题目内容
【题目】为探究植物免疫的作用机制，科研人员以拟南芥为材料进行研究。
（1）病原菌入侵植物时，植物细胞膜表面的__________可以识别病原菌，病原菌可向植物体内注入一些效应因子来抑制植物的免疫。植物通过让感病部位出现类似于动物细胞凋亡的现象，阻止病原菌的进一步扩散。植物和病原菌在相互影响中不断进化和发展，称为__________。
（2）植物对抗病原体的免疫包括两方面，一方面是细胞表面的物理屏障，如质膜和细胞壁间形成胝质沉淀，有效防御病原体的入侵；另一方面是植物细胞分泌的起防御作用的化学物质，如H2O2。科研人员用白粉菌侵染拟南芥突变体，得到下图1和图2所示结果。由此推测E基因在植物免疫中的作用是__________。
（3）水杨酸和茉莉酸信号通路可能参与植物免疫，已知P基因是水杨酸信号通路上的关键基因，C基因是茉莉酸信号通路上的关键基因。为探究E基因是水杨酸还是茉莉酸信号通路上的关键基因，科研人员利用E基因、P基因和C基因敲除突变体进一步研究，实验结果如图3。
①实验结果表明E基因是__________通路上的关键基因，判断依据是__________。
②请选用以下符号和基因：“→（促进）”、“
（抑制）”、E基因、P基因、C基因，表示这些基因参与植物免疫的可能通路__________。
（4）研究者由以上实验结果提出假设，当白粉菌感染拟南芥时，水杨酸增强了植物的免疫反应。为验证该假设，研究者设计了如下实验，请完善该实验设计。
材料 | 感染处理 | 水杨酸 | 预期检测结果 | ||
胝质沉淀 | H2O2含量 | ||||
对照组 | 野生型 | ___________ | ________ | 少 | ___________ |
实验组 | __________ | 白粉病菌感染 | _________ | 多 | __________ |
（5）请根据本研究结果，在农业生产中提高产量提出合理建议__________。
【答案】膜蛋白（糖蛋白） 共同进化（共同进化） 通过抑制胝质沉淀的形成与H2O2的产生进而抑制植物免疫 水杨酸 第5组与第1组结果相近，第6组与第2组结果相近，说明C基因不参与白粉菌诱导的植物免疫，E基因的作用与茉莉酸信号通路无关；第4组与第3组结果相近，远高于第2组，说明E基因在水杨酸信号通路中起作用 E
P→植物免疫 白粉病菌感染 不加 少 野生型 加 多 适当时喷施一定量的水杨酸
【解析】
（1）（2）小题对植物免疫的一般原理进行了一些铺垫，（3）小题将信号通路研究的一般思想方法渗透其中。研究人员往往利用敲除突变体进行信号通路的研究，将双基因敲除突变体的表现型与单基因敲除突变体比较，分析被敲除基因在信号通路中的上下游关系。
（1）病原菌入侵植物时，能够被植物细胞膜表面的糖蛋白识别。植物通过让感病部位出现类似于动物细胞凋亡的现象，阻止病原菌的进一步扩散。这是植物和病原菌在长期的进化过程选择出来的一种生存方式，属于协同进化（共同进化）。
（2）由图1分析可知，敲除E基因（E基因突变）的植物出现了胝质沉淀，野生型（E基因正常）没有，说明E基因通过抑制胝质沉淀的形成抑制植物免疫；由图2分析可知，敲除E基因的植物H2O2含量明显高于野生型，说明E基因通过抑制H2O2的产生进而抑制植物免疫。
（3）①第5组与第1组结果相近，第6组与第2组结果相近，说明C基因不参与白粉菌诱导的植物免疫，E基因的作用与茉莉酸信号通路无关；第4组与第3组结果相近，远高于第2组，说明E基因在水杨酸信号通路中起作用，说明E基因在水杨酸信号通路中起作用。
②由上图分析推测；P基因促进植物免疫，E基因抑制植物免疫，如果P基因是上游基因，P
E，敲除P，解除了对E的抑制，则抑制免疫，则3组发病高，但如果是双敲除，E减少，则植物不容易患病，但3组和4组植物患病无明显差异，所以这些基因参与植物免疫的可能通路是E
P→植物免疫。
（4）由假设可知，自变量是水杨酸增强，所以材料处理、感染处理都是无关变量，若假设成立，则实验组的水杨酸增多。由图1、2可知，敲除E基因的拟南芥，胝质沉淀增多，H2O2含量多，由此完成表格如图：
（5）本研究结果是水杨酸增强了植物的免疫反应，所以农业生产上适当时喷洒一定量的水杨酸，可以提高植物抗病菌感染能力。
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