激素
合成部位
无专门的分泌器官
内分泌器官或细胞
作用部位
没有特定的器官
特定的器官、组织
运输途径
极性运输、非极性运输和横向运输
随血液循环(体液)运输
化学本质
有机小分子
蛋白质类、固醇类、氨基酸衍生物类等
易错点3 生长素相关实验图解的分析
类别
图解
相关结果
遮盖法
①直立生长
②向光生长
暗箱法
①直立生长
②向光(小孔)生长
插入法
①向右侧生长
②直立生长
③向光生长
④向光生长
移植法
①直立生长
②向左侧生长
③④中IAA的含量a=b+c,b>c
⑤向右弯曲生长
旋转法
①直立生长
②向光生长
③向小孔生长
④茎向心生长,根离心生长
横置法
①a=b,c=d,都促进水平生长
②a<b,c<d,a、c、d促进生长,b抑制生长
易错点4 不能准确界定生长素作用是否体现出“两重性”
确认能否体现两重性的关键在于“浓度与生长状况”。
(1)若生长较慢处的生长素浓度>生长较快处的生长素浓度则可体现两重性,如根背地生长、顶端优势等。
(2)若生长较慢处的生长素浓度<生长较快处的生长素浓度,则不能体现两重性,只能表明“低浓度促进生长”。如茎的向光性和茎背地生长。
易错点5 误将高于最适浓度的浓度都当做“抑制浓度”
曲线中HC段表明随生长素浓度升高,促进生长作用减弱,但仍为促进生长的浓度,不是抑制浓度,高于i时才会抑制植物生长,才是“抑制浓度”。
易错点6 明辨植物生命活动调节的五个易误点
(1)促进果实发育和成熟的主要激素是不同的:果实发育主要是生长素作用的结果,果实成熟主要是乙烯作用的结果。
(2)生长素与细胞分裂素促进生长的作用原理是不同的:生长素促进细胞伸长,即体积增大;细胞分裂素促进细胞分裂,即细胞数目增多,二者共同促进植株生长。
(3)在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素相互作用、共同调节。
(4)激素调节只是植物生命活动调节的一部分,在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果(基因的选择性表达)。
(5)光照、温度等环境因子的变化,会引起植物体内产生包括激素合成在内的多种变化,进而对基因组的表达进行调节。
1.(2024·河北·高考真题)水稻在苗期会表现出顶端优势,其分蘖相当于侧枝。AUX1是参与水稻生长素极性运输的载体蛋白之一。下列分析错误的是( )
A.AUX1缺失突变体的分蘖可能增多
B.分蘖发生部位生长素浓度越高越有利于分蘖增多
C.在水稻的成熟组织中,生长素可进行非极性运输
D.同一浓度的生长素可能会促进分蘖的生长,却抑制根的生长
[答案]B.[解析]A、AUX1缺失突变体导致生长素不能正常运输,顶端优势消失,分蘖可能增多,A正确;B、分蘖发生部位生长素浓度过高时会对分蘖产生抑制,导致分蘖减少,B错误;C、在成熟组织中,生长素可以通过韧皮部进行非极性运输,C正确;D、根对生长素的敏感程度高于芽,同一浓度的生长素可能会促进分蘖的生长,却抑制根的生长,D正确。故选B。
知识链接:生长素:
(1)产生:生长素的主要合成部位是幼嫩的芽、叶和发育中的种子,由色氨酸经过一系列反应转变而成。
(2)运输:胚芽鞘、芽、幼叶、幼根中:生长素只能从形态学的上端运输到形态学的下端,而不能反过来运输,称为极性运输;在成熟组织中:生长素可以通过韧皮部进行非极性运输。
(3)分布:各器官均有分布,但相对集中地分布于新陈代谢旺盛的部分;老根(叶)>幼根(叶);分生区>伸长区;顶芽>侧芽。
2.(2024·浙江·高考真题)干旱胁迫下,植物体内脱落酸含量显著增加,赤霉素含量下降。下列叙述正确的是( )
A.干旱胁迫下脱落酸含量上升,促进气孔开放
B.干旱胁迫下植物含水量上升,增强抗旱能力
C.干旱胁迫下,脱落酸受体缺失突变体较耐干旱
D.干旱胁迫下,叶面喷施赤霉素不利于植物抗旱
[答案]D.[解析]A、干旱胁迫下,植物体内的脱落酸含量显著增加,促使气孔关闭,避免蒸腾失水,A错误;B、干旱胁迫下,植物含水量下降,避免失水过多,增强抗旱能力,B错误;C、干旱胁迫下,脱落酸受体缺失突变体因脱落酸不能正常发挥作用,气孔不能正常关闭,一般不耐旱,C错误;D、干旱胁迫下,叶面喷施赤霉素促进植株生长,不利于植物抗旱,D正确。故选D。
知识链接:脱落酸:合成部位:根冠、姜蔫的叶片等。主要生理功能:抑制植物细胞的分裂和种子的萌发;促进植物进入休眠;促进叶和果实的衰者、脱落。
赤霉素:合成部位:幼芽、幼根和未成熟的种子等幼嫩部分。主要生理功能:促进细胞的伸长;解除种子、块茎的休眠并促进萌发的作用。
3.(2024·宁夏四川·高考真题)植物生长发育受植物激素的调控。下列叙述错误的是( )
A.赤霉素可以诱导某些酶的合成促进种子萌发
B.单侧光下生长素的极性运输不需要载体蛋白
C.植物激素可与特异性受体结合调节基因表达
D.一种激素可通过诱导其他激素的合成发挥作用
[答案]B.[解析]A、赤霉素主要合成部位是未成熟的种子、幼根和幼芽,赤霉素能促进植物的生长,可以诱导某些酶的合成促进种子萌发,A正确;B、生长素的极性运输属于主动运输,主动运输需要载体蛋白的协助并消耗能量,B错误;C、植物激素与受体特异性结合,引发细胞内发生一系列信号转导过程,进而诱导特定基因的表达,从而产生效应,C正确;D、调节植物生命活动的激素不是孤立的,而是相互作用共同调节的,因此一种激素可通过诱导其他激素的合成发挥作用,D正确;故选B。
知识链接:植物激素是由植物体内产生,能从产生部位送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物;植物激素主要有生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸等,它们对植物各种生命活动起着不同的调节作用。调节植物生命活动的激素不是孤立的,而是相互作用共同调节的,植物生命活动的调节从根本上说是植物基因组程序性表达的结果。植物的生长发育既受内部因子(激素)的调节,也受外部因子(如光、温度、日照长度、重力、化学物质等)的影响。这些化学和物理因子通过信号转导,诱导相关基因表达,调控生长发育。
4.(2024·湖南·高考真题)脱落酸(ABA)是植物响应逆境胁迫的信号分子,NaCl和PEG6000(PEG6000不能进入细胞)皆可引起渗透胁迫。图a为某水稻种子在不同处理下基因R的相对表达量变化,图b为该基因的突变体和野生型种子在不同处理下7天时的萌发率。研究还发现无论在正常还是逆境下,基因R的突变体种子中ABA含量皆高于野生型。下列叙述错误的是( )
A.NaCl、PEG6000和ABA对种子萌发的调节机制相同
B.渗透胁迫下种子中内源ABA的含量变化先于基因R的表达变化
C.基因R突变体种子中ABA含量升高可延长种子贮藏寿命
D.基因R突变可能解除了其对ABA生物合成的抑制作用
[答案]A.[解析]A、分析图a,用外源ABA处理,基因R的相对表达量增高,说明ABA可促进基因R的表达;缺失基因R的突变体种子中ABA含量较高,说明基因R的表达又会抑制ABA的合成。由题可知,ABA是植物响应逆境胁迫的信号分子,NaCl和PEG6000可以引起渗透胁迫,促进ABA的合成,进而促进基因R的表达,而ABA可以直接促进基因R的表达,因此NaCl、PEC6000和ABA对种子萌发的调节机制不同,A错误;B、由图a可知,渗透胁迫会先促进内源ABA的合成,内源ABA含量的升高又会促进基因R的表达,B正确;C、ABA的存在会抑制种子的萌发,因此基因R突变体种子中ABA含盘升高可延长种子贮藏寿命,C正确;D、无论在正常还是逆境下,基因R突变体种子中ABA的含量皆高于野生型,可能是因为基因R突变解除了其对ABA生物合成的抑制,导致ABA的合成量增加,D正确。故选A。
信息获取:分析图表信息可知,用外源ABA处理,基因R的相对表达量增高,说明ABA可促进基因R的表达;缺失基因R的突变体种子中ABA含量较高,说明基因R的表达又会抑制ABA的合成。
5.(2024·重庆·高考真题)为探究乙烯在番茄幼苗生长过程中的作用,研究人员在玻璃箱中对若干番茄幼苗分组进行处理,一定时间后观测成熟叶叶柄与茎的夹角变化,然后切取枝条,检测各部位乙烯的量。题图,为其处理方式和结果的示意图(切枝上各部位颜色越深表示乙烯量越多)。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.由切口处乙烯的积累,可推测机械伤害加速乙烯合成
B.由幼叶发育成熟过程中乙烯量减少,可推测IAA抑制乙烯合成
C.乙烯处理使成熟叶向下弯曲,可能是由于叶柄上侧细胞生长快于下侧细胞
D.去除乙烯合成后成熟叶角度恢复,可能是因为叶柄上、下侧细胞中IAA比值持续增大
[答案]B.[解析]A、与处理3h后相比,处理32h后的颜色加深,这说明处理32h后切口处乙烯的积累加剧,由此可推测机械伤害加速乙烯合成,A正确;B、由图可知,幼叶发育成熟过程中颜色加深,由此说明幼叶发育成熟过程中乙烯量增多,B错误;C、乙烯处理后,可能是由于叶柄上侧细胞生长快于下侧细胞,导致叶柄上侧重量多于下侧,从而导致成熟叶向下弯曲,C正确;D、去除乙烯合成后,可能是因为叶柄上、下侧细胞中IAA比值持续增大,由于生长素具有低浓度促进,高浓度抑制的特点,导致叶柄上侧细胞的生长减慢,重量减轻,从而使成熟叶角度恢复,D正确。故选B。
知识链接:乙烯:合成部位:植物体的各个部位都能产生。主要生理功能:促进果实成熟;促进器官的脱落;促进多开雌花。
6.(2024·贵州·高考真题)矮壮素可使草莓植株矮化,提高草莓的产量。科研人员探究了不同浓度的矮壮素对草莓幼苗的矮化和地上部鲜重,以及对果实总产量的影响,实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.矮壮素是从植物体提取的具有调节作用的物质
B.种植草莓时,施用矮壮素的最适浓度为400mg/L
C.一定范围内,随浓度增加,矮壮素对草莓幼苗的矮化作用减弱
D.一定浓度范围内,果实总产量与幼苗地上部鲜重变化趋势相近
[答案]D.[解析]A、矮壮素是人工合成的具有调节作用的物质,不是从植物体提取的,A 错误;B、由图可知,施用矮壮素的最适浓度不是 400mg/L,应该在200mg/L左右,B 错误;C 、随矮壮素浓度增高,株高先降低后稳定,曲线并没有回升,因此矮壮素的矮化作用是先增强后稳定,或一直增强只是增强幅度减缓,而非先增强后减弱,C 错误;
D 、从图中可以看出,在一定浓度范围内,果实总产量与幼苗地上部鲜重的变化趋势较为相近,D 正确。故选D。
知识链接:矮壮素是一种植物生长调节剂,能抑制植株的营养生长,促进生殖生长,使植株节间缩短,长得矮、壮、粗,从而提高作物的抗倒伏能力和抗逆性。 矮壮素可以用于多种作物,如小麦、水稻、棉花、玉米等,能防止作物徒长和倒伏,增加产量。但使用时需要注意浓度和使用时期,浓度过高或使用不当可能会对作物产生不良影响,如导致植株生长停滞、畸形等。
7.(2024·安徽·高考真题)植物生命活动受植物激素、环境因素等多种因素的调节。下列叙述正确的是( )
A.菊花是自然条件下秋季开花的植物,遮光处理可使其延迟开花
B.玉米倒伏后,茎背地生长与重力引起近地侧生长素含量较低有关
C.组织培养中,细胞分裂素与生长素浓度比值高时能诱导根的分化
D.土壤干旱时,豌豆根部合成的脱落酸向地上运输可引起气孔关闭
[答案]D.[解析]A、菊花是自然条件下秋季开花的植物,菊花是短日照植物,遮光处理可使其促进开花,A错误;B、玉米倒伏后,茎背地生长与重力引起近地侧生长素含量较高有关,B错误;C、组织培养中,细胞分裂素与生长素浓度比值高时能诱导芽的分化,细胞分裂素与生长素浓度比值低时能诱导根的分化,C错误;D、土壤干旱时,豌豆根部合成的脱落酸向地上运输可引起气孔关闭,以减少水分蒸腾,D正确。故选D。
知识链接:细胞分裂素:合成部位:正在进行细胞分裂的幼嫩根尖 。主要生理功能:促进细胞分裂;诱导芽的分化;防止植物衰老 。
8.(2024·江西·高考真题)[多选]阳光为生命世界提供能量,同时作为光信号调控生物的生长、发育和繁衍,使地球成为生机勃勃的美丽星球。下列叙述正确的是( )
A.植物可通过感受光质和光周期等光信号调控开花
B.植物体中感受光信号的色素均衡分布在各组织中
C.植物体中光敏色素结构的改变影响细胞核基因的表达
D.光信号影响植物生长发育的主要机制是调节光合作用的强度
[答案]AC.[解析]A、植物叶片中的光敏色素可以感受光质和光周期等光信号调控开花,A正确;B、感受光信号的光敏色素分布在植物的各个部位,其中在分生组织的细胞中比较丰富,B错误;C、光敏色素在感受光周期信号改变时会发生结构的改变,这种改变会影响细胞核基因的表达,进而调控开花,C正确;D、光信号影响植物生长发育的主要机制是调节植株生长、开花衰老等,D错误。故选AC。
知识链接:在自然界中,种子萌发、植株生长、开花衰老等,都会受到光的调控;植物向光性生长,实际上也是植物对光刺激的反应;光作为一种信号,影响、调控植物生长、发育的全过程。研究发现,植物具有能接受光信号的分子,光敏色素是其中的一种,除了光敏色素外,植物体还存在感受蓝光的受体即向光素。
9.(2024·广东·高考真题)乙烯参与水稻幼苗根生长发育过程的调控。为研究其机理,我国科学家用乙烯处理萌发的水稻种子3天,观察到野生型(WT)幼苗根的伸长受到抑制,同时发现突变体m2,其根伸长不受乙烯影响;推测植物激素X参与乙烯抑制水稻幼苗根伸长的调控,设计并开展相关实验,其中K试剂抑制激素X的合成,A试剂抑制激素X受体的功能,部分结果见图。
回答下列问题:
(1)为验证该推测进行了实验一,结果表明,乙烯抑制WT根伸长需要植物激素X,推测X可能是 。
(2)为进一步探究X如何参与乙烯对根伸长的调控,设计并开展了实验二、三和四。
①实验二的目的是检测m2的突变基因是否与 有关。
②实验三中使用了可自由扩散进入细胞的 NAA,目的是利用NAA的生理效应,初步判断乙烯抑制根伸长是否与 有关。若要进一步验证该结论并检验 m2 的突变基因是否与此有关,可检测 的表达情况。
③实验四中有3组空气处理组,其中设置★所示组的目的是 。
(3)分析上述结果,推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制可能是通过影响 实现的。
[答案](1)生长素
(2) 生长素合成 生长素运输 生长素载体蛋白基因 作为实验组检测A试剂和NAA是否影响根伸长;作为乙烯处理的对照组
(3)生长素信号转导(或生长素受体功能)
[解析](1)由实验一结果分析,加入K试剂不加NAA组与加入K试剂和NAA组对比可发现,同时加入K试剂和NAA,乙烯可以抑制WT根伸长,由题干信息K试剂抑制激素X的合成,可推测NAA的作用效果和激素X类似,NAA是生长素类似物,所以推测激素X为生长素。
(2)①实验二的因变量是激素X含量,所以实验二的目的是检测m2的突变基因是否与生长素合成有关。
②实验三野生型幼苗在乙烯、NAA+乙烯作用下根伸长均受抑制,而突变体m2幼苗在乙烯、NAA+乙烯作用下根长均正常,由实验二结果可知,野生型和突变体m2生长素含量大致一样,则初步判断乙烯抑制根伸长与生长素运输有关。若要进一步验证该结论并检验 m2 的突变基因是否与此有关,可检测生长素载体蛋白基因的表达情况。
③★所示组和其他空气处理组对比,可作为实验组检测A试剂和NAA是否影响根伸长;★所示组和同处理乙烯组对比,可作为乙烯处理的对照组。
(3)分析上述结果,推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制可能是通过影响生长素受体功能实现的。
知识链接:植物激素是指植物体内一定部位产生,从产生部位运输到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。植物激素主要包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯。各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种植物激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。
10.(2024·湖北·高考真题)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小,控制CO2进入和水分的散失,影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料,研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r),进行了相关实验,结果如图2所示。
回答下列问题:
(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致保卫细胞 (填“吸水”或“失水”),引起气孔关闭,进而使植物光合作用速率 (填“增大”或“不变”或“减小”)。
(2)图2中的wt组和r组对比,说明高浓度CO2时rhc1基因产物 (填“促进”或“抑制”)气孔关闭。
(3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是 。
(4)根据实验结果判断:编码蛋白甲的基因是 (填“ht1”或“rhc1”)。
[答案](1) 失水 减小
(2)促进
(3)干旱条件下脱落酸含量升高,促进叶片脱落,抑制气孔开放,能够减少蒸腾作用,保存植物体内水分,使植物能够在干旱中生存
(4)rhc1
[解析](1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致细胞液的渗透压降低,保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后,CO2吸收减少,光合速率减小。
(2)r组是rhc1基因功能缺失突变体,即缺少rhc1基因产物,wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2,高浓度CO2时,wt组气孔开放度低于r组,说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。
(3)脱落酸是植物生长抑制剂,它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发,还有促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高,促进叶片脱落,抑制气孔开放,能够减少蒸腾作用,保存植物体内水分,使植物能够在干旱中生存。
(4)根据图1可知,蛋白甲、乙作用的上下游关系为蛋白甲在上游、蛋白乙在下游,即缺失蛋白甲,蛋白乙仍然能够发挥调控作用,而若缺失蛋白乙,则蛋白甲即使存在也不能发挥调控作用,因蛋白甲必须通过蛋白乙发挥作用。根据图2,h组、h/r组气孔开度相同,可知在缺失h的前提下,r存在与否都不影响气孔开度,即r不能单独发挥调控作用,必须通过h进行调控,即r在h上游;r组、h/r组气孔开度不同,可知在缺失r的前提下,h仍然能够发挥调控作用,h在r下游。综上,蛋白甲、乙关系为甲→乙,h和r关系为r→h,可知甲对应r,即蛋白甲由rhc1编码。
知识链接:脱落酸在根冠和萎蔫的叶片中合成较多,在将要脱落和进入休眠期的器官和组织中含量较多,脱落酸是植物生长抑制剂,它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发,还有促进叶和果实的衰老和脱落,促进休眠和提高抗逆能力等作用。
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