Question

【題目】氣孔是由兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞圍成的空腔，主要分布在植物葉片表皮。脫落酸（ABA）可通過(guò)特定的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)氣孔的開(kāi)放程度，機(jī)制如下圖。已知細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+的濃度在20200mnol/L之間，液泡中及細(xì)胞外Ca2+的濃度通常高達(dá)lmmol/L。（注：每個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞同時(shí)存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”途徑）

（1）由圖可知，ABA與ABA受體結(jié)合后，可通過(guò)ROS、IP3等信號(hào)途徑激活__________上的Ca2+通道，使Ca2+以__________方式轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+濃度的增加，促進(jìn)了K+及Cl-流出細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓降低，保衛(wèi)細(xì)胞__________（填“吸水”或“失水”），氣孔關(guān)閉。

（2）有人推測(cè)，ABA受體有胞內(nèi)受體和細(xì)胞膜上受體兩種，為探究ABA受體位置，研究者進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完善實(shí)驗(yàn)方案。

	實(shí)驗(yàn)一	實(shí)驗(yàn)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(biāo)記的ABA	向保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)直接注射足以引起 氣孔關(guān)閉的一定濃度ABA
步驟三	檢測(cè)	檢測(cè)氣孔開(kāi)放程度
實(shí)驗(yàn)結(jié)果	細(xì)胞膜表面放射性明顯強(qiáng)于細(xì)胞內(nèi)，氣孔關(guān)閉	氣孔不關(guān)閉

（3）據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二推測(cè)ABA受體只位于細(xì)胞膜上，但有人認(rèn)為直接注入細(xì)胞的ABA可能被降解，導(dǎo)致氣孔不關(guān)閉。因此設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(xì)胞內(nèi)	將ii________顯微注射入保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)
步驟三	用iii________照射保衛(wèi)細(xì)胞30s
步驟四	檢測(cè)氣孔開(kāi)放程度
實(shí)驗(yàn)結(jié)果	氣孔關(guān)閉	氣孔不關(guān)閉

綜合實(shí)驗(yàn)一、二、三結(jié)果表明，ABA受體位于________________________。

（4）植物在應(yīng)答ABA反應(yīng)時(shí)能產(chǎn)生一類(lèi)磷脂一S1P（如圖所示）。為檢驗(yàn)“S1P通過(guò)G蛋白起作用”的假設(shè)，用ABA處理擬南芥G蛋白缺失突變體保衛(wèi)細(xì)胞，檢測(cè)氣孔開(kāi)放程度的變化。請(qǐng)?jiān)u價(jià)該實(shí)驗(yàn)方案并加以完善和修訂________________________。

Answer 1

【答案】細(xì)胞膜和液泡膜 協(xié)助擴(kuò)散（易化擴(kuò)散） 失水 放射性的強(qiáng)度位置及氣孔是否關(guān)閉（開(kāi)放程度） 光解性“籠化ABA” 非光解性“籠化ABA” 紫外線 細(xì)胞膜上和細(xì)胞內(nèi) 該實(shí)驗(yàn)存在兩處缺陷。第一，不應(yīng)該用ABA，應(yīng)該用S1P處理擬南芥保衛(wèi)細(xì)胞。第二，補(bǔ)充一組對(duì)正常擬南芥同樣（用S1P處理）處理的對(duì)照實(shí)驗(yàn)

【解析】

試題據(jù)圖分析，圖中存在保衛(wèi)細(xì)胞同時(shí)存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”兩個(gè)途徑，前者ABA與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，引起細(xì)胞外液和液泡中的鈣離子通過(guò)離子通道進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，同時(shí)細(xì)胞外液和液泡中的鉀離子也通過(guò)離子通道進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的鉀離子、氯離子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)后再通過(guò)離子通道運(yùn)出細(xì)胞外，由于以上離子的運(yùn)輸都沒(méi)有消耗能量，且需要通過(guò)離子通道，屬于協(xié)助擴(kuò)散；后者ABA與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，通過(guò)兩個(gè)途徑引起cADPR，IP3刺激鈣離子從液泡進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，進(jìn)而引起質(zhì)子氫通過(guò)質(zhì)子泵運(yùn)出細(xì)胞，且需要消耗能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。

（1）根據(jù)以上分析可知，ABA與ABA受體結(jié)合后，可通過(guò)ROS、IP3等信號(hào)途徑激活細(xì)胞膜和液泡膜上的Ca2+通道，使Ca2+以協(xié)助擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+濃度的增加，促進(jìn)了K+及Cl-流出細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓降低，則根據(jù)滲透作用原理可知保衛(wèi)細(xì)胞將失水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的單一變量原則判斷，實(shí)驗(yàn)一的培養(yǎng)液中ABA進(jìn)行了同位素標(biāo)記，而實(shí)驗(yàn)二的ABA注射到了保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)，因此實(shí)驗(yàn)一的步驟三應(yīng)該檢測(cè)放射性的強(qiáng)度位置及氣孔是否關(guān)閉（開(kāi)放程度）。

（3）根據(jù)題意分析，實(shí)驗(yàn)的自變量是兩種“籠化ABA”，一種可以在紫外線的照射下分解，二另一種不能，因此實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)空格因此是光解性“籠化ABA”、 非光解性“籠化ABA”、 紫外線；綜合實(shí)驗(yàn)一、二、三結(jié)果表明，ABA受體位于細(xì)胞膜上和細(xì)胞內(nèi)。

（4）根據(jù)題意分析，該實(shí)驗(yàn)存在兩處缺陷：第一，不應(yīng)該用ABA，應(yīng)該用S1P處理擬南芥保衛(wèi)細(xì)胞；第二，補(bǔ)充一組對(duì)正常擬南芥同樣（用S1P處理）處理的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。