Question

11．向光性是高等植物廣泛存在的生理現(xiàn)象，是植物適應(yīng)環(huán)境變化的一種體現(xiàn)．研究表明，單側(cè)光照射下水稻的根會發(fā)生背光彎曲即“負(fù)向光性”．為研究IAA對水稻根負(fù)向光性運(yùn)動的影響及有關(guān)作用機(jī)理，研究人員進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)．
（1）已知Ca²⁺作為信號分子，在植物的多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及生長發(fā)育過程中起著重要的作用．為探究Ca²⁺是否會影響稻根中IAA的分布，研究人員用加入H₂O、CaCl₂溶液、LaCl₂溶液（Ca²⁺通道阻斷劑）以及后兩者混合液的四組培養(yǎng)液分別培養(yǎng)水稻秧苗剛長出的根，在單側(cè)光照射24h后，四組稻根均出現(xiàn)負(fù)向光性，每組根中IAA的分布結(jié)果如圖1所示．

由結(jié)果可知，在單側(cè)光照下對照組中IAA的分布情況是向光側(cè)比背光側(cè)少，而Ca²⁺作為信號分子促進(jìn)了IAA在向光側(cè)和背光側(cè)的不均勻分布．與對照組相比，后兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明Ca²⁺能緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用，從而進(jìn)一步證明Ca²⁺在根負(fù)向光性運(yùn)動中對IAA分布的影響．
（2）目前已知cpt1基因編碼的CPT1蛋白是水稻胚芽鞘向光性運(yùn)動過程中IAA橫向運(yùn)輸?shù)闹匾�載體．為探究cpt1基因是否與水稻根負(fù)向光性運(yùn)動有關(guān)，研究人員對水稻秧苗剛長出的根分別進(jìn)行不同處理，24h后測量稻根彎曲度（處理?xiàng)l件及結(jié)果如表）．同時研究人員還測定了各組稻根中cpt1基因表達(dá)量（結(jié)果如圖2所示）．

處理試劑與濃度	彎曲角度
	黑暗	單側(cè)光照
1mg?L-1CaCl2	0	42.9
1mg?L-1LaCl2	0	26.0
0.001mg?L-1IAA	0	38.1
H2O	0	36.1

圖2中的1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達(dá)量，7表示H₂O處理組的表達(dá)量，5、6、8應(yīng)分別是IAA、CaCl₂、LaCl₂處理的結(jié)果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達(dá)量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的．在此實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，并結(jié)合研究人員測定的單側(cè)光照下cpt1基因缺失突變體水稻跟的向光側(cè)和背光側(cè)IAA均勻分布這一事實(shí)，推測CPT1蛋白在根中也是IAA橫向運(yùn)輸?shù)妮d體．
（3）綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，在Ca²⁺信號作用下，單側(cè)光照射下的水稻根內(nèi)的IAA通過促進(jìn)cpt1基因的表達(dá)，導(dǎo)致IAA在向光側(cè)與背光側(cè)分布不均勻；由于根對IAA濃度敏感，使得兩側(cè)的生長速度表現(xiàn)為背光側(cè)的生長速度小于向光側(cè)，因此表現(xiàn)出負(fù)向光性．

Answer 1

分析 分析圖1可知，表示探究Ca²⁺是否會影響稻根中IAA的分布，柱形圖表明每組根中IAA的分布均是背光側(cè)多，由于根對生長素濃度很敏感，四組稻根均出現(xiàn)負(fù)向光性．CaCl₂溶液促進(jìn)了IAA在向光側(cè)和背光側(cè)的不均勻分布，LaCl₂溶液能抑制IAA在向光側(cè)和背光側(cè)的不均勻分布，Ca²⁺能緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用．
分析圖2可知，表示各組稻根中cpt1基因表達(dá)量，1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達(dá)量，7表示H₂O處理組的表達(dá)量，5、6、8應(yīng)分別是IAA、CaCl₂、LaCl₂處理的結(jié)果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達(dá)量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的．

解答 解：（1）由圖1柱形圖結(jié)果可知，在單側(cè)光照下對照組中IAA的分布情況是向光側(cè)比背光側(cè)少，而Ca²⁺作為信號分子促進(jìn)了IAA在向光側(cè)和背光側(cè)的不均勻分布．與對照組相比，后兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明Ca²⁺能緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用，從而進(jìn)一步證明Ca²⁺在根負(fù)向光性運(yùn)動中對IAA分布的影響．
（2）圖2中的1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達(dá)量，7表示H₂O處理組的表達(dá)量，5、6、8應(yīng)分別是IAA、CaCl₂、LaCl₂處理的結(jié)果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達(dá)量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的．在此實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，并結(jié)合研究人員測定的單側(cè)光照下cpt1基因缺失突變體水稻跟的向光側(cè)和背光側(cè)IAA均勻分布這一事實(shí)，推測CPT1蛋白在根中也是IAA橫向運(yùn)輸?shù)妮d體．
（3）綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，在Ca²⁺信號作用下，單側(cè)光照射下的水稻根內(nèi)的IAA通過促進(jìn)cpt1基因的表達(dá)，導(dǎo)致IAA在向光側(cè)與背光側(cè)分布不均勻；由于根對IAA濃度敏感，使得兩側(cè)的生長速度表現(xiàn)為背光側(cè)的生長速度小于向光側(cè)，因此表現(xiàn)出負(fù)向光性．
故答案為：
（1）向光側(cè)比背光側(cè)少       促進(jìn)了IAA在向光側(cè)和背光側(cè)的不均勻分布         緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用
（2）IAA、CaCl₂、LaCl₂       IAA橫向運(yùn)輸?shù)妮d體
（3）促進(jìn)cpt1基因的表達(dá)      敏感       背光側(cè)的生長速度小于向光側(cè)

點(diǎn)評 本題結(jié)合實(shí)驗(yàn)，研究IAA對水稻根負(fù)向光性運(yùn)動的影響及有關(guān)作用機(jī)理，對探究實(shí)驗(yàn)的分析和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析題干明確實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量是解題的突破口，對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力是本題考查的重點(diǎn)．