Question

【題目】脫落酸（ABA）有“逆境激素”之稱，在植物對抗干旱等不利環(huán)境因素時起重要作用。

（1）ABA對植物的生命活動起______作用，其合成經過細胞內復雜的生物化學反應過程，需要NCED1~NCED5等酶的______作用。

（2）研究人員對水稻進行干旱脅迫4h及復水4h處理，測定葉片中ABA含量及相關基因的mRNA含量，結果如圖1。

①由圖1中甲圖可知，干旱脅迫下，葉片ABA含量______，誘導葉片氣孔______，減少水分散失。

②NCED1~NCED5基因的表達具有組織特異性，如NCED4基因主要在根中表達。

僅根據(jù)圖1的結果，能否確認NCED4基因不是干旱脅迫的響應基因。請做出判斷并說明理由：______。

（3）研究人員將NCED3基因作為目的基因，正向連接構建表達載體導入水稻細胞，獲得轉基因幼苗Ⅰ，反向連接構建表達載體（轉錄NCED3基因的非模板鏈），獲得轉基因水稻幼苗Ⅱ。將兩種幼苗與野生型水稻幼苗一起培養(yǎng)，干旱脅迫處理15天后，檢測植株相關生長指標及體內ABA含量，部分結果如下表和圖2。

水稻 幼苗	處理	每株地上部分 干重（g）	每株根干重（g）
野生型	正常灌溉	0.50	0.12
	干旱脅迫	0.41	0.20

①據(jù)表中結果闡述干旱脅迫下野生型植株形態(tài)改變的生物學意義：______。

②圖2中1、2、3組ABA含量無明顯差異的原因是______。

③綜合上述研究，分析第6組植株ABA含量低于第4組的原因是______。

（4）干旱脅迫下，野生型植株和NCED3基因敲除突變體中NGA1蛋白含量均增加。研究人員推測NGA1蛋白是干旱環(huán)境促進NCED3基因表達的調控因子。檢測______植株的NCED3基因表達量，結果為實驗組低于對照組，初步支持上述推測。若要進一步驗證推測，應選擇的實驗材料、實驗組處理及預期結果包括______（填選項前的符號）。

a．NGA1基因敲除突變體 b．NCED3基因敲除突變體 c．導入含NGA1突變基因的表達載體 d．導入含NGA1基因的表達載體 e．導入空載體 f．正常供水環(huán)境 g．模擬干旱環(huán)境 h．NCED3-mRNA含量高于對照組 i．NCED3-mRNA含量低于對照組

Answer 1

【答案】調節(jié) 催化 增加 關閉 不能，NCED4基因主要在根中表達，檢測的是葉片mRNA含量（或NCED基因表達具有組織特異性） 地上部分生長緩慢可減少蒸騰作用，并將有機物更多地分配給地下部分；地下部分生長快利于水分的吸收 干旱是促進（啟動）NCED3基因表達的信號（正常灌溉下NCED3基因幾乎不表達） 反向連接載體的導入干擾了NCED3基因的表達（翻譯），NCED3的合成減少 NGA1基因敲除突變體和野生型植株 adgh

【解析】

1、植物激素是由植物體內產生，并從產生部位運輸?shù)阶饔貌课�，對植物的生長發(fā)育具有顯著影響的微量有機物，ABA主要在植物體的根冠、萎蔫的葉片中合成。脫落酸（ABA）是一種抑制生長的植物激素，因能促使葉子脫落而得名。除促使葉子脫落外尚有其他作用，如使芽進入休眠狀態(tài)、促使馬鈴薯形成塊莖、抑制細胞生長、引起氣孔關閉以及調節(jié)種子胚的發(fā)育等生理作用。

2、分析圖1中甲圖可知，干旱脅迫下，葉片ABA含量增加，引起氣孔關閉，降低蒸騰作用，減少水分的散失；圖1中乙圖和丙圖都是對葉片中相關基因的mRNA含量進行的測定，根據(jù)題意NCED4基因在根細胞中表達，因此根據(jù)圖1無法確認NCED4基因與干旱脅迫的關系。

分析表中數(shù)據(jù)可知：在干旱缺水條件下，野生型植株中脫落酸抑制莖葉的生長，同時促進根的生長，說明脫落酸的這種作用，有利于植物適應缺水環(huán)境。

分析圖2可知，在正常灌溉的條件下，1、2、3組中ABA含量無明顯的差異性，可能是在正常灌溉條件下NCED3基因不表達；干旱脅迫下，4、5、6組中ABA含量均有增加，特別是轉基因水稻幼苗ⅠABA增加最多，轉基因水稻幼苗Ⅱ增加最少。

（1）ABA作為植物激素對植物生命活動起到調節(jié)作用，ABA在合成過程中需要多種酶的催化作用。

（2）①由圖1中甲圖可知，干旱脅迫下，葉片ABA含量增加，誘導植物氣孔關閉，降低蒸騰作用，減少水分散失。

②根據(jù)題意，NCED1―NCED5基因的表達具有組織特異性，NCED4基因主要在根中表達，而圖1的結果，檢測的是葉片mRNA含量，因此不能確認NCED4基因不是干旱脅迫的響應基因。

（3）①據(jù)表中結果，可以看出施加ABA后，根生長加快，從土壤吸收水分增多；莖葉生長減慢，植物葉片的蒸騰速率會減慢，水分散失減少，并將有機物更多地分配給地下部分以對環(huán)境的變化作出反應。

②識圖分析可知，圖2中1、2、3組ABA含量無明顯差異，而4、5、6組ABA含量都有所增加，1、2、3組水稻細胞內均有NCED3，分析其原因可能是正常灌溉下NCED3基因幾乎不表達，因此三組的ABA幾乎無明顯差異性。

③分析圖2可知，干旱脅迫下，4、5、6組中ABA含量均有增加，特別是第5組轉基因水稻幼苗ⅠABA增加最多，第6組轉基因水稻幼苗Ⅱ增加最少，且低于第4組ABA含量，第6組植株是反向連接構建表達載體（轉錄NCED3基因的非模板鏈），獲得轉基因水稻幼苗Ⅱ，可能反向連接載體的導入干擾了NCED3基因的表達（翻譯），使得NCED3的合成減少所致。

（4）根據(jù)題意，該實驗的目的是推測NGA1蛋白是干旱環(huán)境促進NCED3基因表達的調控因子。該實驗的自變量是NGA1基因的有無，因此通過檢測野生型植株（對照組）和NGA1基因敲除突變體植株（實驗組）的NCED3基因表達量，如果結果為實驗組低于對照組，則初步支持上述推測；若要進一步驗證推測，應繼續(xù)選擇NGA1基因敲除突變體植株為實驗材料，為其導入含NGA1基因的表達載體，使其細胞內含有了NGA1基因，然后將該植株放在模擬的干旱條件下實驗，若推測成立，則NGA1基因表達的NGA1蛋白促進NCED3基因的表達，那么檢測實驗組和對照組細胞內NCED3-mRNA含量，則 NCED3-mRNA含量高于對照組。