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1.梳理本单元关键术语植物激素(生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯、脱落酸)向光性顶端优势极性运输非极性运输植物生长调节剂光敏色素春化2.试根据上述关键术语用连线、文字等构建一幅概念图3.利用1~2个关键词,结合身边熟悉情景,试编辑一道模拟题红麻生长快、纤维产量高、耐盐碱,是改善和修复盐碱地的理想材料。活性氧是细胞代谢产物,通常含量较低。逆境下植物细胞内积累大量活性氧,引起膜质过氧化、DNA损伤等。水杨酸(SA)是广泛存在于各种植物体内的激素,对于提高植物抗逆性有重要作用。(1)植物激素是一类对植物生长发育具有显著________作用的物质。温带地区的植物冬季会通过落叶来降低代谢,以度过低温逆境,参与此过程的植物激素主要有________。(2)科研人员选择籽粒饱满的两种红麻种子若干,进行相关实验。实验处理及结果如下表。不同处理A品种B品种发芽率总根长/cm根系活力/mg·g-1·h-1发芽率总根长/cm根系活力/mg·g-1·h-1未处理(N0)82%7800.5371%8800.6SA处理(S0)88%8400.5896%10630.73未处理+盐胁迫(N1)5340.146250.45SA处理+盐胁迫(S1)6210.397250.48注:SA处理是用0.2mmol·L-1SA浸种处理;盐胁迫是用150mmol·L-1NaCl的营养液处理萌发后的幼苗。①据结果推测,B品种的耐盐性比A品种强。做出此推测的依据是________________________________________________________。②据结果可以得出,SA可以________种子的萌发,在红麻种子萌发过程中与赤霉素表现出________作用。此外,盐胁迫条件下SA还可以____________________________________,从而提高植物耐盐性。(3)为探究SA在提高植物耐盐性方面的机制。研究者在分子水平进行了相关检测。①检测发现活性氧降解酶SOD的活性,N1组________(填“大于”或“小于”)S1组,说明SA通过提高盐胁迫下红麻抗氧化能力,从而缓解过量活性氧对幼苗的伤害。②检测还发现,S1组ACC脱氨酶基因的表达量显著高于N1组,影响乙烯的合成。而盐胁迫下植物根系IAA浓度的升高也会影响乙烯的合成。乙烯代谢与生长素的关系如图。据图,当乙烯含量上升时,会引起生长素向根部伸长区运输而积累,进而促进乙烯的合成,此为________调节机制。由图推测,SA提高幼苗抗盐性的机制还可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案:(1)调节脱落酸(2)①B品种在盐胁迫条件下,根长和根系活力下降比例均低于A品种②促进协同缓解盐胁迫对根长和根系活力的抑制(3)①小于②正反馈SA可能通过抑制乙烯的合成,一方面延缓根细胞衰老,提高根系活力;另一方面减少根部生长素的积累,减弱高浓度IAA对根系的抑制作用,从而促进盐胁迫下根系的生长解析:(1)植物激素对植物的生长发育有显著的调节作用,脱落酸促进果实和叶片脱落,所以如果冬季植物落叶,在这个过程中发挥作用的主要是脱落酸。(2)①根据表格中可以看出,B品种在盐胁迫条件下,根长和根系活力下降比例均低于A品种,所以B品种的耐盐性比A品种强。②从表格中看出,SA处理后,发芽率升高,所以SA可以促进种子萌发;而赤霉素也促进种子萌发,所以SA与赤霉素表现为协同作用;在盐胁迫的条件下,将第3组和第4组比较,加入SA后,根的长度和根系活力增强,所以SA可以缓解盐胁迫对根长和根系活力的抑制。(3)①如果SA能够提高盐胁迫下红麻抗氧化能力,则N1组的活性氧降解酶SOD的活性小于S1组。②当乙烯含量上升时,会引起生长素向根部伸长区运输而积累,进而促进乙烯的合成,这是正反馈调节。综合分析SA的作用和图解,SA可能通过抑制乙烯的合成,一方面延缓根细胞衰老,提高根系活力;另一方面减少根部生长素的积累,减弱高浓度IAA对根系的抑制作用,从而促进盐胁迫下根系的生长。Science——中科大在植物激素油菜素内酯运输领域取得重要进展2024年3月22日,Science杂志发表了中国科学技术大学生命科学与医学部孙林峰团队,联合比利时根特大学EugeniaRussinova团队的研究突破,题为“StructureandfunctionoftheArabidopsisABCtransporterABCB19inbrassinosteroidexport”。该研究中,团队鉴定了植物中首个油菜素甾醇(Brassinosteroid,BR)跨膜运输蛋白,即拟南芥ABCB19蛋白,并阐释了该蛋白的工作机制。这项成果填补了BR激素信号研究领域的关键空白,对理解BR激素调控植物生长发育具有重要意义。油菜素甾醇类激素是继生长素、脱落酸、细胞分裂素、乙烯和赤霉素之后发现的第六大类植物激素。BR的鉴定过程十分漫长且艰难。早在1941年,美国学者Mitchell等人发现玉米花粉提取物可以促进大豆第二节间和细胞的伸长,但是当时并不知道具体原因。1970年,他们从油菜花粉中粗提出一种活性物质,可以促进大豆的节间伸长,将其命名为“油菜素(brassins)”,当时猜测这可能是某种脂肪酸。直到1979年,Grove等人优化纯化工艺,从227kg蜜蜂采集的油菜花粉中提取了4mg活性物质,并通过X—射线及质谱等手段确定了化学结构,最终揭开了该物质的神秘面纱。原来它是一种甾醇类物质,甾环中含有一个酯基,故将其命名为“油菜素内酯(也称芸苔素内酯)”,这也是植物中发现的第一个甾醇类激素。随着BR受体以及合成酶等突变体的鉴定和发现,研究者们逐渐意识到BR在植物生长调控中的重要性,并在1996年将其列为第六大类植物激素。迄今为止,至少已从植物中分离出60多种天然油菜素甾醇激素化合物,这些化合物统称为油菜素甾醇BR。BR可以调控植物体的生长、开花和结果等多个方面,还可以提高植物对于干旱、盐碱等环境以及病虫害等胁迫的适应性。BR在极低浓度下就可以促进植物生长,生物活性相当高。因此,BR的施用十分经济实惠,只需要微量的BR处理就可以显著提高作物产量,增强免疫力和抗逆性,目前已经在农业中有着广泛应用。随着城乡人民生活水平的提高,人们对农产品的安全和品质提出了更高要求,这就给BR及BR类似物这类高效广谱、无毒害作用的新型植物生产调节剂带来了广阔的发展空间和前景。BR分子通过其信号通路发挥调节作用。目前,关于BR的合成、代谢以及信号转导过程已经有了一定研究。BR在细胞内部进行生物合成,但是却在细胞外被受体识别,从而引发下游信号。由于在合成过程中,BR分子被加上多个亲水基团,导致其直接通过扩散作用跨越细胞膜屏障的能力下降。它是如何从细胞内运输至细胞外发挥作用的,这一过程仍然未知,也是BR研究领域亟待解决的科学问题。拟南芥ABCB19蛋白最初被作为另一种重要的植物激素,生长素的转运蛋白被鉴定,并被领域内广泛接受。但是其突变体植株的表型与经典的生长素运输蛋白突变体的表型并不完全一致。并且通过研究团队的前期实验发现,生长素并不能像底物一样显著促进ABCB19蛋白的ATP酶活性。因此,团队大胆怀疑ABCB19是否具有其他运输底物?团队为此建立了基于ATP酶活性检测的底物筛选策略,意外发现在测试的多种植物激素中,BR分子能够显著促进ABCB19蛋白的ATP酶活性。同时,团队也建立了一套基于脂质体和放射性标记底物的转运体系,证明了ABCB19蛋白在脂质体中能转运BR分子。为了看清ABCB19蛋白的样貌,团队利用冷冻电镜技术解析了它的高分辨率三维结构,同时非常直观的观察到了ABCB19蛋白是如何结合、“装载”BR分子的。进一步的,孙林峰团队与EugeniaRussinova团队深度合作,利用植物遗传学、生理学手段,在植物细胞内证实了ABCB19蛋白能够向细胞外外排BR分子,并且正向调控植物的BR信号。这些结果证实了ABCB19的“隐藏功能”,让我们重新审视该蛋白的生理作用。拟南芥ABCB19蛋白参与B
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