Question

【题目】下图表示水平放置的幼苗，数小时后就可以看到茎背地弯曲生长，而根向地弯曲生长。为阐明其机理，科学家做了一系列实验。请分析回答问题：

（1）对此现象提出的假设是：由于重力作用使得根尖部位的生长素（IAA）分布不均，向地侧浓度________背地侧，导致向地侧生长速度________背地侧，因而根向地弯曲生长。

（2）已知DR5是IAA敏感型启动子，活性会随IAA浓度增加而增强。将DR5和绿色荧光蛋白基因连接后导入植物细胞，培育成转基因植物，分别观察正常生长和横向放置的根尖部位的荧光分布。若____________，则能证明（1）中的假设合理。

（3）重力如何引起IAA分布不均？有人发现根尖细胞中存在大量淀粉体，在细胞中的位置会发生与IAA相同的变化，如下图所示。据此提出的假设是：_________。

（4）已知内质网中含有大量的Ca2+，许多细胞都是通过内质网释放Ca2+来传递信号的。为进一步探究Ca2+对根向地弯曲生长的影响，科研人员将水稻幼苗水平置于培养基中，分别用不同浓度的Ca2+和EDTA（可与Ca2+结合使其失去活性）处理根，每天测量根的弯曲角度。结果如下图：

据此得出的结论是_________________。

（5）有人通过对细胞内多种相关蛋白质的研究，推出根向地性的机制。请根据下图描述这一机制（提示：参照图中的数字顺序）。________________

Answer 1

【答案】大于 小于 横向放置的根尖部位向地侧绿色荧光强度大于背地侧，正常生长的根尖各部分荧光强度一致 重力影响淀粉体的不均匀分布，进而影响IAA的分布 Ca2+可促进根的向地弯曲 根横放时，重力作用导致淀粉体沉降到细胞下侧的内质网上，产生压力，诱发内质网释放Ca2+到细胞质基质中，Ca2+和钙调蛋白结合，激活位于细胞下侧膜上的钙泵和生长素泵，使Ca2+和生长素运至下方的细胞，相关的许多细胞都发生上述改变，最终使IAA在近地侧积累，导致根向地生长（3分）

或用流程图表示

【解析】

生长素：合成部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子。主要生理功能：生长素的作用表现为两重性，即：低浓度促进生长，高浓度抑制生长。

由题（4）中的两个图可知：Ca2+浓度越高，根的向地弯曲角度越大，用EDTA处理之后，随着EDTA浓度越大，结合的Ca2+越多，根的向地弯曲角度越小。

（1）对此现象提出的假设是：由于重力作用使得根尖部位的生长素（IAA）分布不均，向地侧浓度大于背地侧，导致向地侧生长速度小于背地侧，因而根向地弯曲生长。

（2）已知DR5是IAA敏感型启动子，活性会随IAA浓度增加而增强。将DR5和绿色荧光蛋白基因连接后导入植物细胞，培育成转基因植物，DR5活性越高，绿色荧光蛋白表达量越高，绿色荧光强度越强。分别观察正常生长和横向放置的根尖部位的荧光分布。若横向放置的根尖部位向地侧绿色荧光强度大于背地侧，正常生长的根尖各部分荧光强度一致则能证明（1）中的假设合理。

（3）重力如何引起IAA分布不均：有人发现根尖细胞中存在大量淀粉体，淀粉沿重力方向分布在根尖细胞底部，在细胞中的位置会发生与IAA相同的变化，据此提出的假设是：重力影响淀粉体的不均匀分布，进而影响IAA的分布。

（4）用不同浓度的Ca2+和EDTA（可与Ca2+结合使其失去活性）处理根，每天测量根的弯曲角度，Ca2+浓度越高，根的向地弯曲角度越大，用EDTA处理之后，随着EDTA浓度越大，结合的Ca2+越多，根的向地弯曲角度越小。据此得出的结论是Ca2+可促进根的向地弯曲。

（5）细胞内多种相关蛋白质共同作用，调节根向地性的机制：根横放时，重力作用导致淀粉体沉降到细胞下侧的内质网上，产生压力，诱发内质网释放Ca2+到细胞质基质中，Ca2+和钙调蛋白结合，激活位于细胞下侧膜上的钙泵和生长素泵，使Ca2+和生长素运至下方的细胞，相关的许多细胞都发生上述改变，最终使IAA在近地侧积累，导致根向地生长

或用流程图表示