新的植物激素

1、新发现的植物激素简介及相关试题一、独角金内酯独角金内酯最初是由棉花根分泌液中分离出来的，独脚金内酯具有刺激植物种子萌发、 促进丛枝菌根真菌菌丝产生分枝,直接或间接抑制植物侧芽萌发等诸多作用。其生理作用的发挥与生长素和细胞分裂素有相互作用。目前，国际上对独脚金内酯调控植物分枝发生的机理已经有了一定的研究基础，主要是基于生长素运输管道形成假说而提出的。生长素运输管道形成假说的核心观点是极性运输的生长素增多总是伴随着分枝的增多，独脚金内酯可以降低生长素的运输作用从而减少分枝的 发生。二、水杨酸水杨酸是一种酚类激素，可调节植物的生长发育，对植物的光合作用、蒸腾作用与离子的吸收与运输也有调节作用。水杨酸

2、同时也可以诱导植物细胞的分化与叶绿体的生成。水杨酸还作为内生信号参与植物对病原体的抵御，通过诱导组织产生病程相关蛋白， 当植物的一部分受到病原体感染时在其他部分产生抗性。通过形成挥发性的水杨酸甲酯，这一信号还可在不同植物间传递。三、茉莉酸茉莉酸及其甲酯是一类脂肪酸的衍生物，是存在于高等植物体内的内源生长调节物质。茉莉酸能诱导气孔关闭； 抑制Rubisco生物合成，从而影响光合作用； 影响植物对N、P的吸 收和葡萄糖等有机物的运输；还与抵抗病原侵染有关，诱导植物对外界伤害(机械、食草动物、昆虫伤害)和病原菌侵染做出反应。四、 活性氧中间体(reactiveoxygenintermediates,

3、ROI)和一氧化氮(NO)植物与病原菌互作时，活性氧中间体(reactiveoxyge nin termediates,ROI)和一氧化氮(NO)参与了植物抗病性的建立。病原菌与寄主非亲合性互作会导致植物体内NO增加，另外许多氧化酶可以催化氧爆发产生ROIoROI和NO通过氧化还原信号启动寄主细胞局部的过敏性坏死反应和全株系统获得性抗病性。五、H2Q近年来，H 2Q作为植物中新的信号分子的发现 ，使H2Q与植物抗病性的研究成为新的热 点。在动物细胞中，已经证实HbQ参与激素及生长因子的信号转导、转录因子的活化、DNA的合成等多种生理活动，H2Q可直接调控蛋白激酶及磷酸酯酶的活性，并可以与DNA

4、上的反应元件直接相互作用。在植物方面，水杨酸诱发植物产生系统抗病反应并激活防御相关基因的 表达，可能是通过抑制过氧化氢酶的活性，增加植物体内HbO2的浓度来调控的，H2O2在此可 能作为第二信使起作用。H2O2对于病原菌的防御和信号转导有着重要意义。HQ不仅可直接杀死病原菌，还可以促进细胞壁木质化。此外，H2Q是一种扩散的小分子，跨过细胞膜进入病原菌侵染点以外的 组织中，作为第二信使激活防卫基因的表达，最终导致对病原菌产生抗性。例题GR24对1. （ 17分）独脚金内酯是近年新发现的一类植物激素。为了研究独脚金内酯类似物 侧枝生长发育的影响，科研人员进行了实验。（1）独脚金内酯是植物体内产生的

5、，对生命活动起调节作用的有机物。（2）科研人员用GR24处理拟南芥的野生型和突变体植株，结果如图 1。据实验结果推测，GR24的作用是侧枝产生，突变体植株可能出现了独脚金内酯 （填“合成”或“信息传递”）缺陷。（3）为了进一步研究 GR24的作用机理，科研人员用野生型植株进行了图2所示实验,报阳作梢株固休詹养亘A固休卅J并基H冲空4 OEE)赳宰览屋幅96144培养时同（彷时）6 结果如图3。ffi3ffi2 进行实验处理时，NAA应加入固体培养基 （填“ A”或“ B”）中。 据图分析，GR24对侧枝生长 ，推测GR24的作用机理是 （4）据图3的结果，科研人员提出了一个假设：在顶芽产生的生

6、长素沿主茎极性运输时，GR24会抑制侧芽的生长素向外运输。为验证该假设，采用与图2相同的切段进行实验。 请在下表中的空白处填写相应处理内容，完成实验方案。组别处理检测实验组在主茎上端施力口 NAA在侧芽处施加在固体培养基中主茎下端 的放射性 标记含量对照组同上在固体培养基中请你再提出一个合理的新假设： 【答案】（17分）（1）微量（2） 抑制信息传递（3） A 无明显抑制作用通过促进NAA的作用抑制侧枝生长（4）处理放射性标记的NAA （或生 长素）力口入GR24在主茎上端施加 NAA_不加入GR24在顶芽产生的生长素沿主茎极性运输时，GR24促进生长素运入侧芽（合理即可得分）2. （ 16分

7、）为探究植物免疫的作用机制，科研人员以拟南芥为材料进行研究。（1）病原菌入侵植物时，植物细胞膜表面的 可以识别病原菌，病原菌可向植物体内注入一些效应因子来抑制植物的免疫。植物通过让感病部位出现类似于动物细胞凋亡的现象，阻止病原菌的进一步扩散。植物和病原菌在相互影响中不断进化和发展，称为（2）植物对抗病原体的免疫包括两方面，一方面是细胞表面的物理屏障，如质膜和细 胞壁间形成胝质沉淀，有效防御病原体的入侵；另一方面是植物细胞分泌的起防御作用的化 学物质，如HQ。科研人员用白粉菌侵染拟南芥突变体，得到下图1和图2所示结果。砥质沉淀图2惬r9（填 “上游”或“下游”）的调控基因。判断依据是，据此推测E

8、基因的功能据图可知，E基因敲除导致 是（3）研究表明，水杨酸和茉莉酸信号作用通路在植物免疫中具有重要作用。已知 P基 因控制水杨酸的合成，C基因是茉莉酸信号通路上的关键基因。科研人员利用 P基因敲除突 变体和C基因敲除突变体进一步研究，实验结果如图 3。1：野生型2; F皐因敲睦笑变体3: P.甚内敲除決变体4: P，E収苹丙敲除突壹体5: C1堺因曲隴覺瓷体6; C E职直因餓除突变倬据实验结果推测，P基因对植株免疫有 （填“促进”或“抑制”）作用。依据实验结果判断，E基因的作用与水杨酸信号通路有关，并且E基因是P基因 一种验证上述推测的方法是：检测并比较含量。【答案】（1）膜蛋白 共同（协

9、同）进化（2） 胝质沉淀量和 H2O2产生量均增加抑制植物两方面的免疫（3）促进 下游 第5组与第1组结果相近，第6组与第2组结果相近，说明 C基因不 参与白粉菌诱导的植物免疫， E基因的作用与茉莉酸信号通路无关；第 4组与第3组结果相 近，远高于第2组，说明E基因的作用需要正常 P基因的作用，E基因位于信号通路下游（注: 要求从两方面作答） 野生型和E基因敲除突变体植株中的水杨酸3. （ 16分）科研人员发现植物在与病原生物的长期互作、协同进化中逐渐形成一系列的方位机制，而植物激素在防卫机制中起着重要作用。 诱导植物抗病性可分为两种类型： 一是在 诱导部位发生的局部、快速的过敏性坏死反应（

10、HR）;二是系统性获得抗体（SAR，即植物 受病菌浸染或诱抗剂处理后，未被浸染或处理的部位对病菌也会产生抗体。（1）活性氧中间体（ROIs）、一氧化氮（NO）水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）、乙烯（ET）等物质参与调节植物的HR和SAR其中的信号分子和细胞中 特异性结合后，通过跨膜离子流的变化，对细胞内ROIs和NO发生影响，将信号逐渐放大，此过程是一种 调节。细胞内 ROIs和NO与SA产生关联，进而诱导产生局部抗性（HR）和产生系统性抗性（SAR。（2） 研究表明，在HR发生前有一个短暂的氧爆发阶段，使细胞中活氧性（H2Q）的浓度明显提高，可使病原生物细胞膜的磷脂双分子层发生过氧化来直接杀伤

11、病原物，进而导致HR同时H2O2能以的方式通过细胞膜进入病原生物侵染以外的植物组织中，作为第二信使来激活植物防卫基因的表达，进而产生SAR SA正是通过增加超氧化物歧化酶（SOD等H2O2合成酶的活性和 CAT（过氧化氢酶）以及 APX（抗坏血酸过氧化物酶）等HbQ降解酶的活性，最终积累 HQ从而达到提高植物抗病性的目的。（3）SA还可抑制病原生物在植物体内的增殖，从而增强植物的抗病性。右图为科研人员采 用不同浓度SA处理受病原菌感染的烟草叶片的实验结果，据图分析回答：t miuoLT3 nunol LS I本实验中用蒸馏水处理作为 组，在时，抑制效果最显著。（4）科研人员用JA和ET处理可降

12、解SA的转基因拟南芥，仍然诱导产生了 SAR说明JA/ET 介导的抗病信号转导不依赖于SA途径，以上研究结果说明植物对病原生物的方位过程是多种植物激素 的结果。植物抗病性与相关蛋白（ PR 蛋白）基因的表达密切相关，在成熟的烟草叶片中， 所有碱性PR蛋白斗殴被SA抑制，而所有酸性PR蛋白都被JA抑制。这说明SA途径和JA途径之间存在 作用。【答案】（每空2分，共16分）（1） 受体正反馈（反馈）（2） 扩散抑制（3） 空白对照用5 mmol/L SA处理（1分）5天（3天至5天）（1分）（4 ）相互作用，共同调节相互抑制（拮抗或对抗）4. （ 16分）科研人员以萌发的豌豆种子为材料，研究外源H

13、2Q对根生长的影响。（1） 研究发现，植物细胞代谢过程中产生的H2O2可作为信息分子 植物的生命活动。细胞内的 可催化分解H2Q,以避免HbOb浓度过高对细胞产生毒害。（2）用不同浓度的H2Q2处理萌发的豌豆种子，得到下表所示结果。H2Q浓度（mM对照组20406080弯曲度相对值0 （向地生长）35.345.055.265.5本实验对照组是用 处理萌发的豌豆种子。实验结果表明，外源HbQb处理的豌豆根均向水平方向的发生了弯曲，且弯曲度 （3）研究发现，豌豆根的根冠细胞中存在感受重力作用的淀粉体（内含淀粉），使根 向地生长。科研人员测定了外源H2Q2处理后各组根细胞中的淀粉含量和a-淀粉酶活性，结果如图1。比0亦度（mM）图1由实验结果分析，外源 H2Q作用下，豌豆根中 增加，促进了淀粉水解，使根了对重力的感应。(4) 为进一步研究根弯曲生长的原因，科研人员将每个处理组的根切下后，迅速地将 其弯曲部分纵向切开为弯曲内侧和外侧两部分，测定内侧和外侧赤霉素(GA)含量，结果如2图。2044160 SO敢度(tnM)图2弯曲根都 GA含量增加。据图 2 结果可知在四种不同 H2Q浓度下，且随着H2Q2浓度的提高,此可推测，GA可能使生长快，导致根出现弯曲生长。(5) 结合图1和图2的结果推测，GA总含量的提高会引 起，从而导致根向水平方向弯曲生长。 为