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高中 | 第3节 植物生长调节剂的应用题目答案及解析如下,仅供参考!
选择性必修一 稳态与调节
第三章 植物生命活动的调节
第3节 植物生长调节剂的应用
学习以下材料, 回答($\rm 1$) ~($\rm 4$)题。
铝对植物的毒害及植物的抗铝机制
铝是地壳中含量最丰富的金属元素, 地球上多达$\rm 50\%$的可耕地为酸性土壤, 酸性条件下地壳中的铝以可溶性三价离子的形式被释放出来, 抑制植物根的生长发育。植物也通过一些机制减轻铝的毒害作用。
植物根尖的$\rm T$区(介于分生区和伸长区之间的过渡区, 如图) 与根生长密切相关, 是响应铝毒害的主要部位。$\rm M$区是细胞分裂的重要区域。对双子叶植物拟南芥的研究发现, 铝毒害可诱导大量乙烯产生, 引起生长素合成的关键基因在$\rm T$区特异性表达, 同时多种参与生长素极性运输载体的表达也受到调控, 引起$\rm T$区生长素含量升高。此过程中, 参与拟南芥生长素极性运输的主要有输出载体$\rm 1$、$\rm 2$和输入载体, 其分布和运输生长素的方向如图。铝毒害时, 三种载体的表达量均升高。输入载体的缺失突变体及输出载体$\rm 2$缺失突变体均表现出耐铝表型,但输出载体$\rm 1$功能缺失突变体却表现为对铝超敏感。单子叶植物(如玉米)在铝毒害下根伸长也受抑制, 但其根尖生长素含量下降, 输出载体$\rm 2$的表达量升高。铝毒害下输出载体$\rm 2$功能缺失突变体的根伸长快于野生型。这表明铝对单、双子叶植物产生毒害的机制可能存在差异。
同时, 很多植物在进化过程中还形成了多种抗铝机制。小麦、拟南芥、大豆等植物根尖细胞存在苹果酸转运蛋白($\rm ALMT$), 铝离子可引发$\rm ALMT$空间结构变化, 使其孔道打开, 细胞向外分泌苹果酸等有机酸可螯合根际土壤中的铝离子。再有, 铝毒害还可引起$\rm ALMT$基因的表达量上升或转运蛋白在根中的重新分布。
有关植物对铝毒害的信号感知与调控机制的研究不断深入, 这些为未来开展作物分子育种设计和可持续农业发展提供了理论支撑。
生长素 运输, 称为极性运输。
生长素从形态学上端运输到形态学下端运输的特点 称为极性运输,是一种消耗能量的主动运输。
研究显示乙烯位于生长素调控上游, 下列支持该论点的证据有$(\quad\ \ \ \ )$。
乙烯处理后, 生长素输出载体$\\rm 2$和输入载体的表达增加
","外源施加生长素极性运输阻断剂使植株呈明显的耐铝表型
","加入乙烯合成抑制剂, 可减弱铝毒害下$\\rm T$区生长素合成相关基因的表达
","铝毒害时, 乙烯受体突变体$\\rm T$区的生长素合成基因表达量低于野生型
"]$\rm A$、乙烯处理后,生长素输出载体$\rm 2$和输入载体的表达增加,可支持乙烯位于生长素调控上游,$\rm A$正确;
$\rm B$、外源施加生长素极性运输阻断剂使植株呈明显的耐铝表型,没有体现乙烯的作用,不能支持乙烯位于生长素调控上游,$\rm B$错误;
$\rm C$、加入乙烯合成抑制剂, 可减弱铝毒害下$\rm T$区生长素合成相关基因的表达,可支持乙烯位于生长素调控上游,$\rm C$正确;
$\rm D$、铝毒害时,乙烯受体突变体$\rm T$区的生长素合成基因表达量低于野生型,可支持乙烯位于生长素调控上游,$\rm D$正确。
故选:$\rm ACD$。
据文中信息, 分别阐释铝毒害对双子叶、单子叶植物根生长抑制的作用机制。
①双子叶植物(如拟南芥): , 导致$\rm T$区中生长素浓度较高, 根生长受抑制。
②单子叶植物(如玉米): , 从而造成根生长受抑制。
乙烯升高,$\\rm T$区生长素合成基因表达升高,生长素合成增加;输出载体$\\rm 2$和输入载体将生长素从$\\rm M$区运输至$\\rm T$区细胞;
在生长素输出载体$\\rm 2$的作用下,导致根尖生长素浓度过低
"]]据文中信息可知,铝毒害对双子叶、单子叶植物根生长抑制的作用机制如下:
①双子叶植物(如拟南芥):乙烯升高,$\rm T$区生长素合成基因表达升高,生长素合成增加;输出载体$\rm 2$和输入载体将生长素从$\rm M$区运输至$\rm T$区细胞,导致$\rm T$区中生长素浓度较高,根生长受抑制。
②单子叶植物(如玉米):在生长素输出载体$\rm 2$的作用下,导致根尖生长素浓度过低,从而造成根生长受抑制。
结合文中信息, 选择单子叶或双子叶作物之一, 提出培育耐铝作物的思路 。
单子叶:减弱或敲除输出载体$\\rm 2$功能;转入增强$\\rm ALMT$功能的基因或$\\rm ALMT$基因。双子叶:减弱或敲除输出载体$\\rm 2$、输入载体功能;增强输出载体$\\rm 1$功能;转入增强$\\rm ALMT$功能的基因或$\\rm ALMT$基因。
"]]根据文中信息可知,单子叶:可通过减弱或敲除输出载体$\rm 2$功能;或转入增强$\rm ALMT$功能的基因或$\rm ALMT$基因的方法培育耐铝单子叶作物。
双子叶:可通过减弱或敲除输出载体$\rm 2$、输入载体功能;或增强输出载体$\rm 1$功能;或转入增强$\rm ALMT$功能的基因或$\rm ALMT$基因的方法培育耐铝双子叶作物。
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