Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）~（3）題。

生長素作用的“酸生長”學說

生長素作為植物的一種重要內(nèi)源激素，參與植物生長和發(fā)育的諸多過程，如根和莖的發(fā)育和生長、器官的衰老，以及植物的向地性和向光性等。研究生長素的作用機制對深入認識植物生長發(fā)育的許多生理過程有重要意義。早在上個世紀30年代有關生長素作用機制的研究就已經(jīng)開始，到1971年Hager等提出了“酸生長”學說。

“酸生長”學說是指生長素啟動一個酸化過程。原生質(zhì)膜上存在著非活化的質(zhì)子泵（H+-ATP酶），生長素可使其活化，活化了的質(zhì)子泵消耗能量（ATP），將細胞內(nèi)的H+泵到細胞壁中，導致細胞壁所處溶液的pH下降。在酸性條件下，H＋一方面使細胞壁中對酸不穩(wěn)定的鍵（如氫鍵）斷裂，更為重要的是，H＋使細胞壁中的某些多糖水解酶（如纖維素酶）活化或增加，從而使連接木葡聚糖與纖維素微纖絲之間的鍵斷裂，細胞壁松弛，細胞內(nèi)部的壓力下降，導致細胞吸水體積增大，進而發(fā)生不可逆增長。

2019年William Gray教授實驗室經(jīng)一系列的研究，提出酸生長理論的生化機制和遺傳學證據(jù)，即SAUR是生長素調(diào)控細胞生長的主要響應基因。當沒有生長素信號時，AUX/IAA轉(zhuǎn)錄抑制子與ARF轉(zhuǎn)錄激活因子相結(jié)合，從而抑制SAUR的轉(zhuǎn)錄；當生長素信號存在時，生長素受體（SCFs復合體）與生長素結(jié)合后，與AUX/IAA的結(jié)合能力大大增強，導致AUX/IAA與ARF結(jié)合減少，引起SAUR的轉(zhuǎn)錄。SAUR蛋白直接與H+-ATP酶局部PP2C．D相互作用，抑制PP2C．D磷酸酶的活性，解除其對H+-ATP酶的抑制，促進H+-ATP酶的磷酸化，活性增強，導致H+泵到細胞壁中，從而實現(xiàn)促進細胞的生長。

生長素通過SAUR-PP2C．D調(diào)控細胞生長的分子機制

“酸生長”學說在生長素作用機理的研究中起到積極作用，隨著分子生物技術的飛速發(fā)展，通過對生長素受體、生長素誘導基因特別是生長素的信號轉(zhuǎn)導及其生理調(diào)節(jié)的研究，人們對生長素作用機制的認識將會更加清楚。

（1）生長素可以促進根系生長，稍高濃度的生長素通過促進乙烯的生物合成，從而又抑制了根的伸長，這說明生長素的作用具有______。用單側(cè)光照射燕麥幼苗時，由胚芽鞘的______產(chǎn)生生長素，向光側(cè)比背光側(cè)分布______。

（2）H+通過______方式跨膜進入細胞壁，H＋的增多使細胞壁松弛，導致細胞吸水的主要原因是細胞_______。

（3）概述William Gray教授對“酸生長”學說進行的補充：___________。（限100字以內(nèi)）

Answer 1

【答案】兩重性 尖端 少 主動運輸 細胞壁松弛，細胞的壓力勢下降，導致細胞的水勢下降，導致細胞吸水 沒有生長素信號時，SAUR 不轉(zhuǎn)錄，有生長素信號時，SAUR 轉(zhuǎn)錄，即 SAUR 為響應基因；SAUR 直接與H+-ATP酶的 PP2C.D 結(jié)合,增強H+-ATP酶的活性

【解析】

本題結(jié)合“酸生長”學說及William Gray教授的補充學說，考查生長素的產(chǎn)生、運輸?shù)戎�識。生長素的作用特點具有兩重性，即低濃度促進生長，高濃度抑制生長，生長素的化學本質(zhì)是吲哚乙酸。

（1）低濃度生長素可以促進生長，高濃度生長素可以抑制生長是生長素作用兩重性的特點；胚芽鞘產(chǎn)生生長素的部位是尖端；因生長素的橫向運輸，故向光側(cè)生長素濃度比背光側(cè)分布少。

（2）據(jù)題干信息“原生質(zhì)膜上存在著非活化的質(zhì)子泵（H+-ATP酶），生長素可使其活化，活化了的質(zhì)子泵消耗能量（ATP），將細胞內(nèi)的H+泵到細胞壁中”，即H+進入細胞壁需要消耗能量，方式為主動運輸；據(jù)信息“H＋使細胞壁中的某些多糖水解酶（如纖維素酶）活化或增加，從而使連接木葡聚糖與纖維素微纖絲之間的鍵斷裂，細胞壁松弛，細胞內(nèi)部的壓力下降，導致細胞吸水體積增大”，故H＋的增多使細胞壁松弛，導致細胞吸水的主要原因可概括為細胞細胞壁松弛，細胞的壓力勢下降，導致細胞的水勢下降，導致細胞吸水。

（3）結(jié)合William Gray教授的理論可知：“SAUR是生長素調(diào)控細胞生長的主要響應基因”，故其對“酸生長”學說進行的補充可概括為：沒有生長素信號時，SAUR 不轉(zhuǎn)錄，有生長素信號時，SAUR 轉(zhuǎn)錄，即 SAUR 為響應基因；SAUR 直接與H+-ATP酶的 PP2C.D 結(jié)合,增強H+-ATP酶的活性。