Question

【題目】植物在漫長的進(jìn)化過程中逐漸形成了對病原體的特異性防衛(wèi)反應(yīng)（植物免疫反應(yīng)）:為探究水楊酸（SA)對植物免疫的影響，科研人員進(jìn)行實(shí)驗：

（1）科研人員將特定基因轉(zhuǎn)入煙草愈傷組織細(xì)胞，經(jīng)過______過程后發(fā)育成SA積累缺陷突變體植株。用煙草花葉病毒（TMV)分別侵染野生型和突變體植株，得到圖1所示結(jié)果。據(jù)圖分析，SA能______植物的抗病性。

（2）研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)存在兩種與SA結(jié)合的受體，分別是受體a和b，SA優(yōu)先與受體b結(jié)合。結(jié)合態(tài)的受體a和游離態(tài)的受體b都能抑制抗病蛋白基因的表達(dá)。病原體侵染時，若抗病蛋白基因不能表達(dá)，則會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。依據(jù)上述機(jī)理分析，SA含量適中時，植物抗病性強(qiáng)的原因是________，抗病蛋白基因的表達(dá)未被抑制，抗病性強(qiáng)；SA含量過高會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，原因是__________抑制抗病蛋白基因表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，植物一定部位被病原體侵染，一段時間后未感染部位對病原體的抗性增強(qiáng)。為探究機(jī)理，科研人員在圖2所示煙草的3號葉片上接種TMV，得到圖3所示結(jié)果。

①實(shí)驗結(jié)果顯示，接種后96小時，3號葉片中SA含量明顯升高，未感染的上位葉片中SA含量略有升高，隨著時間延長，__________。

②科研人員測定各葉片中SA合成酶的活性，發(fā)現(xiàn)該酶活性僅在3號葉片中明顯增加，據(jù)此推測，未感染的上位葉片中SA的來源是__________。

③為驗證該推測，科研人員進(jìn)一步實(shí)驗：給3號葉片接種TMV，用透明袋罩住，透明袋內(nèi)充入1802以摻入新合成的SA中，密封袋口。處理一段時間后，提取________葉片中的SA，測定______。結(jié)果證明該推測成立。

（4）綜合上述結(jié)果分析，植物通過調(diào)控不同部位SA的量來抵御病原體的侵染，其原理是__________。

Answer 1

【答案】 再分化 提高（或“增強(qiáng)”） 含量適中的SA優(yōu)先與細(xì)胞內(nèi)游離態(tài)的受體b結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)幾乎沒有游離態(tài)的受體b和結(jié)合態(tài)的受體a（或“游離態(tài)的受體b幾乎全部與SA結(jié)合，受體a未與SA結(jié)合”） 結(jié)合態(tài)的受體a 3號葉片中SA含量進(jìn)一步升高，未感染的上位葉片中SA含量顯著增加 由3號葉片合成并運(yùn)輸而來 未感染的上位 含18O的SA含量 感染部位大量（或“過量”）合成SA引發(fā)感染部位細(xì)胞凋亡，阻止病原體擴(kuò)散；合成的SA運(yùn)輸至未感染部位，引起未感染部位SA含量適當(dāng)升高，提高抗病蛋白基因表達(dá)，植物抗病性增強(qiáng)，不易被病原體侵染

【解析】試題分析：結(jié)合題意，根據(jù)圖1分析可知，無SA積累的突變體植株感染病斑面積比有SA積累的野生型植株大，說明SA能增強(qiáng)植株的抗病性。由于SA優(yōu)先與細(xì)胞內(nèi)的受體b結(jié)合，當(dāng)SA含量缺乏或過少時，細(xì)胞內(nèi)游離態(tài)受體b多，它會抑制抗病蛋白基因的表達(dá)，則表現(xiàn)型為抗病性減弱；當(dāng)SA含量適中時，細(xì)胞缺少游離態(tài)的受體b和結(jié)合態(tài)的受體a，所以細(xì)胞內(nèi)抗病蛋白基因的表達(dá)增多，則表現(xiàn)為抗病性增強(qiáng)；當(dāng)SA含量過多時，細(xì)胞內(nèi)結(jié)合態(tài)的受體a多，它會抑制抗病蛋白基因的表達(dá)，則表現(xiàn)為抗病性減弱。結(jié)合圖2和實(shí)驗?zāi)康模�分析圖3中實(shí)驗結(jié)果，接種后96小時，3號葉片中SA含量明顯升高，未感染的上位葉片（即4、5、6、7、8號葉）中SA含量略有升高，隨著時間延長，3號葉片中SA含量進(jìn)一步升高，未感染的3號上位葉片中SA含量顯著增加。根據(jù)科學(xué)測定結(jié)果分析，只有3號葉片中SA合成酶的活性明顯升高，說明3號葉片及其上位葉片中SA的來源都是3號葉片合成并不斷向上運(yùn)輸。若要證明3號的上位葉片中SA來源于3號葉片合成，通過用18O2的原料參與3號葉片中SA的合成，一段時間后，分別提取3號上位葉片（即4、5、6、7、8號葉）中SA，檢測其是否含有18O的SA。若含有，則推測結(jié)論成立。

（1）根據(jù)植物組織培養(yǎng)過程：外植體經(jīng)脫分化形成愈傷組織，愈傷組織經(jīng)再分化首先形成胚狀體，進(jìn)而發(fā)育為植株。轉(zhuǎn)基因植株的培育是愈傷組織經(jīng)過再分化形成并發(fā)育為SA積累缺陷突變體植株。結(jié)合前面的分析可知，無SA積累的突變體植株感染病斑面積比有SA積累的野生型植株大，說明SA能增強(qiáng)植株的抗病性。

（2）根據(jù)前面分析，只有SA在植物體內(nèi)含量適中，植株的抗病性才最高的原理可知：由于SA優(yōu)先與細(xì)胞內(nèi)的受體b結(jié)合，當(dāng)SA含量適中時，細(xì)胞缺少游離態(tài)的受體b和結(jié)合態(tài)的受體a，所以細(xì)胞內(nèi)抗病蛋白基因的表達(dá)增多，則表現(xiàn)為抗病性增強(qiáng)；當(dāng)SA含量過多時，細(xì)胞內(nèi)結(jié)合態(tài)的受體a多，它會抑制抗病蛋白基因的表達(dá)，則表現(xiàn)為抗病性減弱。

（3）①根據(jù)實(shí)驗結(jié)果分析，接種后96小時，3號葉片中SA含量明顯升高，未感染的上位葉片中SA含量略有升高，隨著時間延長到144h，3號葉片中SA含量進(jìn)一步升高，未感染的上位葉片中SA含量顯著增加。

②結(jié)合前面的分析可知，由于只有3號葉片中SA合成酶的活性明顯增加，據(jù)此推測，未感染的上位葉片中SA的來源是3號葉片合成并運(yùn)輸而來。

若要驗證3號的上位葉片中SA來源于3號葉片合成，通過用18O2的原料參與3號葉片中SA的合成（需要對3號葉片進(jìn)行套袋處理，防止18O2與3號上位葉片接觸），一段時間后，提取3號上位葉片中SA，檢測是否含有18O的SA。若含有，則推測結(jié)論成立。

（4）綜合上述結(jié)果分析，植物是通過調(diào)控不同部位SA的量來抵御病原體的侵染，其原理是：若感染部位大量合成SA，則易引發(fā)感染部位細(xì)胞凋亡，阻止病原體擴(kuò)散；若合成的SA運(yùn)輸至未感染部位，則引起未感染部位SA含量適當(dāng)升高，提高抗病蛋白基因表達(dá)，植物抗病性增強(qiáng)，不易被病原體侵染。