Question

【题目】大量研究表明，CO2浓度升高造成温室效应的同时，也影响了绿色植物的生长发育。

（1）光合作用合成的有机物运输到根细胞，在____________中形成CO2和水，释放的能量转移到______________中，直接用于根的生长发育。

（2）科研人员研究了CO2浓度升高对拟南芥根系生长发育的影响。根尖每生长1 cm拍照一次，结果如图。据图可知，实验组根毛长度和密度均明显________________对照组。

（3）①为进一步探究CO2浓度升高对根细胞的影响， 获取相关处理下的非根毛区横切面，制作成临时装片，利用显微镜观察并计数，结果如下表：

组别 观测 指标处理	1组	2组	3组	4组
	正常浓度CO2	高浓度CO2	正常浓度CO2+10NmNAA（生长素类似物）	正常浓度CO2+5UmNPA（生长素运输阻断剂）
表皮细胞体积	大	小	小	大
表皮细胞总数	少	多	多	比1组少
生毛细胞数目	少	多	多	比1组少

②由表可知高浓度CO2增加了_____________________________；据1、2、3组结果推测高浓度CO2通过___________________影响根毛生长发育。

③据1、2、4组说明，高浓度CO2对根毛生长发育影响与____________________有关。

（4）为进一步验证上述推测，根尖每生长1cm测定生长素合成特异性启动基因表达情况，实验结果如图。综合上述实验，推测CO2浓度升高影响根毛生长发育的机制是____________________。

（5）研究表明，生长素通过细胞内信号分子进一步传递信息，增加根毛细胞尖端内部钙离子浓度，促进生毛细胞的根毛伸长生长。已知植物细胞有生长素受体、钙离子通道蛋白—钙调素复合体、钙离子通道蛋白、细胞内信号分子亚硝基化靶向蛋白等，请选用已知信息，提出生长素促进根毛伸长生长的一种可能机制。_____________________________。

Answer 1

【答案】线粒体 ATP（三磷酸腺苷） 高于 表皮细胞总数和生毛细胞数目 生长素 生长素运输 CO2促进生长素合成基因的表达，生长素合成量增加，进而促进根毛细胞的分裂、分化（CO2促进生长素合成基因的表达，生长素合成量增加，进而促进根生长发育或提高表皮细胞总数和生毛细胞数目） 生长素与生长素受体结合，将信息传递给亚硝基化靶向蛋白，使钙离子通道蛋白与钙调素分离，钙离子内流，增加根毛细胞尖端内部钙离子浓度，促进生毛细胞的根毛伸长生长

【解析】

有氧呼吸的场所有细胞质基质和线粒体，产物是二氧化碳和水。

根据表格和柱形图可知，高CO2浓度处理后，表皮细胞的总数和生毛细胞数均增加，基因的表达水平也增加。

（1）光合作用合成的有机物首先在细胞质基质中被分解为丙酮酸和[H]，然后线粒体中被彻底氧化分解产生CO2和水，释放的能量一部分转移到ATP中，直接用于根的生长发育。

（2）由图可知，实验组用高CO2浓度处理后，根毛长度和密度均明显高于对照组。

（3）②由表可知高浓度CO2处理后，增加了表皮细胞的总数和生毛细胞数；据1、2、3组结果可知，正常浓度CO2组用生长素类似物处理后，表皮细胞的总数和生毛细胞数增加，故推测高浓度CO2通过生长素影响根毛生长发育。

③据1、2、4组说明，正常浓度CO2组用生长素类似物处理的同时用生长素运输阻断剂处理后，表皮细胞总数和生毛细胞的数目均减少，故推测高浓度CO2对根毛生长发育影响与生长素运输有关。

（4）由柱形图可知，高浓度CO2处理组基因的表达量均高于正常浓度CO2组，故推测CO2促进生长素合成基因的表达，生长素合成量增加，进而促进根毛细胞的分裂、分化。

（5）生长素与生长素受体结合，将信息传递给亚硝基化靶向蛋白，使钙离子通道蛋白与钙调素分离，钙离子内流，增加根毛细胞尖端内部钙离子浓度，促进生毛细胞的根毛伸长生长。