Question

【題目】茉莉酸（JA）是植物體內(nèi)存在的內(nèi)源信號分子，與植物生長發(fā)育以及抗逆能力有關(guān)。為了研究其生理功能及作用機(jī)理，研究者開展了下面的實(shí)驗(yàn)研究。

（1）研究者分別用等量的 JA 溶液和蒸餾水處理生理狀態(tài)相似的擬南芥離體葉片 4 天，結(jié)果如圖 1所示。實(shí)驗(yàn)通過檢測__說明 JA 能促進(jìn)葉片的衰老。

（2）為進(jìn)一步研究 JA 促進(jìn)葉片衰老的作用機(jī)理，研究者選擇野生型擬南芥和 JA 敏感缺陷型突變體（COI-1 基因發(fā)生突變，不能合成COI-1 蛋白），用適量蒸餾水和 JA 溶液分別處理12 天，結(jié)果如圖2所示，b 組葉片明顯生長停滯并變黃。其中a 組為用蒸餾水處理的野生型植株，寫出b 組和c 組分別選用的植株和處理是b 組：_____，c 組_____。

（3）研究發(fā)現(xiàn) JA 借助COI-1 調(diào)控使多種蛋白質(zhì)的合成量發(fā)生了變化，其中 RCA 蛋白（Rubisco 酶，光合作用中固定二氧化碳的酶）是合成量減少的蛋白。為探究 JA 如何通過COI-1 抑制RCA蛋白的合成過程，研究者繼續(xù)進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果如圖3所示（圖中“+”表示添加JA，“-”表示未添加JA）。

①由于細(xì)胞中 rRNA（核糖體 RNA）表達(dá)量_____，在實(shí)驗(yàn)中可作為標(biāo)準(zhǔn)參照。

②綜合上述研究，請闡明 JA 促進(jìn)擬南芥葉片衰老的機(jī)制_____。

Answer 1

【答案】光合速率 用等量的JA溶液處理野生型植株12天 用等量的JA溶液處理突變型植株12天。 相對穩(wěn)定 JA借助COI-1抑制Rubisco基因的轉(zhuǎn)錄，使Rubisco酶合成減少，從而降低光合作用速率促進(jìn)擬南芥葉片的衰老

【解析】

1、基因的表達(dá)即基因控制蛋白質(zhì)的合成過程包括兩個階段：

①轉(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成RNA的過程；

②翻譯：翻譯是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)的過程。

2、綜合分析本題，可理出因果關(guān)系主線：

①野生型擬南芥植物細(xì)胞中：信號分子—茉莉酸（JA）增多引起COI-1基因控制合成的COI-1蛋白的活性改變，導(dǎo)致 RCA蛋白（Rubisco酶）的轉(zhuǎn)錄受到抑制，引起RCA蛋白（Rubisco酶）合成量減少，光合作用速率降低，擬南芥葉片衰老。

②JA敏感缺陷型突變體植物：COI-1基因發(fā)生突變，導(dǎo)致細(xì)胞不能合成COI-1蛋白，控制合成RCA蛋白（Rubisco酶）的基因的轉(zhuǎn)錄不受抑制，光合作用速率正常，擬南芥葉片不衰老。

（1）分析圖1，因變量是光合速率，加入JA溶液的葉片比加入等量蒸餾水的葉片光合作用速率低，說明JA能促進(jìn)葉片的衰老。

（2）分析圖2，a組為用蒸餾水處理的野生型植株，b組葉片明顯生長停滯并變黃，而JA溶液處理的植株光合作用速率會下降，故b組是用等量的JA溶液處理野生型植株12天，因此c組為等量的JA溶液處理突變型植株12天。

（3）①分析圖3，在1d、2d、3d三組中，無論是否加入JA的情況下，rRNA的量相對穩(wěn)定，在實(shí)驗(yàn)中可作為標(biāo)準(zhǔn)參照，以排除實(shí)驗(yàn)過程中取樣、點(diǎn)樣、檢測等無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

②加入JA實(shí)驗(yàn)組 RCA mRNA的量明顯減少，說明JA影響了Rubisco基因的轉(zhuǎn)錄，使Rubisco酶合成減少，從而降低光合作用速率促進(jìn)擬南芥葉片的衰老。