新的植物激素

1、新發(fā)現(xiàn)的植物激素簡介及相關(guān)試題一、獨(dú)角金內(nèi)酯獨(dú)角金內(nèi)酯最初是由棉花根分泌液中分離出來的，獨(dú)腳金內(nèi)酯具有刺激植物種子萌發(fā)、促進(jìn)叢枝菌根真菌菌絲產(chǎn)生分枝, 直接或間接抑制植物側(cè)芽萌發(fā)等諸多作用。其生理作用的發(fā)揮與生長素和細(xì)胞分裂素有相互作用。目前，國際上對獨(dú)腳金內(nèi)酯調(diào)控植物分枝發(fā)生的機(jī)理已經(jīng)有了一定的研究基礎(chǔ)，主要是基于生長素運(yùn)輸管道形成假說而提出的。生長素運(yùn)輸管道形成假說的核心觀點(diǎn)是極性運(yùn)輸?shù)纳L素增多總是伴隨著分枝的增多，獨(dú)腳金內(nèi)酯可以降低生長素的運(yùn)輸作用從而減少分枝的發(fā)生。2、 水楊酸 水楊酸是一種酚類激素，可調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育，對植物的光合作用、蒸騰作用與離子的吸收與運(yùn)輸也有調(diào)節(jié)作用。水楊

2、酸同時(shí)也可以誘導(dǎo)植物細(xì)胞的分化與葉綠體的生成。水楊酸還作為內(nèi)生信號參與植物對病原體的抵御，通過誘導(dǎo)組織產(chǎn)生病程相關(guān)蛋白，當(dāng)植物的一部分受到病原體感染時(shí)在其他部分產(chǎn)生抗性。通過形成揮發(fā)性的水楊酸甲酯，這一信號還可在不同植物間傳遞。三、茉莉酸 茉莉酸及其甲酯是一類脂肪酸的衍生物，是存在于高等植物體內(nèi)的內(nèi)源生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。茉莉酸能誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉；抑制Rubisco生物合成,從而影響光合作用；影響植物對N、P的吸收和葡萄糖等有機(jī)物的運(yùn)輸；還與抵抗病原侵染有關(guān)，誘導(dǎo)植物對外界傷害(機(jī)械、食草動(dòng)物、昆蟲傷害)和病原菌侵染做出反應(yīng)。四、活性氧中間體（reactiveoxygenintermediates,ROI

3、）和一氧化氮(NO) 植物與病原菌互作時(shí)，活性氧中間體（reactiveoxygenintermediates,ROI）和一氧化氮(NO)參與了植物抗病性的建立。病原菌與寄主非親合性互作會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)NO增加，另外許多氧化酶可以催化氧爆發(fā)產(chǎn)生ROI。ROI和NO通過氧化還原信號啟動(dòng)寄主細(xì)胞局部的過敏性壞死反應(yīng)和全株系統(tǒng)獲得性抗病性。五、H2O2近年來, H2O2作為植物中新的信號分子的發(fā)現(xiàn), 使H2O2與植物抗病性的研究成為新的熱點(diǎn)。在動(dòng)物細(xì)胞中, 已經(jīng)證實(shí)H2O2參與激素及生長因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄因子的活化、DNA 的合成等多種生理活動(dòng),H2O2可直接調(diào)控蛋白激酶及磷酸酯酶的活性, 并可以與

4、DNA 上的反應(yīng)元件直接相互作用。在植物方面, 水楊酸誘發(fā)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗病反應(yīng)并激活防御相關(guān)基因的表達(dá), 可能是通過抑制過氧化氫酶的活性, 增加植物體內(nèi)H2O2的濃度來調(diào)控的, H2O2在此可能作為第二信使起作用。H2O2對于病原菌的防御和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有著重要意義。H2O2不僅可直接殺死病原菌, 還可以促進(jìn)細(xì)胞壁木質(zhì)化。此外, H2O2是一種擴(kuò)散的小分子, 跨過細(xì)胞膜進(jìn)入病原菌侵染點(diǎn)以外的組織中, 作為第二信使激活防衛(wèi)基因的表達(dá), 最終導(dǎo)致對病原菌產(chǎn)生抗性。例題1.（17分）獨(dú)腳金內(nèi)酯是近年新發(fā)現(xiàn)的一類植物激素。為了研究獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物GR24對側(cè)枝生長發(fā)育的影響，科研人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。（1）獨(dú)腳金

5、內(nèi)酯是植物體內(nèi)產(chǎn)生的，對生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用的_有機(jī)物。（2）科研人員用GR24處理擬南芥的野生型和突變體植株，結(jié)果如圖1。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，GR24的作用是_側(cè)枝產(chǎn)生，突變體植株可能出現(xiàn)了獨(dú)腳金內(nèi)酯_（填“合成”或“信息傳遞”）缺陷。（3）為了進(jìn)一步研究GR24的作用機(jī)理，科研人員用野生型植株進(jìn)行了圖2所示實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖3。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理時(shí)，NAA應(yīng)加入固體培養(yǎng)基_（填“A”或“B”）中。據(jù)圖分析，GR24對側(cè)枝生長_，推測GR24的作用機(jī)理是_。（4）據(jù)圖3的結(jié)果，科研人員提出了一個(gè)假設(shè)：在頂芽產(chǎn)生的生長素沿主莖極性運(yùn)輸時(shí)，GR24會(huì)抑制側(cè)芽的生長素向外運(yùn)輸。為驗(yàn)證該假設(shè)，采用與圖2相同的切段進(jìn)

6、行實(shí)驗(yàn)。請?jiān)谙卤碇械目瞻滋幪顚懴鄳?yīng)處理內(nèi)容，完成實(shí)驗(yàn)方案。組別處理檢測實(shí)驗(yàn)組在主莖上端施加NAA在側(cè)芽處施加_在固體培養(yǎng)基中_主莖下端的放射性標(biāo)記含量對照組_同上在固體培養(yǎng)基中_請你再提出一個(gè)合理的新假設(shè)：_?！敬鸢浮浚?7分）（1）微量（2）抑制 信息傳遞 （3）A無明顯抑制作用 通過促進(jìn)NAA的作用抑制側(cè)枝生長（4）處理_放射性標(biāo)記的NAA（或生長素）_加入GR24_在主莖上端施加NAA_不加入GR24_在頂芽產(chǎn)生的生長素沿主莖極性運(yùn)輸時(shí)，GR24促進(jìn)生長素運(yùn)入側(cè)芽（合理即可得分）2.（16分）為探究植物免疫的作用機(jī)制，科研人員以擬南芥為材料進(jìn)行研究。（1）病原菌入侵植物時(shí)，植物細(xì)胞膜表面

7、的_可以識別病原菌，病原菌可向植物體內(nèi)注入一些效應(yīng)因子來抑制植物的免疫。植物通過讓感病部位出現(xiàn)類似于動(dòng)物細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象，阻止病原菌的進(jìn)一步擴(kuò)散。植物和病原菌在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，稱為_。（2）植物對抗病原體的免疫包括兩方面，一方面是細(xì)胞表面的物理屏障，如質(zhì)膜和細(xì)胞壁間形成胝質(zhì)沉淀，有效防御病原體的入侵；另一方面是植物細(xì)胞分泌的起防御作用的化學(xué)物質(zhì)，如H2O2。科研人員用白粉菌侵染擬南芥突變體，得到下圖1和圖2所示結(jié)果。據(jù)圖可知，E基因敲除導(dǎo)致_，據(jù)此推測E基因的功能是_。（3）研究表明，水楊酸和茉莉酸信號作用通路在植物免疫中具有重要作用。已知P基因控制水楊酸的合成，C基因是茉莉酸信號通路

8、上的關(guān)鍵基因。科研人員利用P基因敲除突變體和C基因敲除突變體進(jìn)一步研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，P基因?qū)χ仓昝庖哂衉（填“促進(jìn)”或“抑制”）作用。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，E基因的作用與水楊酸信號通路有關(guān)，并且E基因是P基因_（填“上游”或“下游”）的調(diào)控基因。判斷依據(jù)是_。一種驗(yàn)證上述推測的方法是：檢測并比較_含量?！敬鸢浮浚?）膜蛋白 共同（協(xié)同）進(jìn)化（2）胝質(zhì)沉淀量和H2O2產(chǎn)生量均增加 抑制植物兩方面的免疫（3）促進(jìn)下游 第5組與第1組結(jié)果相近，第6組與第2組結(jié)果相近，說明C基因不參與白粉菌誘導(dǎo)的植物免疫，E基因的作用與茉莉酸信號通路無關(guān)；第4組與第3組結(jié)果相近，遠(yuǎn)高于第2組，說明E基

9、因的作用需要正常P基因的作用，E基因位于信號通路下游（注：要求從兩方面作答）野生型和E基因敲除突變體植株中的水楊酸3.（16分）科研人員發(fā)現(xiàn)植物在與病原生物的長期互作、協(xié)同進(jìn)化中逐漸形成一系列的方位機(jī)制，而植物激素在防衛(wèi)機(jī)制中起著重要作用。誘導(dǎo)植物抗病性可分為兩種類型：一是在誘導(dǎo)部位發(fā)生的局部、快速的過敏性壞死反應(yīng)（HR)；二是系統(tǒng)性獲得抗體（SAR），即植物受病菌浸染或誘抗劑處理后，未被浸染或處理的部位對病菌也會(huì)產(chǎn)生抗體。（1）活性氧中間體（ROIs)、一氧化氮（NO)、水楊酸（SA）、茉莉酸（JA）、乙烯（ET）等物質(zhì)參與調(diào)節(jié)植物的HR和SAR。其中的信號分子和細(xì)胞中_特異性結(jié)合后，通過跨

10、膜離子流的變化，對細(xì)胞內(nèi)ROIs和NO發(fā)生影響，將信號逐漸放大，此過程是一種_調(diào)節(jié)。細(xì)胞內(nèi)ROIs和NO與SA產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，進(jìn)而誘導(dǎo)產(chǎn)生局部抗性（HR)和產(chǎn)生系統(tǒng)性抗性（SAR）。（2）研究表明，在HR發(fā)生前有一個(gè)短暫的氧爆發(fā)階段，使細(xì)胞中活氧性（H2O2)的濃度明顯提高，可使病原生物細(xì)胞膜的磷脂雙分子層發(fā)生過氧化來直接殺傷病原物，進(jìn)而導(dǎo)致HR。同時(shí)H2O2能以_的方式通過細(xì)胞膜進(jìn)入病原生物侵染以外的植物組織中，作為第二信使來激活植物防衛(wèi)基因的表達(dá)，進(jìn)而產(chǎn)生SAR。SA正是通過增加超氧化物歧化酶（SOD）等H2O2合成酶的活性和_ CAT(過氧化氫酶）以及APX（抗壞血酸過氧化物酶）等H2O2降解

11、酶的活性，最終積累H2O2從而達(dá)到提高植物抗病性的目的。（3）SA還可抑制病原生物在植物體內(nèi)的增殖，從而增強(qiáng)植物的抗病性。右圖為科研人員采用不同濃度SA處理受病原菌感染的煙草葉片的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，據(jù)圖分析回答： 本實(shí)驗(yàn)中用蒸餾水處理作為_組，在_時(shí)，抑制效果最顯著。（4）科研人員用JA和ET處理可降解SA的轉(zhuǎn)基因擬南芥，仍然誘導(dǎo)產(chǎn)生了SAR，說明JA/ET介導(dǎo)的抗病信號轉(zhuǎn)導(dǎo)不依賴于SA途徑，以上研究結(jié)果說明植物對病原生物的方位過程是多種植物激素_的結(jié)果。植物抗病性與相關(guān)蛋白（PR蛋白）基因的表達(dá)密切相關(guān)，在成熟的煙草葉片中，所有堿性PR蛋白斗毆被SA抑制，而所有酸性PR蛋白都被JA抑制。這說明SA途

12、徑和JA途徑之間存在_作用。【答案】（每空2分，共16分）（1）受體 正反饋（反饋）（2）擴(kuò)散 抑制（3）空白對照 用5 mmol/L SA處理（1分）5天（3天至5天）（1分）（4）相互作用，共同調(diào)節(jié) 相互抑制（拮抗或?qū)梗?.（16分）科研人員以萌發(fā)的豌豆種子為材料，研究外源H2O2對根生長的影響。（1）研究發(fā)現(xiàn)，植物細(xì)胞代謝過程中產(chǎn)生的H2O2可作為信息分子_植物的生命活動(dòng)。細(xì)胞內(nèi)的_可催化分解H2O2，以避免H2O2濃度過高對細(xì)胞產(chǎn)生毒害。（2）用不同濃度的H2O2處理萌發(fā)的豌豆種子，得到下表所示結(jié)果。H2O2濃度（mM）對照組20406080彎曲度相對值0（向地生長）35.345.0

13、55.265.5本實(shí)驗(yàn)對照組是用_處理萌發(fā)的豌豆種子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，外源H2O2處理的豌豆根均向水平方向的發(fā)生了彎曲，且彎曲度_。（3）研究發(fā)現(xiàn)，豌豆根的根冠細(xì)胞中存在感受重力作用的淀粉體（內(nèi)含淀粉），使根向地生長。科研人員測定了外源H2O2處理后各組根細(xì)胞中的淀粉含量和-淀粉酶活性，結(jié)果如圖1。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，外源H2O2作用下，豌豆根中_增加，促進(jìn)了淀粉水解，使根_了對重力的感應(yīng)。（4）為進(jìn)一步研究根彎曲生長的原因，科研人員將每個(gè)處理組的根切下后，迅速地將其彎曲部分縱向切開為彎曲內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩部分，測定內(nèi)側(cè)和外側(cè)赤霉素（GA3）含量，結(jié)果如2圖。圖2結(jié)果可知，在四種不同H2O2濃度下，彎曲根都是 ，且隨著H2O2濃度的提高，GA3含量增加。據(jù)此可推測，GA3可能使_生長快，導(dǎo)致根出現(xiàn)彎曲生長。（5）結(jié)合圖1和圖2的結(jié)果推測，GA3總含量的提高會(huì)引起 ，從而導(dǎo)致根向水平方向彎曲生長。為了驗(yàn)證上述推測成立，需