高考生物二轮复习-各种“胁迫”（详解版）

二轮微专题——各种“胁迫”

对植物产生伤害的环境称为逆境，乂称胁迫。胁迫会引起植物发生一系列反应，从影响逆境基因表达、

细胞代谢到生长发育。有些植物不能适应这些不良环境，无法生存。有些植物却能适应这些环境，生存下

去，这种对不良环境的适应性和抵抗力，称为植物的抗逆性，简称抗性。

:生物丽迫；病害、虫害和杂草

A

胁迫-一高温

一干旱

一盐渍

J水涝

I.大多数盐渍化土壤是由Na。和Na2s04等中性盐引起的，植物生长在盐渍化土壤中，受到高势能的影

响称为盐胁迫，盐胁迫会影响植物的生长发育。科研人员选择中性盐NaQ和Na2s0』对油菜植株进行中度

(l40mmol/LNa+)和重度(280mmol/LNa+)以及混合盐胁迫，混合盐中NaCl和Na2so4的物质的量之比

为2：1.如图是盐胁迫处理后油菜的净光合速率(Pn)、胞间CO?浓度(Ci)和气孔导度(。，越大则气

孔越大)的实验结果，CK为对照组。|口I答下列问题：

4o

2

m3o

o

y

~2o

m

~

・1o

)s

一

O

4o・NaCl

c2o

d■混合盐acK

m0o

m8o

。o

/一6

(

M4o

.

So

)2

一O

140280Na*(mmol/L)

(i)净光合速率可用单位时间内单位叶面积上_____________________________表不；油菜植株在中度

(l40mmol/LNa+)NaQ处理下，叶肉细胞所消耗的CO?来自于。根据实验结

果可知，在实验期间不管是哪种就胁迫下，油菜植株白天的光合作用强度均大于呼吸作用强度，依据是

(2)研究发现，在重度盐胁迫下，油菜植株的叶绿素含量呈下降的趋势，其原因可能是

。与对照组相比，中度或重度盐胁迫下，油菜植株的气孔导度(Cs)沟,

直接影响暗反应中的过程，导致暗反应为光反应提供的(物质)减少，从而引

起光合速率下降。

2.水分胁迫(干早胁迫)对植物光合作用的影响因素包括气孔限制和非气孔限制，实验结果如下图所示。

回答下列问题。

。净光合速率♦叶绿素含量

净

胞一—气孔开度

光

6间

合c

5o

速,

浓

率4

(度

E3(

1

1E

0=

.2o

m,

1m

o

,J

.s0一

.一

)-)

CKW]W2W3

图1

(图注：CK对照组，W1轻度干旱组，W2中度干旱组，W3重度干旱组)

(1)据图分析，与CK组相比，随着水分胁迫程度加重，组的研究结果表明植物净光合速率下降主要

是气孔限制因素作用所致；组的研究结果表明植物净光合速率下降主要是非气孔限制因素作用所致。

后者的判断依据是：在该条件下，,法而主要影响

了光合作用阶段。

(2)研究表明，随着水分胁迫加重，植物细胞呼吸速率也随之降低。其原因之一是水作为原料参与

在线粒体内的彻底分解。

3.干旱，盐碱和冻害是限制植物生长发育的主要逆境因子，胚胎晚期丰富蛋白(LEA)是一类重要的植

物组I胞脱水保护蛋白，在抵御干旱等非生物胁迫过程中发挥着保护功能。科研工作者将拟南芥的LEA基

因转入小麦体内培育转基因耐盐品系小麦，以提高小麦的抗盐碱性。回答下列问题：

⑴为获取LEA基因，可以从拟南芥细胞中提取总RNA,经过逆转录过程得到,再利用

技术进行大量扩增。

(2)在体外人工扩增LEA基因的过程中，要控制反应体系的温度变化。加热至90~95℃的目的是

：随后冷却至55~60℃,再加热至70〜75c的R的是_______________________。

(3)构建基因表达载体是基因工程的核心，操作过程中用到的有关酶是o常用农杆菌转化法将

目的基因导入植物细胞，转基因植物的基因组中含有目的基因片段，原因是。

(4)为检测转基因小麦是否表达出了LEA,常用法进行检测。

4.为研究干旱胁迫基因LEA和VOC对甘蓝型油菜油脂的积累机制，科研人员构建了两个基因表达载体。

其中基因LEA与荧光素酶基因(Luc)构建成基因表达载体甲，基因VOC和标记基因构建成基因表达载

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体乙，相关序列及的切位点如图所示。箭头表示转录方向。

部分载体结构:LEA基因序列：

多前切位点5，ATGGGC........CACTAG3,

3，TACCCG…：GTGATC5,

多酶切位烹

5'GATATC---TCTAGA…GGATCC3'

、/✓\✓

EcoRVXbalBamHI

(1)利用PCR扩增LEA基因时，需要在引物的(填3端”或“5端”)添加限制酶识别序列，添加序

列对应的限制醐是，选择上述酶的依据是.

(2)为了构建基因表达载体甲，依据图中已知碱基序列，在PCR扩增仪中加入的引物的碱基序列为

_____________________________________________________,扩增代后会得到等长的8条DNA片段。

(3)乙酰-CoA粉化酶基因(AC)是油脂合成过程的关键酶基因，甘油三酯酯酶基因(ATGL)是油脂分解

过程的关键酶基因。将基因表达载体甲、乙分别导入植物细胞培养成转基因植物A、B,在干旱胁迫的环

境下培养两种转基因植物和正常植物，分别检测植物体内AC和ATGL基因的表达水平，结果如下图。

正常植株转基因A植株转基因B植株

AC的

ATGL酶

①在分子水平上，用方法检测AC随和ATGL前的含量可得到上述结果。

②基于以上研究，干旱胁迫基因LEA和VOC在甘蓝型油菜油脂积累中的机制是

5.为了适应全球气候逐渐变暖的大趋势，研究水稻耐高温的调控机制，对水稻遗传改良具有重要意义。

(1)研究获得一株耐高温突变体甲，高温下该突变体表皮蜡质含量较高。让甲与野生型(WT)杂交，B自

交后代中耐高温植株约占1/4,说明耐高温为性状，且最可能由____________对基因控制。

(2)已知耐高温突变体乙的降性突变基囚位于水稻3号染色体，，请设订实验探究甲、乙两种突变体是否为

同一基因突变导致，简要写出实验设计方案(不考虑互换)：

实验方案：o

预期实验结果：

①若，说明两突变基因为同一基因；

②若，说明两突变基因是同源染色体上的非等位基因；

③若，说明两突变基因是非同源染色体上的非等位垠因。

(3)为进一步确定突变位点，研究者进行了系列实验，如下图所示。

甲WT

3号染色体3号染色体

capslcaps2caps3caps4caps5caps6caps7

\\T

R1

R2

R3

R4

F：R5

甲

注:caps为3号染色体上的分子标记

图1图2图3

①国1中H在___________________期，3号染色体发生互换，产生F2中相应的植株，然后用F2植株进行

,可获得纯合重组植株RI—R5。

②对R1—R5进行分子标记及耐高温性检测，结果如图2、图3所示。分析可知，耐高温突变基因位于

(分子标记)之间。将该区段DNA进行测序，发现TT2基因序列的第165碱基对由C/G

变为A/T,导致蛋白质结构改变、功能丧失。

(4)基因OsWR2的表达能促进水稻表皮蜡质的合成。为了验证“高温胁迫下维持较高的蜡质含鼠是水稻耐高

温的必要条件”，研究小组以突变体甲为对照组，实验组为，将

两种水稻置于，一段时间后，检测水稻蜡质含量及耐高温性。实验结果显示

6.在全球气候变化日益加剧的背景下，多重联合胁迫对作物生长发育和产量形成的不利影响口益招著。

研究者设计了如图甲所示的实验，分析了不同处理条件下苗期玉米的光合生理差异，部分结果如图乙所示,

回答下列问题：

净光合速率

*1

f最适条件0™F旱胁迫=•冷害胁迫(pmol.m^.s)

25天；7天；2天

生长期［胁迫期：恢复期

对照组(CT)sarawsa曾wsaswwsafiwaaearaKa髀sswa

单一干旱(D)K$ssss^zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz4^s»fi

I1I

单一冷害(C)

干旱+冷害(C&D)

甲乙

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高能电子

X+H'+NADP'

高能电子

NADPH

k尔文循环

ATP

低能电了A」ADP+PiK盟低能电子

循环

4O+2H^_、叶绿素、类胡

2叶绿素、类胡专萝卜素•笈合体

等萝卜素攵合体*

♦I」光

U光

光系统II光系统I

丙

（1）图甲的实验设计中，对照组玉米处理条件是_______________。图乙中，在恢复期作物净光合速率最低

对立的处理条件是O

（2）光反应过程中，最重要的是发生在两种叶绿素蛋白质复合体（称为光系统I和光系统II）中的电子被光

激发的反应，如图丙所示。据图可知，光系统n中，光使叶绿素中的一个电子由低能状态激发到高能状态，

这个高能电子随后去失能量而进入光系统1,这时一部分丢失的能量便转化为中的能量。光系统11

中丢失的电子由裂解放出的电子补充；光系统I中也有高能电子，其作用是形成。图示反应

发生的场所是______。研究表明，玉米幼苗对低温较敏感。单一冷害胁迫会对光系统I和光系统II造成极

大损伤，请结合图丙分析单一冷害胁迫条件下玉米幼苗的净光合速率下降的原因：

（3）图乙结果所示，胁迫期C&D纽净光合速率小于C组，而恢复期C&D组净光合速率明显大于C组，说

明。

参考答案：

I.（1）光合作用吸收的C02量（或光合作用释放的02量或光合作用积累的有机物的量）外界环境和细

胞呼吸产生（或外界环境和线粒体）据图可知各种盐胁迫下，油菜植株的净光合速率（Pn）均大于0

（2）高浓度盐处理破坏了细胞的结构，导致叶绿素合成减少或分解速度加快降低CO2的同定（或CO?

的固定和C3的还原）

ADP、Pi、NADP+

【详解】（1）净光合速率=总光合作用速率-呼吸作用速率，净光合速率可用单位时间内单位叶面积上光合

作用吸收的CO2量（或光合作用释放的02量或光合作用积累的有机物的量）表示；细胞呼吸会产生C02,

可用于光合作用，外界环境的的CO2可通过气孔被植物吸收用于光合作用，油菜植株在中度（140mmol/LNa+）

NaCl处理下，叶肉细胞所消耗的C02来自外界环境和细胞呼吸产生（或外界环境和线粒体），据图可知各

种盐胁迫下，油菜植株的净光合速率（Pn）均大于0,在实验期间不管是哪种盐胁迫下，油菜植株白天的

光合作用强度均大于呼吸作用强度。

（2）在重度盐胁迫下，植株根细胞渗透失水，高浓度盐处理破坏了细胞的结构，导致叶绿素合成减少或

分解速度加快，由图可知，中度或重度盐胁迫下，油菜植株的气孔导度（Cs）均降低，CO2吸收减少，直

接影响暗反应中的CO2的固定和C3的还原，消耗的ATP和NADPH减少,产生的NADP，、ADP、Pi减少，

导致暗反应为光反应提供的NADP\ADP、Pi减少，从而引起光合速率下降。

2.（i）Wi^nw2W3虽然气孔开度下降，但是胞间co?浓度升高，且叶绿素含量明显下降光反应

（2）丙酮酸

【分析】影响光合作用的因素：光照强度、温度、酶的活性、水分、二氧化碳的浓度、叶绿素的含量等。

【详解】（1）分析图1可知，与CK组相比，随着水分胁迫程度加重，Wi轻度干旱组，W24度干旱组的

胞间CO2浓度逐渐下降，而W3直度干旱组的胞间CO?浓度上升，分析图2,与CK组相比，随着水分胁

迫程度加重，Wi轻度干旱组、W2中度干旱组、W3重度干旱组的气孔升度逐渐下降，所以Wi和W2组的

研究结果表明植物净光合速率下降主要是气孔限制因素作用所致；W3组的研究结果表明植物净光合速率

下降主要是非气孔限制因素作用所致，因为虽然气孔开度下降，但是胞间CCh浓度升高，且叶绿素含量明

显下降，吸收光能减少，影响光合作用的光反应。

（2）在线粒体基质中发生有氧呼吸的第二阶段，水和丙酮酸反应，生成CO2和少量的能量，所以随着水

分协迫加重，植物细胞呼吸速率也随之降低。

3.（l）cDNAPCR

（2）使DNA片段受热变性解链为单链进行互补链的合成

⑶限制酶和DNA连接酶农杆菌Ti质粒上的T-DNA携带目的基因并将其转移到受体细胞染色体的

DNA上

（4"亢原-抗体杂交

【分析】基因工程又称DNA重组技术，是在分子水平上对基因进行操作的复:杂技术，是将外源基因通过

体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。

【详解】（1）为获取LEA基因，从拟南芥细胞中提取总RNA,包含该基因的mRNA,而mRNA是经过剪

接加工，故经过逆转录过程得到基因片段不含内含子、启动子、终止子等序列，称为cDNA；体外进行DNA

复制的技术称为聚合酶链式反应，简称PCR技术，故可利用PCR技术进行大量扩增。

（2）在体外人工扩增LEA基因的过程中，要控制反应体系的温度变化，加热至90〜95℃的目的是使DNA

片段受热变性解链为两条单链，分别作为复制的模板：随后冷却至55〜60C,使引物分别与模板链结合，

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再加热至70~75℃的目的是在TuqDNA聚合酶的作用下进行互补链(子链)的合成，即延伸。

(3)构建基因表达教体是基因工程的核心，操作过程中用到的有关酶是限制酶和DNA连接醯，前者可对

特定的序列进行切割形成粘性末端，后者将两个DNA片段通过磷酸二酯键连接起来；由于农杆菌Ti质粒

上的T-DNA能携带目的基因并将其转移到受体细胞染色体的DNA上，故常用农杆菌转化法将目的基因导

入植物细胞。

(4)据题干可知，LEA是一种蛋白质，可作为抗原物质，常用抗原-抗体杂交法进行检测转基因小麦是否

表达出了LEA。

【点睛】本题主要考会转基因技术的原理和操作步骤、PCR操作原理等相关知识点，要求学生有一定的理

解分析能力，能够结合题干信息加所学知识进行作答。

4.(1)5'端EcoRV和XbalLuc中存在BamHI识别序列，BamHI会将Luc切断；一种酶切会导致载

体、LEA自身环化及LEA反向连接

(2)5'-GATATCATGGGC-3'^5'-TCTAGACTAGTG-3,4

(3)抗原-抗体朵交在干旱胁迫的环境下，LEA通过促进AC的表达使植物油脂增加；VOC通过抑制ATGL

的表达减弱油脂的降低

【分析】基因工程的基本操作步蛛主要包括四步：④目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将FI的

基因导入受体细胞：④目的基因的检测与表达。工具：限制酶、DNA连接酶和运载体。

【详解】(1)耐高温的DNA聚合物不能从头开始合成DNA,而只能从引物的3端延伸DNA链，因此PCR

扩增需要引物。引物与目的基因所在DNA分子遵循碱基互补配对原则，所以扩增LEA基因时，需要在引

物的5端添加限制酹的识别序列。由于Luc中存在BamHI识别序列，BamHI会将Luc切断；一种能切会

导致载体、LEA自身环化及LEA反向连接，因此选择的限制酶是EcoRV和Xbal。

(2)根据已知序列，由于引物只能引导子链从延伸，根据碱基互补配对原则，川PCR扩增时的两

个引物对应的序列为：5；GATATCATGGGC-3'和5-TCTAGACTAGTG-3'o扩增次数与得到等长DNA片段

数之间的关系为2n-2n,得到等长的8条DNA片段，2忆2n=8,应该犷增4次。

(3)①检测的(蛋白质)分子水平上采用抗原-抗体杂交技术进行检测。

②根据检测结果，转基因A植株的AC酶变高了，B的ATGL酶变低了，可以推测在干旱胁迫的环境下，

LEA通过促进AC的表达使植物油脂增加；VOC通过抑制ATGL的表达减弱油脂的降低。

5.(1)隐性1

(2)让甲与乙进行杂交后，再自交，观察后代的表现型及比例

Fi和Fz都耐高温Fi不耐高温,Fz中不耐高温：耐高温=1：IFi不耐高温，Fz中不耐高温：耐高温

=9：7

（3）减数第一次分裂前期自交caps3-caps4

（4）基因0SWR2敲除的突变体甲高温环境实验组水稻植株蜡质含量低于对照组，且不耐高温

【分析】让甲与野生型（WT）杂交、FI自交后代中耐高温植株约占1/4,符合基因分离定律，说明这对相

对性状是由一对基因控制的，并且耐高温为隐性性状：为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致，

可使纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交后，口再自交，观察其Fi和F2的表现型及比例（不考虑互换）。

【详解】（1）让甲与野生型（WT）杂交、F,自交后代中耐高温植株约占1/4,符合基因分离定律，说明这

对相对性状是由I对基因控制的，并且耐高温为隐性性状。

（2）为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致：

实殆方案：使纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交后，B再自交，观察其B和F2的表现型及比例（不

考志互换）。

预期实验结果：

①若两突变基因为同一基因突变所致，纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交，子代全是突变体，即R

和F2都耐高温；

②若两突变基因是同源染色体上的非等位基因（两对基因均位于3号染色体上），假设突变体甲基因型为

aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲乙杂交B为AaBb,由于两对基因在一-对同源染色体上，所以Fi产

生的配子为Ab和aB,则Fi自交产生的F2为AaBb：AAbb：aaBB=2：1：1,表现型为不耐高温：耐高温

=1：1；

③若两突变基因是非同源染色体上的非等位基因，即符合基因的自由组合定律，假设突变体甲基因型为

aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲乙杂交B为AaBb,表现型为耐高温，R自交，F?表现为A_B_：

（A_bb+aaB_+aabb）=9：7,即F2不耐高温：耐高温=9：7。

（3）①由图1可知，B在减数笫一次分裂前期（或四分体时期），3号染色体的同源染色体的非姐妹染色

单体发生了互换，产生F?中相应的植株：然后用F2植株进行自交，可获得纯合重组植株RI—R5