题目内容
【题目】科研人员发现植物在与病原生物的长期互作、协同进化中逐渐形成一系列的方位机制,而植物激素在防卫机制中起着重要作用。诱导植物抗病性可分为两种类型:一是在诱导部位发生的局部、快速的过敏性坏死反应(HR);二是系统性获得抗体(SAR),即植物受病菌浸染或诱抗剂处理后,未被浸染或处理的部位对病菌也会产生抗体。
(1)活性氧中间体(ROIs)、一氧化氮(NO)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)等物质参与调节植物的HR和SAR。其中的信号分子和细胞中 特异性结合后,通过跨膜离子流的变化,对细胞内ROIs和NO发生影响,将信号逐渐放大,此过程是一种 调节。细胞内ROIs和NO与SA产生关联,进而诱导产生局部抗性(HR)和产生系统性抗性(SAR)。
(2)研究表明,在HR发生前有一个短暂的氧爆发阶段,使细胞中活氧性(H2O2)的浓度明显提高,可使病原生物细胞膜的磷脂双分子层发生过氧化来直接杀伤病原物,进而导致HR。同时H2O2能以 的方式通过细胞膜进入病原生物侵染以外的植物组织中,作为第二信使来激活植物防卫基因的表达,进而产生SAR。SA正是通过增加超氧化物歧化酶(SOD)等H2O2合成酶的活性和 CAT(过氧化氢酶)以及APX(抗坏血酸过氧化物酶)等H2O2降解酶的活性,最终积累H2O2从而达到提高植物抗病性的目的。
(3)SA还可抑制病原生物在植物体内的增殖,从而增强植物的抗病性。右图为科研人员采用不同浓度SA处理受病原菌感染的烟草叶片的实验结果,据图分析回答:
本实验中用蒸馏水处理作为 组,在 时,抑制效果最显著。
(4)科研人员用JA和ET处理可降解SA的转基因拟南芥,仍然诱导产生了SAR,说明JA/ET介导的抗病信号转导不依赖于SA途径,以上研究结果说明植物对病原生物的方位过程是多种植物激素 的结果。植物抗病性与相关蛋白(PR蛋白)基因的表达密切相关,在成熟的烟草叶片中,所有碱性PR蛋白都被SA抑制,而所有酸性PR蛋白都被JA抑制。这说明SA途径和JA途径之间存在 作用。
【答案】
(1)受体 正反馈(反馈)
(2)扩散 抑制
(3)空白对照 用5 mmol/L SA处理(1分)5天(3天至5天)(1分)
(4)相互作用,共同调节 相互抑制(拮抗或对抗)
【解析】
试题分析:
(1)信号分子与受体具有专一性结合的特点,“信号逐渐放大”体现了正反馈的特点,负反馈的作用是维持稳定。
(2)H2O2是小分子物质,通过扩散作用进出细胞膜,题干中H2O2含量增加,推断出促进其合成酶的活性以增加它的合成,抑制降解H2O2的酶(CAT(过氧化氢酶)、APX(抗坏血酸过氧化物酶))的活性,防止H2O2分解。
(3)从曲线上,分析可知,在5mol/l的SA,在第三天到第五天与细菌相对数量减少,说明抑制效果显著,其他实验组细菌相对数量都在增加只是增加速度交蒸馏水低,抑制效果不明显。
(4)处理后的植物没有了SA,仍能产生抗体,说明了SAR的产生不仅仅是SA的作用,其他激素也参与此过程。由题干推断,SA抑制碱性PR蛋白,促进酸性PR蛋白合成;JA抑制酸性PR蛋白,促进碱性PR的合成,作用相反,共同调节生命活动,属于拮抗作用。
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