2025年大学《化学生物学》专业题库- 植物免疫与抗逆生理

2025年大学《化学生物学》专业题库——植物免疫与抗逆生理考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题干后的括号内）1.下列哪个分子通常被植物受体激酶识别并结合，触发固有免疫（PTI）？A.核酸B.脂质C.蛋白质效应子D.寡糖分子2.在植物中，茉莉酸（JA）信号通路通常与哪种防御反应的启动和维持密切相关？A.PAMP触发的免疫反应B.效应子触发的免疫反应（ETI）C.系统获得性抗性（SAR）的诱导D.乙烯介导的衰老过程3.水杨酸（SA）信号通路在植物中主要介导哪种类型的获得性免疫？A.固有免疫（PTI）B.效应子触发的免疫反应（ETI）C.系统获得性抗性（SAR）D.胁迫诱导的休眠4.下列哪种植物激素在感知干旱胁迫后显著积累，并促进气孔关闭和胁迫相关基因表达？A.赤霉素（GA）B.脱落酸（ABA）C.吲哚乙酸（IAA）D.活性氧（ROS）5.甘露聚糖（Mannan）是一种常见的植物细胞壁成分，它被哪个通路识别，引发快速的PTI？A.FLS2介导的通路B.EDR1依赖的通路C.COI1依赖的通路D.BAK1/BAK2依赖的通路6.膜bound受体激酶（如FLS2）识别的配体通常是：A.来自病原菌的蛋白质效应子B.来自病原菌的核酸C.植物细胞壁上的成分（如甘露聚糖）D.内源植物激素7.下列哪种分子通常作为植物免疫信号的关键的第二信使？A.一氧化氮（NO）B.环腺苷酸（cAMP）C.钙离子（Ca2+）D.磷酸肌醇（PI）8.植物在经历一次成功的生物胁迫后，能够诱导产生持久的、对同种或近缘病原菌的广谱抗性，这种现象称为：A.局部损伤B.免疫逃逸C.系统获得性抗性（SAR）D.免疫耐受9.乙烯信号通路中的关键转录因子是：A.MYBB.WRKYC.EIN3/EIL1D.bHLH10.在应对盐胁迫时，植物通过积累哪些物质来维持细胞渗透压？A.蛋白质和糖类B.脂类和核酸C.矿物质离子和甜菜碱D.活性氧和乙烯二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.植物免疫系统主要包括______免疫和______免疫两大系统。2.PAMP（病原相关分子模式）主要由病原菌表面的______组成，而效应子是病原菌分泌的、旨在______的蛋白质。3.激活的R蛋白可以招募并磷酸化______蛋白，进而启动下游信号传导。4.水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）信号通路之间存在复杂的______和______关系，共同调控植物的防御反应。5.植物在响应干旱胁迫时，______激素的积累水平会显著升高，促进气孔关闭和渗透调节。6.接触感应免疫（ETI）通常由______识别效应子触发，并伴有程序性细胞死亡（PCD），产生“______”现象。7.系统获得性抗性（SAR）的主要信号分子是______，它可以在植物体内远距离运输，诱导全身抗性。8.植物为应对盐胁迫，除了积累渗透调节物质，还需要启动一系列______反应来保护细胞免受离子毒害。9.MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）级联是许多植物信号通路中的核心模块，它通过逐级磷酸化传递______。10.次生代谢产物如______和______等，在植物防御病虫害和抵抗非生物胁迫中发挥着重要作用。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述植物固有免疫（PTI）的识别机制和主要信号转导途径。2.比较系统获得性抗性（SAR）和局部获得性抗性（LAR）在诱导方式、信号分子、作用范围和持续时间方面的主要区别。3.简述脱落酸（ABA）在植物响应非生物胁迫（如干旱、盐碱）中的主要作用及其信号通路。4.解释什么是“交叉对话”（CrossTalk）现象，并举例说明植物免疫与抗逆生理之间存在的交叉对话。四、论述题（每题10分，共30分）1.详细阐述茉莉酸（JA）信号通路在植物抵御昆虫等生物胁迫中的作用机制，并说明其如何与其他防御信号通路（如SA通路）进行整合与调控。2.论述植物细胞壁在抵御病原菌侵染中的多重防御作用，包括物理屏障、分子识别平台以及作为防御反应底物的作用。3.从化学生物学的角度，讨论植物合成或诱导产生的防御小分子物质（如酚类、绿原酸、植物碱等）在植物抗逆生理中的作用机制及其与其他抗逆信号通路的关系。试卷答案一、选择题1.C*解析：固有免疫（PTI）主要由植物受体激酶识别病原相关分子模式（PAMP），PAMP通常是病原菌分泌的蛋白质，如细菌的效应子蛋白。2.B*解析：茉莉酸（JA）信号通路在植物防御多种虫害和病原菌（尤其是那些能穿透角质层的）中起核心作用，属于效应子触发的免疫反应（ETI）的主要调控通路之一。3.C*解析：水杨酸（SA）是诱导系统获得性抗性（SAR）的主要信号分子，SAR是一种在全身诱导的、持久的抗性状态。4.B*解析：脱落酸（ABA）是植物响应干旱胁迫的关键激素，其水平升高会促进气孔关闭以减少水分散失，并上调许多胁迫相关基因的表达。5.B*解析：甘露聚糖是植物细胞壁的成分，其被EDR1蛋白依赖的受体识别，可以触发快速的PTI。6.C*解析：膜bound受体激酶（如FLS2）通常识别的是细菌细胞壁或内壁的保守成分，如脂多糖（LPS）中的甘露聚糖或葡萄糖残基，这些属于植物细胞壁上的成分。7.C*解析：钙离子（Ca2+）浓度变化和钙调素（CaM）的激活是许多植物信号通路（包括免疫和胁迫响应）中的核心第二信使。8.C*解析：系统获得性抗性（SAR）是指植物在局部部位遭受病原菌侵染并成功防御后，整个植株获得的对同种或近缘病原菌的广谱、持久抗性。9.C*解析：乙烯信号通路的关键转录因子是EIN3和EIL1（乙烯响应因子），它们调控下游大量胁迫和防御基因的表达。10.C*解析：植物应对盐胁迫时，通过积累无机离子（如Na+、Cl-）和有机渗透调节物质（如甜菜碱、脯氨酸）来维持细胞内外的渗透平衡。二、填空题1.固有，获得性*解析：植物免疫系统根据进化保守性和作用机制分为固有免疫和获得性免疫。2.分子，削弱或破坏植物免疫系统*解析：PAMP是病原菌表面的普遍分子，效应子是病原菌为了生存和繁殖而注入宿主细胞的分子，目的是干扰植物的正常生理过程。3.跨膜*解析：激活的R蛋白（受体样蛋白）是跨膜蛋白，其胞质结构域可以磷酸化下游的MAPK模块或转录因子。4.调控，交叉抑制*解析：SA和JA通路存在复杂的相互作用，包括SA抑制JA信号，JA抑制SA信号，以及它们共同调控下游基因表达。5.脱落酸*解析：ABA在多种非生物胁迫（尤其是干旱）的感知和信号传导中扮演核心激素角色。6.R蛋白，坏死斑点*解析：ETI由植物受体R蛋白识别病原菌分泌的效应子触发，通常伴有程序性细胞死亡，在侵染点形成可见的坏死组织（如斑点）。7.水杨酸*解析：水杨酸是诱导和维持SAR的主要长距离信号分子。8.防御*解析：除了渗透调节，植物还需要启动防御反应来清除过量的有害离子，如激活离子外排系统（如NHX家族蛋白）。9.信号*解析：MAPK级联通过逐级磷酸化将上游的刺激信号传递到下游的响应元件，放大信号。10.酚类，生物碱*解析：酚类（如单宁、类黄酮）和生物碱是植物常见的次生代谢产物，具有抗菌、抗虫等防御功能。三、简答题1.简述植物固有免疫（PTI）的识别机制和主要信号转导途径。*解析：PTI的识别机制主要是通过植物细胞表面的受体识别病原体表面的普遍分子模式（PAMPs），分为两类：一是膜bound受体激酶（如FLS2、EFR）识别细菌/真菌细胞壁的保守成分（如LPS、甘露聚糖），激活下游的MAPK级联和钙信号通路；二是受体样蛋白（RLKs，如PRRs）识别内源分子修饰产物（如Ficolins识别细菌LPS的脂质A），激活downstreamofEDR1(DOE1)途径，也涉及MAPK级联。主要的信号转导途径包括：FLS2/EF-Tu途径（通过BAK1/BAK2连接）激活MAPK级联（如MEK2->MPK3/6）和水杨酸（SA）信号通路；EDR1途径激活MAPK级联（如MEK3->MPK4/5/6）和茉莉酸（JA）信号通路。这些信号通路最终导致下游防御基因的表达，产生防御反应，如产生ROS、离子外流、病程相关蛋白（PR蛋白）等。2.比较系统获得性抗性（SAR）和局部获得性抗性（LAR）在诱导方式、信号分子、作用范围和持续时间方面的主要区别。*解析：*诱导方式：LAR通常在病原菌直接接触的局部组织诱导，依赖于细胞壁相关受体和快速的ROS信号；SAR是在局部感染成功防御后，通过长距离信号（主要是SA）运输到未感染部位诱导，涉及更复杂的信号转导网络（包括SA、JA、乙烯的交叉对话和转录调控）。*信号分子：LAR主要依赖局部产生的ROS、钙离子信号，以及SA和JA通路；SAR的主要长距离信号分子是SA，但JA和乙烯也参与调控。*作用范围：LAR主要限制在局部侵染部位；SAR能在整个植株范围内诱导广谱抗性，作用范围更广。*持续时间：LAR通常是快速的、短暂的防御反应；SAR是一种更为持久、持久的抗性状态，甚至可以维持到下一个生长季节。3.简述脱落酸（ABA）在植物响应非生物胁迫（如干旱、盐碱）中的主要作用及其信号通路。*解析：ABA在非生物胁迫响应中是多效的激素。主要作用包括：①促进气孔关闭：通过调控保卫细胞离子通道（如K+外流通道、H+泵）降低保卫细胞膨压，减少蒸腾作用，维持植物水分平衡；②诱导胁迫相关基因表达：上调编码渗透调节物质（如脯氨酸、糖类）、离子通道蛋白、脱水蛋白、抗氧化酶等基因的表达，增强植物对胁迫的耐受性；③抑制生长：抑制细胞分裂和伸长，减缓植物生长，将资源优先用于生存。ABA信号通路涉及：ABA受体（如PYR/PYL/RCAR家族蛋白）识别ABA，招募并磷酸化蛋白磷酸酶2C（PP2C，如ABI1,ABI2），解除PP2C对转录因子（如AREB/ABF）的抑制，活化的转录因子进入细胞核调控下游基因表达。此外，ABA信号也通过钙信号和MAPK级联等途径传递。4.解释什么是“交叉对话”（CrossTalk）现象，并举例说明植物免疫与抗逆生理之间存在的交叉对话。*解析：交叉对话指的是植物不同的生物或非生物胁迫响应通路之间存在相互影响、相互调控的复杂相互作用网络。这种对话使得植物能够整合各种内外环境信号，做出更协调、高效的防御和适应策略。植物免疫与抗逆生理之间存在显著的交叉对话。例如：①生物胁迫影响非生物胁迫响应：成功抵抗病原菌感染后，植物体内积累的SA等信号分子可以增强其对干旱、盐胁迫的耐受性（SAR与抗逆的交叉）；病原菌侵染引起的ROS爆发也参与干旱等胁迫的响应。②非生物胁迫影响生物胁迫防御：干旱等胁迫会抑制JA信号通路，从而减弱植物的广谱抗病性，使植物更容易受病原菌侵害；同时，胁迫也会诱导一些防御相关基因，其中部分也参与抗病防御。③激素信号的交叉调控：SA和JA通路之间存在显著的抑制关系，这种平衡对于协调植物的防御策略至关重要，例如，过强的JA信号会抑制SAR的诱导，而SA的积累则可以抑制JA介导的防御反应。这种激素间的交叉对话确保了植物在面对复合胁迫时能够做出恰当的响应。四、论述题1.详细阐述茉莉酸（JA）信号通路在植物抵御昆虫等生物胁迫中的作用机制，并说明其如何与其他防御信号通路（如SA通路）进行整合与调控。*解析：茉莉酸（JA）信号通路是植物防御昆虫和病原菌（特别是那些穿透角质层的）的主要调控者。其作用机制如下：①JA的合成：在感知昆虫口器咀嚼或病原菌侵染后，通过信号级联（如钙离子依赖的PLD酶激活）合成JA前体（如丙二烯基焦磷酸，IPP），再经异戊烯基转移酶（IPT）和所有ene-环化酶（NCED）催化合成JA。②JA的信号转导：JA通过与胞质受体COI1结合，导致下游蛋白JAZ家族成员的泛素化降解。JAZ蛋白的降解释放了抑制JA信号的关键转录因子（如MYC2/EIN3/EIL1）。活化的转录因子进入细胞核，直接或间接调控下游大量防御基因的表达，如合成蛋白酶抑制剂（抵御昆虫取食）、病程相关蛋白（PR蛋白）、植物挥发物（驱避昆虫或吸引天敌）、木质素等物理屏障物质的基因。此外，茉莉酸信号还激活乙烯信号通路（通过EIN3/EIL1），进一步增强防御反应。JA通路与其他防御信号通路（特别是SA通路）的整合与调控主要体现在：①交叉对话：SA和JA通路存在复杂的相互作用。在应对病原菌时，SA是诱导ETI和SAR的主要信号，而JA主要应对虫害。但SA可以抑制JA介导的防御反应（尤其是在叶片水平），防止对病原菌和害虫的防御策略重叠；反之，JA也可以抑制SA介导的防御反应。这种平衡确保了植物能有效区分主要威胁并做出最合适的防御策略。②协同作用：在某些情况下，SA和JA信号可以协同作用，诱导更全面的防御。例如，在根部的某些防御反应中，SA和JA信号可能共同参与。③转录调控：关键转录因子（如MYC2、bHLH转录因子复合体）可以同时受到SA和JA信号的调控，介导两种信号通路之间的整合。这种复杂的交叉对话网络使得植物能够灵活地应对不同类型和组合的胁迫。2.论述植物细胞壁在抵御病原菌侵染中的多重防御作用，包括物理屏障、分子识别平台以及作为防御反应底物的作用。*解析：植物细胞壁是植物细胞最外层的结构，在抵御病原菌侵染中扮演着多重关键防御角色。①物理屏障作用：细胞壁本身提供了坚韧的结构支撑，并覆盖有角质层、蜡质等不透水层，构成物理屏障，阻止大多数病原菌直接接触和穿透细胞。此外，植物在受侵染部位会快速沉积木质素、纤维素等物质，加厚细胞壁，形成“木栓层”（tyloses）或“侵染结构壁”（hypersensitiveresponse，HR）区域，进一步限制病原菌的扩展。②分子识别平台作用：细胞壁是植物识别病原相关分子模式（PAMPs）的主要场所。多种膜bound受体激酶（RLKs）定位于细胞壁表面，能够特异性识别病原菌表面保守的PAMP分子，如细菌的LPS、flagellin，真菌的β-葡聚糖、chitin等。这种识别是启动固有免疫（PTI）的第一步，激活下游的信号转导通路，引发防御反应。例如，FLS2识别细菌flagellin，EFR识别细菌LPS中的甘露聚糖，PRRs识别内源修饰产物。③作为防御反应底物的作用：细胞壁不仅是识别平台，也是防御反应发生和进行的重要场所。在PTI和ETI过程中，细胞壁上的酶（如几丁质酶、β-葡聚糖酶、木质素合酶）被激活，降解病原菌细胞壁成分，抑制其生长和入侵。同时，细胞壁结构本身也会被重塑，如发生钙依赖性囊泡融合，释放防御分子到细胞壁间隙；或通过磷酸化修饰、蛋白互作等方式改变细胞壁的性质，增强其防御能力。此外，细胞壁作为细胞的结构基础，其自身的损伤和修复过程也受到免疫信号的严格调控，确保了细胞在防御过程中的完整性。3.从化学生物学的角度，讨论植物合成或诱导产生的防御小分子物质（如酚类、绿原酸、植物碱等）在植物抗逆生理中的作用机制及其与其他抗逆信号通路的关系。*解析：植物合成或诱导产生的防御小分子物质（次生代谢产物）在植物抗逆生理中发挥着重要作用，它们