Question

【題目】2017年諾貝爾生理醫(yī)學獎授予了節(jié)律時鐘(由若干蛋白質(zhì)組分構成)調(diào)控裝置的發(fā)現(xiàn)者。植物的節(jié)律時鐘控制很多生理過程，如向性生長和光合作用等。

(1)研究顯示：向日葵幼苗白天表現(xiàn)出向光性，但在夜間卻能重新轉向東方。在單側光下，向日葵幼苗表現(xiàn)出向光性，植物向光性除與背光側和向光側生長素分布不均勻有關，還可能與___________(物質(zhì))分布不均勻有關。為了揭示向日葵幼苗夜間重新轉向東方的機理，科學家提出了兩種假設：①環(huán)境晝夜交替引起該現(xiàn)象(外因)；②植物自身存在晝長和夜長均恒定的生物時鐘(內(nèi)因)。下列實驗設計有助于區(qū)分上述兩種假設的是___________。(多選)

A．在溫度不同的暗室內(nèi)分別測定幼苗頂芽的轉向速率

B．在裝有全天候定向光照的溫室內(nèi)觀察是否出現(xiàn)節(jié)律性轉向

C．在若干個光照強度不同的溫室內(nèi)分別測定幼苗頂芽的轉向速率

D．在夏至(晝長夜短)和秋分(晝夜等長)夜間分別測定大田幼苗頂芽轉向速率

(2)為了探究節(jié)律時鐘對光合作用的影響，科學家構建了TOC和ZTL兩種擬南芥突變株(兩者的節(jié)律時鐘周期分別為20和28小時，晝夜時長為1︰1)，并測定兩者在不同條件下(T20和T28)光合作用的相關指標。其中T20和T28表示室內(nèi)控制光照/黑暗循環(huán)周期分別為20和28小時(光照與黑暗時長為1︰1)。測定結果如圖所示。

①植物的干重能反映光合作用的強度，因此科學家在研究中比較了兩種突變株的干重。作為光合作用強度的觀測指標還可以采用___________。

②據(jù)圖分析實驗數(shù)據(jù)，植物干重增加的原因是：___________

(3)控制動物節(jié)律有關的中樞位于___________。

Answer 1

【答案】（背光側和向光側）生長抑制物質(zhì) B D 單位時間內(nèi)二氧化碳吸收量和氧氣釋放量 當擬南芥體內(nèi)的節(jié)律時鐘和外界的光照/黑暗循環(huán)周期相吻合時，植物體內(nèi)葉綠素的含量較高，這有利于光合作用的進行，進而增加植物的干重 下丘腦

【解析】

植物的向光性與生長素的運輸有關，由于在單側光下，胚芽鞘的生長素進行了橫向運輸，使背光側生長素的濃度大于向光側，生長素濃度高的一側促進生長快，所以出現(xiàn)向光彎曲生長的特性。有研究證明，植物的向光性還可能和植物體內(nèi)抑制生長的物質(zhì)分布不均有關。據(jù)圖分析影響植株干重的外界因素除了CO2濃度、溫度和光照強度外，還有晝夜時長。分析實驗數(shù)據(jù)可得出的結論是當擬南芥體內(nèi)的節(jié)律時鐘和外界的光照/黑暗循環(huán)周期相吻合時，植物體內(nèi)葉綠素的含量較高，這有利于光合作用的進行，進而增加植物的干重。

（1）植物的向光性是由于向光側和背光側生長不均衡所出現(xiàn)的現(xiàn)象，除了與背光側和向光側生長素分布不均勻有關外，還可能與（背光側和向光側）生長抑制物質(zhì)分布不均勻有關。為了揭示向日葵幼苗夜間重新轉向東方的機理，區(qū)分上述兩種假設，可在裝有全天候定向光照的溫室內(nèi)觀察是否出現(xiàn)節(jié)律性轉向，如果出現(xiàn)節(jié)律性轉向，則說明是內(nèi)因?qū)е碌南蚬庑�；若在夏�?晝長夜短)和秋分(晝夜等長)夜間分別測定大田幼苗頂芽轉向速率，二者的轉向速率不同，則說明是外因?qū)е碌南蚬庑�，故BD符合題意，AC不符合題意。

（2）①植物的干重能反映光合作用的強度，作為光合作用強度的觀測指標除了比較干重外，還可以采用CO2吸收量和O2釋放量來表示。②據(jù)圖分析實驗數(shù)據(jù)，T20組在室內(nèi)控制光照/黑暗循環(huán)周期在20小時的情況下，植物體中的葉綠素含量和植物干重量均高于T28組，而在室內(nèi)控制光照/黑暗循環(huán)周期在28小時的情況下，植物體中的葉綠素含量和植物干重量均高于T20組，說明當擬南芥體內(nèi)的節(jié)律時鐘和外界的光照/黑暗循環(huán)周期相吻合時，植物體內(nèi)葉綠素的含量較高，這有利于光合作用的進行，進而增加植物的干重。

（3）動物體中的下丘腦與生物節(jié)律的控制有關。