【題目】為研究油菜素內(nèi)酯(BR)在植物向性生長中對(duì)生長素(IAA)的作用,科研人員以擬南芥為材料進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。

(1)科研人員在黑暗條件下用野生型和BR合成缺陷突變體擬南芥幼苗進(jìn)行實(shí)驗(yàn),三組幼苗均水平放置,其中一組野生型幼苗施加外源BR,另外兩組不施加,測(cè)定0~14 h內(nèi)三組幼苗胚軸和主根的彎曲度,結(jié)果如下圖所示。

①上述實(shí)驗(yàn)均在黑暗條件下進(jìn)行,目的是避免光照對(duì)__________________的影響。

②由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,主根和胚軸彎曲的方向________。施加外源BR的野生型幼苗的胚軸、主根在_______h時(shí)就可達(dá)到最大彎曲度,BR合成缺陷突變體的最大彎曲度形成的時(shí)間較其他兩組________________,說明BR________。

(2)IAA可引起G酶基因表達(dá),G酶可催化無色底物生成藍(lán)色產(chǎn)物?蒲腥藛T將轉(zhuǎn)入G酶基因的野生型和BR合成缺陷突變體植株主根用含有無色底物的溶液浸泡一段時(shí)間后,觀察到野生型植株主根的藍(lán)色產(chǎn)物分布于分生區(qū)和伸長區(qū),而BR合成缺陷突變體植株主根的藍(lán)色產(chǎn)物僅分布于分生區(qū),說明BR影響IAA的分布,推測(cè)BR能夠促進(jìn)IAA的________。由于重力引起水平放置的幼苗主根中近地側(cè)和遠(yuǎn)地側(cè)IAA濃度不同,________側(cè)細(xì)胞伸長較快,根向地生長。

(3)為驗(yàn)證上述推測(cè),可進(jìn)一步檢測(cè)并比較野生型和BR合成缺陷突變體植株主根細(xì)胞中________________(填“IAA合成基因”或“IAA極性運(yùn)輸載體基因”)的表達(dá)量,若檢測(cè)結(jié)果是野生型植株主根細(xì)胞中該基因表達(dá)量________________(填“高于”或“低于”)BR合成缺陷突變體,則支持上述推測(cè)。

【答案】 向性生長 相反 4 延遲 BR促進(jìn)胚軸和主根的向性(彎曲)生長 極性運(yùn)輸(從分生區(qū)運(yùn)輸?shù)缴扉L區(qū)) 遠(yuǎn)地 IAA極性運(yùn)輸載體基因 高于

【解析】分析題圖由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,主根和胚軸彎曲的方向相反,施加外源BR的野生型幼苗的胚軸、主根在4h就可達(dá)到最大彎曲度,BR合成缺陷突變體的最大彎曲度形成的時(shí)間較其他兩組延遲說明BR促進(jìn)胚軸和主根的向性(彎曲)生長。

(1)①該實(shí)驗(yàn)的自變量是油菜素內(nèi)酯(BR)的含量,因變量是主根和胚軸的彎曲角度,上述實(shí)驗(yàn)均在黑暗條件下進(jìn)行,目的是避免光照對(duì)向性生長的影響。

②由圖可知,主根和胚軸彎曲的方向相反。施加外源BR的野生型幼苗的胚軸和主根都可以在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大彎曲度,其中主根在4h時(shí)就可達(dá)到最大彎曲度。BR合成缺陷突變體的最大彎曲度形成的時(shí)間較其他兩組延遲(晚),說明BR可以促進(jìn)胚軸和主根的向性生長。

(2)植物的分生區(qū)可以合成生長素,并通過極性運(yùn)輸運(yùn)輸?shù)礁扉L區(qū),因此無論有無BR,分生區(qū)均有藍(lán)色產(chǎn)物,而BR合成缺陷體的伸長區(qū)無藍(lán)色產(chǎn)物,從而推測(cè)BR能夠促進(jìn)IAA的極性運(yùn)輸。由于重力引起水平放置的幼苗主根中近地側(cè)的IAA濃度高于遠(yuǎn)地側(cè),根對(duì)生長素很敏感,近地側(cè)因IAA濃度高而生長受抑制,遠(yuǎn)地側(cè)因IAA濃度較低而生長受促進(jìn),遠(yuǎn)地側(cè)細(xì)胞伸長較快,根向地生長。

(3)為驗(yàn)證BR對(duì)IAA的分布有影響的推測(cè),該實(shí)驗(yàn)中,由于兩組初始IAA的合成情況相同,而IAA分布情況還與其運(yùn)輸載體有關(guān),因此可進(jìn)一步檢測(cè)并比較兩組中IAA極性運(yùn)輸載體基因的表達(dá)量。若檢測(cè)結(jié)果是野生型植株主根細(xì)胞中該基因的表達(dá)量高于BR合成缺陷突變體,則表明由于該基因的表達(dá),野生型植株主根細(xì)胞中的IAA極性運(yùn)輸載體數(shù)量更多,從而促進(jìn)了IAA的極性運(yùn)輸。

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