Question

【题目】气孔是由两个保卫细胞围成的空腔，主要分布在植物叶片表皮。脱落酸（ABA）可通过特定的信号转导途径调节气孔的开放程度，机制如下图。已知细胞质基质中Ca2+的浓度在20~200umol/L之间，液泡中及细胞外Ca2+的浓度通常高达1mmo/L。（注：每个保卫细胞同时存在“ROS”途径和“IP3，cADPR”途径）

（1）由图可知，ABA与ABA受体结合后，可通过ROS、IP3等信号途径激活______ 上的Ca2+通道，使Ca2+以______ 方式转运到细胞质基质中。细胞质基质中Ca2+浓度的增加，促进了K-1发CI-流出细胞，使保卫细胞的渗透压降低，保卫细胞______ （填“吸水”或“失水”），气孔关闭。

（2）有人推测，ABA受体有胞内受体和细胞膜上受体两种，为探究ABA受体位置，研究者进行了下列实验，请完善实验方案。

	实验一	实验二
步骤一	培养叶片下表皮组织	培养叶片下表皮组织
步骤二	向培养液中添加同位素标记的ABA	向保卫细胞内直接注射足以引起气孔关闭的一定浓度为ABA
步骤三	检测____________________	检测气孔开发程度
实验结果	细胞膜表面放射性明显强于细胞内，气孔关闭	气孔不关闭

（3）据实验一、二推测ABA受体只位于细胞膜上，但有人认为直接注入细胞的ABA可能被降解，导致气孔不关闭。因此设计了两种防降解的“笼化ABA”，光解性“笼化ABA”能在紫外光作用下释放有活性的ABA，非光解性“笼化ABA”则不能。

实验三	Ⅰ组	П组
步骤一	培养叶片下表皮组织
步骤二	将i______ 显微注射入保卫细胞内	将ii______ 显微注射入保卫细胞内
步骤三	用iii______ 照射保卫细胞30s
步骤四	检测气孔开放程度
实验结果	气孔关闭|	气孔不关闭

综合实验一、二、三结果表明，ABA受体位于____________________________________。

Answer 1

【答案】保卫细胞膜和液泡膜 协助扩散（易化扩散） 失水 保卫细胞的放射性强度位置及气孔是否关闭（开放程度） 光解性“笼化ABA” 非光解性“笼化ABA” 适度紫外光 保卫细胞膜上和细胞内

【解析】

1、细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。

2、ABA合成部位：根冠、萎蔫的叶片等。分布：将要脱落的器官和组织中含量多。主要作用：抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落。

（1）由图可知，ABA与ABA受体结合后，可通过ROS、IP3等信号途径激活保卫细胞膜和液泡膜上的Ca2+通道。因为细胞质基质中Ca2+的浓度在20-200umol/L之间，小于液泡中及细胞外Ca2+的浓度，所以Ca2+的跨膜运输方式属于被动运输，又因为膜上有Ca2+载体，故Ca2+的跨膜运输方式属于协助扩散。因为保卫细胞渗透压降低，细胞内渗透压低于培养液，所以细胞失水。

（2）由实验目的和实验结果可知，实验一的步骤三应为检测：保卫细胞内和细胞膜上的放射性和气孔开放程度。

（3）由题意可知，步骤三的处理手段应该为：用适度紫外光照射保卫细胞。实验结果可知，I组气孔关闭，所以该组的ABA应有活性，即选择光解性“笼化ABA”，同理，II组应选择非光解性“笼化ABA”。由实验一和实验二可知，细胞外的ABA可以诱导气孔关闭，所以保卫细胞膜上有ABA受体。由实验三可知，完整的不被分解的ABA可在细胞内诱导气孔关闭。综上所述，在保卫细胞内和细胞膜上均有ABA的受体。