Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）～（5）題。

植物病蟲害會造成農作物減產、品質下降，是世界各國農業生產中的主要威脅。植物激素在抵御病蟲害時發揮了極其重要的作用。茉莉酸是關鍵的防衛激素之一，對植物抵御咬食性昆蟲和死體營養型病原菌尤其重要。水楊酸是另一個重要防衛激素，對植物抵抗活體、半活體營養型病原微生物起關鍵作用。

當植物被害蟲捕食受損后，損傷葉片和遠端未損傷葉片均會產生防御反應。那么，抵御信號是如何由受損部位傳遞到未損傷部位的呢？有文章報道了植物可通過“神經系統”傳遞抵御捕食或機械損傷的信號。

科研人員發現，擬南芥葉片在遭受捕食或機械損傷后，2s內就在受損部位細胞內檢測到Ca2+濃度顯著增加，2min內在遠處未損傷葉片細胞內也檢測到Ca2+濃度顯著增加，15min左右檢測到茉莉酸合成相關基因的表達量以及茉莉酸含量的顯著增加。這種信息傳遞速率大約為1mm/s，比物質擴散速率還要快，這說明植物體內可能存在著一種快速的、長距離的電信號傳遞途徑。進一步研究發現，受損擬南芥的韌皮部也有Ca2+濃度的顯著增加，當抑制韌皮部細胞間胞間連絲的傳導，發現植物在受到損傷時，遠距離的未損傷葉片的Ca2+濃度和茉莉酸合成相關基因的表達量都沒有顯著增加。由此推測，這種電信號是通過韌皮部細胞間的胞間連絲傳遞的。

由于植物體內抵御信號的快速傳遞與谷氨酸樣受體蛋白（GLR，受谷氨酸調控）有關，且該蛋白是Ca2+的通道蛋白。因此，科研人員又構建了擬南芥GLR缺失的突變體，研究發現該突變體的葉片受損后，遠距離未損傷葉片細胞內Ca2+濃度沒有顯著變化。進一步用谷氨酸處理未受損的野生型擬南芥葉片，發現該葉片細胞內Ca2+濃度和抵御侵害相關基因表達量顯著增加。科研人員還構建了在細胞壁特異表達谷氨酸敏感蛋白（有谷氨酸存在時，該蛋白會發出綠色熒光）的擬南芥植株，檢測發現受損部位的谷氨酸含量顯著增加。

（1）植物激素是對植物生長發育起________作用的微量有機物。據文中信息，能夠幫助植物抵御病蟲害的激素有_____________。

（2）文中構建擬南芥GLR缺失突變體時，需要用__________誘變處理野生型擬南芥種子或愈傷組織，通過某種方法篩選出擬南芥GLR缺失突變體。

（3）本文科研人員所進行的研究中，最重要的發現是_______。

A．植物細胞具有谷氨酸樣受體蛋白

B．植物受到損傷后，Ca2+通過谷氨酸樣受體蛋白進入細胞

C．植物長距離傳遞抵御信號與Ca2+、谷氨酸和谷氨酸樣受體蛋白有關

D．植物通過產生茉莉酸、水楊酸等激素抵御病蟲害

E．植物葉片受損后，Ca2+通過韌皮部細胞間胞間連絲傳遞到未受損葉片

（4）綜合文章信息，請寫出當植物某部位葉片被捕食受損后，抵御信號在損傷葉片產生并傳遞到遠端未損傷葉片，最終引起激素釋放的途徑：_____________。

（5）結合文章信息及所學知識，從細胞與分子水平總結植物抵御信號傳遞與動物神經調節中信息傳遞的相似之處：___________。（答出1點即可）

Answer 1

【答案】調節 茉莉酸和水楊酸 物理或化學因素 C 當植物某部位葉片被捕食受損后，受損部位谷氨酸含量增加，與周圍細胞上的GLR結合，使其Ca2+濃度增加，從而產生電信號；電信號通過韌皮部細胞間胞間連絲傳導到遠端未損傷葉片，使該處細胞內Ca2+濃度增加，從而促進茉莉酸合成相關基因的表達，進而引起茉莉酸含量顯著增加 細胞都有離子濃度的變化導致電信號的產生；都有細胞間傳遞信息的化學信號

【解析】

閱讀材料可知，本題文的核心知識：當植物某部位葉片被捕食受損后，受損部位谷氨酸含量先增加，與周圍細胞上的GLR結合，使其Ca2+濃度增加，從而產生電信號；電信號通過韌皮部細胞間的胞間連絲傳導到遠端未損傷葉片，使該處細胞內Ca2+濃度增加，從而促進茉莉酸合成相關基因的表達，進而引起茉莉酸含量顯著增加，最終實現對病蟲害的防衛目的，以此相關知識解答。

（1）依激素功能可知，植物激素是對植物生長發育起調節作用的微量有機物。依題文信息“茉莉酸是關鍵的防衛激素之一；水楊酸是另一個重要防衛激素”可知，能夠幫助植物抵御病蟲害的激素有茉莉酸和水楊酸。

（2）誘變處理野生型擬南芥種子或愈傷組織使其產生突變體，原理是基因突變，使用的誘變因素有物理或化學因素。分子水平上檢測突變基因是否表達，常利用抗原-抗體雜交法，依題文信息及操作目的可知，提取突變植株細胞中的蛋白質是抗原，與抗GLR的抗體進行抗原-抗體雜交，篩選出沒有雜交帶的個體就是擬南芥GLR缺失突變體。

（3）綜合題文信息可知，本文科研人員所進行的研究中，最重要的發現是植物長距離傳遞抵御信號與Ca2+、谷氨酸和谷氨酸樣受體蛋白有關，因為相關實驗都是圍繞這個實驗目的進行的。

（4）綜合題文信息可知，當植物某部位葉片被捕食受損后，受損部位谷氨酸含量先增加，與周圍細胞上的GLR結合，使其Ca2+濃度增加，從而產生電信號；電信號通過韌皮部細胞間的胞間連絲傳導到遠端未損傷葉片，使該處細胞內Ca2+濃度增加，從而促進茉莉酸合成相關基因的表達，進而引起茉莉酸含量顯著增加，最終實現對病蟲害的防衛目的。

（5）動物神經調節中信息在細胞間傳遞通常是由電信號到化學信號再到電信號的傳遞，由此結合本題文信息可知，二者都有細胞間傳遞信息的化學信號；動物神經調節中信息在細胞間傳遞有電信號，電信號產生的基礎是離子濃度的變化，結合本題文信息可知，植物抵御信號傳遞和動物神經調節中信息傳遞都有離子濃度的變化導致電信號的產生。