大题分析与表达练5 植物生命活动调节类大题突破1.(2021山东德州高三期末)寒冷、干旱等逆境条件下,植物叶片会脱落,该过程中叶柄的基部会出现一个特化的区域,称为离层,离层细胞的凋亡直接导致了叶片的脱落。研究发现,植物叶片的脱落与多种激素有关。回答下列问题。(1)研究发现,脱落的叶片中乙烯的含量升高,乙烯能促进纤维素酶基因和果胶酶基因的表达,试分析乙烯能促进叶片脱落的原因: 。 (2)逆境条件下,脱落的叶片中脱落酸含量明显增加。科研人员推测脱落酸能通过诱导乙烯的合成促进叶片脱落,为验证该推测是否正确,可以利用 (填“脱落酸”或“乙烯”)缺失突变体植株进行研究。进一步研究发现,脱落酸可以促进衰老叶片中有机物向幼芽、幼叶处运输,导致营养物质缺乏而脱落,据此推测,叶片脱落对植物体的意义是 。 (3)实验证明去除叶片后的叶柄会很快脱落,若用含生长素的羊毛脂处理去除叶片的叶柄,叶柄会延迟脱落,这说明 。为进一步研究叶片脱落与生长素的关系,科研人员分别对去除叶片的叶柄近基端和远基端(如图1所示)用不同浓度的生长素处理,观察叶柄脱落的情况,结果如图2所示。据此可知,叶柄远基端生长素浓度 (填“小于”“等于”或“大于”)近基端生长素浓度时,叶片加速脱落。 图1图22.(2021江苏常熟中学三模)Ⅰ.为提高粮食产量,研究人员以390μmol/mol的大气CO2浓度和自然降水条件为对照组(C390+W0组),分别研究CO2浓度升高至550μmol/mol(C550+W0组)和降水增加15%(C390+W15组)对某植物净光合速率的影响,结果如图1所示。图2是叶肉细胞中部分代谢过程的模式图。回答下列问题。
图1图2(1)据图1可知, 、 和适当增加降水可增强植物的净光合速率,推测适当增加降水可能使气孔的开放度提高,从而增加 以促进光合作用。 (2)P为C390+W0组曲线上的点,在该光照强度下, 对净光合作用的促进更显著。若增加光照强度,则P点向 (填“左下”“右上”或“不变”)方向移动。 (3)据图2可知,在光合作用中R酶催化C5与CO2形成 进而合成C3。在某些条件下R酶还可以催化C5和CO2反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸,后者在酶的催化作用下转换为 后经载体T离开叶绿体,再经过叶绿体外的代谢途径转化为甘油酸回到叶绿体。 (4)据图2分析,下列选项中能提高光合效率的方法有 (填序号)。 ①敲除T蛋白基因 ②抑制R酶的活性 ③使用抑制剂降低载体T的活性 ④设法将释放的CO2回收至叶绿体中Ⅱ.某研究性学习小组为探究不同浓度的生长素类调节剂溶液对某种植物茎段侧芽生长的影响,进行了相关实验,结果见下表(侧芽生长量单位:cm)。据表分析回答下列问题。实验组别处理时间12d24dXd48d蒸馏水1.01.82.32.5浓度Ⅰ1.52.33.24.4浓度Ⅱ2.03.55.05.6浓度Ⅲ0.81.01.41.8
(1)表中X表示的处理时间为 d。该实验的各种处理中,促进侧芽生长效果最佳的方法是 。 (2)分析表中数据可知,生长素类调节剂具有 的作用特点,表中浓度之间大小关系可能成立的有 (填字母)。 a.Ⅰ<Ⅱ<Ⅲb.Ⅲ<Ⅰ<Ⅱc.Ⅱ<Ⅰ<Ⅲd.Ⅰ<Ⅲ<Ⅱ(3)将浓度Ⅰ生长素类调节剂溶液稀释后,重复上述实验。与稀释前浓度Ⅰ的实验结果相比,稀释后实验中侧芽生长量的变化及原因可能有 (填字母)。 a.增加,因为促进作用增强b.减少,因为促进作用减弱c.减少,因为抑制作用增强d.不变,因为促进作用相同3.(2021湖北襄阳模拟)拟南芥种子萌发时,下胚轴顶端形成弯钩(顶勾,如图1所示),在破土而出时起到保护子叶与顶端分生组织的作用。为研究生长素与顶端弯曲的关系,科研人员进行了相关实验。回答下列问题。图1图2(1)拟南芥种子萌发时,顶端分生组织产生的生长素通过 (填“极性运输”或“非极性运输”)到达下胚轴顶端。 (2)科研人员发现一株TMK基因缺失的突变体(tmk突变体),用 法将含TMK基因的T-DNA转入tmk突变体中,分别测定三种不同的拟南芥种子萌发时顶勾处的弯曲度,得到图2所示结果。实验结果显示 。 (3)科研人员进一步测定了三种植株顶勾弯曲处内外侧(如图3所示)的细胞长度,结果如图4所示。据实验结果推测,tmk突变体顶勾弯曲度减小的原因是 。
图3图4(4)科研人员推测,不同浓度的生长素可能通过TMK蛋白调控细胞生长(机理见图5),在生长素浓度较高时,tmk突变体导致TMK蛋白无法剪切,从而使顶勾弯曲度减小。图5要从分子水平证实这一推测,需要测定并比较tmk突变体和野生型植株的顶勾弯曲处内侧细胞的 、 和 。 4.(2021北京人大附中三模)研究者以草莓作为实验材料,探讨了pH影响草莓成熟的机制。回答下列问题。(1)草莓果实发育期分为7个时期,见下表。在 分别取发育一致的果实12个,液氮速冻并置于冰箱中低温保存备用。 发育阶段小绿(SG)大绿(LG)浅绿(DG)纯白(Wt)始红(IR)片红(PR)全红(FR)花后7141923252730果实颜色绿色绿色浅绿白色红白相间,开始出现红色红白相间,出现大面积红色深红(2)草莓不同发育时期果肉pH的测定结果见下图。
该实验结果表明果实的成熟与pH存在密切的关系,判断依据是 。 (3)为了进一步验证上述分析,研究者用质量分数为0.5%的醋酸喷施处理草莓植株上的大绿果,每隔1d喷1次。该实验中的对照组处理为 。处理17d后,实验结果为 ,草莓果实成熟 (填“提前”或“延迟”)4d,说明低pH可抑制草莓的成熟。 (4)研究者进一步检测了对照组和实验组果肉中各种激素的含量,实验结果见下表(单位:ng/g)。组别生长素细胞分裂素脱落酸赤霉素对照组205215实验组506865由此进行的分析和得出的结论包括 。 A.醋酸处理后,激素含量及增长率最高的为脱落酸,其次是生长素B.醋酸处理能显著促进部分激素的积累,尤其是脱落酸和生长素C.生长素浓度的变化说明生长素具有在浓度较低时促进生长,在浓度较高时抑制生长的作用特点D.低pH通过增加脱落酸的含量进而抑制果实的成熟(5)发育中的草莓果实的生长素主要在 中合成。根据本研究结果推测,随着果实的成熟,生长素的量逐渐 。请结合本实验的数据解释醋酸处理导致实验组果肉中各种激素含量变化的原因。 。 5.(2021湖南长沙长郡中学模拟)对植物生长素的实验研究一直是科学界研究的重点。请回答下列问题。Ⅰ.为研究生长素的极性运输是否受重力的影响,某实验小组利用放射性强度相同的含14C-生长素琼脂片、不含生长素的空白琼脂片、去掉尖端的胚芽鞘等材料进行探究,其中某同学的实验设计思路如下图所示,但还不够严谨,请你仿照该同学的形式补充一组实验并画在指定方框中,然后写出预期实验结果与结论。
(第一组) (第二组)预期实验结果与结论: 。 Ⅱ.吲哚乙酸是一种与生长素作用相同的化学物质,吲哚乙酸在植物体内的合成和代谢过程如图1所示,吲哚乙酸氧化酶是一种含铁蛋白。已知促进吲哚乙酸的合成和抑制吲哚乙酸的分解均能使吲哚乙酸的含量增加。赤霉素通过提高吲哚乙酸含量间接促进植物生长。假设赤霉素不会同时既促进吲哚乙酸合成,又抑制吲哚乙酸分解。图2所示为比较胚芽鞘尖端吲哚乙酸含量的方法,某同学利用燕麦幼苗、完全培养液、缺铁培养液、赤霉素溶液(以上溶液浓度均适宜)、蒸馏水和琼脂块等材料,设计了实验来探究赤霉素提高吲哚乙酸含量的机理。图1图2注1号幼苗来自第1组,2号幼苗来自第2组,观察弯曲情况,多次重复实验,如果弯向左侧,则第1组生长素少,第3、4组比较与之类似。假定琼脂块转移生长素无损失,无关变量不干扰。实验设计思路:培养实验分4个组别。第1组和第2组将数量、生长状况相同的燕麦幼苗放入等量且适量的完全培养液中;第3组和第4组将数量、生长状况相同的燕麦幼苗放入等量且适量的缺铁培养液中。第1组和第3组幼苗喷洒适量蒸馏水,第2组和第4组幼苗喷洒等量赤霉素溶液。培养一段时间后,进行如图2所示的比较胚芽鞘尖端吲哚乙酸含量的处理,其中比较1组和2组幼苗的实验为甲组,比较3组和4组幼苗的实验为乙组。观察甲、乙两组去尖端胚芽鞘弯曲的情况。请你写出预期实验结果及结论(提示:培养实验包括1、2、3、4这4个组别,比较含量实验分甲、乙两个组别)。
。 6.(2021北京昌平二模)水杨酸(SA)是一种植物激素,对植物的生长、发育和病原体的防御有重要作用。回答下列问题。(1)SA与受体结合后,发挥 生命活动的作用。 (2)研究者欲探究SA是否通过N蛋白影响叶片的衰老过程。已知离体叶片衰老程度与叶绿素含量呈负相关,实验测定叶绿素的含量,结果如下图1所示。图1仅野生型实验结果可说明SA ;比较野生型和N基因突变体的实验结果,可说明当N蛋白存在时,SA 。 (3)研究者进一步探究了N蛋白是否通过影响E蛋白而发挥作用,实验操作步骤及结果如下:①构建图2中的4种质粒;②将效应质粒分别和报告质粒共转染酵母菌;③加入荧光素酶底物,检测荧光值(见图3)。图2图31组检测到荧光值,说明35S能够单独发挥驱动基因 的作用;3组检测到的荧光值高于1组,说明除了有35S的作用外,还因为 。综合图3实验结果说明 。
(4)已知乙烯能促使E蛋白发挥作用,请用“→”和文字进一步完善SA和乙烯共同促进叶片衰老的关系模式图。SA 乙烯↓N蛋白 E蛋白叶绿素分解基因启动子→ 基因表达→ →叶片衰老 大题分析与表达练5 植物生命活动调节类大题突破1.答案(1)乙烯通过促进纤维素酶和果胶酶的合成,使离层细胞的细胞壁分解,促进离层细胞的凋亡,导致叶片脱落(2)乙烯 将更多的有机物储存到生长部位,有利于植物增强抗逆性(3)生长素能抑制叶片脱落 小于解析:(1)植物细胞壁的成分是纤维素和果胶,乙烯能促进纤维素酶基因和果胶酶基因的表达,从而促进纤维素酶和果胶酶的合成,使离层细胞的细胞壁分解,促进叶片的脱落。(2)该实验是想验证脱落酸能通过诱导乙烯的合成促进叶片脱落,材料应该是选择不能合成乙烯的突变体,如果有乙烯合成,则说明脱落酸能促进乙烯合成。由题意可知,脱落酸可以促进衰老叶片中有机物向幼芽、幼叶处运输,因此叶片脱落对植物体的意义是将更多的有机物储存到生长部位,有利于植物增强抗逆性。(3)用含生长素的羊毛脂处理去除叶片的叶柄,叶柄会延迟脱落,说明生长素能抑制叶片脱落。由题图可知,近基端生长素浓度高、远基端生长素浓度低时,叶片加速脱落。2.答案Ⅰ.(1)适当提高CO2浓度 适当增加光照强度 CO2吸收速率(单位时间内的CO2吸收量)(2)降水增加15% 右上(3)3-磷酸甘油酸 乙醇酸(4)①③④Ⅱ.(1)36 用浓度Ⅱ生长素类调节剂溶液处理侧芽48d(2)在浓度较低时促进生长,在浓度过高时则抑制生长 a、c(3)a、b、d 解析:Ⅰ.(1)图1中三组实验结果的曲线都显示随着光照强度的增加,净光合速率都是先增加后趋向于稳定,C390+W0组与C390+W15组对照,显示适当增加降水量可提高植物的净光合速率;C390+W0组与C550+W0组对照,显示适当提高CO2浓度可提高净光合速率。适当增加降水可能使气孔的开放度提高,从而增加CO2吸收量,以充分利用光反应产生的ATP和NADPH,提高净光合速率。(2)在P点对应的光照强度下,降水增加15%对净光合作用的促进更明显,若增加光照强度,光合作用增强,P点会向右上方向移动。(3)据图2可知,R酶催化C5与CO2形成3-磷酸甘油酸进而合成C3,在某些条件下R酶还可以催化C5和CO2反应生成1分子C3和1分子2-磷酸乙醇酸,2-磷酸乙醇酸继续转化成乙醇酸。(4)提高光合作用效率是要提高有机物的生成量,需要促进R酶催化C5与CO2形成3-磷酸甘油酸进而合成C3的过程,同时抑制R酶催化C5与CO2生成2-磷酸乙醇酸及后续过程,故可以敲除T蛋白基因抑制叶绿体外的代谢过程,或使用抑制剂降低载体T的活性,
或设法将释放的CO2回收至叶绿体中以提高CO2浓度促进暗反应过程。故选①③④。Ⅱ.(1)根据组别分析,X应为36,各组实验中,用浓度Ⅱ生长素类调节剂溶液处理48d,侧芽的生长效果最好。(2)浓度Ⅲ处理的侧芽生长量均低于蒸馏水组,体现了生长素类调节剂具有在浓度过高时抑制生长的作用特点;浓度Ⅰ、Ⅱ处理的侧芽生长量均高于蒸馏水组,体现了生长素类调节剂具有在浓度较低时促进生长的作用特点,但浓度Ⅰ和浓度Ⅱ的大小不能确定,故选a、c。(3)浓度Ⅰ可能大于最适浓度也有可能小于最适浓度,若浓度Ⅰ大于最适浓度,稀释后侧芽生长量增加(促进作用增强)或不变(促进作用相同);若浓度Ⅰ小于最适浓度,稀释后侧芽生长量减少(促进作用减弱),故选a、b、d。3.答案(1)极性运输(2)农杆菌转化 tmk突变体的顶勾弯曲度减小,转入TMK基因可部分恢复顶勾弯曲(3)相比于野生型植株,顶勾弯曲处内侧细胞生长加快(4)TMK蛋白C端量 细胞核内磷酸化蛋白X的量 促进生长基因的表达量解析:(1)生长素从形态学上端到形态学下端的运输方式一般是极性运输,在成熟组织中通过输导组织进行非极性运输,胚芽鞘的尖端部位是横向运输。(2)基因工程中将目的基因导入植物细胞通常用农杆菌转化法实现,由图2结果可知,tmk突变体的顶勾弯曲度减小,转入TMK基因可部分恢复顶勾弯曲。(3)图4的实验结果表明,转基因前后顶勾处外侧的细胞长度基本没变化,只是tmk突变体顶勾处的内侧细胞长度比野生型植株更长,故得出的结论为tmk突变体顶勾弯曲度改变的原因是其顶勾弯曲处内侧细胞生长加快。(4)图5显示在生长素浓度较高时,TMK蛋白C端被剪切,然后TMK蛋白C端进入细胞促进了核内蛋白X的磷酸化,进而抑制了促进生长因子的表达,导致细胞伸长生长被抑制,而tmk突变体无法剪切TMK蛋白,故顶勾内侧细胞伸长比野生型植株快,为了验证这一推测,需要测定并比较tmk突变体和野生型植株的顶勾弯曲处内侧细胞的TMK蛋白C端量、细胞核内磷酸化蛋白X的量和促进生长基因的表达量,依次来验证上述推测。4.答案(1)每个时期(阶段)[或不同发育时期(阶段)](2)从小绿果到纯白果期,pH逐渐降低,纯白果期降至最低;从纯白果到全红果期,pH逐渐升高,全红果期达到最高(3)用等量清水喷施长势相同的草莓植株上的大绿果,每隔1d喷1次 对照组果实全部成熟,颜色深红;实验组果实处于片红期,颜色红白相间 延迟(4)ABD(5)种子 降低 醋酸处理后,果肉细胞中生长素浓度显著增加,抑制了果实的成熟,进而促进了脱落酸的积累解析:(1)该实验的自变量为不同的发育时期(阶段),因此在每个时期(阶段)分别取发育一致的果实12个,液氮速冻并置于冰箱中低温保存备用。(2)由题图可知,从小绿果到纯白果期,pH逐渐降低,纯白果期降至最低;从纯白果到全红果期,pH逐渐升高,全红果期达到最高,这表明果实的成熟与pH存在密切的关系。(3)实验自变量为是否有醋酸处理,因此该实验中的对照组处理为用等量清水喷施长势相同的草莓植株上的大绿果,每隔1d喷1次。处理17d后,实验结果为对照组果实全部成熟,颜色深红;实验组果实处于片红期,颜色红白相间。若低pH可抑制草莓的成熟,则草莓果实成熟需要更长的时间,所以果实成熟延迟4d。(4)由题意可知,植物果实发育过程受多种激素共同调节。由题表可知,激素含量及增长率最高的为脱落酸(从21ng/g到86ng/g),其次是生长素(从20ng/g到50ng/g),A项正确。由题表可知,与对照组相比,
实验组脱落酸和生长素增加的数值最大,说明醋酸处理能显著促进部分激素的积累,尤其是脱落酸和生长素,B项正确。与对照组比,实验组生长素的浓度比对照组高,故无法体现生长素具有在浓度较低时促进生长,在浓度较高时抑制生长的作用特点,C项错误。脱落酸的作用是促进叶和果实的衰老和脱落,抑制细胞分裂,低pH通过增加脱落酸的含量进而抑制果实的成熟,D项正确。(5)发育中的草莓果实的生长素主要在种子中合成。由题表可知,随着果实的成熟,生长素的量逐渐降低。结合实验数据可知,醋酸处理导致实验组果肉中各种激素含量变化的原因是醋酸处理后,果肉细胞中生长素浓度显著增加,抑制了果实的成熟,进而促进了脱落酸的积累。5.答案Ⅰ.若两组空白琼脂片的放射性相同,则生长素的极性运输不受重力的影响;若两组空白琼脂片的放射性不同(第一组放射性含量高于第二组),则生长素的极性运输受重力的影响Ⅱ.若甲组去尖端胚芽鞘弯向1组对应一侧,乙组去尖端胚芽鞘直立生长,则赤霉素通过抑制吲哚乙酸的分解间接促进生长;若甲组去尖端胚芽鞘弯向1组对应一侧,乙组去尖端胚芽鞘弯向3组对应一侧,则赤霉素通过促进吲哚乙酸合成间接促进生长解析:Ⅰ.该同学的实验设计不够严谨,缺少对照实验,不能证明生长素的极性运输是否受重力的影响,若要证明,需要将去掉尖端的胚芽鞘倒置放置(形态学上端朝下垂直放置),检验重力是否会阻碍(或影响)生长素从形态学上端运输到形态学下端。因此补充的一组实验为去掉尖端的胚芽鞘倒置放置(形态学上端朝下垂直放置),并在下方放置一块含有14C-生长素的琼脂片,在上方放置一块空白琼脂片。一段时间后测定并比较两组空白琼脂片的放射性情况。由于生长素在胚芽鞘中进行极性运输,只能由形态学上端向形态学下端运输。若生长素的极性运输不受重力的影响,则两组空白琼脂片的放射性相同;若生长素的极性运输受重力的影响,则两组空白琼脂片的放射性不同(第一组放射性含量高于第二组)。Ⅱ.若赤霉素通过抑制吲哚乙酸的分解间接促进生长(能抑制吲哚乙酸酶的活性),由于甲组中的第1组幼苗喷洒适量蒸馏水,而第2组幼苗喷洒等量赤霉素溶液,都在等量且适量的完全培养液中培养,因此第2组吲哚乙酸含量多于第1组,甲组去尖端胚芽鞘弯向1组对应一侧;乙组中的第3组幼苗喷洒适量蒸馏水,第4组幼苗喷洒等量赤霉素溶液,但都在等量且适量的缺铁培养液中培养,吲哚乙酸氧化酶不能合成,吲哚乙酸都不能分解,因此第3组吲哚乙酸含量等于第4组,乙组去尖端胚芽鞘直立生长。若赤霉素通过促进吲哚乙酸合成间接促进生长,由以上分析可知,第2组吲哚乙酸含量多于第1组,第4组吲哚乙酸含量多于第3组,因此甲组去尖端胚芽鞘弯向1组对应一侧,乙组去尖端胚芽鞘弯向3组对应一侧。6.答案(1)调节(2)能够促进叶片衰老 促进叶片衰老的程度增强(3)转录 E蛋白激活了叶绿素分解基因的启动子 只有加入SA的条件下,N蛋白才能促进E蛋白发挥作用
(4)解析:(1)SA与受体结合后,发挥调节生命活动的作用。(2)与蒸馏水处理5d相比,SA处理5d的野生型中叶绿素含量降低,说明SA能够促进叶片衰老;比较野生型和N基因突变体的实验结果,SA处理5d,N基因突变体叶绿素含量较高,说明当N蛋白存在时,SA促进叶片衰老的程度增强。(3)由图2、图3可知,1组检测到荧光值,说明35S能够单独发挥驱动基因转录的作用;3组检测到的荧光值高于1组,说明除了有35S的作用外,还因为E蛋白激活了叶绿素分解基因的启动子;综合图3实验,3组和4组荧光值相同,加入SA后7组和8组荧光值升高,且8组荧光值高于7组,说明只有加入SA的条件下,N蛋白才能促进E蛋白发挥作用。(4)已知乙烯能促使E蛋白发挥作用,叶绿素分解基因启动子需要E蛋白激活后才能发挥作用,比较3组和7组实验结果,说明SA可促进E基因的表达,SA和乙烯共同促进叶片衰老的途径为E蛋白激活叶绿素分解基因启动子,使叶绿素分解基因表达,导致叶绿素分解,使叶片表现为衰老。关系模式图如下图所示。
