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【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______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ab,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__________

【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 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

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

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