Question

11．向光性是高等植物廣泛存在的生理現(xiàn)象，是植物適應環(huán)境變化的一種體現(xiàn)．研究表明，單側光照射下水稻的根會發(fā)生背光彎曲即“負向光性”．為研究IAA對水稻根負向光性運動的影響及有關作用機理，研究人員進行了相關的實驗．
（1）已知Ca²⁺作為信號分子，在植物的多種信號轉導及生長發(fā)育過程中起著重要的作用．為探究Ca²⁺是否會影響稻根中IAA的分布，研究人員用加入H₂O、CaCl₂溶液、LaCl₂溶液（Ca²⁺通道阻斷劑）以及后兩者混合液的四組培養(yǎng)液分別培養(yǎng)水稻秧苗剛長出的根，在單側光照射24h后，四組稻根均出現(xiàn)負向光性，每組根中IAA的分布結果如圖1所示．

由結果可知，在單側光照下對照組中IAA的分布情況是向光側比背光側少，而Ca²⁺作為信號分子促進了IAA在向光側和背光側的不均勻分布．與對照組相比，后兩組實驗的結果表明Ca²⁺能緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用，從而進一步證明Ca²⁺在根負向光性運動中對IAA分布的影響．
（2）目前已知cpt1基因編碼的CPT1蛋白是水稻胚芽鞘向光性運動過程中IAA橫向運輸?shù)闹匾�載體．為探究cpt1基因是否與水稻根負向光性運動有關，研究人員對水稻秧苗剛長出的根分別進行不同處理，24h后測量稻根彎曲度（處理條件及結果如表）．同時研究人員還測定了各組稻根中cpt1基因表達量（結果如圖2所示）．

處理試劑與濃度	彎曲角度
	黑暗	單側光照
1mg?L-1CaCl2	0	42.9
1mg?L-1LaCl2	0	26.0
0.001mg?L-1IAA	0	38.1
H2O	0	36.1

圖2中的1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達量，7表示H₂O處理組的表達量，5、6、8應分別是IAA、CaCl₂、LaCl₂處理的結果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的．在此實驗結果基礎上，并結合研究人員測定的單側光照下cpt1基因缺失突變體水稻跟的向光側和背光側IAA均勻分布這一事實，推測CPT1蛋白在根中也是IAA橫向運輸?shù)妮d體．
（3）綜合上述實驗結果推測，在Ca²⁺信號作用下，單側光照射下的水稻根內的IAA通過促進cpt1基因的表達，導致IAA在向光側與背光側分布不均勻；由于根對IAA濃度敏感，使得兩側的生長速度表現(xiàn)為背光側的生長速度小于向光側，因此表現(xiàn)出負向光性．

Answer 1

分析 分析圖1可知，表示探究Ca²⁺是否會影響稻根中IAA的分布，柱形圖表明每組根中IAA的分布均是背光側多，由于根對生長素濃度很敏感，四組稻根均出現(xiàn)負向光性．CaCl₂溶液促進了IAA在向光側和背光側的不均勻分布，LaCl₂溶液能抑制IAA在向光側和背光側的不均勻分布，Ca²⁺能緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用．
分析圖2可知，表示各組稻根中cpt1基因表達量，1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達量，7表示H₂O處理組的表達量，5、6、8應分別是IAA、CaCl₂、LaCl₂處理的結果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的．

解答 解：（1）由圖1柱形圖結果可知，在單側光照下對照組中IAA的分布情況是向光側比背光側少，而Ca²⁺作為信號分子促進了IAA在向光側和背光側的不均勻分布．與對照組相比，后兩組實驗的結果表明Ca²⁺能緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用，從而進一步證明Ca²⁺在根負向光性運動中對IAA分布的影響．
（2）圖2中的1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達量，7表示H₂O處理組的表達量，5、6、8應分別是IAA、CaCl₂、LaCl₂處理的結果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的．在此實驗結果基礎上，并結合研究人員測定的單側光照下cpt1基因缺失突變體水稻跟的向光側和背光側IAA均勻分布這一事實，推測CPT1蛋白在根中也是IAA橫向運輸?shù)妮d體．
（3）綜合上述實驗結果推測，在Ca²⁺信號作用下，單側光照射下的水稻根內的IAA通過促進cpt1基因的表達，導致IAA在向光側與背光側分布不均勻；由于根對IAA濃度敏感，使得兩側的生長速度表現(xiàn)為背光側的生長速度小于向光側，因此表現(xiàn)出負向光性．
故答案為：
（1）向光側比背光側少       促進了IAA在向光側和背光側的不均勻分布         緩解LaCl₂對根中IAA不均勻分布的抑制作用
（2）IAA、CaCl₂、LaCl₂       IAA橫向運輸?shù)妮d體
（3）促進cpt1基因的表達      敏感       背光側的生長速度小于向光側

點評 本題結合實驗，研究IAA對水稻根負向光性運動的影響及有關作用機理，對探究實驗的分析和處理實驗結果，分析題干明確實驗的自變量、因變量是解題的突破口，對于實驗數(shù)據(jù)的處理能力是本題考查的重點．