高中 | 第4节 环境因素参与调节植物的生命活动 题目答案及解析

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选择性必修一 稳态与调节

第三章 植物生命活动的调节

第4节 环境因素参与调节植物的生命活动

科研人员利用拟南芥,对植物种子萌发过程光与相关植物激素之间的关系开展了如下研究。

种子萌发是植物生命周期的起始,光和植物激素等作为                 调控此过程。

[["信号"]]

光照、温度等环境因子的变化,会引起植物体内产生包括植物激素合成在内的多种变化,进而对基因组的表达进行调节,故光和植物激素等作为信号调控种子萌发的过程。

光敏色素$\rm A$$\rm phyA$)接受适合光照后,会转变为激活状态。科研人员利用$\rm phyA$激活剂分别处理野生型、$\rm phyA$缺失突变体、$\rm ERF$(一种胞内蛋白)缺失突变体及$\rm ERF$过表达突变体的种子,并检测其萌发率,见图$\rm 1$。由结果可以推测,$\rm phyA$激活的条件下$\rm ERF$蛋白能够                                                                

[["

抑制种子萌发,降低种子的萌发率

"]]

由图$\rm 1$实验结果分析,$\rm ERF$缺失突变体组的种子萌发率高于野生型,$\rm ERF$过表达突变体组的种子萌发率低于野生型,且$\rm phyA$缺失突变体组的种子萌发率最低,由结果可以推测,$\rm phyA$激活的条件下$\rm ERF$蛋白能够抑制种子的萌发,降低种子的萌发率。

为了进一步探究$\rm ERF$蛋白影响种子萌发的机制,科研人员用不同浓度的脱落酸($\rm ABA$)分别处理上述不同组拟南芥的种子,统计种子萌发率,见图$\rm 2$。结果说明$\rm ERF$提高了拟南芥种子对外源$\rm ABA$                 

[["敏感性"]]

由图$\rm 2$实验结果分析,$\rm ERF$过表达突变体组拟南芥的种子在较低浓度的外源$\rm ABA$条件下,种子的萌发率就逐渐降低;在$\rm 0.3\mu MABA$时,$\rm ERF$过表达突变体组组拟南芥的种子的萌发率为$\rm 0$,而$\rm ERF$缺失突变体组拟南芥的种子的萌发率接近于$\rm 100\%$,由结果可以推测,$\rm ERF$提高了拟南芥种子对外源$\rm ABA$的敏感性。

进一步检测$\rm ERF$缺失突变体种子中$\rm ABA2$(一种脱落酸合成酶)的$\rm mRNA$含量,结果见图$\rm 3$。结合图$\rm 3$结果、相关信息和基础知识,解释图$\rm 2$$\rm ERF$缺失突变体种子萌发率变化的原因                 

[["

$\\rm ERF$能促进脱落酸合成酶基因的转录,促进脱落酸合成酶的合成,使种子中脱落酸含量增多,抑制种子的萌发,降低了种子的萌发率;而$\\rm ERF$缺失突变体种子中缺少$\\rm ERF$,合成脱落酸合成酶减少,种子中脱落酸含量减少,种子的萌发率增大

"]]

由图$\rm 3$实验结果分析,$\rm ERF$缺失突变体种子中$\rm ABA2$$\rm mRNA$含量低于野生型,说明$\rm ERF$(一种胞内蛋白)能促进脱落酸合成酶基因的转录,从而促进脱落酸合成酶的合成,使种子中脱落酸含量增多,从而抑制拟南芥种子的萌发,而$\rm ERF$缺失突变体种子中缺少$\rm ERF$,合成脱落酸合成酶减少,种子中脱落酸含量减少,种子的萌发率增大。

又有研究显示,添加外源$\rm ABA$后,野生型拟南芥植株中$\rm ERF$  $\rm mRNA$的含量显著高于对照组。综合上述实验结果,完善光、植物激素调控种子萌发的调控机制模式图                                                                  (请在答题纸相应位置用文字和“$\rm +$”或“$\rm -$”作答,其中“$\rm +$”表示促进作用,“$\rm -$”表示抑制作用。)

[["

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由实验结果可知,$\rm phyA$激活的条件下$\rm ERF$蛋白能够抑制种子的萌发,$\rm ERF$能促进$\rm ABA$的合成,抑制种子的萌发;添加外源$\rm ABA$后,野生型拟南芥植株中$\rm ERF$ $\rm mRNA$的含量显著高于对照组,说明$\rm ABA$能促进$\rm ERF$的合成。综合上述实验结果,光、植物激素调控种子萌发的调控机制模式图如下:

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