Question

【題目】脫落酸（ABA）有“逆境激素”之稱，在植物對抗干旱等不利環(huán)境因素時起重要作用。

（1）ABA對植物的生命活動起______作用，其合成經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程，需要NCED1~NCED5等酶的______作用。

（2）研究人員對水稻進(jìn)行干旱脅迫4h及復(fù)水4h處理，測定葉片中ABA含量及相關(guān)基因的mRNA含量，結(jié)果如圖1。

①由圖1中甲圖可知，干旱脅迫下，葉片ABA含量______，誘導(dǎo)葉片氣孔______，減少水分散失。

②NCED1~NCED5基因的表達(dá)具有組織特異性，如NCED4基因主要在根中表達(dá)。

僅根據(jù)圖1的結(jié)果，能否確認(rèn)NCED4基因不是干旱脅迫的響應(yīng)基因。請做出判斷并說明理由：______。

（3）研究人員將NCED3基因作為目的基因，正向連接構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入水稻細(xì)胞，獲得轉(zhuǎn)基因幼苗Ⅰ，反向連接構(gòu)建表達(dá)載體（轉(zhuǎn)錄NCED3基因的非模板鏈），獲得轉(zhuǎn)基因水稻幼苗Ⅱ。將兩種幼苗與野生型水稻幼苗一起培養(yǎng)，干旱脅迫處理15天后，檢測植株相關(guān)生長指標(biāo)及體內(nèi)ABA含量，部分結(jié)果如下表和圖2。

水稻 幼苗	處理	每株地上部分 干重（g）	每株根干重（g）
野生型	正常灌溉	0.50	0.12
	干旱脅迫	0.41	0.20

①據(jù)表中結(jié)果闡述干旱脅迫下野生型植株形態(tài)改變的生物學(xué)意義：______。

②圖2中1、2、3組ABA含量無明顯差異的原因是______。

③綜合上述研究，分析第6組植株ABA含量低于第4組的原因是______。

（4）干旱脅迫下，野生型植株和NCED3基因敲除突變體中NGA1蛋白含量均增加。研究人員推測NGA1蛋白是干旱環(huán)境促進(jìn)NCED3基因表達(dá)的調(diào)控因子。檢測______植株的NCED3基因表達(dá)量，結(jié)果為實(shí)驗(yàn)組低于對照組，初步支持上述推測。若要進(jìn)一步驗(yàn)證推測，應(yīng)選擇的實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)組處理及預(yù)期結(jié)果包括______（填選項(xiàng)前的符號）。

a．NGA1基因敲除突變體 b．NCED3基因敲除突變體 c．導(dǎo)入含NGA1突變基因的表達(dá)載體 d．導(dǎo)入含NGA1基因的表達(dá)載體 e．導(dǎo)入空載體 f．正常供水環(huán)境 g．模擬干旱環(huán)境 h．NCED3-mRNA含量高于對照組 i．NCED3-mRNA含量低于對照組

Answer 1

【答案】調(diào)節(jié) 催化 增加 關(guān)閉 不能，NCED4基因主要在根中表達(dá)，檢測的是葉片mRNA含量（或NCED基因表達(dá)具有組織特異性） 地上部分生長緩慢可減少蒸騰作用，并將有機(jī)物更多地分配給地下部分；地下部分生長快利于水分的吸收 干旱是促進(jìn)（啟動）NCED3基因表達(dá)的信號（正常灌溉下NCED3基因幾乎不表達(dá)） 反向連接載體的導(dǎo)入干擾了NCED3基因的表達(dá)（翻譯），NCED3的合成減少 NGA1基因敲除突變體和野生型植株 adgh

【解析】

1、植物激素是由植物體內(nèi)產(chǎn)生，并從產(chǎn)生部位運(yùn)輸?shù)阶饔貌课�，對植物的生長發(fā)育具有顯著影響的微量有機(jī)物，ABA主要在植物體的根冠、萎蔫的葉片中合成。脫落酸（ABA）是一種抑制生長的植物激素，因能促使葉子脫落而得名。除促使葉子脫落外尚有其他作用，如使芽進(jìn)入休眠狀態(tài)、促使馬鈴薯形成塊莖、抑制細(xì)胞生長、引起氣孔關(guān)閉以及調(diào)節(jié)種子胚的發(fā)育等生理作用。

2、分析圖1中甲圖可知，干旱脅迫下，葉片ABA含量增加，引起氣孔關(guān)閉，降低蒸騰作用，減少水分的散失；圖1中乙圖和丙圖都是對葉片中相關(guān)基因的mRNA含量進(jìn)行的測定，根據(jù)題意NCED4基因在根細(xì)胞中表達(dá)，因此根據(jù)圖1無法確認(rèn)NCED4基因與干旱脅迫的關(guān)系。

分析表中數(shù)據(jù)可知：在干旱缺水條件下，野生型植株中脫落酸抑制莖葉的生長，同時促進(jìn)根的生長，說明脫落酸的這種作用，有利于植物適應(yīng)缺水環(huán)境。

分析圖2可知，在正常灌溉的條件下，1、2、3組中ABA含量無明顯的差異性，可能是在正常灌溉條件下NCED3基因不表達(dá)；干旱脅迫下，4、5、6組中ABA含量均有增加，特別是轉(zhuǎn)基因水稻幼苗ⅠABA增加最多，轉(zhuǎn)基因水稻幼苗Ⅱ增加最少。

（1）ABA作為植物激素對植物生命活動起到調(diào)節(jié)作用，ABA在合成過程中需要多種酶的催化作用。

（2）①由圖1中甲圖可知，干旱脅迫下，葉片ABA含量增加，誘導(dǎo)植物氣孔關(guān)閉，降低蒸騰作用，減少水分散失。

②根據(jù)題意，NCED1―NCED5基因的表達(dá)具有組織特異性，NCED4基因主要在根中表達(dá)，而圖1的結(jié)果，檢測的是葉片mRNA含量，因此不能確認(rèn)NCED4基因不是干旱脅迫的響應(yīng)基因。

（3）①據(jù)表中結(jié)果，可以看出施加ABA后，根生長加快，從土壤吸收水分增多；莖葉生長減慢，植物葉片的蒸騰速率會減慢，水分散失減少，并將有機(jī)物更多地分配給地下部分以對環(huán)境的變化作出反應(yīng)。

②識圖分析可知，圖2中1、2、3組ABA含量無明顯差異，而4、5、6組ABA含量都有所增加，1、2、3組水稻細(xì)胞內(nèi)均有NCED3，分析其原因可能是正常灌溉下NCED3基因幾乎不表達(dá)，因此三組的ABA幾乎無明顯差異性。

③分析圖2可知，干旱脅迫下，4、5、6組中ABA含量均有增加，特別是第5組轉(zhuǎn)基因水稻幼苗ⅠABA增加最多，第6組轉(zhuǎn)基因水稻幼苗Ⅱ增加最少，且低于第4組ABA含量，第6組植株是反向連接構(gòu)建表達(dá)載體（轉(zhuǎn)錄NCED3基因的非模板鏈），獲得轉(zhuǎn)基因水稻幼苗Ⅱ，可能反向連接載體的導(dǎo)入干擾了NCED3基因的表達(dá)（翻譯），使得NCED3的合成減少所致。

（4）根據(jù)題意，該實(shí)驗(yàn)的目的是推測NGA1蛋白是干旱環(huán)境促進(jìn)NCED3基因表達(dá)的調(diào)控因子。該實(shí)驗(yàn)的自變量是NGA1基因的有無，因此通過檢測野生型植株（對照組）和NGA1基因敲除突變體植株（實(shí)驗(yàn)組）的NCED3基因表達(dá)量，如果結(jié)果為實(shí)驗(yàn)組低于對照組，則初步支持上述推測；若要進(jìn)一步驗(yàn)證推測，應(yīng)繼續(xù)選擇NGA1基因敲除突變體植株為實(shí)驗(yàn)材料，為其導(dǎo)入含NGA1基因的表達(dá)載體，使其細(xì)胞內(nèi)含有了NGA1基因，然后將該植株放在模擬的干旱條件下實(shí)驗(yàn)，若推測成立，則NGA1基因表達(dá)的NGA1蛋白促進(jìn)NCED3基因的表達(dá)，那么檢測實(shí)驗(yàn)組和對照組細(xì)胞內(nèi)NCED3-mRNA含量，則 NCED3-mRNA含量高于對照組。