Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）~（3）題。

生長(zhǎng)素作用的“酸生長(zhǎng)”學(xué)說

生長(zhǎng)素作為植物的一種重要內(nèi)源激素，參與植物生長(zhǎng)和發(fā)育的諸多過程，如根和莖的發(fā)育和生長(zhǎng)、器官的衰老，以及植物的向地性和向光性等。研究生長(zhǎng)素的作用機(jī)制對(duì)深入認(rèn)識(shí)植物生長(zhǎng)發(fā)育的許多生理過程有重要意義。早在上個(gè)世紀(jì)30年代有關(guān)生長(zhǎng)素作用機(jī)制的研究就已經(jīng)開始，到1971年Hager等提出了“酸生長(zhǎng)”學(xué)說。

“酸生長(zhǎng)”學(xué)說是指生長(zhǎng)素啟動(dòng)一個(gè)酸化過程。原生質(zhì)膜上存在著非活化的質(zhì)子泵（H+-ATP酶），生長(zhǎng)素可使其活化，活化了的質(zhì)子泵消耗能量（ATP），將細(xì)胞內(nèi)的H+泵到細(xì)胞壁中，導(dǎo)致細(xì)胞壁所處溶液的pH下降。在酸性條件下，H＋一方面使細(xì)胞壁中對(duì)酸不穩(wěn)定的鍵（如氫鍵）斷裂，更為重要的是，H＋使細(xì)胞壁中的某些多糖水解酶（如纖維素酶）活化或增加，從而使連接木葡聚糖與纖維素微纖絲之間的鍵斷裂，細(xì)胞壁松弛，細(xì)胞內(nèi)部的壓力下降，導(dǎo)致細(xì)胞吸水體積增大，進(jìn)而發(fā)生不可逆增長(zhǎng)。

2019年William Gray教授實(shí)驗(yàn)室經(jīng)一系列的研究，提出酸生長(zhǎng)理論的生化機(jī)制和遺傳學(xué)證據(jù)，即SAUR是生長(zhǎng)素調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的主要響應(yīng)基因。當(dāng)沒有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí)，AUX/IAA轉(zhuǎn)錄抑制子與ARF轉(zhuǎn)錄激活因子相結(jié)合，從而抑制SAUR的轉(zhuǎn)錄；當(dāng)生長(zhǎng)素信號(hào)存在時(shí)，生長(zhǎng)素受體（SCFs復(fù)合體）與生長(zhǎng)素結(jié)合后，與AUX/IAA的結(jié)合能力大大增強(qiáng)，導(dǎo)致AUX/IAA與ARF結(jié)合減少，引起SAUR的轉(zhuǎn)錄。SAUR蛋白直接與H+-ATP酶局部PP2C．D相互作用，抑制PP2C．D磷酸酶的活性，解除其對(duì)H+-ATP酶的抑制，促進(jìn)H+-ATP酶的磷酸化，活性增強(qiáng)，導(dǎo)致H+泵到細(xì)胞壁中，從而實(shí)現(xiàn)促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)。

生長(zhǎng)素通過SAUR-PP2C．D調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的分子機(jī)制

“酸生長(zhǎng)”學(xué)說在生長(zhǎng)素作用機(jī)理的研究中起到積極作用，隨著分子生物技術(shù)的飛速發(fā)展，通過對(duì)生長(zhǎng)素受體、生長(zhǎng)素誘導(dǎo)基因特別是生長(zhǎng)素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及其生理調(diào)節(jié)的研究，人們對(duì)生長(zhǎng)素作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)將會(huì)更加清楚。

（1）生長(zhǎng)素可以促進(jìn)根系生長(zhǎng)，稍高濃度的生長(zhǎng)素通過促進(jìn)乙烯的生物合成，從而又抑制了根的伸長(zhǎng)，這說明生長(zhǎng)素的作用具有______。用單側(cè)光照射燕麥幼苗時(shí)，由胚芽鞘的______產(chǎn)生生長(zhǎng)素，向光側(cè)比背光側(cè)分布______。

（2）H+通過______方式跨膜進(jìn)入細(xì)胞壁，H＋的增多使細(xì)胞壁松弛，導(dǎo)致細(xì)胞吸水的主要原因是細(xì)胞_______。

（3）概述William Gray教授對(duì)“酸生長(zhǎng)”學(xué)說進(jìn)行的補(bǔ)充：___________。（限100字以內(nèi)）

Answer 1

【答案】兩重性 尖端 少 主動(dòng)運(yùn)輸 細(xì)胞壁松弛，細(xì)胞的壓力勢(shì)下降，導(dǎo)致細(xì)胞的水勢(shì)下降，導(dǎo)致細(xì)胞吸水 沒有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí)，SAUR 不轉(zhuǎn)錄，有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí)，SAUR 轉(zhuǎn)錄，即 SAUR 為響應(yīng)基因；SAUR 直接與H+-ATP酶的 PP2C.D 結(jié)合,增強(qiáng)H+-ATP酶的活性

【解析】

本題結(jié)合“酸生長(zhǎng)”學(xué)說及William Gray教授的補(bǔ)充學(xué)說，考查生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸?shù)戎�識(shí)。生長(zhǎng)素的作用特點(diǎn)具有兩重性，即低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)，生長(zhǎng)素的化學(xué)本質(zhì)是吲哚乙酸。

（1）低濃度生長(zhǎng)素可以促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度生長(zhǎng)素可以抑制生長(zhǎng)是生長(zhǎng)素作用兩重性的特點(diǎn)；胚芽鞘產(chǎn)生生長(zhǎng)素的部位是尖端；因生長(zhǎng)素的橫向運(yùn)輸，故向光側(cè)生長(zhǎng)素濃度比背光側(cè)分布少。

（2）據(jù)題干信息“原生質(zhì)膜上存在著非活化的質(zhì)子泵（H+-ATP酶），生長(zhǎng)素可使其活化，活化了的質(zhì)子泵消耗能量（ATP），將細(xì)胞內(nèi)的H+泵到細(xì)胞壁中”，即H+進(jìn)入細(xì)胞壁需要消耗能量，方式為主動(dòng)運(yùn)輸；據(jù)信息“H＋使細(xì)胞壁中的某些多糖水解酶（如纖維素酶）活化或增加，從而使連接木葡聚糖與纖維素微纖絲之間的鍵斷裂，細(xì)胞壁松弛，細(xì)胞內(nèi)部的壓力下降，導(dǎo)致細(xì)胞吸水體積增大”，故H＋的增多使細(xì)胞壁松弛，導(dǎo)致細(xì)胞吸水的主要原因可概括為細(xì)胞細(xì)胞壁松弛，細(xì)胞的壓力勢(shì)下降，導(dǎo)致細(xì)胞的水勢(shì)下降，導(dǎo)致細(xì)胞吸水。

（3）結(jié)合William Gray教授的理論可知：“SAUR是生長(zhǎng)素調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的主要響應(yīng)基因”，故其對(duì)“酸生長(zhǎng)”學(xué)說進(jìn)行的補(bǔ)充可概括為：沒有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí)，SAUR 不轉(zhuǎn)錄，有生長(zhǎng)素信號(hào)時(shí)，SAUR 轉(zhuǎn)錄，即 SAUR 為響應(yīng)基因；SAUR 直接與H+-ATP酶的 PP2C.D 結(jié)合,增強(qiáng)H+-ATP酶的活性。