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微专题3植物的激素调节一、选择题1.(2023·广东卷)种植和欣赏水仙是广东的春节习俗。当室外栽培的水仙被移入室内后,其体内会发生一系列变化,导致徒长甚至倒伏。下列分析正确的是(A)A.水仙光敏色素感受的光信号发生改变B.水仙叶绿素传递的光信号发生改变C.水仙转入室内后不能发生向光性弯曲D.强光促进了水仙花茎及叶的伸长生长解析:当室外栽培的水仙被移入室内后,光信号发生变化,光敏色素作为光信号的受体感受的光信号发生改变;叶绿素可以吸收、传递和转化光能,叶绿素本身不传递光信号;植物的向光性是指在单侧光的作用下,向光侧生长素浓度低于背光侧,导致背光侧生长快,向光侧生长慢,植物向光弯曲生长。水仙转入室内后,若给以单侧光,植物仍可以发生向光性弯曲;室外栽培的水仙被移入室内后,光照强度减弱,导致徒长,说明强光抑制水仙花茎及叶的伸长生长。2.下列关于植物激素及其调节的叙述,错误的是(C)A.番茄花蕾期喷洒适宜浓度的生长素溶液可以诱导无子果实的形成B.植物激素的合成既受基因组的调节,又影响基因组的表达C.细胞分裂素主要促进细胞核的分裂,生长素主要促进细胞质分裂D.黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素比值较高时,有利于分化形成雌花解析:生长素能促进果实发育,喷洒适宜浓度的生长素溶液可以诱导未授粉的番茄子房发育成无子果实;植物激素的合成受基因组的调节,光照、温度等环境因子的变化会引起植物体内包括植物激素的合成在内的多种变化,进而对基因组的表达进行调节而影响植物的生命活动;生长素促进细胞核分裂,细胞分裂素促进细胞质分裂,两种植物激素共同促进细胞分裂,表现出协同作用;黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较高时有利于分化形成雌花,比值较低时,有利于分化形成雄花。3.(2023·广东梅州二模)植物能对多种环境因素的变化作出反应,下列叙述错误的是(D)A.春化作用有利于冬小麦避免在寒冷条件下开花后无法结实B.光照能改变光敏色素的结构,进而影响特定基因的表达C.“淀粉—平衡石假说”认为平衡石细胞将重力信号转变成运输生长素的信号D.太空失重状态下,植物中的生长素不再进行极性运输解析:冬小麦开花需要经历一段时期的低温环境,该过程称之为春化作用,该作用有利于冬小麦避免在寒冷条件下开花后无法结实;在受到光照射时,光敏色素的结构会发生变化,这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内,影响特定基因的表达,从而表现出生物学效应;平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降,引起植物体内一系列信号分子的改变,如通过影响生长素的运输导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布,说明“淀粉体”能将重力信号转换成运输生长素的信号;植物中的生长素进行极性运输不受重力因素影响,即失重状态依然可以进行极性运输。4.(2023·湖南湘潭二模)“唤醒沉睡的种子,调控幼苗的生长,引来繁花缀满枝,瓜熟蒂落也有时。”植物的生长发育等生命活动靠的不仅仅是阳光和雨露,还离不开植物激素等信息分子的调节作用。下列有关叙述错误的是(D)A.导致种子“沉睡”的植物激素在植物体中具有促进叶和果实衰老的作用B.植物会随“阳光和雨露”等环境因素的变化调控基因表达及激素的产生和分布C.“瓜熟蒂落”时植物体内合成的乙烯和脱落酸的量都增加D.从“唤醒沉睡的种子”到“瓜熟蒂落”的所有生命活动都需要植物激素直接参与解析:脱落酸能维持种子休眠,据此可推测,导致种子“沉睡”的植物激素是脱落酸,脱落酸在植物体中具有促进叶和果实衰老的作用;光照、温度和湿度等环境因素不仅仅通过激素来影响植物的各项生命活动,也会影响某些基因的表达影响植物的生长发育,故植物会随“阳光和雨露”等环境因素的变化调控基因表达及激素的产生和分布;乙烯促进果实成熟,脱落酸促进叶和果实的脱落,乙烯和脱落酸协同调节了“瓜熟蒂落”的过程,故“瓜熟蒂落”时植物体内合成的乙烯和脱落酸的量都增加;植物激素作为信息分子能调节植物的生长发育,但植物激素不能直接参与植物的生命活动。5.(2023·湖南岳阳二模)CO(CONSTANS)基因是监测日照长度、调控植物开花的重要基因。长日照条件下,某植物细胞中的CO蛋白会结合在成花素基因靠近RNA聚合酶结合位点的部位,激发该基因表达出成花素并运输到茎顶端,促进植物开花。光敏色素也是接受光信号的重要分子。错误的是(C)A.光敏色素发挥作用离不开相关基因的表达B.成花素从产生部位运输到作用部位需要消耗能量C.CO蛋白与DNA片段结合,调控成花素基因的翻译过程D.题干信息表明生态系统的信息传递有利于种群的繁衍解析:光刺激下光敏色素通过调节植物体内有关基因的表达,进而调节植物的生命活动;成花素是基因表达产物,是一种蛋白质(多肽),大分子运输需要消耗ATP,故成花素从产生部位运输到作用部位需要消耗能量;由题意可知,CO蛋白会结合在成花素基因靠近RNA聚合酶结合位点的部位,从而激发该基因表达,因此CO蛋白调控成花素基因的转录过程;在长日照条件下,CO基因表达的CO蛋白,促进开花,表明生态系统的信息传递有利于种群的繁衍。6.双子叶植物在破土前,子叶和顶端分生组织及一部分下胚轴组织向下弯曲,形成弯钩状结构,由弯钩处的下胚轴优先接触土壤,这个局部特化的组织称为“顶端弯钩”(如图1)。研究发现,生长素在弯钩的外侧浓度低于内侧,并且多种植物激素参与弯钩的形成,其部分分子调控机制如图2。当双子叶植物出土后,生长素的分布发生改变,导致弯钩打开。下列叙述错误的是(D)A.顶端弯钩的形成体现了生长素作用具有高浓度抑制生长、低浓度促进生长的特点B.对于顶端弯钩的形成,乙烯与赤霉素表现为协同作用,与水杨酸表现为拮抗作用C.赤霉素通过单途径调节,茉莉酸通过三种途径调节共同影响生长素分布D.出土后,顶端弯钩外侧的生长素浓度高于内侧,生长速率大于内侧解析:出土后,生长素的分布发生改变,导致弯钩打开,所以可推测弯钩外侧生长素浓度高于内侧,内侧的生长速率大于外侧。7.水稻根系产生生长素与细胞分裂素并影响根系生长的机制如图所示。下列叙述错误的是(B)A.细胞分裂素含量的变化过程存在负反馈调节B.细胞分裂素氧化酶基因缺失突变体的根系比野生型发达C.由图中信息可知植物激素在代谢上存在着相互作用D.在水稻组织培养时,细胞分裂素/生长素的比值低时有利于根的分化解析:由题图分析可知,细胞分裂素含量增加会促进细胞分裂素氧化酶的合成,而细胞分裂素氧化酶又会降解细胞分裂素,使其含量降低,据此推测细胞分裂素含量的变化过程存在负反馈调节;结合题图信息分析可知,细胞分裂素氧化酶基因缺失突变体中的细胞分裂素含量上升,会抑制根系生长,故野生型根系比突变体的根系发达;细胞分裂素含量上升会抑制根系生长,生长素含量上升,促进根系生长;细胞分裂素与生长素的比值低时,有利于根的分化。8.(2023·广东汕头一模)长日照植物是指在24h昼夜周期中,日照长度必须长于一定时数才开花的植物,短日照植物是指日照长度短于一定时数才开花的植物。临界暗期指短日照植物开花必需的最短暗期或长日照植物开花不能超越的最长暗期。用不同条件处理长日照植物、短日照植物(如下表),下列说法错误的是(D)对象实验处理结果长日照植物短暂的闪光中止暗期仍能开花短日照植物不能开花长日照植物短暂的黑暗中止光期仍能开花短日照植物仍能开花A.植物在开花过程中有光敏色素的参与B.光照的时长会影响植物体内基因的表达C.短日照植物开花由连续黑暗的时间决定D.光照期的缩短导致长日照植物不能开花解析:光敏色素可感受光照信号并将信息传递到细胞核,进而影响特定基因的表达,因此植物在开花过程中有光敏色素的参与,且光照的时长会影响植物体内基因的表达;短日照植物在经过短暂的闪光中止暗期后,植物不能开花,说明短日照植物开花是由连续黑暗的时间决定的;长日照植物在经过短暂的黑暗中止光期后,仍能开花,说明光照期缩短情况下,长日照植物仍能开花。9.(2023·山东德州模拟)根具有向地性,有人提出向地性的机理:根横放时,平衡石沉降到细胞下侧的内质网上,产生压力,诱发内质网释放Ca2+到细胞质内,Ca2+和钙调素结合,激活细胞下侧的钙泵和生长素泵,于是细胞下侧积累过多钙和生长素,影响该侧细胞的生长。图甲是横放的根尖结构示意图,A、B、C表示根尖上三个区域的细胞;图乙表示一段时间后根尖的生长状况。下列叙述正确的是(D)A.生长素由A细胞所在区域向B细胞所在区域运输,即说明生长素进行极性运输B.D处生长素浓度低于E处,是因为生长素发生了从D到E处的极性运输C.A细胞下侧积累过多钙和生长素,促进该侧细胞的生长D.生长素可以通过C细胞所在的韧皮部进行非极性运输解析:生长素只能由A细胞所在区域向B细胞所在区域单向运输而不能反过来运输,说明生长素进行极性运输;D处生长素浓度低于E处,是因为生长素在重力作用下发生了横向运输;A细胞下侧积累过多钙和生长素,抑制该侧细胞的生长;C细胞代表成熟区细胞,在成熟组织中,生长素可以通过韧皮部进行非极性运输。10.(2023·河北邯郸二模)生长素(IAA)调控其响应基因(ARF)表达,从而调控花蕊的发育。A蛋白基因突变植株的花蕊发育异常,下列说法错误的是(D)A.IAA能促进ARF表达B.A蛋白的降解影响花蕊发育C.突变体中ARF表达受抑制D.突变基因不能表达出蛋白质解析:根据题图中信息可知,A蛋白与IAA受体复合物结合后,被蛋白酶体降解,减少A蛋白与ARF调控因子的结合,解除A蛋白对ARF表达的抑制作用,这说明IAA能促进ARF表达;A蛋白的降解影响ARF表达,而ARF表达能影响花蕊的发育,所以A蛋白的降解能影响花蕊的发育;ARF表达是花蕊发育的条件,突变体花蕊发育异常说明ARF表达受抑制,因此A蛋白基因突变能产生蛋白质,继续抑制ARF表达。11.(2023·广东茂名二模)为研究赤霉素和光敏色素在水稻幼苗发育中的作用,科研人员将野生型、光敏色素A突变体、光敏色素B突变体的水稻种子播种在含有不同浓度赤霉素合成抑制剂(PAC)的培养基中,在光照条件下培养8天后测量地上部分和主根长度,得到如图所示结果。下列有关描述正确的是(D)A.光敏色素是一种接受光信号的色素—蛋白复合体,主要吸收蓝紫光B.本实验的自变量是PAC浓度,因变量是地上部分相对长度和主根相对长度C.由实验结果可知,浓度为10-5mol·L-1和10-4mol·L-1的PAC对主根生长均为抑制作用D.适当降低赤霉素含量对三种水稻主根生长均有促进作用解析:光敏色素是一种接受光信号的色素—蛋白复合体,主要吸收的是红光和远红光;本实验的自变量是PAC浓度和水稻种子的种类,因变量是地上部分相对长度和主根相对长度;据图可知,浓度为10-5mol·L-1时主根相对长度大于浓度为0mol·L-1时的主根相对长度,所以是促进作用;当施加浓度低于10-5mol·L-1(抑制赤霉素合成)时,三种水稻的主根生长长度均大于对照组,故判断适当降低赤霉素含量对三种水稻主根生长均有促进作用。12.(2023·福建厦门二模)在黑暗中,光敏色素以没有生物活性的红光吸收型Pr形式存在。在光下,光敏色素吸收红光信号,由生理失活型Pr转为活跃的远红光吸收型Pfr,这一变化的信息传导到细胞核中,抑制COP/DET/FUS复合体及转录因子PIFs等抑制因子的功能,从而影响植物的光形态建成。下列相关叙述错误的是(D)A.光敏色素是一类能够感知光信号的色素—蛋白复合体B.光敏色素由Pr转为Pfr的结构变化信号经传导调控特定基因表达C.据此推测光形态建成是植物通过光调控细胞的分化、组织器官的形成D.生产中培育豆芽时,延长红光照射的时间可提高豆芽产量和品质解析:光敏色素是一类能够感知光信号的色素—蛋白复合体,光敏色素主要吸收红光和远红光;光敏色素由Pr转为Pfr的结构变化信号经传导调控特定基因表达,从而表现出生物学效应;图示过程影响豆芽转变成豆苗的过程,推测光形态建成是植物通过光来调控细胞的分化、组织器官的形成;已知COP/DET/FUS复合体及转录因子PIFs等抑制因子可抑制豆芽形成豆苗,延长红光照射的时间会使Pfr增多,而Pfr具有抑制COP/DET/FUS复合体及转录因子PIFs等抑制因子的功能,故延长红光照射会降低豆芽的产量和品质。13.“淀粉—平衡石假说”认为根向地生长的原因是在根冠中存在一种平衡石细胞,含有能感受重力刺激的“淀粉体”。当植株横放时,平衡石细胞的生命活动如图所示,①~④是调节过程。内质网释放钙离子的量会影响钙调蛋白的激活数量。下列叙述错误的是(D)A.切除根冠后,幼根的向地生长会受到抑制B.若钙调蛋白基因突变,则可能导致根无法向地生长C.生长素泵功能的正常进行依赖被激活的钙调蛋白D.当内质网中初始钙离子水平较低时,根横放时其向地性程度增强解析:幼根向地生长是由根冠平衡石细胞中的“淀粉体”沉降到细胞下侧诱发的,若切除根冠后,幼根向地生长会受到抑制;分析题图可知,若钙调蛋白基因突变,可能导致生长素的运输不再受重力因素影响,根不再向地生长;根据图示可知,具有活性的钙调蛋白可以作用于生长素泵,引起生长素的释放;当内质网中初始钙离子水平较低时,经过图示一系列的变化,释放的生长素将会降低,根横放时其向地性程度将减弱。二、非选择题14.拟南芥种子中含有的隐花色素CRY1是一种能够感受光的受体,可调控种子萌发。为了研究CRY1调控拟南芥种子萌发的机制,研究人员将野生型拟南芥、CRY1突变体(无法合成CRY1)的种子4℃处理2~3d,先打破休眠,分别放在MS培养基和含有不同浓度脱落酸(ABA)的MS培养基中,置于适宜光照条件下培养,一段时间后测得种子的发芽率如图。回答下列问题。(1)ABA的主要合成部位是;该实验的自变量是。
(2)根据实验结果可作出两种推测。①推测甲:CRY1对拟南芥种子萌发的影响可能是通过(填“提高”或“降低”)种子对ABA的敏感性来实现的。理由是ABA具有的作用;②推测乙:CRY1通过减少拟南芥种子内源ABA的含量从而影响种子萌发。
(3)进一步研究发现,相比野生型种子,CRY1突变体种子中ABA合成的相关基因的表达水平没有明显变化,而响应ABA的相关基因的表达水平明显上调,该结果验证了(2)中的推测(填“甲”或“乙”),这也说明,光等环境因素经过信号转导传递至核内,影响,进而影响相关激素的生理效应,最终调控植物的生长发育。
解析:(1)ABA的主要合成部位是根冠、萎蔫的叶片。图中显示本题有两个自变量,分别是ABA浓度和拟南芥种子的类型。(2)根据实验结果分析可知,在相同浓度ABA的影响下,野生型拟南芥种子因含有CRY1,则其发芽率比突变体高,推测CRY1能够降低拟南芥种子对ABA的敏感性,因为ABA具有抑制种子萌发的作用。(3)相比野生型种子,CRY1突变体种子中ABA合成的相关基因的表达水平没有明显变化,而响应ABA的相关基因的表达水平明显上调,说明CRY1没有减少拟南芥种子内源ABA的含量,而是影响了种子对ABA的敏感性,即该结果验证了(2)中的推测甲。这也说明,光等环境因素经过信号转导传递至核内,影响特定基因表达,进而影响相关激素的生理效应,最终调控植物的生长发育。答案:(1)根冠、萎蔫的叶片ABA浓度和拟南芥种子的类型(2)降低维持种子休眠(或抑制种子萌发)(3)甲特定基因表达15.顶端优势是植物的一种生存机制,其原理可以应用在农业生产和园艺上,对提高产量、改变株型等有重要意义。研究发现,顶端优势现象受生长素、细胞分裂素、独脚金内酯等多种植物激素的调控。(1)顶端优势体现了生长素的生理作用是
。
(2)研究发现:从豌豆茎上摘除顶芽后,其根部的细胞分裂素向上运输量增多,且茎中细胞分裂素合成基因的转录加快;当对除去顶芽的枝条再次施加生长素后,细胞分裂素的合成和向上移动均受到抑制。由此推测,顶端优势的产生可能与侧芽部位细胞分裂素含量的(填“增多”或“减少”)有关。进一步研究发现:豌豆茎上摘除顶芽之前检测不到异戊烯基转移酶基因的表达,而去顶芽后该基因就表达,并伴随细胞分裂素在茎节处积累。另有研究表明:细胞分裂素氧化酶可将细胞分裂素降解,生长素能通过调控细胞分裂素氧化酶的水平来控制细胞分裂素的含量。调控机理如图所示:
从分子水平上分析,生长素能通过来降低细胞分裂素的含量,从而使植物表现出顶端优势现象。
(3)①独脚金内酯可以通过抑制生长素的极性运输来调控顶端优势。现有若干胚芽鞘、独脚金内酯类似物、琼脂块等实验材料,请设计实验验证该结论,写出简要的实验设计思路和预期的实验结果。②独脚金内酯类似物具有刺激根寄生植物种子萌发的作用。各种根寄生杂草一旦受到独脚金内酯类似物的刺激就会萌发,其胚根能借助自身的结构与农作物的根部进行连通,从而直接获取农作物的营养,对农作物生长造成极大的危害;但根寄生杂草种子萌发后,若在1周内接触不到宿主植物根系便会死亡。根据以上信息,在生产实践中为了减少根寄生杂草对农作物的危害,可以采取的措施是。解析:(1)顶端优势体现了生长素的生理作用是低浓度促进生长,高浓度抑制生长。(2)研究发现:从豌豆茎上摘除顶芽后,其根部的细胞分裂素向上运输量增多,且茎中细胞分裂素合成基因的转录加快;当对除去顶芽的枝条再次施加生长素后,细胞分裂素的合成和向上移动均受到抑制。由此推测,顶端优势的产生可能与侧芽部位细胞分裂素含量的减少有关。根据图示调控机理,从分子水平上分析可知,生长素能通过抑制异戊烯基转移酶的生成和诱导细胞分裂素氧化酶的生成来降低细胞分裂素的含量,从而使植物表现出顶端优势现象。(3)①独脚金内酯可以通过抑制生长素的极性运输来调控顶端优势。可设计如下实验进行验证。实验思路:将胚芽鞘分成甲、乙两组,甲组基部或下端涂抹独脚金内酯类似物,乙组不做处理。将甲、乙两组胚芽鞘均放置于空白琼脂块上,一段时间后检测空白琼脂块中生长素的含量。预期实验结果:甲组空白琼脂块中不含生长素,乙组空白琼脂块中含有生长素。②在生产实践中为了减少根寄生杂草对农作物的危害,可在农作物播种前或生根前,在农田里适量喷施独脚金内酯类似物。答案:(1)低浓度促进生长,高浓度抑制生长(2)减少抑制异戊烯基转移酶的生成(或基因的表达)和诱导细胞分裂素氧化酶的生成(或细胞分裂素氧化酶基因的表达)(3)①实验思路:将胚芽鞘分成甲、乙两组,甲组基部或下端涂抹独脚金内酯类似物,乙组不做处理。将甲、乙两组胚芽鞘均放置于空白琼脂块上,一段时间后检测空白琼脂块中生长素的含量。预期实验结果:甲组空白琼脂块中不含生长素,乙组空白琼脂块中含有生长素。②农作物播种前或生根前在农田里适量喷施独脚金内酯类似物16.(2023·湖南永州二模)为探究细胞分裂素(BA)对苹果丛状苗生根的影响进行了相关实验,实验组分别选取在“MS培养基+NAA”培养了0h、24h、48h、72h、96h、120h的丛状苗,用“MS培养基+NAA+BA”各处理24h后,再转入“MS培养基+NAA”继续培养。各组都在丛状苗培养的第14d和第28d观察并统计生根率,NAA和BA的浓度均为1mmol·L-1,实验结果如图所示。回答下列问题。(1)该实验对照组的处理方法是。
(2)由实验结果可知,在实验组培养第7
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