Question

【題目】氣孔是由兩個保衛(wèi)細(xì)胞圍成的空腔，主要分布在植物葉片表皮。脫落酸（ABA）可通過特定的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)氣孔的開放程度，機制如下圖。已知細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+的濃度在20200μmol/L之間，液泡中及細(xì)胞外Ca2+的濃度通常高達(dá)lmmol/L。（注：每個保衛(wèi)細(xì)胞同吋存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”途徑）

（1）由圖可知，ABA與ABA受體結(jié)合后，可通過ROS、IP3等信號途徑激活______上的Ca2+通道，使Ca2+以______方式轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+濃度的增加，促進(jìn)了K+及Cl-流出細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓降低，保衛(wèi)細(xì)胞______（填“吸水”或“失水”），氣孔關(guān)閉。

（2）有人推測，ABA受體有胞內(nèi)受體和細(xì)胞膜上受體兩種，為探究ABA受體位置，研究者進(jìn)行了下列實驗，請完善實驗方案。

	實驗一	實驗二
步驟一	培養(yǎng)葉片下表皮組織	培養(yǎng)葉片下表皮組織
步驟二	向培養(yǎng)液中添加同位素標(biāo)記的ABA	向保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)直接注射足以引起氣孔關(guān)閉的一定濃度ABA
步驟三	檢測______________________	檢測氣孔開放程度
實驗結(jié)果	細(xì)胞膜表面放射性明顯強于細(xì)胞內(nèi)，氣孔關(guān)閉	氣孔不關(guān)閉

（3）據(jù)實驗一、二推測ABA受體只位于細(xì)胞膜上，但有人認(rèn)為直接注入細(xì)胞的ABA可能被降解，導(dǎo)致氣孔不關(guān)閉。因此設(shè)計了兩種防降解的“籠化ABA”，光解性“籠化ABA”能在紫外光作用下釋放有活性的ABA，非光解性“籠化ABA”則不能。

實驗三	Ⅰ組	Ⅱ組
步驟一	培養(yǎng)葉片下表皮組織
步驟二	將i______顯微注射入保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)	將ii______顯微注射入保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)
步驟三	用iii______照射保衛(wèi)細(xì)胞30s
步驟四	檢測氣孔開放程度
實驗結(jié)果	氣孔關(guān)閉	氣孔不關(guān)閉

綜合實驗一、二、三結(jié)果表明，ABA受體位于______。

Answer 1

【答案】細(xì)胞膜和液泡膜 協(xié)助擴散（易化擴散） 失水 放射性的強度位置及氣孔是否關(guān)閉（開放程度） 光解性“籠化ABA” 非光解性“籠化ABA” 紫外線 細(xì)胞膜上和細(xì)胞內(nèi)

【解析】

分析題圖：圖中保衛(wèi)細(xì)胞同時存在“ROS”途徑和“IP3，cADPR”兩個途徑，前者ABA與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，引起細(xì)胞外液和液泡中的鈣離子通過離子通道進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，同時細(xì)胞外液和液泡中的鉀離子也通過離子通道進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的鉀離子、氯離子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)后再通過離子通道運出細(xì)胞外。由于以上離子的運輸都沒有消耗能量且需要通過離子通道，屬于協(xié)助擴散；后者ABA與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，通過兩個途徑（PLC和ABA+R）引起“cADPR，IP3”刺激鈣離子從液泡進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，進(jìn)而引起質(zhì)子氫通過質(zhì)子泵運出細(xì)胞且需要消耗能量，屬于主動運輸。

（1）根據(jù)以上分析可知：ABA與ABA受體結(jié)合后，可通過ROS、IP3等信號途徑激活細(xì)胞膜和液泡膜上的Ca2+通道，使Ca2+以協(xié)助擴散方式轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中Ca2+濃度的增加，促進(jìn)了K+及Cl-流出細(xì)胞，使保衛(wèi)細(xì)胞的滲透壓降低，則根據(jù)滲透作用原理可知保衛(wèi)細(xì)胞將失水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。
（2）根據(jù)實驗的單一變量原則判斷：實驗一的培養(yǎng)液中ABA進(jìn)行了同位素標(biāo)記，而實驗二的ABA注射到了保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)，因此實驗一的步驟三應(yīng)該檢測放射性的強度位置及氣孔是否關(guān)閉（開放程度）。通過第三步的檢測結(jié)果，可以得出實驗結(jié)果。

（3）實驗的自變量是兩種“籠化ABA”，一種可以在紫外線的照射下分解，而另一種則不能，因此實驗中的步驟二中兩個空格分別是光解性“籠化ABA”、非光解性“籠化ABA”；步驟三中應(yīng)為用紫外線照射保衛(wèi)細(xì)胞30s。根據(jù)實驗結(jié)果中注射光解性“籠化ABA”的組，氣孔關(guān)閉，而注射非光解性“籠化ABA”的組氣孔不關(guān)閉，可說明直接注入細(xì)胞的ABA可能被降解，導(dǎo)致氣孔不關(guān)閉。由實驗一和實驗二可知，細(xì)胞外的ABA可以誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，所以保衛(wèi)細(xì)胞膜上有ABA受體。由實驗三可知，完整的不被分解的ABA可在細(xì)胞內(nèi)誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉。綜上所述，在保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞膜上均有ABA受體。