内容正文:
专题微练(十一) 植物生命活动的调节
一、单项选择题:本题共6小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的
1.(2025·山东模拟)ABCB19蛋白被广泛认定为是生长素的载体蛋白,但科学家却发现,控制该蛋白合成的基因突变后的植株,其外形特征与其他生长素运输蛋白突变体表现得并不完全一致,于是怀疑这个蛋白是否还运输其他植物激素,最终证实ABCB19蛋白还能够运输油菜素内酯。下列叙述正确的是(D)
A.植物细胞膜上运输生长素的载体蛋白是唯一的
B.ABCB19蛋白在运输物质上不具有专一性
C.ABCB19蛋白运输生长素进细胞的方式为胞吞
D.每次运输生长素时,ABCB19蛋白都会发生自身构象的改变
解析 生长素在植物体内有多种运输方式,如横向运输、极性运输、非极性运输,所涉及的载体蛋白不止一种,A项错误;专一性是指能运输一种或少数几种类似物质,ABCB19蛋白能运输生长素和油菜素内酯,在运输物质上具有专一性,B项错误;ABCB19蛋白运输生长素进细胞的方式为主动运输,胞吞不需要载体蛋白,C项错误;在运输相应物质时,载体蛋白先与转运的物质结合,随后该载体的自身构象会发生改变,D项正确。
2.(2025·汉中模拟)光敏色素互作因子PIFs参与光敏色素信号途径,从而调控种子萌发。黑暗条件下,PIFs在细胞核中积累并发挥作用,从而抑制赤霉素的合成,促进脱落酸的合成。红光照射会促使种子萌发。下列分析正确的是(D)
A.光敏色素可将光刺激信号直接传递到细胞核内
B.PIFs通过影响翻译过程来调控植物激素的合成
C.红光照射可能会引起PIFs在细胞核内的积累增加
D.有光时种子萌发,是种子对生存环境的一种适应
解析 实际上,光敏色素接受光信号后,可能通过一系列的信号转导分子和过程来传递信息,并非直接传递到细胞核,A项错误。题干明确说明“PIFs在细胞核中积累并发挥作用,从而抑制赤霉素的合成,促进脱落酸的合成”,这表明PIFs是在细胞核内通过影响基因表达等过程来调控植物激素的合成,而非翻译过程(翻译是在细胞质中的核糖体上进行的,以mRNA为模板合成蛋白质),B项错误。已知黑暗条件下,PIFs在细胞核中积累并发挥作用,抑制种子萌发;红光照射会促使种子萌发,说明红光照射会抑制PIFs的作用,那么红光照射可能会引起PIFs在细胞核内的积累减少,C项错误。有光时往往意味着环境中可能有适宜的温度、水分等条件,有利于植物生长,种子在有光时萌发,有利于幼苗出土后进行光合作用等生命活动,是种子对生存环境的一种适应,D项正确。
3.(2025·湖北名校联考)研究人员为研究生长素的特性进行了相关实验。如图甲初始时A中的琼脂块①和②均不含IAA,图乙表示水平放置幼苗的根、茎对生长素作用的反应曲线,下列关于实验结果的叙述,正确的是(C)
A.图甲实验可以说明胚芽鞘感光部位是在胚芽鞘尖端
B.若图甲A中云母片只插入靠下一半位置,则B会向左弯曲生长
C.图乙中a可表示水平放置的根的远地侧,c表示水平放置的茎的远地侧
D.图乙中纵坐标所示数值越大,说明生长速率越快
解析 题图甲实验中云母片纵向插入,没有设置对照实验,无法证明胚芽鞘感光部位是在胚芽鞘尖端,A项错误;若题图甲A中云母片只插入靠下一半位置,则单侧光照射后,生长素在尖端发生横向运输,左侧生长素浓度较大,生长素向下运输后,①处生长素浓度比②处生长素浓度大,因此B会向右弯曲生长,B项错误;a可表示水平放置的根的远地侧,c表示水平放置的茎的远地侧,C项正确;题图乙中纵坐标所示数值越大,即生长单位长度所需要的时间越长,说明生长越慢,D项错误。
方法微点拨 (1)生长素的运输方式
(2)生长素生理作用的特点:一般情况下,低浓度的生长素促进植物生长,高浓度的生长素则抑制植物生长。
同一植物不同器官(细胞)对生长素的敏感程度
一般根>芽>茎;幼嫩细胞>衰老细胞
不同种类的植物对同一浓度的生长素的敏感程度
双子叶植物>单子叶植物
可用一定浓度的生长素类似物作为除草剂来杀死单子叶作物农田中的双子叶杂草
生长素低浓度促进生长,高浓度抑制生长的实例
顶端优势、根的向地性
(3)“两看法”判断某一部位是否生长或弯曲
4.(2025·广东模拟)某兴趣小组进行“探索植物生长调节剂的应用”的实践探究。以小麦幼苗为实验材料,用不同浓度2,4-D进行处理。为衡量不同浓度2,4-D的作用效果,将各组幼苗的株高平均值与对照组做差,得到如图结果。下列分析正确的是(B)
A.本实验以适宜2,4-D浓度处理作为对照组
B.株高差值为负值代表该浓度2,4-D对幼苗生长有抑制作用
C.2,4-D浓度低于10-8 mg/mL时,随着浓度增加促进作用不断增强
D.2,4-D浓度高于10-8 mg/mL时,不同2,4-D浓度作用效果各不相同
解析 本实验是以蒸馏水处理组为对照组,A项错误;株高差值为负值时,说明实验组的株高平均值小于对照组,说明该浓度的2,4-D对幼苗的生长具有抑制作用,B项正确;依据实验组与对照组的差值,可知,2,4-D浓度为10-10 mg/mL时的促进作用大于10-9 mg/mL的促进作用,C项错误;依据图示信息可知,2,4-D浓度略小于10-2 mg/mL(与横坐标的交点)时,实验组与对照组的差值大于0,说明作用效果均表现为促进作用,大于该浓度时,表现为抑制作用,D项错误。
5.(2025·辽宁模拟)生长素促进细胞伸长的机理过程如图所示,下列相关叙述正确的是(D)
A.生长素促进生长主要表现为促进细胞伸长和促进细胞质的分裂
B.生长素可直接与基因结合激活相应基因的表达而发挥作用
C.细胞壁处H+浓度下降,细胞壁变疏松,有利于细胞伸长
D.生长素促进细胞伸长与原生质体生长及细胞壁合成速度加快有关
解析 生长素促进生长主要表现为促进细胞伸长和促进细胞核的分裂,A项错误;生长素作为信号分子,其不会直接与基因结合激活相应基因的表达而发挥作用,而是需要一系列的信号转导起作用,B项错误;细胞壁处pH下降,H+浓度升高,在水解酶的催化下,细胞壁变疏松,有利于细胞伸长,C项错误;结合题图可知,生长素促进细胞伸长与原生质体生长及细胞壁合成速度加快有关,进而表现为促进细胞伸展,D项正确。
6.(2025·池州模拟)下列有关植物激素及植物生长调节剂的叙述,错误的是(B)
A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B.喷洒一定浓度的脱落酸,可以有效延长绿色叶类蔬菜的保鲜时间
C.过高浓度的2,4-D会抑制插条的生根,甚至能够杀死双子叶植物
D.外施赤霉素和细胞分裂素类物质,有助于提高葡萄的结果率和无核化
解析 用赤霉素类处理大麦种子,可使其无须发芽就可产生α-淀粉酶,促进其萌发,A项正确;脱落酸能促进叶和果实的衰老和脱落,喷洒脱落酸可缩短绿色类蔬菜的保鲜时间,B项错误;生长素及生长素类调节剂都有低浓度促进生长,高浓度抑制生长的特点,过高浓度的2,4-D会抑制插条生根,甚至会杀死双子叶植物,C项正确;外施赤霉素、细胞分裂素有助于提高葡萄的结果率和无核化程度,D项正确。
二、多项选择题:本题共4小题,在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求
7.科研人员在研究玉米中光敏色素ZmPHYC1和ZmPHYC2调控玉米开花时间时发现,同时敲除两种光敏色素基因的玉米株系表现在正常光照条件下早开花4到6天,而野生型玉米在施加一定浓度赤霉素的条件下也可表现为早开花。下列说法正确的是(BC)
A.光敏色素是一种类似于赤霉素的植物激素
B.在受到光照射时,光敏色素的结构会发生变化
C.两种光敏色素对正常光照条件下玉米开花起抑制作用
D.光信号影响植物开花的主要机制是调节光合作用的强度
解析 光敏色素是一类蛋白质,是接收光信号的分子,不是植物激素,与赤霉素不同,A项错误;光敏色素在受到光照射时,它的结构会发生变化,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,并不是调节光合作用的强度,B项正确,D项错误;由题意“同时敲除两种光敏色素基因的玉米株系表现在正常光照条件下早开花4到6天”可知,两种光敏色素对正常光照条件下玉米开花起抑制作用,C项正确。
8.(2025·衡水模拟)根尖的平衡石细胞能感知重力方向,并通过生长素的不对称分布使根向地生长。若用药物X处理拟南芥幼苗根尖后,其向地性明显减弱。为探究药物X的作用机制,研究人员检测了相关指标,结果如表。
组别
生长素分布(向地侧/背地侧)
平衡石细胞淀粉体沉降率
生长素运输蛋白PIN2表达量
对照组(未处理)
3∶1
95%
100%
药物X处理组
1.2∶1
98%
30%
下列分析正确的是(ACD)
A.药物X可能通过降低PIN2的表达,影响生长素的不对称分布
B.药物X可能通过抑制淀粉体的沉降,导致根向地性减弱
C.植物根向地性的感受部位在根冠
D.重力信号通过影响生长素运输来调控根的向地性生长
解析 药物X处理组的PIN2表达量降至30%,同时生长素分布不对称性显著降低(从3∶1降至1.2∶1),表明药物X可能通过降低PIN2的表达,影响生长素的不对称分布,A项正确;题表数据显示药物X处理组的淀粉体沉降率(98%)略高于对照组(95%),说明药物X并未抑制淀粉体沉降,B项错误;题意显示,若用药物X处理拟南芥幼苗根尖后,其向地性明显减弱,进而推测,植物根向地性的感受部位在根冠,C项正确;重力信号通过平衡石细胞感知,最终通过生长素的运输(如PIN2介导)来实现生长素不对称分布,调控根向地性生长,D项正确。
9.(2025·南昌模拟)脱落酸(ABA)被称为植物的“逆境之素”。某团队研究不同盐浓度对拟南芥植株的ABA代谢相关基因表达量的影响,结果如图。已知Acc09261基因的表达有利于ABA的合成。下列叙述错误的是(ABD)
A.在拟南芥植株中,脱落酸由根冠等内分泌腺合成
B.气孔导度调节受Acc04722基因相对表达量的直接影响
C.在一定范围内,拟南芥可通过提高脱落酸的含量来抵抗高盐环境
D.Acc04722基因与Acc09261基因的作用存在协同关系
解析 在拟南芥植株中,脱落酸主要由根冠产生,但植物没有内分泌腺,A项错误。脱落酸能促进气孔关闭,促进叶和果实的衰老和脱落;拟南芥气孔导度调节受脱落酸含量的直接影响,Acc04722基因表达产物对气孔导度的调节是间接的,B项错误。题意显示,Acc09261基因的表达有利于ABA的合成,根据实验结果可推测Acc04722基因的表达有利于ABA的分解,盐浓度在0~100 mmol/L范围内,Acc09261基因的表达上升,提高了ABA的合成,Acc04722基因的表达下降,抑制了ABA的分解,总体来说,盐浓度在0~100 mmol/L范围内,拟南芥是通过提高ABA含量来提高植株的耐盐能力,C项正确。Acc09261基因的表达有利于ABA的合成,Acc04722基因表达会促进ABA分解,可见二者在调节ABA含量上存在抗衡关系,D项错误。
10.(2025·邯郸模拟)研究者发现了某作物的一种胎萌突变体,其种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定,其种子为某基因的纯合突变体,可能存在某种植物激素X的合成缺陷。若以上推断合理,则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量。研究人员设计了下列方案进行验证:取野生型和纯合突变体种子,萌发后在适应条件下培养一周,然后将野生型植株均分为1、2两组,将突变体植株均分为3、4两组,1、3组为对照,2、4组干旱处理4小时。下列说法正确的是(ABC)
A.植物激素X与赤霉素具有相抗衡作用
B.纯合突变体中可能存在植物激素X的合成缺陷,X最可能是脱落酸
C.每组取3~5株植物的叶片,在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔大小作为观测指标
D.预期结果是2组气孔小于1组,3、4组气孔大小基本相同,且小于1、2组
解析 纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷,种子未完全成熟即可在母体上萌发,脱落酸具有抑制种子萌发的作用,据此可推知,X最可能是脱落酸,脱落酸与赤霉素具有相抗衡作用,A、B两项正确;该实验的自变量是植株的种类,因变量是气孔开度或气孔大小,而在实验过程中对植株的生长有影响的无关变量应控制相同且适宜,C项正确;干旱处理能够提高野生型中激素X的含量,但不影响纯合突变体中X的含量,所以预期的结果是2组气孔开度小于1组,3、4组气孔大小基本相同,且大于1、2组,D项错误。
三、非选择题
11.(2024·广东卷,T19)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 生长素 。
(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 生长素合成 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 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实验四中有3组空气处理组,其中设置★所示组的目的是 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)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 生长素信号转导(或生长素受体功能) 实现的。
解析 (1)由实验一可知,添加外源NAA可以消除K试剂抑制激素X的合成对实验结果的影响,说明NAA与激素X的功能相同,激素X为生长素。(2)①通过对比WT和m2突变体生长素含量,可以判断m2突变体根伸长是否与生长素合成有关。②实验三中使用了可自由扩散进入细胞的NAA,可初步判断乙烯抑制根伸长是否与生长素运输有关;生长素的极性运输需要生长素载体蛋白的参与,通过检测生长素载体蛋白基因的表达情况,可以进一步验证上一结论并检验m2的突变基因是否与生长素的运输有关。③设置★所示组,可以与添加A试剂和NAA的乙烯组形成对照,还可以验证A试剂和NAA对根伸长的影响。(3)实验四中,添加A试剂抑制生长素受体的功能后,乙烯无法发挥正常功能,推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制需要生长素受体的参与,可能是通过影响生长素信号转导或生长素受体功能实现的。
12.(科学探究)光不仅是植物光合作用的能量来源,也是调控植物发育的重要环境信号。拟南芥在光下和黑暗中发育完全不同,因为光受体作为植物的“眼睛”,能感知光信号从而调控植物的生长发育。回答下列问题:
(1)植物体内含有感受不同光信号的分子,其中隐花色素CRY主要吸收蓝光和近紫外光,而 光敏色素 主要吸收红光和远红光。
(2)拟南芥幼苗在不同条件下发育情况如图1中所示,结合所学知识,蓝光对植物的颜色和形态的主要影响表现为 蓝光既可以使幼苗变成绿色,又可以促进主根伸长并抑制下胚轴伸长 。
(3)为了探究黑暗中主根生长的调控机制,研究者利用野生型和三种突变体拟南芥在黑暗条件下进行实验,结果如图2。已知FL具备结合细胞分裂基因并影响其基因表达的功能,根据实验结果可知黑暗中光受体CRY能调节主根生长,其具体机制是CRY可以通过 减弱 (填“增强”或“减弱”)FL对主根生长的 促进 (填“促进”或“抑制”)作用。
(4)后续研究确认FL蛋白只能结合非蓝光激发的CRY单体,而不能结合蓝光激发形成的CRY多聚体。结合以上信息,请完善蓝光条件下CRY对主根生长调节机制模型。
(5)从环境适应性的角度并结合图1,分析光受体在黑暗和光照下的功能的意义是 黑暗中,主根短、下胚轴长,能促进幼苗破土;而光照下,主根长、下胚轴短,能促进幼苗吸收水和无机盐(或营养物质) 。
解析 (1)植物体内感受不同光信号的分子中,光敏色素主要吸收红光和远红光。(2)由题图1可知,与黑暗条件相比,蓝光组的幼苗叶片变绿色、主根更长、下胚轴更短;因此,光可以使幼苗叶片变成绿色,又可以促进主根伸长并抑制下胚轴伸长。(3)根据题图2对比分析:WT组与CRY-组相比,没有正常的CRY,主根变长,说明CRY抑制主根的生长;WT组与FL-组相比,没有正常的FL,主根变短,说明FL促进主根的生长;FL-与CRY-/FL-组相比,主根的长度相同,说明FL基因在下游。因此,具体机制是CRY可以通过减弱FL对主根生长的促进作用,从而调控主根的生长。(4)FL蛋白只能结合非蓝光激发的CRY单体,而不能结合蓝光激发形成的CRY多聚体。因此在蓝光条件下激发CRY形成多聚体,从而引起FL与CRY单体结合减少,FL与分裂基因结合增多,从而促进细胞分裂,增强主根伸长生长。(5)结合题图1和第二问的分析可知,在黑暗中,主根短、下胚轴长,能促进幼苗破土;而光照下,主根长、下胚轴短,能促进幼苗吸收水和无机盐(或营养物质)。
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