Question

19．早在1926年，科学家就观察到，当水稻感染了赤霉菌后，会出现植株疯长的现象．据研究，赤霉素（GA₃）促进茎的伸长主要与细胞壁的伸展性有关．细胞壁里的Ca²⁺有降低细胞壁伸展性的作用，有人用赤霉素消除细胞壁中Ca²⁺的作用来解释赤霉素促进细胞延长的原因．据报道，用CaCl₂处理莴苣下胚轴，生长变慢；当加入GA₃（50 μmol）后，生长迅速增快，如图所示．请回答：
（1）植物体内赤霉素的合成部位主要是未成熟的种子、幼根和幼芽．用一定浓度的赤霉素多次喷洒水稻植株后，引起其生长速度过快，将导致稻谷产量下降．
（2）赤霉素有促进细胞分裂的作用．用适宜浓度的赤霉素处理植物芽尖细胞，其细胞周期的间期明显变短，此时期分子水平上所发生的变化主要是DNA分子的复制和有关蛋白质的合成．
（3）请完成以下实验步骤，证明Ca²⁺抑制植物生长，而赤霉素通过消除细胞壁中Ca²⁺而促进植物生长．
实验材料：一定浓度的CaCl₂溶液和赤霉素溶液、生长状况相同的植物若干、蒸馏水．
实验步骤：①取生长状况相同的植物若干，均分为甲、乙两组．
②向甲组植物加入量一定浓度的CaCl₂溶液，乙组加入等量蒸馏水．
③培养一段时间后，观察两组植物的生长状况．
④向甲组植物中加入适量一定浓度的赤霉素溶液，乙组不作特殊处理．
⑤继续培养一段时间后，观察两组植物的生长状况．
实验结果：甲组植物加入CaCl₂溶液后，生长缓慢或不生长，加入赤霉素后正常生长，乙组植物正常生长．

Answer 1

分析 赤霉素能够促进细胞分裂，使细胞周期的间期明显变短，在间期分子水平上的主要变化为DNA的复制和有关蛋白质的合成．从图示可看出，使用了CaCl₂溶液后，生长速率下降，说明一定浓度的CaCl₂溶液对细胞壁的伸展起抑制作用．

解答 解：（1）赤霉素的合成部位主要是未成熟的种子、幼根和幼芽．赤霉素能促进细胞伸长，促进植物生长，用一定浓度的赤霉素多次喷洒水稻植株后，引起营养生长过旺，而徒长，过于密植易倒伏，使水稻的产量反而下降．
（2）细胞周期的长短主要是由细胞分裂的间期决定的，用适宜浓度的赤霉素处理植物芽尖细胞，其细胞周期的间期明显变短，间期细胞内分子水平上所发生的变化主要是DNA分子的复制、有关蛋白质的合成．
（3）对照实验的设计应遵循单一变量原则、对照原则及等量原则；要证明Ca²⁺抑制植物生长，而赤霉素通过消除细胞壁中Ca²⁺而促进植物生长，则实验中若向甲组植物加入适量一定浓度的CaCl₂溶液作为实验组，则乙组应加入等量蒸馏水作为对照组；一段时间后和对照相比，用CaCl₂处理的甲组生长速率下降，再向甲组植物中加入适量一定浓度的赤霉素溶液，甲组植物生长速率快速上升，说明Ca²⁺抑制植物生长，而赤霉素通过消除细胞壁中Ca²⁺而促进植物生长．
②要证明Ca²⁺抑制植物生长，赤霉素通过消除细胞壁中Ca²⁺而促进植物生长，实验中应向甲组植物加入适量一定浓度的CaCl₂溶液，乙组加入等量蒸馏水．
④向甲组植物中加入适量一定浓度的赤霉素溶液，乙组不作特殊处理．
⑤一段时间后，和对照相比，用CaCl₂处理的甲组生长速率下降，再向甲组植物中加入适量一定浓度的赤霉素溶液，甲组植物生长速率快速上升，说明Ca²⁺抑制植物生长，而赤霉素通过消除细胞壁中Ca²⁺而促进植物生长．
故答案为：
（1）未成熟的种子、幼根和幼芽   下降   
（2）间   DNA分子的复制  有关蛋白质的合成
（3）②适量一定浓度的CaCl₂溶液    ④适量一定浓度的赤霉素溶液    实验结果：生长缓慢或不生长

点评 本题考查植物激素的作用及验证性实验的相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系；能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论的能力．