Question

11．向光性是高等植物广泛存在的生理现象，是植物适应环境变化的一种体现．研究表明，单侧光照射下水稻的根会发生背光弯曲即“负向光性”．为研究IAA对水稻根负向光性运动的影响及有关作用机理，研究人员进行了相关的实验．
（1）已知Ca²⁺作为信号分子，在植物的多种信号转导及生长发育过程中起着重要的作用．为探究Ca²⁺是否会影响稻根中IAA的分布，研究人员用加入H₂O、CaCl₂溶液、LaCl₂溶液（Ca²⁺通道阻断剂）以及后两者混合液的四组培养液分别培养水稻秧苗刚长出的根，在单侧光照射24h后，四组稻根均出现负向光性，每组根中IAA的分布结果如图1所示．

由结果可知，在单侧光照下对照组中IAA的分布情况是向光侧比背光侧少，而Ca²⁺作为信号分子促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布．与对照组相比，后两组实验的结果表明Ca²⁺能缓解LaCl₂对根中IAA不均匀分布的抑制作用，从而进一步证明Ca²⁺在根负向光性运动中对IAA分布的影响．
（2）目前已知cpt1基因编码的CPT1蛋白是水稻胚芽鞘向光性运动过程中IAA横向运输的重要载体．为探究cpt1基因是否与水稻根负向光性运动有关，研究人员对水稻秧苗刚长出的根分别进行不同处理，24h后测量稻根弯曲度（处理条件及结果如表）．同时研究人员还测定了各组稻根中cpt1基因表达量（结果如图2所示）．

处理试剂与浓度	弯曲角度
	黑暗	单侧光照
1mg?L-1CaCl2	0	42.9
1mg?L-1LaCl2	0	26.0
0.001mg?L-1IAA	0	38.1
H2O	0	36.1

图2中的1～4表示黑暗条件下cpt1基因的表达量，7表示H₂O处理组的表达量，5、6、8应分别是IAA、CaCl₂、LaCl₂处理的结果．由此可知，外源施加的四种试剂对稻根中cpt1基因表达量的影响与它们对稻根弯曲度的影响是一致的．在此实验结果基础上，并结合研究人员测定的单侧光照下cpt1基因缺失突变体水稻跟的向光侧和背光侧IAA均匀分布这一事实，推测CPT1蛋白在根中也是IAA横向运输的载体．
（3）综合上述实验结果推测，在Ca²⁺信号作用下，单侧光照射下的水稻根内的IAA通过促进cpt1基因的表达，导致IAA在向光侧与背光侧分布不均匀；由于根对IAA浓度敏感，使得两侧的生长速度表现为背光侧的生长速度小于向光侧，因此表现出负向光性．

Answer 1

分析 分析图1可知，表示探究Ca²⁺是否会影响稻根中IAA的分布，柱形图表明每组根中IAA的分布均是背光侧多，由于根对生长素浓度很敏感，四组稻根均出现负向光性．CaCl₂溶液促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布，LaCl₂溶液能抑制IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布，Ca²⁺能缓解LaCl₂对根中IAA不均匀分布的抑制作用．
分析图2可知，表示各组稻根中cpt1基因表达量，1～4表示黑暗条件下cpt1基因的表达量，7表示H₂O处理组的表达量，5、6、8应分别是IAA、CaCl₂、LaCl₂处理的结果．由此可知，外源施加的四种试剂对稻根中cpt1基因表达量的影响与它们对稻根弯曲度的影响是一致的．

解答 解：（1）由图1柱形图结果可知，在单侧光照下对照组中IAA的分布情况是向光侧比背光侧少，而Ca²⁺作为信号分子促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布．与对照组相比，后两组实验的结果表明Ca²⁺能缓解LaCl₂对根中IAA不均匀分布的抑制作用，从而进一步证明Ca²⁺在根负向光性运动中对IAA分布的影响．
（2）图2中的1～4表示黑暗条件下cpt1基因的表达量，7表示H₂O处理组的表达量，5、6、8应分别是IAA、CaCl₂、LaCl₂处理的结果．由此可知，外源施加的四种试剂对稻根中cpt1基因表达量的影响与它们对稻根弯曲度的影响是一致的．在此实验结果基础上，并结合研究人员测定的单侧光照下cpt1基因缺失突变体水稻跟的向光侧和背光侧IAA均匀分布这一事实，推测CPT1蛋白在根中也是IAA横向运输的载体．
（3）综合上述实验结果推测，在Ca²⁺信号作用下，单侧光照射下的水稻根内的IAA通过促进cpt1基因的表达，导致IAA在向光侧与背光侧分布不均匀；由于根对IAA浓度敏感，使得两侧的生长速度表现为背光侧的生长速度小于向光侧，因此表现出负向光性．
故答案为：
（1）向光侧比背光侧少       促进了IAA在向光侧和背光侧的不均匀分布         缓解LaCl₂对根中IAA不均匀分布的抑制作用
（2）IAA、CaCl₂、LaCl₂       IAA横向运输的载体
（3）促进cpt1基因的表达      敏感       背光侧的生长速度小于向光侧

点评 本题结合实验，研究IAA对水稻根负向光性运动的影响及有关作用机理，对探究实验的分析和处理实验结果，分析题干明确实验的自变量、因变量是解题的突破口，对于实验数据的处理能力是本题考查的重点．