内容正文:
植物生命活动的调节专题
· 高频命题点01 生长素对植物生长的调节作用
· 高频命题点02 植物激素及其类似物调节植物的生命活动
· 高频命题点03 环境因素参与植物生命活动的调节
1.植物对铝离子的耐受性:随着工业发展,土壤中铝离子含量上升,对农作物构成铝胁迫,继而影响其产量和品质。探究铝胁迫下作物的生长及其对铝胁迫响应的机理,具有重要意义。图1为模式生物拟南芥细胞响应铝胁迫的机理。
(1)图1中①所示细胞器的功能是______。(单选)
A.为细胞供能 B.合成蛋白质 C.参与细胞分裂 D.加工蛋白质
(2)据图1判断铝离子进入细胞的方式为 。
(3)研究表明,铝胁迫会影响膜的流动性。据此判断,在铝胁迫下,受影响的细胞结构包括 。(编号选填)
①核糖体 ②内质网 ③大液泡 ④细胞骨架 ⑤高尔基体
(4)铝离子进入细胞核后与DNA中的磷酸基团结合,从而影响DNA功能。遗传信息蕴含在图2所示双链DNA分子的 中。(编号选填)
(5)铝离子能破坏纺锤丝从而导致细胞发生染色体畸变。欲研究铝离子对植物细胞分裂过程中染色体畸变率的影响,可选用的染液包括______。(多选)
A.醋酸洋红 B.龙胆紫染液 C.苏丹IV染液 D.双缩脲试剂
(6)经染液染色后镜检,观察到植物细胞分裂图像如下。欲统计染色体畸变率,最佳时期是______。(单选)
A. B.
C. D.
(7)环境中高铝离子浓度会对植物造成损害。据图分析,拟南芥细胞降低铝离子浓度的机制是 。(编号选填排序)
①ALMT基因表达量上升②苹果酸根转运能力上升③ALMT基因表达量下降④苹果酸根转运能力下降⑤ROS抑制RAE蛋白 ⑥铝离子激活ABR复合物⑦RAE抑制STOP蛋白
(8)研究人员发现NO可以促进苹果酸盐分泌。为调查NO是否可提高植物幼苗对铝胁迫的耐受性,试完成下表中实验设计方案。(编号选填)
①正常拟南芥植株②ALMT基因缺陷拟南芥植株③苹果酸根含量④c-PTIO(NO清除剂)⑤自来水
实验材料
实验处理
检测指标
实验组
对照组
(9)研究表明,胞内低剂量的铝离子能促进根细胞生长,因此植物细胞内存在维持铝离子浓度相对稳定的机制。据图1分析,STOP蛋白促进基因RAE和ALMT相伴表达的作用在于______。(单选)
A.使RAE和ALMT蛋白协同发挥作用
B.使RAE蛋白在灭活后能得到及时补充
C.使基因RAE和ALMT的表达能相互调节
D.使基因RAE和ALMT受一个启动子控制
2.温度是影响光合作用的重要因素。研究发现植物的电子传递过程会受高温胁迫的影响发生改变,以增大植物的热耗散对植物起保护作用。部分机制见下图。
注:通过①、②、③途径进行的是线性电子传递(LEF);依赖NDH和PGR途径进行的是环式电子传递(CEF);Fd是铁氧还蛋白;FNR是黄素蛋白铁氧还蛋白-NADP还原酶。
(1)图中所示的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ具体分布在______上
A.细胞质膜 B.叶绿体内膜 C.类囊体膜 D.线粒体内膜
(2)据图分析,①②③在光合作用中的主要作用是______。
A.传递电子 B.传递H+(质子) C.传递光合色素 D.传递光能
(3)光反应的能量变化是 ,图中光反应产物NADPH参与卡尔文循环中的具体环节是 (CO2的固定/C3的还原/C5的再生)。
已知NPQ是植物进行热耗散的主要机制,依赖于跨膜质子梯度的增加,相比LEF途径,CEF途径能够有效增加跨膜质子梯度。
(4)据图和资料分析,在高温胁迫的条件下,CEF途径的强度会 (增大/减小/不变),光反应产生的NADPH/ATP比值会 (增大/减小/不变)。
(5)过量电子积累会对光系统Ⅰ产生较为严重的破坏,下列关于高温胁迫与植物光合作用关系的说法正确的是______。
A.高温胁迫时,植物可能会通过关闭气孔以减少CO2的进入
B.高温胁迫也可能会影响膜的流动性从而影响膜上蛋白质的功能
C.高温胁迫会导致卡尔文循环的速率上升,消耗更多的NADPH
D.在高温胁迫的条件下,LEF途径可能会减弱以避免对光系统Ⅰ的破坏
葡萄果实发育中,高温胁迫会影响花色苷(一种有利于果实着色、与果实含糖量显著相关的有机分子)的合成,研究人员为探究油菜素内酯(EBR)(一种可以促进植物生长发育的植物激素)能否缓解高温胁迫,实验并得到数据如下图。
(6)乙烯对植物提高耐热性也具有一定效果,但也会加速高温下的植物衰老,EBR与乙烯在提高植物耐热性和促进植物生长发育的过程中分别是______关系。
A.协同协同 B.拮抗协同 C.拮抗拮抗 D.协同拮抗
(7)分析图可知,随着葡萄果实发育,花色苷的含量 ,花后104天是葡萄成熟后期,根据此时的结果分析喷施EBR能否有效缓解高温胁迫,写出判断依据 。
3.为研究植物激素对番茄生命活动的调节,科研人员做了系列实验。
(一)研究小组研究了用不同生长素类似物在不同浓度处理时对番茄插条生根指数(生根指数是生根数和根长的综合指标,生根数越多,根越长,则生根指数越大)的影响,番茄插条生根指数如表1所示。
表1
组别
生长素类似物浓度/(mg·L-1)
生长素类似物种类
NAA
2,4-D
IBA
1
0.1
52.4
57.8
20.4
2
0.3
54.4
70.0
17.8
3
0.5
56.0
67.8
16.6
对照组
0
15.0
15.1
14.9
(1)下列有关生长素的叙述错误的是___。A、生长素主要的合成部位是高等植物生长活跃的部位
B、植物体内的生长素只能从形态学上端运输到形态学下端
C、当氧气缺少时,植物体内生长素的极性运输会受到影响
D、生长素作为信息分子,可参与调节植物的生长、发育等生命活动
(2)该实验说明了生长素类似物可以调节植物生根。除此之外,生长素还可以起到促进细胞伸长的作用,在这一方面能与生长素起到协同作用的激素是___。A、细胞分裂素 B、赤霉素 C、乙烯 D、脱落酸
(3)根据题干信息,下列叙述正确的是___(多选)。A、实验所用的番茄插条是要生长状态基本相同的
B、对照组所用的番茄插条生根与生长素和生长素类似物无关
C、实验说明IBA 有低浓度促进生根,高浓度抑制生根的特点
D、实验说明最适宜生根的2,4-D 浓度可能在0.3mg/L左右
(二)科研人员将处于花蕾期的番茄花分成4组进行实验,处理及结果见表2。
表2
组别
1组
2组
3组
4组
实验处理
授粉
未授粉
不涂抹IAA
不涂抹IAA
在子房上涂抹IAA
在花柄上涂抹IAA
果实平均重量(g)
4.1
0
5.3
0
(4)1组番茄花发育成果实,其子房生长所需的生长素主要来自于发育着的 。
(5)比较2、3组实验结果,表明 。
(6)依据3、4组实验结果,推测IAA不能 。
根据上述推测,科研人员认为芽产生的生长素并不用于调节子房发育成果实。为此,科研人员建立了如图所示的研究模型。请利用该模型,完成表3中验证该推测的实验方案并预期结果。
表3
实验处理
放射性检测结果比较
3H-IAA
NPA
a段
b段
c段
d段
Ⅰ组
施加
施加
I组<II组
I组<II组
Ⅱ组
?
?
注:NPA为生长素运输阻断剂
(7)表3中Ⅰ组应在图中的___(选填“1”、“2”或“3”)处施加3H-IAA。A、1处 B、2处 C、3处 D、1和2处
(8)表3中Ⅰ组应在图中的___(选填“1”、“2”或“3”)处施加NPA。A、1处 B、2处 C、3处 D、1和2处
(9)Ⅱ组“?”处的处理从左到右依次应为 、 。
(10)请填写a段的预期结果___。A、Ⅰ组 B、Ⅰ组=Ⅱ组 C、Ⅰ组>Ⅱ组
(11)请填写c段的预期结果___。A、Ⅰ组 B、Ⅰ组=Ⅱ组 C、Ⅰ组>Ⅱ组
(12)为进一步研究IAA 对果实发育的调节作用,科研人员将处于花蕾期的番茄花分成4组,实验处理及各组所结果实平均重量如下图所示(图中“+”表示在花柄处施加NPA,“-”表示未进行该处理)。据图分析,授粉后在花柄处施加NPA导致番茄不能结实的原因是: 。
(13)在农业生产中,有人质疑生长素类似物的使用会导致儿童性早熟。请说出你对此看法的观点并说明理由 。
4.生长素(IAA)是重要的植物生长调节剂。生长素运输渠道化理论认为:顶芽产生的生长素通过主茎运输,当主茎中生长素运输流饱和时,会限制侧芽合成的生长素外流,侧芽处于休眠状态,形成顶端优势。另有研究发现,细胞分裂素(CK)和独脚金内酯也参与侧芽生长调控,三者关系如图8所示,其中→表示促进,表示抑制,连续箭头表示运输路径。
(1)根据生长素运输渠道化理论分析,植物打顶(去除顶芽)后侧芽快速生长的原因是______。
A.侧芽处生长素合成加强 B.侧芽处生长素外流加强
C.侧芽处生长素合成减弱 D.侧芽处生长素外流减弱
(2)据图,在调控侧芽生长方面,生长素与细胞分裂素表现为 (协同/拮抗)作用,生长素与独脚金内酯表现为 (协同/拮抗)作用。
(3)对顶端优势进行解释时,生长素运输渠道化理论与图8所示机理的差别主要在于后者_____。
A.关注了激素运输对分布带来的影响
B.关注了单一种类激素对植物的影响
C.关注了多种激素对植物生命活动的调节
D.关注了外界环境对植物生命活动的调节
(4)人工打顶后,侧芽能快速生长甚至开花结实。生产中常采用打顶后及时涂抹生长素的方法,使叶片增多、叶面积增大,以提高烟草等植物叶片的产量。其原理是该方法可以 。(编号选填)
①控制开花和结果的总量②减少叶片中有机物的输出③增加开花和结果的机会④增加叶片中有机物的积累
研究人员发现,干旱胁迫下,植物体通过分泌脱落酸(ABA)调节保卫细胞的生理变化,帮助植物抵抗逆境伤害。调节机制如图中A和B所示。
(5)脱落酸还能促进植物衰老,植物体内与之具有协同作用的是__________。
A.赤霉素 B.乙烯 C.生长素 D.细胞分裂素
(6)根据图并结合已有知识,分析说明脱落酸(ABA)通过调节气孔导度帮助植物抵抗干旱胁迫的机制。 。
5.探究植物应对盐胁迫的机制
盐胁迫是我国农业生产面临的重大问题之一。盐分滞留在土壤表层及种植层,会对农作物造成盐胁迫,从而影响其产量。在盐胁迫环境下,番茄叶肉细胞的部分调节机制如图1所示。其中,①~⑩表示过程;I~IX表示物质分子。
(1)据图1推断,在盐胁迫环境下,番茄叶肉细胞排钠所需的能量来源有______。(多选)
A.IX氧化分解供能 B.光合作用产生的IV
C.ATP磷酸基团转移 D.光合作用产生的VI
(2)盐胁迫会破坏生物膜的结构,据此推测,图1中直接受盐胁迫影响的过程有 。(用图3中的数字编号填空)
(3)盐胁迫处理1周后,研究人员检测番茄叶肉细胞的相关指标,结果如表所示。据表及图1推测,盐胁迫使番茄产量降低的原因可能是______。(多选)
Mg2+
(mg·g-1)
胞间CO2浓度
(μmol·mol-1)
气孔导度(mol·m-2·s-1)
PGK(U·g-1)
cyt
(nmol·g-1·h-1)
净光合速率
(μmol·m-2·s-1)
CK
4.7 a
356.0 a
0.43 a
70.1 a
166.3 a
8.3 a
S
2.8 b
335.4 a
0.12 b
36.2 b
53.7 b
3.5 b
注:CK与S分别表示对照组和盐胁迫组;小写字母不同表示盐胁迫组与对照组相比差异显著;小写字母相同表示盐胁迫组与对照组相比差异不显著;PGK为图3过程⑩的关键酶;cyt为线粒体内膜上的电子传递蛋白。
A.气孔导度下降会使过程⑨生成的化合物减少
B.PGK含量降低使过程⑩糖类的合成速率下降
C.cyt含量降低从而导致过程⑨、⑩的速率降低
D.Mg2+浓度降低从而导致过程⑦、⑧的产物减少
(4)据图1推测,番茄叶肉细胞应对盐胁迫的“策略”可能是______。(多选)
A.SOS1磷酸化激活 B.SOS2和SOS3分离
C.NHX蛋白活性增强 D.HKT基因表达量增加
研究人员探究了盐胁迫下,乙烯和茉莉酸对番茄胚根生长的影响,实验结果如图2所示。
(5)据图2分析,概述实验结果是 。
(6)研究人员进一步针对盐胁迫影响番茄胚根生长的机制提出以下2种假设:
假设1:盐胁迫分别调控乙烯和茉莉酸的合成影响胚根生长
假设2:盐胁迫通过乙烯调控茉莉酸的合成影响胚根生长
针对上述假设,请设计实验方案并预测结果。
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植物生命活动的调节专题
· 高频命题点01 生长素对植物生长的调节作用
· 高频命题点02 植物激素及其类似物调节植物的生命活动
· 高频命题点03 环境因素参与植物生命活动的调节
1.植物对铝离子的耐受性:随着工业发展,土壤中铝离子含量上升,对农作物构成铝胁迫,继而影响其产量和品质。探究铝胁迫下作物的生长及其对铝胁迫响应的机理,具有重要意义。图1为模式生物拟南芥细胞响应铝胁迫的机理。
(1)图1中①所示细胞器的功能是______。(单选)
A.为细胞供能 B.合成蛋白质 C.参与细胞分裂 D.加工蛋白质
(2)据图1判断铝离子进入细胞的方式为 。
(3)研究表明,铝胁迫会影响膜的流动性。据此判断,在铝胁迫下,受影响的细胞结构包括 。(编号选填)
①核糖体 ②内质网 ③大液泡 ④细胞骨架 ⑤高尔基体
(4)铝离子进入细胞核后与DNA中的磷酸基团结合,从而影响DNA功能。遗传信息蕴含在图2所示双链DNA分子的 中。(编号选填)
(5)铝离子能破坏纺锤丝从而导致细胞发生染色体畸变。欲研究铝离子对植物细胞分裂过程中染色体畸变率的影响,可选用的染液包括______。(多选)
A.醋酸洋红 B.龙胆紫染液 C.苏丹IV染液 D.双缩脲试剂
(6)经染液染色后镜检,观察到植物细胞分裂图像如下。欲统计染色体畸变率,最佳时期是______。(单选)
A. B.
C. D.
(7)环境中高铝离子浓度会对植物造成损害。据图分析,拟南芥细胞降低铝离子浓度的机制是 。(编号选填排序)
①ALMT基因表达量上升②苹果酸根转运能力上升③ALMT基因表达量下降④苹果酸根转运能力下降⑤ROS抑制RAE蛋白 ⑥铝离子激活ABR复合物⑦RAE抑制STOP蛋白
(8)研究人员发现NO可以促进苹果酸盐分泌。为调查NO是否可提高植物幼苗对铝胁迫的耐受性,试完成下表中实验设计方案。(编号选填)
①正常拟南芥植株②ALMT基因缺陷拟南芥植株③苹果酸根含量④c-PTIO(NO清除剂)⑤自来水
实验材料
实验处理
检测指标
实验组
对照组
(9)研究表明,胞内低剂量的铝离子能促进根细胞生长,因此植物细胞内存在维持铝离子浓度相对稳定的机制。据图1分析,STOP蛋白促进基因RAE和ALMT相伴表达的作用在于______。(单选)
A.使RAE和ALMT蛋白协同发挥作用
B.使RAE蛋白在灭活后能得到及时补充
C.使基因RAE和ALMT的表达能相互调节
D.使基因RAE和ALMT受一个启动子控制
【答案】(1)D
(2)协助扩散
(3)②③⑤
(4)③
(5)AB
(6)A
(7)⑥⑤⑦①②
(8) ① ⑤④ ③ ① ⑤ ③
(9)BC
【分析】图1为拟南芥细胞响应铝胁迫的机理,注意图中各符号代表含义,从中分析出环境中铝离子浓度过高细胞的响应过程。图2为DNA的平面结构示意图,①为磷酸基团,②为氢键,③为碱基,④为脱氧核糖。实验设计要遵循对照原则、单一变量原则、等量原则和科学性原则等。
【详解】(1)图中①所示的细胞器为内质网,内质网具有加工蛋白质的功能。故选D。
(2)图中可看出铝离子通过通道蛋白从高浓度到低浓度运输进入细胞。故为协助扩散。
(3)根据题干信息铝胁迫会影响膜的流动性,进而影响有膜结构的细胞器,核糖体和细胞骨架没有膜结构不受影响,内质网、大液泡、高尔基体含有膜结构受到影响。故选②③⑤。
(4)遗传信息蕴含在DNA的碱基排列顺序中。故选③。
(5)染色体能被碱性染料(醋酸洋红或龙胆紫染液)染色。故选AB。
(6)有丝分裂中期染色体形态稳定、数目清晰是观察染色体形态的最佳时期。故选A。
(7)从图1我们可以得出拟南芥细胞降低铝离子浓度的机制为:环境中高铝离子浓度过高会通过协助扩散进入细胞,进入细胞后铝离子激活ABR复合物,ABR复合物促进氧气与ROS反应后ROS进入细胞内,ROS抑制RAE蛋白,RAE抑制STOP蛋白,进而促进ALMT基因和RAE基因的表达,使ALMT(苹果酸根转运蛋白)含量升高,苹果酸根转运能力上升,促进苹果酸分泌,进而与铝离子结合形成苹果酸铝。故选⑥⑤⑦①②。
(8)实验目的为调查NO是否可提高植物幼苗对铝胁迫的耐受性,所以实验材料都为正常拟南芥植株,即①;实验自变量为是否有NO,同时为保证单一变量原则,且实验组为接受实验变量处理的组别,所以实验处理实验组为④⑤,对照组为⑤;研究发现NO可以促进苹果酸盐分泌,所以检测指标都为③。
(9)分析图1可得到RAE抑制STOP蛋白,进而抑制ALMT基因和RAE基因的表达,这里的RAE基因的表达调控存在反馈调节,有利于维持RAE蛋白含量的稳定,ALMT基因与其相伴表达,有利于相互调节。故选BC。
2.温度是影响光合作用的重要因素。研究发现植物的电子传递过程会受高温胁迫的影响发生改变,以增大植物的热耗散对植物起保护作用。部分机制见下图。
注:通过①、②、③途径进行的是线性电子传递(LEF);依赖NDH和PGR途径进行的是环式电子传递(CEF);Fd是铁氧还蛋白;FNR是黄素蛋白铁氧还蛋白-NADP还原酶。
(1)图中所示的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ具体分布在______上
A.细胞质膜 B.叶绿体内膜 C.类囊体膜 D.线粒体内膜
(2)据图分析,①②③在光合作用中的主要作用是______。
A.传递电子 B.传递H+(质子) C.传递光合色素 D.传递光能
(3)光反应的能量变化是 ,图中光反应产物NADPH参与卡尔文循环中的具体环节是 (CO2的固定/C3的还原/C5的再生)。
已知NPQ是植物进行热耗散的主要机制,依赖于跨膜质子梯度的增加,相比LEF途径,CEF途径能够有效增加跨膜质子梯度。
(4)据图和资料分析,在高温胁迫的条件下,CEF途径的强度会 (增大/减小/不变),光反应产生的NADPH/ATP比值会 (增大/减小/不变)。
(5)过量电子积累会对光系统Ⅰ产生较为严重的破坏,下列关于高温胁迫与植物光合作用关系的说法正确的是______。
A.高温胁迫时,植物可能会通过关闭气孔以减少CO2的进入
B.高温胁迫也可能会影响膜的流动性从而影响膜上蛋白质的功能
C.高温胁迫会导致卡尔文循环的速率上升,消耗更多的NADPH
D.在高温胁迫的条件下,LEF途径可能会减弱以避免对光系统Ⅰ的破坏
葡萄果实发育中,高温胁迫会影响花色苷(一种有利于果实着色、与果实含糖量显著相关的有机分子)的合成,研究人员为探究油菜素内酯(EBR)(一种可以促进植物生长发育的植物激素)能否缓解高温胁迫,实验并得到数据如下图。
(6)乙烯对植物提高耐热性也具有一定效果,但也会加速高温下的植物衰老,EBR与乙烯在提高植物耐热性和促进植物生长发育的过程中分别是______关系。
A.协同协同 B.拮抗协同 C.拮抗拮抗 D.协同拮抗
(7)分析图可知,随着葡萄果实发育,花色苷的含量 ,花后104天是葡萄成熟后期,根据此时的结果分析喷施EBR能否有效缓解高温胁迫,写出判断依据 。
【答案】(1)C
(2)A
(3) 光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能 C3的还原
(4) 增大 增大
(5)ABD
(6)D
(7) 增加 花后104天,喷施EBR组花色苷的含量大于不喷施组,说明能有效缓解高温胁迫
【分析】光合作用的过程根据是否需要光能,可以分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应阶段必须有光才能进行,这个阶段是在类囊体的薄膜上进行的,叶绿体中光合色素吸收的光能有两方面用途:一是将水分解为氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与NADP+结合生成NADPH,NADPH作为活泼还原剂,参与暗反应阶段的化学反应,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用;二是在有关酶的催化作用下,提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP,这样光能转化为储存在ATP中的化学能;
暗反应阶段有光无光都能进行,这一阶段是在叶绿体的基质中进行的,CO2被利用,经过一系列反应后生成糖类。
【详解】(1)光系统Ⅰ和光系统Ⅱ指光合色素与各种蛋白质结合形成的大型复合物,因此图中所示的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ具体分布在类囊体膜上,ABD错误、C正确。
故选C。
(2)据图和题意分析,①②③在光合作用中的主要作用是传递电子。
故选A;
(3)光反应的能量变化是光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能,图中光反应产物NADPH为暗反应C3的还原提供能量,因此NADPH参与卡尔文循环中的具体环节是C3的还原;
(4)据图和资料分析,在高温胁迫的条件下,CEF途径的强度会增大,光反应产生的NADPH/ATP比值会增大;
(5)高温胁迫时,植物可能会通过关闭气孔以减少CO2的进入、也可能会影响膜的流动性从而影响膜上蛋白质的功能、
在高温胁迫的条件下,LEF途径可能会减弱以避免对光系统Ⅰ的破坏,ABD正确、C错误。
故选ABD。
(6)由图可知,使用油菜素内酯(EBR)能提高花色苷的含量,且可以促进植物生长发育的植物激素,而乙烯对植物提高耐热性也具有一定效果,但也会加速高温下的植物衰老,因此EBR与乙烯在提高植物耐热性和促进植物生长发育的过程中分别是协同和拮抗关系,ABC错误、D正确。
故选D。
(7) 分析图可知,随着葡萄果实发育,花色苷的含量增加,花后104天是葡萄成熟后期,根据此时的结果分析喷施EBR能有效缓解高温胁迫,因为由图可知花后104天,喷施EBR组花色苷的含量大于不喷施组,说明能有效缓解高温胁迫。
3.为研究植物激素对番茄生命活动的调节,科研人员做了系列实验。
(一)研究小组研究了用不同生长素类似物在不同浓度处理时对番茄插条生根指数(生根指数是生根数和根长的综合指标,生根数越多,根越长,则生根指数越大)的影响,番茄插条生根指数如表1所示。
表1
组别
生长素类似物浓度/(mg·L-1)
生长素类似物种类
NAA
2,4-D
IBA
1
0.1
52.4
57.8
20.4
2
0.3
54.4
70.0
17.8
3
0.5
56.0
67.8
16.6
对照组
0
15.0
15.1
14.9
(1)下列有关生长素的叙述错误的是___。A、生长素主要的合成部位是高等植物生长活跃的部位
B、植物体内的生长素只能从形态学上端运输到形态学下端
C、当氧气缺少时,植物体内生长素的极性运输会受到影响
D、生长素作为信息分子,可参与调节植物的生长、发育等生命活动
(2)该实验说明了生长素类似物可以调节植物生根。除此之外,生长素还可以起到促进细胞伸长的作用,在这一方面能与生长素起到协同作用的激素是___。A、细胞分裂素 B、赤霉素 C、乙烯 D、脱落酸
(3)根据题干信息,下列叙述正确的是___(多选)。A、实验所用的番茄插条是要生长状态基本相同的
B、对照组所用的番茄插条生根与生长素和生长素类似物无关
C、实验说明IBA 有低浓度促进生根,高浓度抑制生根的特点
D、实验说明最适宜生根的2,4-D 浓度可能在0.3mg/L左右
(二)科研人员将处于花蕾期的番茄花分成4组进行实验,处理及结果见表2。
表2
组别
1组
2组
3组
4组
实验处理
授粉
未授粉
不涂抹IAA
不涂抹IAA
在子房上涂抹IAA
在花柄上涂抹IAA
果实平均重量(g)
4.1
0
5.3
0
(4)1组番茄花发育成果实,其子房生长所需的生长素主要来自于发育着的 。
(5)比较2、3组实验结果,表明 。
(6)依据3、4组实验结果,推测IAA不能 。
根据上述推测,科研人员认为芽产生的生长素并不用于调节子房发育成果实。为此,科研人员建立了如图所示的研究模型。请利用该模型,完成表3中验证该推测的实验方案并预期结果。
表3
实验处理
放射性检测结果比较
3H-IAA
NPA
a段
b段
c段
d段
Ⅰ组
施加
施加
I组<II组
I组<II组
Ⅱ组
?
?
注:NPA为生长素运输阻断剂
(7)表3中Ⅰ组应在图中的___(选填“1”、“2”或“3”)处施加3H-IAA。A、1处 B、2处 C、3处 D、1和2处
(8)表3中Ⅰ组应在图中的___(选填“1”、“2”或“3”)处施加NPA。A、1处 B、2处 C、3处 D、1和2处
(9)Ⅱ组“?”处的处理从左到右依次应为 、 。
(10)请填写a段的预期结果___。A、Ⅰ组 B、Ⅰ组=Ⅱ组 C、Ⅰ组>Ⅱ组
(11)请填写c段的预期结果___。A、Ⅰ组 B、Ⅰ组=Ⅱ组 C、Ⅰ组>Ⅱ组
(12)为进一步研究IAA 对果实发育的调节作用,科研人员将处于花蕾期的番茄花分成4组,实验处理及各组所结果实平均重量如下图所示(图中“+”表示在花柄处施加NPA,“-”表示未进行该处理)。据图分析,授粉后在花柄处施加NPA导致番茄不能结实的原因是: 。
(13)在农业生产中,有人质疑生长素类似物的使用会导致儿童性早熟。请说出你对此看法的观点并说明理由 。
【答案】(1)B
(2)B
(3)AD
(4)种子
(5)子房发育成果实需要IAA
(6)从花柄运输到子房
(7)A
(8)B
(9) 施加 不施加
(10)C
(11)B
(12)发育的种子和子房均能产生生长素,由于NPA阻断生长素由花柄运出,导致子房生长素浓度过高,从而抑制果实发育
(13)生长素是植物激素,在人体细胞膜上没有生长素及其类似物的受体,不会引起儿童性早熟
【分析】生长素的产生: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。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。
【详解】(1)A、生长素的主要合成部位是芽、幼嫩的叶、发育中的种子,即主要的合成部位是高等植物生长活跃的部位,A正确;
B、生长素可以由形态学上端运向形态学下端,即进行极性运输,也可在成熟组织中可以通过韧皮部进行非极性运输,B错误;
C、植物体内生长素的极性运输的方式为主动运输,需要消耗有氧呼吸提供的能量,因此缺乏氧气会影响植物体内生长素的极性运输,C正确;
D、生长素作为信息分子,可参与调节植物的生长、发育等生命活动,主要起调节作用,D正确。
故选B。
(2)生长素还可以起到促进细胞伸长的作用,在这一方面能与生长素起到协同作用的激素是赤霉素,赤霉素也可促进植物生长。
故选B。
(3)A、番茄插条的生长状态属于无关变量,为保证实验结果准确,实验所用的番茄插条是要生长状态基本相同的,A正确;
B、与对照组相比,添加生长素类似物的组别生根指数不同,说明对照组所用的番茄插条生根与生长素和生长素类似物有关,B错误;
C、实验浓度范围内,实验组的生根指数均高于对照组,说明有促进作用,不能体现抑制作用,C错误;
D、实验说明最适宜生根的2,4-D 浓度可能在0.3mg/L左右(生根指数最高),D正确。
故选AD。
(4)1组番茄花发育成果实,其子房生长所需的生长素主要来自于发育着的种子。
(5)比较2、3组实验结果,在子房上涂抹IAA使得果实重量增加,表明子房发育成果实需要在子房上涂抹IAA,即子房发育成果实需要IAA。
(6)依据3、4组实验结果,在花柄上涂抹IAA,果实重量不增加,而涂抹在子房上,果实重量增加,所以推测IAA不能从花柄运输到子房。
(7)由于生长素是极性运输,故根据实验模型图1,表中Ⅰ组应在图的1处施加3H-IAA,在2处施加生长素阻断剂NPA。
故选A。
(8)由于生长素是极性运输,故根据实验模型图1,表中Ⅰ组应在图的1处施加3H-IAA,在2处施加生长素阻断剂NPA。
故选B。
(9)实验设计应遵循对照与单一变量原则,故Ⅱ组“?”处的处理从左到右依次应为施加、不施加,与Ⅰ组形成对照。
(10)依据生长素从形态学上端运往形态学下端,NPA是生长素运输阻断剂,以及生长素不能从花柄运输到子房可知,a段的预期结果分别是:Ⅰ组>Ⅱ组。
故选C。
(11)依据生长素从形态学上端运往形态学下端,NPA是生长素运输阻断剂,以及生长素不能从花柄运输到子房可知,c段的预期结果分别是Ⅰ组=Ⅱ组。
故选B。
(12)据图分析,授粉后在花柄处施加NPA导致番茄不能结实的原因是:授粉后,发育的种子和子房均产生生长素,由于NPA阻断生长素由花柄运出,导致子房生长素浓度过高,抑制果实发育。
(13)激素需要与靶细胞膜上的受体结合发挥作用,生长素是植物激素,在人体细胞膜上没有生长素及其类似物的受体,所以不会引起儿童性早熟。
4.生长素(IAA)是重要的植物生长调节剂。生长素运输渠道化理论认为:顶芽产生的生长素通过主茎运输,当主茎中生长素运输流饱和时,会限制侧芽合成的生长素外流,侧芽处于休眠状态,形成顶端优势。另有研究发现,细胞分裂素(CK)和独脚金内酯也参与侧芽生长调控,三者关系如图8所示,其中→表示促进,表示抑制,连续箭头表示运输路径。
(1)根据生长素运输渠道化理论分析,植物打顶(去除顶芽)后侧芽快速生长的原因是______。
A.侧芽处生长素合成加强 B.侧芽处生长素外流加强
C.侧芽处生长素合成减弱 D.侧芽处生长素外流减弱
(2)据图,在调控侧芽生长方面,生长素与细胞分裂素表现为 (协同/拮抗)作用,生长素与独脚金内酯表现为 (协同/拮抗)作用。
(3)对顶端优势进行解释时,生长素运输渠道化理论与图8所示机理的差别主要在于后者_____。
A.关注了激素运输对分布带来的影响
B.关注了单一种类激素对植物的影响
C.关注了多种激素对植物生命活动的调节
D.关注了外界环境对植物生命活动的调节
(4)人工打顶后,侧芽能快速生长甚至开花结实。生产中常采用打顶后及时涂抹生长素的方法,使叶片增多、叶面积增大,以提高烟草等植物叶片的产量。其原理是该方法可以 。(编号选填)
①控制开花和结果的总量②减少叶片中有机物的输出③增加开花和结果的机会④增加叶片中有机物的积累
研究人员发现,干旱胁迫下,植物体通过分泌脱落酸(ABA)调节保卫细胞的生理变化,帮助植物抵抗逆境伤害。调节机制如图中A和B所示。
(5)脱落酸还能促进植物衰老,植物体内与之具有协同作用的是__________。
A.赤霉素 B.乙烯 C.生长素 D.细胞分裂素
(6)根据图并结合已有知识,分析说明脱落酸(ABA)通过调节气孔导度帮助植物抵抗干旱胁迫的机制。 。
【答案】(1)B
(2) 拮抗 协同
(3)C
(4)①②④
(5)B
(6)干旱胁迫下,脱落酸促进保卫细胞对Ca2+的吸收,Ca2+促进液泡中K+往细胞质运输,并通过细胞膜上的K+向外通道运出细胞,另一方面抑制了K+通过向内通道进入细胞,并抑制K+进入液泡,两者共同作用使保卫细胞的渗透压下降,保卫细胞失水,导致气孔关闭,植物蒸腾作用减弱
【分析】生长素类具有促进植物生长的作用,在生产上的应用主要有:(1)促进扦插的枝条生根;(2)促进果实发育;(3)防止落花落果。
【详解】(1)根据生长素运输渠道化理论可知,植物顶端优势发生的原因是:在侧芽被完全抑制的部位,主茎中生长素运输流是饱和的,限制了该处侧芽产生的生长素外流,导致侧芽与主茎之间无法建立正常的生长素运输流,则植物打顶后侧芽快速生长的原因是:打顶后侧芽与主茎之间的生长素运输流正常,侧芽产生的生长素能够外流,侧芽处的生长素浓度降低,抑制作用解除,侧芽快速生长,ACD错误,故选B。
(2)依据题意可知,图中的生长素能够促进独脚金内酯的合成,而会抑制细胞分裂素的合成,而细胞分裂素可以促进侧芽生长,独脚金内酯会抑制侧芽生长,据此推测调控侧芽生长方面,生长素与细胞分裂素的作用关系为拮抗,生长素与独脚金内酯的作用关系为协同。
(3)依据题干和图示信息可知,生长素运输渠道化理论与图1所示机理的差别主要在于,图1关注了生长素、细胞分裂素、独脚金内酯三种激素之间相互作用对侧芽生长的影响,ABD错误,故选C。
(4)在种植烟草(获取烟叶)时,为了避免植株长得太高,烟农往往会进行打顶,但又要避免腋芽的生长,所以,打顶后在顶芽处涂抹一定浓度的生长素,使叶片增多、叶面积增大而提高烟叶产量,也就是:①分配有机物,减少叶片有机物的输出,增加叶片中有机物的积累,促进腋芽的营养生长;②抑制腋芽的生殖生长,控制开花和果实的总量,①②④正确,③错误,故选①②④。
(5)乙烯和脱落酸一样具有促进植物衰老的作用,故植物体内与之具有协同作用的是乙烯,故选B。
(6)据图分析可知,干旱胁迫下,脱落酸促进保卫细胞对Ca2+的吸收,Ca2+促进液泡中K+往细胞质运输,并通过细胞膜上的K+向外通道运出细胞,另一方面抑制了K+通过向内通道进入细胞,并抑制K+进入液泡,两者共同作用使保卫细胞的渗透压下降,保卫细胞失水,导致气孔关闭,植物蒸腾作用减弱。
5.探究植物应对盐胁迫的机制
盐胁迫是我国农业生产面临的重大问题之一。盐分滞留在土壤表层及种植层,会对农作物造成盐胁迫,从而影响其产量。在盐胁迫环境下,番茄叶肉细胞的部分调节机制如图1所示。其中,①~⑩表示过程;I~IX表示物质分子。
(1)据图1推断,在盐胁迫环境下,番茄叶肉细胞排钠所需的能量来源有______。(多选)
A.IX氧化分解供能 B.光合作用产生的IV
C.ATP磷酸基团转移 D.光合作用产生的VI
(2)盐胁迫会破坏生物膜的结构,据此推测,图1中直接受盐胁迫影响的过程有 。(用图3中的数字编号填空)
(3)盐胁迫处理1周后,研究人员检测番茄叶肉细胞的相关指标,结果如表所示。据表及图1推测,盐胁迫使番茄产量降低的原因可能是______。(多选)
Mg2+
(mg·g-1)
胞间CO2浓度
(μmol·mol-1)
气孔导度(mol·m-2·s-1)
PGK(U·g-1)
cyt
(nmol·g-1·h-1)
净光合速率
(μmol·m-2·s-1)
CK
4.7 a
356.0 a
0.43 a
70.1 a
166.3 a
8.3 a
S
2.8 b
335.4 a
0.12 b
36.2 b
53.7 b
3.5 b
注:CK与S分别表示对照组和盐胁迫组;小写字母不同表示盐胁迫组与对照组相比差异显著;小写字母相同表示盐胁迫组与对照组相比差异不显著;PGK为图3过程⑩的关键酶;cyt为线粒体内膜上的电子传递蛋白。
A.气孔导度下降会使过程⑨生成的化合物减少
B.PGK含量降低使过程⑩糖类的合成速率下降
C.cyt含量降低从而导致过程⑨、⑩的速率降低
D.Mg2+浓度降低从而导致过程⑦、⑧的产物减少
(4)据图1推测,番茄叶肉细胞应对盐胁迫的“策略”可能是______。(多选)
A.SOS1磷酸化激活 B.SOS2和SOS3分离
C.NHX蛋白活性增强 D.HKT基因表达量增加
研究人员探究了盐胁迫下,乙烯和茉莉酸对番茄胚根生长的影响,实验结果如图2所示。
(5)据图2分析,概述实验结果是 。
(6)研究人员进一步针对盐胁迫影响番茄胚根生长的机制提出以下2种假设:
假设1:盐胁迫分别调控乙烯和茉莉酸的合成影响胚根生长
假设2:盐胁迫通过乙烯调控茉莉酸的合成影响胚根生长
针对上述假设,请设计实验方案并预测结果。
【答案】(1)AC
(2)①③④⑤⑥⑦⑧
(3)ABCD
(4)ACD
(5)盐胁迫会促进茉莉酸和乙烯合成,进而抑制番茄胚根生长
(6)方案:取生理状况相同的番茄幼苗若干,均分为甲乙丙三组,甲组正常条件下培养,乙组给予适宜浓度的NaCII处理,丙组给予适宜浓度的NaCI和乙烯合成抑制剂处理,培养一段时间,检测各组的乙烯和茉莉素含量。
预测结果:若乙烯含量乙组>甲组>丙组,茉莉素含量乙组=丙组>甲组,说明假设1正确;若乙烯含量乙组>甲组>丙组,茉莉素含量乙组>甲组>丙组,说明假设2正确。
【分析】植物激素是指在植物体内一定部位产生,并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 。
【详解】(1)根据图1,在盐胁迫下,番茄叶肉细胞排钠所需的能量为ATP,可以是图1中ATP磷酸基团转移提供能量,也可以是光合作用合成的糖类,即IX氧化分解功能。
故选AC。
(2)胁迫会破坏生物膜的结构,因此跨膜运输或与膜相关的生理过程都会受到影响,即过程①③④⑤⑥⑦⑧都会受到影响。
(3)A、根据表格数据,盐胁迫组的气孔导度与对照组相比显著下降,气孔导度下降,会使得进入细胞的CO2减少,因此过程⑨生成的化合物减少,A正确;
B、根据表格数据,盐胁迫组的PGK(C3还原的关键酶)与对照组相比显著下降,会影响暗反应,使过程⑩糖类的合成速率下降,B正确;
C、根据表格数据,盐胁迫组的cyt(线粒体内膜上的电子传递蛋白)与呼吸作用相关,呼吸作用下降,使得物质IX积累,进而使过程⑩糖类的合成速率下降,C正确;
D、根据表格数据,盐胁迫组的Mg2+与对照组显著下降,而Mg2+与叶绿素合成有关,其含量下降,会影响光反应即过程⑦、⑧的产物减少,D正确。
故选ABCD。
(4)根据图1 ,盐胁迫下,番茄细胞的策略为使钠离子运出细胞或运进液泡,降低细胞质基质中钠离子浓度,主要通过SOS1磷酸化激活,为Na+排出提供能量,或者HKT载体蛋白排出Na+,即HKT基因表达量增加有利于排出盐离子,或者通过NHX将Na+运进液泡。
故选ACD。
(5)据图2分析,概述实验结果是盐胁迫调节下,NaCl+茉莉酸合成抑制组的胚根长度大于NaCl组,NaCl+乙烯合成组的胚根长度大于NaCl组,因此盐胁迫会促进茉莉酸和乙烯合成,进而抑制番茄胚根生长。
(6)方案:取生理状况相同的番茄幼苗若干,均分为甲乙丙三组,甲组正常条件下培养,乙组给予适宜浓度的NaCI处理,丙组给予适宜浓度的NaCI和乙烯合成抑制剂处理,培养一段时间,检测各组的乙烯和茉莉素含量。预测结果:若乙烯含量乙组>甲组>丙组,茉莉素含量乙组=丙组>甲组,说明假设1正确;若乙烯含量乙组>甲组>丙组,茉莉素含量乙组>甲组>丙组,说明假设2正确;
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