Question

【题目】阅读下面的材料，完成（1）~（3）题。

生长素作用的“酸生长”学说

生长素作为植物的一种重要内源激素，参与植物生长和发育的诸多过程，如根和茎的发育和生长、器官的衰老，以及植物的向地性和向光性等。研究生长素的作用机制对深入认识植物生长发育的许多生理过程有重要意义。早在上个世纪30年代有关生长素作用机制的研究就已经开始，到1971年Hager等提出了“酸生长”学说。

“酸生长”学说是指生长素启动一个酸化过程。原生质膜上存在着非活化的质子泵（H+-ATP酶），生长素可使其活化，活化了的质子泵消耗能量（ATP），将细胞内的H+泵到细胞壁中，导致细胞壁所处溶液的pH下降。在酸性条件下，H＋一方面使细胞壁中对酸不稳定的键（如氢键）断裂，更为重要的是，H＋使细胞壁中的某些多糖水解酶（如纤维素酶）活化或增加，从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂，细胞壁松弛，细胞内部的压力下降，导致细胞吸水体积增大，进而发生不可逆增长。

2019年William Gray教授实验室经一系列的研究，提出酸生长理论的生化机制和遗传学证据，即SAUR是生长素调控细胞生长的主要响应基因。当没有生长素信号时，AUX/IAA转录抑制子与ARF转录激活因子相结合，从而抑制SAUR的转录；当生长素信号存在时，生长素受体（SCFs复合体）与生长素结合后，与AUX/IAA的结合能力大大增强，导致AUX/IAA与ARF结合减少，引起SAUR的转录。SAUR蛋白直接与H+-ATP酶局部PP2C．D相互作用，抑制PP2C．D磷酸酶的活性，解除其对H+-ATP酶的抑制，促进H+-ATP酶的磷酸化，活性增强，导致H+泵到细胞壁中，从而实现促进细胞的生长。

生长素通过SAUR-PP2C．D调控细胞生长的分子机制

“酸生长”学说在生长素作用机理的研究中起到积极作用，随着分子生物技术的飞速发展，通过对生长素受体、生长素诱导基因特别是生长素的信号转导及其生理调节的研究，人们对生长素作用机制的认识将会更加清楚。

（1）生长素可以促进根系生长，稍高浓度的生长素通过促进乙烯的生物合成，从而又抑制了根的伸长，这说明生长素的作用具有______。用单侧光照射燕麦幼苗时，由胚芽鞘的______产生生长素，向光侧比背光侧分布______。

（2）H+通过______方式跨膜进入细胞壁，H＋的增多使细胞壁松弛，导致细胞吸水的主要原因是细胞_______。

（3）概述William Gray教授对“酸生长”学说进行的补充：___________。（限100字以内）

Answer 1

【答案】两重性 尖端 少 主动运输 细胞壁松弛，细胞的压力势下降，导致细胞的水势下降，导致细胞吸水 没有生长素信号时，SAUR 不转录，有生长素信号时，SAUR 转录，即 SAUR 为响应基因；SAUR 直接与H+-ATP酶的 PP2C.D 结合,增强H+-ATP酶的活性

【解析】

本题结合“酸生长”学说及William Gray教授的补充学说，考查生长素的产生、运输等知识。生长素的作用特点具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长，生长素的化学本质是吲哚乙酸。

（1）低浓度生长素可以促进生长，高浓度生长素可以抑制生长是生长素作用两重性的特点；胚芽鞘产生生长素的部位是尖端；因生长素的横向运输，故向光侧生长素浓度比背光侧分布少。

（2）据题干信息“原生质膜上存在着非活化的质子泵（H+-ATP酶），生长素可使其活化，活化了的质子泵消耗能量（ATP），将细胞内的H+泵到细胞壁中”，即H+进入细胞壁需要消耗能量，方式为主动运输；据信息“H＋使细胞壁中的某些多糖水解酶（如纤维素酶）活化或增加，从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂，细胞壁松弛，细胞内部的压力下降，导致细胞吸水体积增大”，故H＋的增多使细胞壁松弛，导致细胞吸水的主要原因可概括为细胞细胞壁松弛，细胞的压力势下降，导致细胞的水势下降，导致细胞吸水。

（3）结合William Gray教授的理论可知：“SAUR是生长素调控细胞生长的主要响应基因”，故其对“酸生长”学说进行的补充可概括为：没有生长素信号时，SAUR 不转录，有生长素信号时，SAUR 转录，即 SAUR 为响应基因；SAUR 直接与H+-ATP酶的 PP2C.D 结合,增强H+-ATP酶的活性。