Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）～（5）題。

植物病蟲害會造成農(nóng)作物減產(chǎn)、品質(zhì)下降，是世界各國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要威脅。植物激素在抵御病蟲害時發(fā)揮了極其重要的作用。茉莉酸是關(guān)鍵的防衛(wèi)激素之一，對植物抵御咬食性昆蟲和死體營養(yǎng)型病原菌尤其重要。水楊酸是另一個重要防衛(wèi)激素，對植物抵抗活體、半活體營養(yǎng)型病原微生物起關(guān)鍵作用。

當植物被害蟲捕食受損后，損傷葉片和遠端未損傷葉片均會產(chǎn)生防御反應(yīng)。那么，抵御信號是如何由受損部位傳遞到未損傷部位的呢？有文章報道了植物可通過“神經(jīng)系統(tǒng)”傳遞抵御捕食或機械損傷的信號。

科研人員發(fā)現(xiàn)，擬南芥葉片在遭受捕食或機械損傷后，2s內(nèi)就在受損部位細胞內(nèi)檢測到Ca2+濃度顯著增加，2min內(nèi)在遠處未損傷葉片細胞內(nèi)也檢測到Ca2+濃度顯著增加，15min左右檢測到茉莉酸合成相關(guān)基因的表達量以及茉莉酸含量的顯著增加。這種信息傳遞速率大約為1mm/s，比物質(zhì)擴散速率還要快，這說明植物體內(nèi)可能存在著一種快速的、長距離的電信號傳遞途徑。進一步研究發(fā)現(xiàn)，受損擬南芥的韌皮部也有Ca2+濃度的顯著增加，當抑制韌皮部細胞間胞間連絲的傳導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)植物在受到損傷時，遠距離的未損傷葉片的Ca2+濃度和茉莉酸合成相關(guān)基因的表達量都沒有顯著增加。由此推測，這種電信號是通過韌皮部細胞間的胞間連絲傳遞的。

由于植物體內(nèi)抵御信號的快速傳遞與谷氨酸樣受體蛋白（GLR，受谷氨酸調(diào)控）有關(guān)，且該蛋白是Ca2+的通道蛋白。因此，科研人員又構(gòu)建了擬南芥GLR缺失的突變體，研究發(fā)現(xiàn)該突變體的葉片受損后，遠距離未損傷葉片細胞內(nèi)Ca2+濃度沒有顯著變化。進一步用谷氨酸處理未受損的野生型擬南芥葉片，發(fā)現(xiàn)該葉片細胞內(nèi)Ca2+濃度和抵御侵害相關(guān)基因表達量顯著增加�？蒲腥藛T還構(gòu)建了在細胞壁特異表達谷氨酸敏感蛋白（有谷氨酸存在時，該蛋白會發(fā)出綠色熒光）的擬南芥植株，檢測發(fā)現(xiàn)受損部位的谷氨酸含量顯著增加。

（1）植物激素是對植物生長發(fā)育起_______作用的微量有機物。據(jù)文中信息，能夠幫助植物抵御病蟲害的激素有_______。

（2）文中構(gòu)建擬南芥GLR缺失突變體時，需要用_______誘變處理野生型擬南芥種子或愈傷組織，提取突變植株細胞中的蛋白質(zhì)，與________進行抗原-抗體雜交，篩選出_______的個體，即為擬南芥GLR缺失突變體。

（3）本文科研人員所進行的研究中，最重要的發(fā)現(xiàn)是_______。

A. 植物細胞具有谷氨酸樣受體蛋白

B. 植物受到損傷后，Ca2+通過谷氨酸樣受體蛋白進入細胞

C. 植物長距離傳遞抵御信號與Ca2+、谷氨酸和谷氨酸樣受體蛋白有關(guān)

D. 植物通過產(chǎn)生茉莉酸、水楊酸等激素抵御病蟲害

E. 植物葉片受損后，Ca2+通過韌皮部細胞間胞間連絲傳遞到未受損葉片

（4）綜合文章信息，請寫出當植物某部位葉片被捕食受損后，抵御信號在損傷葉片產(chǎn)生并傳遞到遠端未損傷葉片，最終引起激素釋放的途徑：___________。

（5）結(jié)合文章信息及所學(xué)知識，從細胞與分子水平總結(jié)植物抵御信號傳遞與動物神經(jīng)調(diào)節(jié)中信息傳遞的相似之處：_______。（答出1點即可）

Answer 1

【答案】調(diào)節(jié) 茉莉酸和水楊酸 物理或化學(xué)因素 抗GLR的抗體 沒有雜交帶 C 當植物某部位葉片被捕食受損后，受損部位谷氨酸含量增加，與周圍細胞上的GLR結(jié)合，使其Ca2+濃度增加，從而產(chǎn)生電信號；電信號通過韌皮部細胞間胞間連絲傳導(dǎo)到遠端未損傷葉片，使該處細胞內(nèi)Ca2+濃度增加，從而促進茉莉酸合成相關(guān)基因的表達，進而引起茉莉酸含量顯著增加 細胞都有離子濃度的變化導(dǎo)致電信號的產(chǎn)生；都有細胞間傳遞信息的化學(xué)信號

【解析】

閱讀材料可知，本題文的核心知識：當植物某部位葉片被捕食受損后，受損部位谷氨酸含量先增加，與周圍細胞上的GLR結(jié)合，使其Ca2+濃度增加，從而產(chǎn)生電信號；電信號通過韌皮部細胞間的胞間連絲傳導(dǎo)到遠端未損傷葉片，使該處細胞內(nèi)Ca2+濃度增加，從而促進茉莉酸合成相關(guān)基因的表達，進而引起茉莉酸含量顯著增加，最終實現(xiàn)對病蟲害的防衛(wèi)目的，以此相關(guān)知識解答。

（1）依激素功能可知，植物激素是對植物生長發(fā)育起調(diào)節(jié)作用的微量有機物。依題文信息“茉莉酸是關(guān)鍵的防衛(wèi)激素之一；水楊酸是另一個重要防衛(wèi)激素”可知，能夠幫助植物抵御病蟲害的激素有茉莉酸和水楊酸。

（2）誘變處理野生型擬南芥種子或愈傷組織使其產(chǎn)生突變體，原理是基因突變，使用的誘變因素有物理或化學(xué)因素。分子水平上檢測突變基因是否表達，常利用抗原-抗體雜交法，依題文信息及操作目的可知，提取突變植株細胞中的蛋白質(zhì)是抗原，與抗GLR的抗體進行抗原-抗體雜交，篩選出沒有雜交帶的個體就是擬南芥GLR缺失突變體。

（3）綜合題文信息可知，本文科研人員所進行的研究中，最重要的發(fā)現(xiàn)是植物長距離傳遞抵御信號與Ca2+、谷氨酸和谷氨酸樣受體蛋白有關(guān)，因為相關(guān)實驗都是圍繞這個實驗?zāi)康倪M行的。

（4）綜合題文信息可知，當植物某部位葉片被捕食受損后，受損部位谷氨酸含量先增加，與周圍細胞上的GLR結(jié)合，使其Ca2+濃度增加，從而產(chǎn)生電信號；電信號通過韌皮部細胞間的胞間連絲傳導(dǎo)到遠端未損傷葉片，使該處細胞內(nèi)Ca2+濃度增加，從而促進茉莉酸合成相關(guān)基因的表達，進而引起茉莉酸含量顯著增加，最終實現(xiàn)對病蟲害的防衛(wèi)目的。

（5）動物神經(jīng)調(diào)節(jié)中信息在細胞間傳遞通常是由電信號到化學(xué)信號再到電信號的傳遞，由此結(jié)合本題文信息可知，二者都有細胞間傳遞信息的化學(xué)信號；動物神經(jīng)調(diào)節(jié)中信息在細胞間傳遞有電信號，電信號產(chǎn)生的基礎(chǔ)是離子濃度的變化，結(jié)合本題文信息可知，植物抵御信號傳遞和動物神經(jīng)調(diào)節(jié)中信息傳遞都有離子濃度的變化導(dǎo)致電信號的產(chǎn)生。