Question

【题目】植物在漫长的进化过程中逐渐形成了对病原体的特异性防卫反应（植物免疫反应）:为探究水杨酸（SA)对植物免疫的影响，科研人员进行实验：

（1）科研人员将特定基因转入烟草愈伤组织细胞，经过______过程后发育成SA积累缺陷突变体植株。用烟草花叶病毒（TMV)分别侵染野生型和突变体植株，得到图1所示结果。据图分析，SA能______植物的抗病性。

（2）研究发现，细胞内存在两种与SA结合的受体，分别是受体a和b，SA优先与受体b结合。结合态的受体a和游离态的受体b都能抑制抗病蛋白基因的表达。病原体侵染时，若抗病蛋白基因不能表达，则会导致细胞凋亡。依据上述机理分析，SA含量适中时，植物抗病性强的原因是________，抗病蛋白基因的表达未被抑制，抗病性强；SA含量过高会导致细胞凋亡，原因是__________抑制抗病蛋白基因表达，导致细胞凋亡。

（3）研究发现，植物一定部位被病原体侵染，一段时间后未感染部位对病原体的抗性增强。为探究机理，科研人员在图2所示烟草的3号叶片上接种TMV，得到图3所示结果。

①实验结果显示，接种后96小时，3号叶片中SA含量明显升高，未感染的上位叶片中SA含量略有升高，随着时间延长，__________。

②科研人员测定各叶片中SA合成酶的活性，发现该酶活性仅在3号叶片中明显增加，据此推测，未感染的上位叶片中SA的来源是__________。

③为验证该推测，科研人员进一步实验：给3号叶片接种TMV，用透明袋罩住，透明袋内充入1802以掺入新合成的SA中，密封袋口。处理一段时间后，提取________叶片中的SA，测定______。结果证明该推测成立。

（4）综合上述结果分析，植物通过调控不同部位SA的量来抵御病原体的侵染，其原理是__________。

Answer 1

【答案】 再分化 提高（或“增强”） 含量适中的SA优先与细胞内游离态的受体b结合，导致细胞内几乎没有游离态的受体b和结合态的受体a（或“游离态的受体b几乎全部与SA结合，受体a未与SA结合”） 结合态的受体a 3号叶片中SA含量进一步升高，未感染的上位叶片中SA含量显著增加 由3号叶片合成并运输而来 未感染的上位 含18O的SA含量 感染部位大量（或“过量”）合成SA引发感染部位细胞凋亡，阻止病原体扩散；合成的SA运输至未感染部位，引起未感染部位SA含量适当升高，提高抗病蛋白基因表达，植物抗病性增强，不易被病原体侵染

【解析】试题分析：结合题意，根据图1分析可知，无SA积累的突变体植株感染病斑面积比有SA积累的野生型植株大，说明SA能增强植株的抗病性。由于SA优先与细胞内的受体b结合，当SA含量缺乏或过少时，细胞内游离态受体b多，它会抑制抗病蛋白基因的表达，则表现型为抗病性减弱；当SA含量适中时，细胞缺少游离态的受体b和结合态的受体a，所以细胞内抗病蛋白基因的表达增多，则表现为抗病性增强；当SA含量过多时，细胞内结合态的受体a多，它会抑制抗病蛋白基因的表达，则表现为抗病性减弱。结合图2和实验目的，分析图3中实验结果，接种后96小时，3号叶片中SA含量明显升高，未感染的上位叶片（即4、5、6、7、8号叶）中SA含量略有升高，随着时间延长，3号叶片中SA含量进一步升高，未感染的3号上位叶片中SA含量显著增加。根据科学测定结果分析，只有3号叶片中SA合成酶的活性明显升高，说明3号叶片及其上位叶片中SA的来源都是3号叶片合成并不断向上运输。若要证明3号的上位叶片中SA来源于3号叶片合成，通过用18O2的原料参与3号叶片中SA的合成，一段时间后，分别提取3号上位叶片（即4、5、6、7、8号叶）中SA，检测其是否含有18O的SA。若含有，则推测结论成立。

（1）根据植物组织培养过程：外植体经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经再分化首先形成胚状体，进而发育为植株。转基因植株的培育是愈伤组织经过再分化形成并发育为SA积累缺陷突变体植株。结合前面的分析可知，无SA积累的突变体植株感染病斑面积比有SA积累的野生型植株大，说明SA能增强植株的抗病性。

（2）根据前面分析，只有SA在植物体内含量适中，植株的抗病性才最高的原理可知：由于SA优先与细胞内的受体b结合，当SA含量适中时，细胞缺少游离态的受体b和结合态的受体a，所以细胞内抗病蛋白基因的表达增多，则表现为抗病性增强；当SA含量过多时，细胞内结合态的受体a多，它会抑制抗病蛋白基因的表达，则表现为抗病性减弱。

（3）①根据实验结果分析，接种后96小时，3号叶片中SA含量明显升高，未感染的上位叶片中SA含量略有升高，随着时间延长到144h，3号叶片中SA含量进一步升高，未感染的上位叶片中SA含量显著增加。

②结合前面的分析可知，由于只有3号叶片中SA合成酶的活性明显增加，据此推测，未感染的上位叶片中SA的来源是3号叶片合成并运输而来。

若要验证3号的上位叶片中SA来源于3号叶片合成，通过用18O2的原料参与3号叶片中SA的合成（需要对3号叶片进行套袋处理，防止18O2与3号上位叶片接触），一段时间后，提取3号上位叶片中SA，检测是否含有18O的SA。若含有，则推测结论成立。

（4）综合上述结果分析，植物是通过调控不同部位SA的量来抵御病原体的侵染，其原理是：若感染部位大量合成SA，则易引发感染部位细胞凋亡，阻止病原体扩散；若合成的SA运输至未感染部位，则引起未感染部位SA含量适当升高，提高抗病蛋白基因表达，植物抗病性增强，不易被病原体侵染。