Question

【題目】向光性是高等植物廣泛存在的生理現象，是植物適應環境變化的一種體現。研究表明，單側光照射下水稻的根會發生背光彎曲即“負向光性”。為研究IAA對水稻根負向光性運動的影響及有關作用機理，研究人員進行了相關的實驗。

（1）已知Ca2+作為信號分子，在植物的多種信號轉導及生長發育過程中起著重要的作用。為探究Ca2+是否會影響稻根中IAA的分布，研究人員用加入H2O、CaCl2溶液、LaCl2溶液（Ca2+通道阻斷劑）以及后兩者混合液的四組培養液分別培養水稻秧苗剛長出的根，在單側光照射24h后，四組稻根均出現負向光性，每組根中IAA的分布結果如下圖。

由結果可知，在單側光照下對照組中IAA的分布情況是_________，而Ca2+作為信號分子_______。與對照組相比，后兩組實驗的結果表明Ca2+能__________，從而進一步證明Ca2+在根負向光性運動中對IAA分布的影響。

（2）目前已知cpt1基因編碼的CPT1蛋白是水稻胚芽鞘向光性運動過程中IAA橫向運輸的重要載體。為探究cpt1基因是否與水稻根負向光性運動有關，研究人員對水稻秧苗剛長出的根分別進行不同處理，24h后測量稻根彎曲度（處理條件及結果見下表）。同時研究人員還測定了各組稻根中cpt1基因表達量（結果如下圖）。

處理試劑與濃度	彎曲角度
	黑暗	單側光照
1mgL-1CaCl2	0	42.9
1mgL-1LaCl2	0	26.0
0.001mgL-1IAA	0	38.1
H2O	0	36.1

上圖中的1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達量，7表示H2O處理組的表達量，5、6、8應分別是________處理的結果。由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的。在此實驗結果基礎上，并結合研究人員測定的單側光照下cpt1基因缺失突變體水稻跟的向光側和背光側IAA均勻分布這一事實，推測CPT1蛋白在根中也是_____________。

（3）綜合上述實驗結果推測，在Ca2+信號作用下，單側光照射下的水稻根內的IAA通過_______，導致IAA在向光側與背光側分布不均勻；由于根對IAA濃度________，使得兩側的生長速度表現為________，因此表現出負向光性。

Answer 1

【答案】 向光側比背光側少 促進了IAA在向光側和背光側的不均勻分布 緩解LaCl2對根中IAA不均勻分布的抑制作用 IAA、CaCl2、LaCl2 IAA橫向運輸的載體 促進cpt1基因的表達 敏感 背光側的生長速度小于向光側

【解析】試題分析：分析圖1可知，表示探究Ca2+是否會影響稻根中IAA的分布，柱形圖表明每組根中IAA的分布均是背光側多，由于根對生長素濃度很敏感，四組稻根均出現負向光性；CaCl2溶液促進了IAA在向光側和背光側的不均勻分布，LaCl2溶液能抑制IAA在向光側和背光側的不均勻分布，Ca2+能緩解LaCl2對根中IAA不均勻分布的抑制作用。分析圖2可知，表示各組稻根中cpt1基因表達量，1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達量，7表示H2O處理組的表達量，5、6、8應分別是IAA、CaCl2、LaCl2處理的結果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的。

（1）由圖1柱形圖結果可知，在單側光照下對照組中IAA的分布情況是向光側比背光側少，而Ca2+作為信號分子促進了IAA在向光側和背光側的不均勻分布．與對照組相比，后兩組實驗的結果表明Ca2+能緩解LaCl2對根中IAA不均勻分布的抑制作用，從而進一步證明Ca2+在根負向光性運動中對IAA分布的影響。

（2）圖2中的1～4表示黑暗條件下cpt1基因的表達量，7表示H2O處理組的表達量，5、6、8應分別是IAA、CaCl2、LaCl2處理的結果．由此可知，外源施加的四種試劑對稻根中cpt1基因表達量的影響與它們對稻根彎曲度的影響是一致的。在此實驗結果基礎上，并結合研究人員測定的單側光照下cpt1基因缺失突變體水稻跟的向光側和背光側IAA均勻分布這一事實，推測CPT1蛋白在根中也是IAA橫向運輸的載體。

（3）綜合上述實驗結果推測，在Ca2+信號作用下，單側光照射下的水稻根內的IAA通過促進cpt1基因的表達，導致IAA在向光側與背光側分布不均勻；由于根對IAA濃度敏感，使得兩側的生長速度表現為背光側的生長速度小于向光側，因此表現出負向光性。