Question

【題目】氣孔是由兩個保衛(wèi)細胞圍成的空腔，主要分布在植物葉片表皮。脫落酸（ABA）可通過特定的信號轉導途徑調節(jié)氣孔的開放程度，機制如下圖。已知細胞質基質中Ca2+的濃度在20200μmol/L之間，液泡中及細胞外Ca2+的濃度通常高達lmmol/L。（注：每個保衛(wèi)細胞同吋存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”途徑）

（1）由圖可知，ABA與ABA受體結合后，可通過ROS、IP3等信號途徑激活______上的Ca2+通道，使Ca2+以______方式轉運到細胞質基質中。細胞質基質中Ca2+濃度的增加，促進了K+及Cl-流出細胞，使保衛(wèi)細胞的滲透壓降低，保衛(wèi)細胞______（填“吸水”或“失水”），氣孔關閉。

（2）有人推測，ABA受體有胞內受體和細胞膜上受體兩種，為探究ABA受體位置，研究者進行了下列實驗，請完善實驗方案。

	實驗一	實驗二
步驟一	培養(yǎng)葉片下表皮組織	培養(yǎng)葉片下表皮組織
步驟二	向培養(yǎng)液中添加同位素標記的ABA	向保衛(wèi)細胞內直接注射足以引起氣孔關閉的一定濃度ABA
步驟三	檢測______________________	檢測氣孔開放程度
實驗結果	細胞膜表面放射性明顯強于細胞內，氣孔關閉	氣孔不關閉

（3）據實驗一、二推測ABA受體只位于細胞膜上，但有人認為直接注入細胞的ABA可能被降解，導致氣孔不關閉。因此設計了兩種防降解的“籠化ABA”，光解性“籠化ABA”能在紫外光作用下釋放有活性的ABA，非光解性“籠化ABA”則不能。

實驗三	Ⅰ組	Ⅱ組
步驟一	培養(yǎng)葉片下表皮組織
步驟二	將i______顯微注射入保衛(wèi)細胞內	將ii______顯微注射入保衛(wèi)細胞內
步驟三	用iii______照射保衛(wèi)細胞30s
步驟四	檢測氣孔開放程度
實驗結果	氣孔關閉	氣孔不關閉

綜合實驗一、二、三結果表明，ABA受體位于______。

Answer 1

【答案】細胞膜和液泡膜 協(xié)助擴散（易化擴散） 失水 放射性的強度位置及氣孔是否關閉（開放程度） 光解性“籠化ABA” 非光解性“籠化ABA” 紫外線 細胞膜上和細胞內

【解析】

分析題圖：圖中保衛(wèi)細胞同時存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”兩個途徑，前者ABA與細胞膜上的受體結合，引起細胞外液和液泡中的鈣離子通過離子通道進入細胞質基質，同時細胞外液和液泡中的鉀離子也通過離子通道進入細胞質基質，細胞質基質中的鉀離子、氯離子進入細胞質基質后再通過離子通道運出細胞外。由于以上離子的運輸都沒有消耗能量且需要通過離子通道，屬于協(xié)助擴散；后者ABA與細胞膜上的受體結合，通過兩個途徑（PLC和ABA+R）引起“cADPR，IP3”刺激鈣離子從液泡進入細胞質基質，進而引起質子氫通過質子泵運出細胞且需要消耗能量，屬于主動運輸。

（1）根據以上分析可知：ABA與ABA受體結合后，可通過ROS、IP3等信號途徑激活細胞膜和液泡膜上的Ca2+通道，使Ca2+以協(xié)助擴散方式轉運到細胞質基質中。細胞質基質中Ca2+濃度的增加，促進了K+及Cl-流出細胞，使保衛(wèi)細胞的滲透壓降低，則根據滲透作用原理可知保衛(wèi)細胞將失水導致氣孔關閉。
（2）根據實驗的單一變量原則判斷：實驗一的培養(yǎng)液中ABA進行了同位素標記，而實驗二的ABA注射到了保衛(wèi)細胞內，因此實驗一的步驟三應該檢測放射性的強度位置及氣孔是否關閉（開放程度）。通過第三步的檢測結果，可以得出實驗結果。

（3）實驗的自變量是兩種“籠化ABA”，一種可以在紫外線的照射下分解，而另一種則不能，因此實驗中的步驟二中兩個空格分別是光解性“籠化ABA”、非光解性“籠化ABA”；步驟三中應為用紫外線照射保衛(wèi)細胞30s。根據實驗結果中注射光解性“籠化ABA”的組，氣孔關閉，而注射非光解性“籠化ABA”的組氣孔不關閉，可說明直接注入細胞的ABA可能被降解，導致氣孔不關閉。由實驗一和實驗二可知，細胞外的ABA可以誘導氣孔關閉，所以保衛(wèi)細胞膜上有ABA受體。由實驗三可知，完整的不被分解的ABA可在細胞內誘導氣孔關閉。綜上所述，在保衛(wèi)細胞內和細胞膜上均有ABA受體。