2025年大学《化学生物学》专业题库- 植物细菌相互作用及逆境胁迫应答机制

2025年大学《化学生物学》专业题库——植物细菌相互作用及逆境胁迫应答机制考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一种分子通常被认为是根瘤菌与豆科植物共生固氮作用起始的关键信号分子？A.茉莉酸B.乙烯C.Nod因子D.脱落酸2.植物免疫系统中的“感应-反应复合体”（SRR）通常指的是？A.受体激酶复合体B.效应子-受体复合体C.转录因子-辅因子复合体D.激素-受体复合体3.在植物响应干旱胁迫时，以下哪种激素的合成和运输显著增加，并促进气孔关闭？A.赤霉素B.细胞分裂素C.脱落酸D.水杨酸4.某种细菌产生的效应子蛋白能够直接干扰植物细胞内的离子平衡，这种效应子属于哪种类型的分子？A.群体感应信号分子B.植物激素类似物C.免疫抑制效应子D.离子通道蛋白5.下列哪种蛋白质家族通常参与植物响应盐胁迫和干旱胁迫的转录调控？A.bZIP转录因子B.TGA转录因子C.WRKY转录因子D.NAC转录因子6.植物通过合成哪些物质来提高细胞液浓度，从而缓解渗透胁迫？A.甜菜碱和脯氨酸B.脂类和蛋白质C.乙烯和茉莉酸D.脱落酸和生长素7.根据系统获得性抗性（SAR）的研究，水杨酸通常被认为是哪种类型胁迫的主要信号分子？A.干旱和盐胁迫B.寄生虫和昆虫取食C.低温和高温胁迫D.病毒和细菌感染8.群体感应系统（QS）在病原菌中发挥着重要作用，其信号分子通常具有哪些特点？A.易于被植物细胞识别B.在植物体内具有广泛的信号传导能力C.由植物自身合成并调控其浓度D.能够特异性地抑制植物生长9.植物细胞壁上的LAMINARIN-RECEPTOR-LIKEPROTEINS(LRR-RLPs)主要功能是？A.合成细胞壁结构成分B.识别病原菌的效应子蛋白C.调控细胞壁的伸展性D.介导细胞分裂素的信号转导10.以下哪项技术或方法通常不用于研究植物与细菌互作中的蛋白质-蛋白质相互作用？A.脉冲场凝胶电泳B.酵母双杂交系统C.蛋白质质谱分析D.表面等离子共振二、填空题（每空1分，共15分）1.植物与根瘤菌的共生固氮作用中，根瘤菌菌根侵入形成的结构称为________。2.植物防御病原菌的普遍形式是________，而针对特定病原菌的快速、更强防御则称为________。3.逆境胁迫下，植物体内积累的________和________等小分子有机物，可作为重要的信号分子参与胁迫应答。4.细菌产生的效应子蛋白通过进入植物细胞，干扰宿主细胞的________或________过程，从而促进自身增殖。5.植物激素中，________在协调植物生长发育和胁迫应答之间起着重要的平衡作用。6.高温胁迫诱导植物细胞合成的一类具有分子伴侣功能、帮助蛋白质正确折叠或修复损伤蛋白质的分子是________。7.某些植物病原菌能产生抑制植物免疫系统信号传导的________，以逃避植物防御。8.植物根系分泌物中的________可促进有益菌定殖，抑制病原菌生长，在植物-微生物互作中发挥重要作用。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述植物免疫系统中的PAMP-TriggeredImmunity(PTI)的基本过程。2.简述植物响应盐胁迫的主要生理和分子机制。3.简述群体感应系统（QS）在病原菌致病过程中的作用。4.简述根瘤菌与豆科植物建立共生关系所涉及的关键信号分子及其相互作用。四、论述题（每题10分，共30分）1.论述植物激素如何在多种逆境胁迫的应答反应中发挥交叉调控作用。2.论述效应子-受体识别机制在植物抵抗病原菌感染中的重要性，并举例说明。3.论述从化学生物学的角度，如何理解和调控植物与有益细菌的互作以促进植物健康。---试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.C5.D6.A7.D8.C9.B10.A二、填空题1.根瘤菌侵染线(Nodfactor)2.广谱抗性/PAMP依赖性免疫(Pathogen-AssociatedMolecularPatterndependentimmunity);诱导型抗性/效应子触发免疫(Effector-TriggeredImmunity)3.茉莉酸(Jasmonate);水杨酸(Salicylicacid)4.基因表达(Geneexpression);信号转导(Signaltransduction)5.赤霉素(Gibberellin)6.热激蛋白(Heatshockprotein,HSP)7.效应子(Effector)8.植物促生菌代谢物(Plantgrowth-promotingrhizobacteriametabolites)或具有促生/抗生作用的化合物(Compoundswithplantgrowthpromoting/antagonisticactivity)三、简答题1.简述植物免疫系统中的PAMP-TriggeredImmunity(PTI)的基本过程。答：PTI是植物抵抗所有病原菌（非特异性）的第一道防线。当植物细胞表面的PAMP（病原体相关分子模式）被植物细胞表面的模式识别受体（PRR，如LRR-RLPs）识别时，会激活细胞内的信号转导通路。该通路涉及钙离子依赖性蛋白激酶（CDPKs）、磷酸肌醇信号通路等，最终导致下游防御反应基因的表达，如产生ROS（活性氧）、离子外流、防御性蛋白（如PR蛋白）和植物激素（如乙烯、水杨酸）的合成，从而引发植物的广谱防御反应。2.简述植物响应盐胁迫的主要生理和分子机制。答：植物响应盐胁迫的机制包括：①渗透调节：通过积累小分子溶质（如脯氨酸、甜菜碱、无机离子如NaCl）来降低水势，维持细胞膨压；②离子平衡：通过根系减少Na+吸收、维持Na+/K+泵在细胞质膜和液泡膜上正常工作，将Na+区室化到液泡中，维持细胞质的高K+/Na+比值；③分子水平：胁迫感知后，激活下游信号通路，诱导转录因子（如NHX、SOS、WRKY、bZIP、NAC家族成员）表达，调控参与渗透调节、离子转运、活性氧清除等过程的基因表达。3.简述群体感应系统（QS）在病原菌致病过程中的作用。答：群体感应系统（QS）是许多细菌（包括病原菌）用于感受种群密度、协调群体行为的信号系统。病原菌通过合成和释放信号分子（如N-酰基化脂质、氨基酸衍生物、肽类等），当细胞外信号分子浓度达到阈值时，会作用于细胞内的信号接收蛋白（如LuxR型受体），激活或抑制特定基因的表达。在致病过程中，QS调控许多关键毒力因子（如毒力蛋白、胞外酶、抗生素、铁离子获取系统）的表达，从而调控病原菌的侵染、增殖和逃逸宿主免疫的能力。4.简述根瘤菌与豆科植物建立共生关系所涉及的关键信号分子及其相互作用。答：根瘤菌与豆科植物的共生建立涉及复杂的信号交换过程：①植物信号：根分泌物中的黄酮类化合物（如菜豆黄酮）被根瘤菌感知，诱导其合成Nod因子；②细菌信号：根瘤菌合成并分泌Nod因子（一种α-氨基糖苷类物质），Nod因子被植物根毛细胞表面的LAMINARIN-RECEPTOR-LIKEPROTEINS(LRR-RLPs)和受体酪氨酸激酶（如DELLA蛋白）识别，触发植物细胞的信号转导，诱导根毛细胞伸长，形成感染threads；③后续互作：根瘤菌通过感染threads进入根内，继续合成Nod因子、脂多糖（LPS）等信号分子，诱导植物细胞分化，最终形成根瘤，根瘤菌在根瘤内转化并固氮，为植物提供氮源，植物为根瘤菌提供碳源和适宜环境。四、论述题1.论述植物激素如何在多种逆境胁迫的应答反应中发挥交叉调控作用。答：植物激素是连接植物生长发育与逆境胁迫应答的核心调控分子，它们之间相互作用，共同协调植物的整体反应。①脱落酸（ABA）在多种胁迫（干旱、盐、高温、病原菌）下均起重要作用，主要促进气孔关闭、诱导胁迫相关基因表达、促进种子休眠和萌发。②水杨酸（SA）主要参与对生物胁迫（病原菌、昆虫）和部分非生物胁迫（如重金属）的应答，激活下游防御基因表达和活性氧信号通路。③茉莉酸（JA）和乙烯（ET）主要参与对生物胁迫（害虫、病原菌）的应答，诱导防御相关蛋白（如蛋白酶抑制剂）和次生代谢产物的合成。④生长素（IAA）和细胞分裂素（CTK）在胁迫应答中通常起促进生长、避免胁迫伤害或维持组织活力的作用。⑤赤霉素（GA）在胁迫中作用复杂，可能促进某些胁迫下的生长，也可能抑制其他胁迫下的防御反应。这些激素通过共享信号通路中的分子（如转录因子）、相互促进或抑制对方的合成与信号转导，形成一个复杂的调控网络，使得植物能够根据不同的胁迫类型和环境条件，启动适宜的防御或适应策略。例如，干旱胁迫会诱导ABA合成，进而促进SA合成，启动SAR；而病原菌感染会诱导JA和SA，两者之间存在复杂的互作，共同调控植物的防御反应模式。2.论述效应子-受体识别机制在植物抵抗病原菌感染中的重要性，并举例说明。答：效应子-受体识别是植物获得性免疫（特别是效应子触发免疫，ETI）的核心机制，对于植物抵抗病原菌感染至关重要。病原菌通过分泌效应子蛋白进入植物细胞，这些效应子蛋白旨在干扰植物的正常生理过程，帮助病菌生存和增殖。植物进化出了识别这些外来效应子的受体蛋白，通常位于细胞质膜或细胞核内。当效应子被相应的受体识别并结合时，会触发强烈的免疫反应，如细胞程序性死亡（HR）、离子大量外流、ROS爆发、防御激素（如SA）合成增加等，从而限制病原菌的扩散。这种识别机制的重要性体现在：①提供了比PTI更快速、更强效的防御；②使得植物能够对特定的病原菌产生记忆，形成系统获得性抗性（SAR）；③受体识别效应子是病原菌逃逸植物免疫的关键靶点，因此两者之间的“ArmsRace”持续进行。例如，水稻中的Xa21蛋白就是识别稻黄矮病菌效应子AvrXa21的受体，该识别触发ETI；拟南芥中的NDR1和EDS1识别效应子AvrRpt2和AvrB，同样触发ETI。如果病原菌进化出能够抑制NDR1/EDS1功能的效应子，就会导致该病原菌在携带AvrRpt2/AvrB基因时难以被识别，从而能够致病。因此，效应子-受体识别是植物免疫系统识别“非我族类”、启动针对性防御的关键环节。3.论述从化学生物学的角度，如何理解和调控植物与有益细菌的互作以促进植物健康。答：从化学生物学的角度，植物与有益细菌（如根瘤菌、菌根真菌、植物促生菌PGPR）的互作是通过复杂的化学信号分子网络进行的。理解并调控这些互作有助于促进植物健康。①理解互作化学：研究植物根系分泌物中吸引有益菌的化学信号（如黄酮类、糖类、有机酸）以及有益菌产生的诱导植物生长的信号（如铁载体、植物激素类似物、挥发性有机物VOCs）和抑制病原菌的化学物质（如抗生素、挥发性酚类）。②信号调控与利用：通过分析信号分子及其受体，可以理解互作的调控机制。例如，增强植物分泌信号的能力或增强有益菌产生有益信号的能力，可能有助于促进有益菌定殖。③分子设计与应用：基于对互作机制的