1、植物生长物质(二)及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、B简答题/B(总题数：32，分数：80.00)1.什么是植物激素和植物生长调节剂?两者的区别是什么?（分数：2.50）_2.植物激素和动物激素在概念上有何不同?（分数：2.50）_3.植物体细胞中激素的水平是如何调控的?（分数：2.50）_4.活性 GA与 IAA在合成代谢方面有何联系?（分数：2.50）_5.简述 IAA在植物体内极性运输的机理。（分数：2.50）_6.简述生长素的主要生理作用。（分数：2.50）_7.简述赤霉素的主要生理作用。（分数：2.50）_8.简述细胞分裂素的主要生理作用。（分数：2.50）_
2、9.简述生长素和细胞分裂素对顶端优势的调控作用。（分数：2.50）_10.简述乙烯的主要生理作用。（分数：2.50）_11.简述脱落酸的主要生理作用。（分数：2.50）_12.简述油菜素内酯的主要生理作用。（分数：2.50）_13.植物激素结合蛋白和激素受体具有哪些特征?（分数：2.50）_14.简述生长素诱导细胞伸长的作用机理。（分数：2.50）_15.生长素如何调控早期基因的表达?（分数：2.50）_16.简述 GA促进大麦种子 -淀粉酶产生的作用机制。（分数：2.50）_17.细胞分裂素为何可以延迟叶片衰老?（分数：2.50）_18.简述拟南芥中乙烯的信号转导途径。（分数：2.50）_1
3、9.IAA是植物体内广泛存在的生长素，但为什么生根粉的主要成分是 IBA和 NAA，而不是 IAA?（分数：2.50）_20.简述 ABA诱导气孔关闭的作用机制。（分数：2.50）_21.胚发生早期，种子内的 ABA含量非常低，中期时 ABA含量达到最高，这有什么生理意义?（分数：2.50）_22.乙烯生物合成过程中受哪些因素调控?（分数：2.50）_23.利用乙烯的三重反应作为模式系统，可筛选到乙烯的哪几类突变体?（分数：2.50）_24.简述 ABA和 GAs在生物合成、代谢过程中的相互联系。（分数：2.50）_25.如何合理使用植物生长调节剂?（分数：2.50）_26.植物激素可用生物试
4、法进行鉴定，对 5种激素每种试举一例。（分数：2.50）_27.举 5例说明植物生长物质在农林生产上的应用。（分数：2.50）_28.为了解决下列生产问题，应选用哪几种生长物质? 促进胡萝卜开花；延长叶片衰老；获得番茄和葡萄无籽果实；防止小麦倒伏。（分数：2.50）_29.如何利用学到的植物激素知识来调控香蕉的贮运和上市?（分数：2.50）_30.生长抑制剂与生长延缓剂在概念及作用方式上有何异同?（分数：2.50）_31.试分析下图的结果。（分数：2.50）_32.试判断下列 4种 GAs哪些具有活性，哪些不具有活性。并说出其缘由。（分数：2.50）_二、B实验题/B(总题数：7，分数：20.
5、00)33.请设计实验证明不同器官对 NAA的敏感性不同。（分数：2.00）_34.在草莓果实发育早期将瘦果去掉，花托就不能膨大，其可能的原因是什么?如何证明你的观点?（分数：3.00）_35.用实验证明生长素的极性运输。（分数：3.00）_36.14C-氨基丁酸施用于叶片右半部黑点处，左边叶片用水溶液处理，中间叶片的左半部用 Kinetin处理，右边叶片的右半部用 Kinetin处理，一定时间后叶片的放射性自显影图片如图所示。请问该结果说明Kinetin具有什么效应?这一效应在生产上有何应用?（分数：3.00）_37.设计实验证明赤霉素诱导 -淀粉酶产生。（分数：3.00）_38.可用哪些方
6、法来测定植物内源 IAA含量?（分数：3.00）_39.图为两种小麦麦穗。在相同温度和湿度环境下，左侧的发生穗发芽，右侧正常，试设计实验分析出现穗部性状差异的可能原因。（分数：3.00）_植物生长物质(二)答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、B简答题/B(总题数：32，分数：80.00)1.什么是植物激素和植物生长调节剂?两者的区别是什么?（分数：2.50）_正确答案：(植物激素是指在植物体内合成的、可以移动的、对生长发育产生显著作用的微量有机物质。 植物生长调节剂是指人们通过化学合成或从微生物中提取的与植物激素有相似生理作用的化合物。这类物质能在低浓度下对植物生长发育表现
7、出明显的促进或抑制作用，包括生长促进剂、生长抑制剂、生长延缓剂等，其中有一些分子结构和生理效应与植物激素类似，如吲哚丙酸等；还有一些结构与植物激素完全不同，但具有类似生理效应的有机化合物，如萘乙酸、矮壮素等。 两者最本质的区别是植物激素是植物体内天然存在的，而植物生长调节剂是人工化学合成或从微生物中提取的。)解析：2.植物激素和动物激素在概念上有何不同?（分数：2.50）_正确答案：(动物激素在独立的器官或组织中合成，在血液中被运输至某个特定的靶细胞并且以浓度变化的方式控制生理反应。植物激素与动物激素有着显著的差异。首先，植物激素的合成常常不是由某个单独的器官完成，更多地表现出分散性。其次，植
8、物激素不仅能够运输到靶部位发挥作用，还可以直接作用于其合成的组织或细胞。再次，植物激素的作用不仅依赖于其浓度变化的方式，也依赖于靶细胞对激素的敏感性。)解析：3.植物体细胞中激素的水平是如何调控的?（分数：2.50）_正确答案：(植物体细胞中激素的含量受控于以下几个方面： (1)激素的生物合成，通过调控合成过程的关键酶。 (2)游离态激素可与葡萄糖、氨基酸等结合转化为结合态激素。 (3)激素的运输(输出或输入)及其在细胞中的区域化分布。 (4)激素的氧化降解或酶降解。 (5)激素在发挥作用过程中被消耗掉。)解析：4.活性 GA与 IAA在合成代谢方面有何联系?（分数：2.50）_正确答案：(活
9、性 GA可提高内源 IAA的水平。一方面 GA促进蛋白质水解，使 IAA的合成前体色氨酸增加；另一方面 GA还促进结合态 IAA释放出游离态 IAA；此外，GA 还可降低 IAA氧化酶的活性。 IAA 也能调控活性 GA的水平。切去烟草、豌豆、拟南芥或水稻的顶端分生组织，能够降低茎中的活性 GA水平，此效应能被外源 IAA所逆转。IAA 能诱导拟南芥和烟草中 GA1合成基因 GA20氧化酶的表达。在豌豆和水稻中，IAA能诱导 GA3氧化酶的表达而抑制 GA2氧化酶的表达，从而促进活性 GA的合成并抑制其降解。)解析：5.简述 IAA在植物体内极性运输的机理。（分数：2.50）_正确答案：(IA
10、A 在植物胚芽鞘、幼茎及幼根中的运输方向是由顶端向基端，形态学上端的 IAA只能运向形态学下端，这就是 IAA的极性运输。极性运输的机理可以用 Goldsmith提出的化学渗透极性扩散假说解释。该假说认为：生长素的极性运输与细胞质膜上生长素流入载体(auxin influx carriers)和生长素流出载体(auxin efflus carriers)的不对称分布有关。生长素流入载体 AUX1蛋白定位于细胞的上端质膜上，生长素流出载体包括 PIN蛋白和 PGP蛋白，PIN 蛋白定位于细胞的基端质膜上。PGP 蛋白是非极性的，均匀分布在细胞质膜上。PIN 蛋白介导生长素外向运输时，必须与 PG
11、P蛋白协同作用(见下图)。*生长素的极性运输过程为：细胞内的生长素以 IAA-形式在化学势的推动下。经过位于细胞基部质膜上的PIN蛋白从细胞内单向输出，IAA -进入细胞壁空间后即被质子化为 IAAH，IAAH 可以经过位于细胞上部质膜上的 AUX1蛋白或经过扩散过程通过细胞壁，顺着其浓度梯度进入其下部相邻的细胞内。在下部细胞内部。由 IAAH脱质子化产生的 IAA-通过扩散或由细胞质流输送至该细胞的基部，再一次被该细胞基部的 PIN输送至细胞壁空间。这一过程反复进行，IAA 即顺序通过纵向排列的细胞柱向形态学下端运输。在此过程中，位于质膜上的 H+-ATPase不断地将 H+从胞内泵出，以防
12、止 H+在胞内积累，并维持细胞壁酸性环境和适宜的跨膜电势。)解析：6.简述生长素的主要生理作用。（分数：2.50）_正确答案：(1)促进离体胚芽鞘或幼茎切段细胞的伸长生长。 (2)促进维管束分化，低浓度 IAA促进韧皮部的分化，高浓度 IAA促进木质部的分化。 (3)根的伸长对 IAA非常敏感，IAA 在极低的浓度下能促进离体根及完整根的伸长，生长素还能促进侧根和不定根的形成。 (4)维持顶端优势。 (5)增加库的竞争能力，促进果实或种子的发育。子房受精后以及正在发育的种子中生长素合成量大大增加，增强了贮藏库竞争养分的能力；外施生长素也可诱导少数植物单性结实。)解析：7.简述赤霉素的主要生理作
13、用。（分数：2.50）_正确答案：(1)赤霉素促进植物下胚轴、禾本科植物节间的伸长生长，对矮生植物和莲座状植物茎伸长的效应尤其明显。 (2)能诱导种子萌发，主要作用是动员贮藏物质。 (3)GA 对植物开花的诱导效应视不同植物反应型而异。施用 GA能促进多种需长日或低温诱导开花的植物在非诱导条件下开花，但对短日植物的花芽分化一般无促进作用。 (4)对于雌雄异花同株的植物，用 GA处理可增加雄花的比例。)解析：8.简述细胞分裂素的主要生理作用。（分数：2.50）_正确答案：(1)促进细胞的分裂。 (2)在植物组织培养中，细胞分裂素和生长素的相互作用控制着愈伤组织根、芽的形成，CTK/IAA的比值高
14、时，愈伤组织形成芽。 (3)细胞分裂素可促进一些双子叶植物如菜豆、萝卜的子叶或叶圆片扩大。 (4)细胞分裂素能解除由生长素所引起的顶端优势，促进侧芽生长发育。)解析：9.简述生长素和细胞分裂素对顶端优势的调控作用。（分数：2.50）_正确答案：(在调控顶端优势的作用中，生长素和细胞分裂素具有拮抗作用。生长素维持顶端优势，细胞分裂素解除由生长素所引起的顶端优势，促进侧芽生长发育。生长素从顶端分生组织向下极性运输，在侧芽处抑制侧芽的生长。相反，细胞分裂素刺激细胞分裂的活性，促进侧芽生长。在豌豆茎中发现，生长素抑制 IPT基因的表达，IPT 基因编码细胞分裂素生物合成的限速酶，而生长素活化 CKX基
15、因的表达，CKX 基因编码细胞分裂素氧化酶，该酶催化细胞分裂素的降解。因此，生长素的存在不仅使细胞分裂素的生物合成受抑制，同时加速细胞分裂素的降解，从而维持顶端优势。去顶后，茎顶端分生组织被切除，去除了生长素的供应，IPT 基因被活化，CKX 基因被关闭，细胞分裂素向邻近的侧芽运输，从而刺激侧芽的发育(见下图)。*)解析：10.简述乙烯的主要生理作用。（分数：2.50）_正确答案：(1)大多数双子叶植物黄化幼苗经微量乙烯处理后发生“三重反应”。 (2)在淹水情况下，乙烯能诱导一些水生植物茎的伸长。 (3)乙烯能诱导菠萝、芒果等植物开花。 (4)乙烯对植物器官的脱落有极显著的促进作用。)解析：1
16、1.简述脱落酸的主要生理作用。（分数：2.50）_正确答案：(1)脱落酸可诱导成熟期种子的程序化脱水与营养物质的积累，脱落酸对于维持种子的休眠也具有重要的作用。 (2)脱落酸通过不同的信号途径表现出促进气孔关闭和抑制气孔开放的效应。 (3)逆境胁迫下，脱落酸能诱导一些胁迫响应基因的表达，提高植物的抗逆性。 (4)外源脱落酸喷施于短日植物黑醋栗、牵牛、草莓等植物的叶片时，可诱导植物在长日照条件下开花；用脱落酸处理拟南芥、菠菜等长日植物，则明显抑制开花。)解析：12.简述油菜素内酯的主要生理作用。（分数：2.50）_正确答案：(1)促进细胞伸长和促进分裂。 (2)促进花粉管的伸长。 (3)油菜素内
17、酯在维管发育中具有重要作用，既促进木质部分化又能抑制韧皮部的分化。 (4)外源施用油菜素内酯能提高水稻、大麦、小麦、菜豆等作物的产量。)解析：13.植物激素结合蛋白和激素受体具有哪些特征?（分数：2.50）_正确答案：(植物激素结合蛋白通常具有 4方面的结合特征：与激素的结合具有专一性，即某一种植物激素结合蛋白只与一种类型的激素或其结构类似物结合；与激素的结合表现出高亲和性；与激素分子的结合有饱和性；与激素的结合有可逆性。 植物激素受体除具有结合蛋白的特征外，还具有能诱导特定生理效应的特征。)解析：14.简述生长素诱导细胞伸长的作用机理。（分数：2.50）_正确答案：(生长素诱导细胞伸长，首先
18、与质膜上的生长素受体结合，然后产生两方面的效应：生长素与受体结合后诱导细胞内第二信使系统，激活了质膜上已经存在的 H+-ATPase，或启动了编码 H+-ATPase的基因表达，合成了新的 H+-ATPase，或增加了质膜 H+-ATPase的丰度。膜上 H+-ATPase活化或数量增加引起细胞内的 H+外泌，导致细胞壁环境的酸化。H +一方面使细胞壁中对酸不稳定的键(如氢键)断裂；另一方面(也是主要的方面)激活了细胞壁中的扩张蛋白，扩张蛋白通过可逆结合在细胞壁中纤维素微纤丝和交联多糖结合的交叉点，催化纤维素微纤丝与交联多糖间的氢键断裂，解除细胞壁中多糖对纤维素的制约，使细胞壁松弛。细胞壁松弛
19、后，细胞的压力势下降，导致细胞的水势下降，细胞吸水，体积增大而发生不可逆增长。生长素与受体结合后，便会启动信号转导过程，激活细胞内的第二信使，并将信息转导致细胞核内，使处于抑制状态的基因解阻遏，基因开始转录和翻译，合成新的 mRNA和蛋白质，为细胞质和细胞壁的合成提供原料，从而促进细胞的生长。)解析：15.生长素如何调控早期基因的表达?（分数：2.50）_正确答案：(生长素响应因子(auxin response factor，ARF)通过与存在于早期生长素响应基因启动子中的生长素响应元件(auxin reoponse elemcnt，AuxRE)TGTCTC 结合而起到转录激活剂的作用。在没有
20、 IAA的条件下，ARF 与 AUX/IAA蛋白质结合形成不活化的异源二聚体，阻止 AUX/IAA和其他早期基因的转录，所以无生长素响应。当加入 IAA后，活化的泛素连接酶把 AUX/IAA蛋白质标记泛素，并使其在蛋白酶体中降解破坏，ARF 就形成活化的 ARF同源二聚体。活化 ARF同源二聚体与早期基因启动子的回文生长素响应元件结合，早期基因的转录就被激活。早期基因的转录引起生长素的响应，表现出生理反应。)解析：16.简述 GA促进大麦种子 -淀粉酶产生的作用机制。（分数：2.50）_正确答案：(大麦种子萌发时胚里的赤霉素通过盾片分泌到糊粉层细胞表面，与受体结合，赤霉素受体与异源三聚体 G-
21、蛋白相互作用，诱发出两条信号传递链：环鸟苷酸(cGMP)途径(Ca 2+不依赖信号转导途径)和钙调蛋白及蛋白激酶途径(Ca 2+依赖信号转导途径)。前者激活 GA信号转导的中间体，活化信号中间体进入细胞核内与阻遏物蛋白 DELLA结合，使 DELLA降解。DELLA 阻遏物的去活化使 GA-MYB基因和其他基因得以表达。新合成的 GAMYB蛋白进入核内，与编码 -淀粉酶和其他水解酶的启动子相结合，激活这些酶的转录加工和翻译，合成 -淀粉酶 mRNA和其他水解酶 mRNA，在糙面内质网合成 -淀粉酶和其他水解酶，通过高尔基体把 -淀粉酶等分泌到胚乳中去。GA 通过依赖 Ca2+的信号转导途径，刺
22、激蛋白质的分泌。)解析：17.细胞分裂素为何可以延迟叶片衰老?（分数：2.50）_正确答案：(原因有二：细胞分裂素可以抑制核糖核酸酶及蛋白酶，特别是可以抑制与衰老有关的一些水解酶 mRNA的合成，延缓核酸、蛋白质、叶绿素的分解，在转录水平上抑制衰老；可以促使营养物质向其浓度高的部位运输。)解析：18.简述拟南芥中乙烯的信号转导途径。（分数：2.50）_正确答案：(利用拟南芥突变体对乙烯受体的研究取得了较大进展，现已证明，乙烯受体家族成员包括ETR1、ETR2、ERS1、ERS2 和 EIN4等，它们具有两个共同的功能结构域：氨基端具有一个亲脂性的乙烯结合区，羧基端具有一个组氨酸激酶结构域。拟南
23、芥中从乙烯受体到细胞核的信号转导途径已初步确定。乙烯与内质网膜上的乙烯受体 ETR1结合后，组氨酸激酶被激活并进行自我磷酸化，通过磷酸化级联反应将信号传递给 CTR1。CTR1 由氨基端和类似于哺乳动物 Raf的丝/苏蛋白激酶的羧基端组成，氨基端可与内质网上的乙烯受体羧基端相互作用，从而间接结合到内质网上形成 ETR1/CTR1复合体进而负调控乙烯反应。跨膜蛋白 EIN2是位于受体/CTR1 复合物下游的乙烯信号转导途径中的第一个正调控组分，被激活的 EIN2继续将信号传递到细胞核中的转录因子EIN3，EIN3 能结合 ERF1(ethylene response factor)基因的启动子元
24、件，即初级乙烯应答元件，从而诱导 ERF1及其他乙烯反应基因的表达。下图概述了拟南芥乙烯信号转导模式。*乙烯与 ETR1等受体的结合需辅助因子铜的作用。银离子可以取代铜离子与乙烯受体结合，使得乙烯与受体结合时的结构发生异常变化，从而抑制乙烯受体的信号转导。这也就是银离子虽然并不抑制乙烯的生物合成，却是乙烯生理作用最有效的抑制剂的原因所在。)解析：19.IAA是植物体内广泛存在的生长素，但为什么生根粉的主要成分是 IBA和 NAA，而不是 IAA?（分数：2.50）_正确答案：(植物体内存在着吲哚乙酸氧化酶。当施用 IAA后，吲哚乙酸氧化酶会氧化分解进入植物体内的 IAA，IAA 在体外还会被光
25、解，所以农业生产上一般不用 IAA。吲哚乙酸氧化酶具有较强的专一性，只能催化 IAA的氧化分解，不能催化其他生长素类调节剂的氧化分解，IBA 和 NAA不易被氧化分解，所以生根粉的主要成分是 IBA和 NAA。)解析：20.简述 ABA诱导气孔关闭的作用机制。（分数：2.50）_正确答案：(ABA 与质膜上的受体结合后，促进胞内活性氧(reactive oxygen species，ROS)的产生，ROS的升高激活了质膜上的 Ca2+通道，使细胞内 Ca2+浓度升高，胞内 Ca2+浓度的升高进一步刺激了液泡膜上Ca2+通道，使得 Ca2+从液泡中释放。另外。ABA 诱导一氧化氮(nitric
26、oxide，NO)的产生，NO 促进环腺苷二磷酸核糖(cyclic ADP-ribose，cADPR)水平的提高；ABA 也促进 1,4,5-三磷酸肌醇(inositol-1,4,5-trisphosphate，IP3)水平的提高。cADPR 和 IP3的提高进一步刺激液泡膜上其他的 Ca2+通道，促进液泡释放更多的 Ca2+进入细胞质，胞内 Ca2+浓度的升高抑制了质膜上的内向 K+通道(K +in)，同时刺激了外向Cl-通道(Cl -out)的打开，从而引起膜的去极化。同时，ABA 也引起胞液 pH值从 7.67升至 7.94，pH 升高加剧膜的去极化，膜的去极化激活了质膜上外向 K+通道
27、(K +out)，K +外流。保卫细胞内 K+、Cl -减少，水势升高，水分流出，膨压下降，气孔关闭。)解析：21.胚发生早期，种子内的 ABA含量非常低，中期时 ABA含量达到最高，这有什么生理意义?（分数：2.50）_正确答案：(ABA 可诱导成熟期种子的程序化脱水与营养物质的积累，ABA 影响贮藏蛋白、脂类和胚发生晚期富有(late-embryogenesis-abundant，LEA)蛋白的合成，LEA 蛋白与种子发育晚期的脱水有关，保护细胞膜不受脱水伤害。ABA 能抑制胚在成熟前的早萌(胎萌)。)解析：22.乙烯生物合成过程中受哪些因素调控?（分数：2.50）_正确答案：(许多逆境因
28、素如淹水、干旱、冷害、臭氧照射、机械伤害等，都会促进乙烯的生物合成，主要原因是它们提高了 ACC合酶 mRNA的转录水平。植物激素中生长素也可以诱导乙烯的合成。另外，病原菌侵染、细胞分裂素也能促进乙烯的生物合成。外源乙烯能促进或抑制内源乙烯合成，这与植物组织及生理状况有关。同样，许多因素可以抑制乙烯的生物合成。ACC 合酶以磷酸吡哆醛为辅基，磷酸吡哆醛的抑制剂氨基乙烯基甘氨酸(aminoethoxy vinyl glycine，AVG)和氨基氧乙酸(aminooxyacetic acid，AOA)对 ACC合酶有显著的抑制作用。钴离子(Co 2+)也是乙烯生物合成的抑制剂，抑制乙烯生物合成的最
29、后一步，即 ACC氧化生成乙烯。另外，丙二酰基转移酶催化 ACC与丙二酰 COA结合形成丙二酰基 ACC(MACC)为无活性的末端产物，是乙烯自我抑制的原因之一。)解析：23.利用乙烯的三重反应作为模式系统，可筛选到乙烯的哪几类突变体?（分数：2.50）_正确答案：(可筛选到两类：第一类突变体对外源乙烯及其合成前体 ACC表现为部分或完全不敏感，这类突变体包括 etr1(ethylene resistant 1)，etr2，ein2(ethylene insensitive 2)等，乙烯处理黄化苗，野生型表现出典型的三重反应，而乙烯不敏感突变体则“鹤立鸡群”，如图 1所示；第二类突变体为组成型
30、三重反应突变体，包括乙烯过量产生突变体如 eto1(ethylene overexproduction 1)和组成型活化乙烯信号突变体如 ctr1(constitutive triple response 1)，在无诱导条件下拟南芥幼苗持续表现出三重反应(图 2)。*图 1 拟南芥野生型和 etr1突变体对乙的反应(Taiz and Zeiger，2006)*图 2 拟南芥 ctr1突变体在无诱导条件下幼苗表现出三重反应(Taiz and Zeiger，2006)解析：24.简述 ABA和 GAs在生物合成、代谢过程中的相互联系。（分数：2.50）_正确答案：(GAs 和 ABA同属于萜类化合物，它们拥有共同的生物合成前体。GAs 合成过程中，在 GA12-7-醛合成之前，催化贝壳杉烯转化为贝壳杉烯酸的连续三步氧化反应，均由依赖于细胞色素 P450的单加氧酶催化，而 ABA可在细胞色素 P450单加氧酶催化下生成 8-羟基 ABA，为 ABA的失活途径。细胞色素P450单加氧酶的抑制剂嘧啶醇或 PP333不仅能够阻止 GAs合成，使异戊二烯原料更多地用于 ABA的合成，而且还能抑制 ABA的失活。)解析：25.如何合理使用植物生长调节剂?（分数：2.50）_正确
