Question

【題目】擬南芥種子萌發(fā)時，下胚軸頂端形成彎鉤（頂勾，如圖1），在破土而出時起到保護(hù)子葉與頂端分生組織的作用。為研究生長素（IAA）與頂端彎曲的關(guān)系，科研人員進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

（1）擬南芥種子萌發(fā)時，頂端分生組織產(chǎn)生的IAA__________至頂勾處，促進(jìn)細(xì)胞的__________生長。由于IAA的作用具有__________性，低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長，頂勾兩側(cè)細(xì)胞生長狀況不同，因而彎曲度發(fā)生改變。

（2）科研人員發(fā)現(xiàn)一株TMK基因缺失的突變體（tmk突變體），用__________法將含TMK基因的T-DNA轉(zhuǎn)入tmk突變體中，分別測定三種不同擬南芥種子萌發(fā)時，頂勾處的彎曲度，得到圖2所示結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示__________。

（3）科研人員進(jìn)一步測定了三種植株頂勾彎曲處內(nèi)外側(cè)（如圖3）的細(xì)胞長度，這是__________水平的檢測，結(jié)果如圖4。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，tmk突變體頂勾彎曲度改變的原因是__________。

（4）科研人員推測，不同濃度的IAA可能通過TMK蛋白調(diào)控細(xì)胞生長（機(jī)理見圖5），在IAA濃度較高時，tmk突變體無法剪切TMK蛋白。

一種從分子水平證實(shí)這一推測的思路是：_______________________________________。

Answer 1

【答案】運(yùn)輸 伸長 兩重 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 tmk突變體的頂勾彎曲減小，轉(zhuǎn)入TMK基因可部分恢復(fù)頂勾彎曲 細(xì)胞水平 頂勾彎曲處內(nèi)側(cè)細(xì)胞生長加快 測定并比較tmk突變體和野生型植株的頂勾彎曲處內(nèi)側(cè)細(xì)胞的TMK蛋白C端量、細(xì)胞核內(nèi)磷酸化蛋白X和促進(jìn)生長基因的表達(dá)量。

【解析】

本題考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，生長素的作用以及作用的兩重性，生長素作用因濃度、細(xì)胞年齡、植物種類、植物器官的不同而有差異，因生長素濃度不同而表現(xiàn)出的差異為低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長。

(1) 擬南芥種子萌發(fā)時，下胚軸頂端形成彎鉤，其原因是：種子萌發(fā)時，頂端分生組織產(chǎn)生的IAA運(yùn)輸至頂勾處，促進(jìn)細(xì)胞的伸長生長；由于IAA的作用具有兩重性，即低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長，導(dǎo)致頂勾兩側(cè)細(xì)胞生長狀況不同，因而彎曲度發(fā)生改變。

（2）將目的基因?qū)�入植物體內(nèi)，一般采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；據(jù)圖2分析，10-20h三種不同擬南芥種子萌發(fā)時彎曲度升高情況相同，20-70h三種的彎曲度都下降，其中tmk突變體下降最快，轉(zhuǎn)入TMK基因的tmk突變體次之，野生型最慢；此實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明：tmk突變體的頂勾彎曲減小，轉(zhuǎn)入TMK基因可部分恢復(fù)頂勾彎曲。

（3）測定細(xì)胞長度，這是細(xì)胞水平的檢測；分析圖4可以看出，三種植株頂勾彎曲處外側(cè)細(xì)胞長度相同，但內(nèi)側(cè)細(xì)胞長度野生型最短，tmk突變體最長，轉(zhuǎn)入TMK基因的tmk突變體處于二者之間；由此說明，tmk突變體頂勾彎曲度改變的原因是其頂勾彎曲處內(nèi)側(cè)細(xì)胞生長加快所致。

（4）分析圖5可知，在IAA濃度較高時，tmk突變體無法正常剪切TMK蛋白，導(dǎo)致TMK蛋白C端進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)生磷酸化抑制促生長基因的轉(zhuǎn)錄，最終使促生長因子不能合成。所以從分子水平證實(shí)這一推測的思路是：測定并比較tmk突變體和野生型植株的頂勾彎曲處內(nèi)側(cè)細(xì)胞的TMK蛋白C端量、細(xì)胞核內(nèi)磷酸化蛋白X和促進(jìn)生長基因的表達(dá)量來確定。