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第5章 植物生命活动的调节
第4节 环境因素参与调节植物的生命活动
一、单选题
1．下列关于植物生长发育调节的叙述，不正确的是（ ）
A．在受到光照射时，结构改变的光敏色素进入细胞核影响特定基因的表达
B．温度参与树木年轮形成的调节，也参与冬小麦春化作用的调节
C．“淀粉—平衡石假说”认为平衡石细胞将重力信号转变成运输生长素的信号
D．植物生长发育的调控是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的
2．下列关于光在植物生长发育调节中的作用的说法，错误的是（ ）
A．种子萌发需要光，并由分生组织细胞感光
B．光是合成叶绿素的必要条件
C．许多植物的花期受光照日夜周期变化的影响
D．植物的向光性是对光照刺激的反应
3．下列关于环境因素参与调节植物生命活动的叙述，正确的是（ ）
A．为让菊花能提前开花，可延长其白天日照的时间
B．橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，该种差异由温度决定
C．某些种子在低温储藏过程中脱落酸含量增加，利于种子萌发
D．根的向地性生长是通过体内富含“脂质体”的细胞来实现的
4．温度形态建成是指植物通过调节自身生长发育来应对高温对其生长的不利影响的一种适应策略，其中幼苗期的一个显著表现是下胚轴伸长。PIF4和HY5是与植物生长素IAA合成基因相关的转录因子，下图为IAA参与调控温度形态建成的初步模型。下列叙述错误的是（ ）
A．IAA作为一种信息分子调节植物生长发育
B．HY5是温度形态建成的负向调控因子
C．添加外源IAA一定可以快速启动温度形态建成
D．该过程不能体现IAA低浓度促进，高浓度抑制生长的特点
5．樱花花芽一般在夏末秋初形成，须经低温处理，休眠状态才被打破，随着早春温度的升高，花芽开始发育，樱花渐次开放，调节过程如图所示。有关分析，错误的是（ ）
A．环境因素通过影响基因2的表达促进脱落酸的合成，体现了基因对性状的直接控制
B．低温一方面抑制脱落酸的产生，另一方面促进赤霉素的合成从而促进蛋白质1的产生
C．光在植物生命活动过程中，既能为植物提供能量，又能作为调控植物生命活动的信号
D．环境因素调节、植物激素调节和基因表达调控共同完成对植物生长发育的调控
6．淹水胁迫是制约水稻直接播种技术应用的主要障碍。在淹水条件下，胚芽鞘伸长可作为一种逃避策略，有助于提高水稻种子萌发过程中的耐淹性。研究发现OsUGT75A通过糖基化脱落酸（ABA）和茉莉酸（JA），精准调控种子和胚芽鞘中游离态ABA和JA含量，从而通过ABA和JA信号通路介导胚芽鞘伸长。下列相关叙述错误的是（ ）
A．ABA和JA可能对水稻胚芽鞘的伸长起到抑制作用
B．根冠和萎蔫叶片合成的ABA可促进细胞分裂
C．可通过促进OsUGT75A基因表达来提高水稻的耐淹性
D．JA作为一种激素在植物体内起着传递信息的作用
7．科学家研究了绞股蓝种子中赤霉素和脱落酸在分子水平上的调节机理，以及环境因素对这两种激素合成的影响，结果如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．蛋白质2可能是α-淀粉酶
B．蛋白质3一定是光敏色素
C．种子的萌发根本上是由脱落酸和赤霉素相对含量决定的
D．据图可知温度较低、播种浅更有利于绞股蓝种子发芽
8．下列有关植物生命活动调节的叙述，错误的是（ ）
A．缺乏氧气会影响植物体内生长素的极性运输
B．除激素外，光照、温度、重力等环境因素对植物的生长发育也具有调节作用
C．烟草的种子在有光的情况下才能萌发的原因是需要光照提供能量
D．植物光敏色素能够接受光信号并将信息传递到细胞核内影响特定基因的表达
9．GA可调节细胞延伸、细胞分裂和开花诱导等多种生物学过程。局部GA的生物合成在很大程度上取决于GA20-氧化酶（GA20ox）和GA3-氧化酶（GA3ox）的活性，它们将GA前体GA12转化为具有生物活性的GA4。GA缺失突变体ga1-3在长日照下晚花（延迟开花），在短日照下不开花。下列说法错误的是（ ）
A．GA具有微量而高效的特点，能促进细胞伸长，从而引起植株增高
B．光周期和植物激素共同参与了植物开花的调节
C．GA缺失突变体缺少合成赤霉素的酶，即使给予适宜光照也无法诱导开花
D．GA的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响
10．冬小麦经历一段时间低温后才能抽穗开花，这种低温诱导作用称为春化作用。用一定浓度的赤霉素溶液（GA）处理含水量正常的冬小麦种子，不经过低温处理也可以抽穗开花。下列相关叙述，不正确的是（ ）
A．温度是诱导植物开花的一种环境因素
B．生产上可用GA处理实现春天补种冬小麦
C．低温后才会开花是植物不适应环境的结果
D．植物激素与环境因素共同调控植物生命活动
二、多选题
11．将同种且生长状况相同的植物体横置，植物体在失重和有重力的环境中的生长状况并不相同。在失重的环境中，植物体横向生长，在有重力的环境中植物体的根和茎分别朝向重力方向和背向重力方向生长（如图所示）。下列说法中正确的是（ ）
A．失重环境中，植物体的a侧与b侧、c侧与d侧的生长素浓度相等
B．有重力环境中，植物体内生长素浓度情况为b侧C．有重力环境中，茎的弯曲生长情况体现了生长素具有“促进”或“抑制”的作用特点
D．该事实可以说明重力可以影响植物体内生长素的分布
12．光作为一种信号，能影响、调控植物生长、发育的全过程。例如，很多植物的开花与昼夜长短有关。依据图示光间断实验的结果判断，下列叙述正确的是（ ）
A．植物能够对光产生反应，可能与光敏色素这类蛋白质有关
B．短日照组的实验结果表明控制短日照植物开花的可能并不是日照的长度，而是夜间的长度
C．③组短日照植物在夜间有一个短时间的闪光，推测③不开花的原因可能是连续夜长达不到开花条件
D．根据实验已有的事实可推测，⑥条件下的长日照植物一定不会开花
三、非选择题
13．植物的生长不仅受到激素调控，还受到光的调控，光作为能源驱动植物进行光合作用，近年来研究发现，光还作为信号在植物体中被光敏色素（一种蛋白）捕捉，进而调控植物的生长发育。科研人员对光和脱落酸（ABA）如何影响某植物生长进行了研究，得到了图1和图2的结果。请回答：
（1）科研人员测定了野生型植株和光受体缺失突变体中ABA的含量，结果如图1所示。据实验结果推测，光可能_________ _________。
（2）科研人员测定了不同处理下的种子萌发率，结果如图2所示。
①实验的自变量除了ABA浓度，还有__________________。
②实验结果表明，___ _（“光照”或“黑暗”）条件下，种子萌发对ABA处理更为敏感。
③据实验结果可以推测，光信号减弱了ABA对种子萌发的抑制效果，其依据是_____________
。
（3）据研究表明，光敏色素蛋白有两种形式：无活性Pr形式和有活性的Pfr形式。黑暗条件下以Pr形式存在，光照会促进Pr转化为Pfr。结合实验结果，推测光照条件下突变体相对于野生型对ABA的作用更敏感的机理为：__________________________________________。
（4）科研人员通过研究还发现了ABA引起气孔关闭的机制，当胞内K+浓度减少时会导致气孔关闭。具体的调节过程如下图（示保卫细胞）。当ABA与细胞膜和内质网膜上受体结合后，促使保卫细胞细胞质基质中的钙离子浓度增加，通过__________________________________两条途径的协同作用使气孔维持关闭状态。
14.花开花落，春华秋实。植物的生命活动调节受基因的调控、激素的调节和环境因素的影响，它们是相互作用、协调配合的。请回答下列与植物生命活动调节有关的问题：
（1）将休眠状态的某植物种子置于0～5℃的低温条件下1～2个月，可使种子提前萌发。处理过程中种子内赤霉素、脱落酸含量的变化情况如图1所示。图中曲线a、b分别表示___
______________________的含量变化；据图分析，低温处理可使种子提前萌发的主要原因有①___________________________________；②___________________________________。
（2）乙烯利是一种植物生长调节剂，能分解释放乙烯，并可以进一步诱导水果自身产生乙烯，而乙烯对水果有催熟作用，能加速水果成熟。乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生，这种乙烯合成的调节机制属于_________调节。
（3）在一天之中，白天与黑夜的相对长度，称为光周期。人们发现，植物开花与光周期有关，其中在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数才能开花的植物称为长日照植物，如冬小麦、大麦、油菜、萝卜等；日照长度短于一定时数就能开花的植物称为短日照植物，如水稻、菊花、苍耳等。某科学家将菊花顶部花芽附近的叶片去掉，并对顶部花芽和下部的叶片做了以下四组不同处理，结果如图2所示。
①该实验的目的是探究______________ _______________。
②由上述实验结果可以推知，菊花感受光刺激的部位是_____________________。
15．为研究生长素（IAA）调控植物根生长的机制，研究人员进行了系列实验。请回答下列问题：
（1）IAA的化学本质是___________，是一种可在植物顶端合成，并___________到根部，___________植物根生长的化学信息分子。
（2）由于IAA和GA在促进细胞伸长方向存在_____ ______作用，研究者推测在细胞内，IAA通过赤霉素（GA）调控根的生长，为证实上述推测，研究者进行了如下实验。
①以拟南芥___________（填“GA合成缺陷型”或“GA不敏感型”）突变体为实验材料进行图甲所示处理，测定初生根长度。图中结果表明IAA能够_____ ___拟南芥初生根的生长。去除顶芽后，突变体对赤霉素的反应_____ ___（填“增强”或“减弱”）。
②RGA是一种具有抑制生长作用的蛋白质，该蛋白的降解可受GA调控。研究者向上述突变体中转入绿色荧光蛋白（GFP）基因与RGA基因的融合基因，在荧光显微镜下观察转基因拟南芥幼苗的根尖中GFP-RGA融合蛋白的表达情况，结果如图乙所示。用GA处理前，各组根细胞均出现了绿色荧光。说明无GA时，__________ ___________。实验结果表明_______________________ ___
________。
（3）综合上述实验，推测顶芽合成的生长素调节根生长的作用机理是___________ _
___________________________________。2
1.【答案】A。【解析】在植物受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内（光敏色素不会进入细胞核），影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应，A错误；年轮的形成原因是在春夏季细胞分裂快，细胞体积大，在树干上形成颜色较浅的带，在秋冬季细胞分裂慢，细胞体积较小，树干上形成颜色较深的带，可见温度参与树木年轮形成的调节。冬小麦等植物在生长期需要经历一段时期的低温才能开花，说明温度也参与冬小麦春化作用的调节，B正确；平衡石细胞中的“淀粉体”会沿着重力方向沉降，引起植物体内一系列信号分子的改变，如通过生长素的运输导致生长素沿着重力刺激的方向不对称分布，说明“淀粉体”能将重力信号转换成运输生长素的信号，C正确；植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素调节和环境因素调节共同完成的，它们相互作用、协调配合，D正确。
2.【答案】A。【解析】不同作物的种子萌发对光照条件的要求不一样，有些不需要光，需要在暗处才能萌发，A错误；没有光不能合成叶绿素，光是合成叶绿素的必要条件，B正确；光周期的变化直接影响植物的开花时间，C正确；单侧光照射会影响到生长素的分布，导致植物向光性生长，D正确。
3.【答案】B。【解析】菊花是短日照植物，欲让其提前开花，可缩短其日照时间，A错误；橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，这种差异是由南北温度相差较大导致的，B正确；某些种子在低温储藏过程中赤霉素含量增加，利于种子萌发，脱落酸促进种子休眠，C错误；根的向地性生长是通过体内富含“淀粉体”的细胞来实现的，D错误。
4.【答案】C。【解析】IAA作为生长素，是一种信息分子，可调节植物的生长发育，A正确；温度升高，HY5减少，IAA合成增加，下胚轴伸长，故HY5是温度形态建成的负向调控因子，B正确；图示信息不能反映外源IAA的作用，所以添加外源IAA不一定可以快速启动温度形态建成，C错误；该题图只能反应IAA合成增加，下胚轴伸长，不能体现IAA浓度过高会抑制生长，D正确。
5.【答案】A。【解析】环境因素通过影响基因2的表达促进脱落酸的合成，体现了基因对性状的间接控制，即基因控制酶的产生从而控制细胞代谢，进而控制生物体的性状，A错误；由图可知，低温一方面抑制脱落酸的产生，进而抑制基因1的表达出蛋白质1，另一方面促进赤霉素的合成从而促进蛋白质1的产生，B正确；在植物生命活动过程中，光能为植物光合作用提供能量，又能作为一种信号，影响、调控植物生长、发育的全过程，C正确；植物生长发育是基因、环境和植物激素等共同调节的结果，D正确。
6.【答案】B。【解析】OsUGT75A基因表达产物可糖基化脱落酸（ABA）和茉莉酸（JA），降低种子和胚芽鞘中游离态ABA和JA含量，从而使胚芽鞘伸长，有助于提高水稻种子萌发过程中的耐淹性，因此ABA和JA可能对水稻胚芽鞘的伸长起到抑制作用，可通过促进OsUGT75A基因表达来提高水稻的耐淹性，AC正确；脱落酸合成部位是根冠、萎蔫的叶片等，能起到抑制细胞分裂的作用，B错误；植物激素是植物体一定部位产生的，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，在植物体内有信息传递的作用，D正确。
7.【答案】D。【解析】α-淀粉酶可以使淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖等小分子物质，通过呼吸作用为种子萌发提供能量，而由图分析可知，蛋白质2抑制种子萌发，蛋白质2可以促进蛋白质1的合成，因此蛋白质2不能是α-淀粉酶，A错误；光敏色素为光的受体，而根据题图，光会抑制蛋白质3的合成，因此蛋白质3不是光敏色素，B错误；种子的萌发根本上是由基因决定的，C错误；低温时会抑制蛋白质4的合成，进而有利于赤霉素的合成，抑制脱落酸的合成，同理种得浅的种子更容易感受到外界的光线，光照能通过抑制蛋白质3的合成进而促进赤霉素合成、抑制脱落酸的产生，最终通过抑制蛋白质 1和2的合成解除种子休眠，促进其萌发，D正确。
8.【答案】C。【解析】极性运输是主动运输，缺乏氧气会影响植物体内生长素的极性运输，A正确。除激素外，光照、温度、重力等环境因素对植物的生长发育也具有调节作用，B正确。光照对种子萌发的影响主要是通过光敏色素的作用，C错误。植物光敏色素能够接受光信号并将信息传递到细胞核内影响特定基因的表达，D正确。
9.【答案】C。【解析】GA具有微量而高效的特点，能促进细胞伸长，从而引起植株增高，A正确。光周期和植物激素共同参与了植物开花的调节，B正确。GA缺失突变体缺少合成赤霉素的酶，即使给予适宜光照也无法诱导开花，这个说法不准确，GA缺失突变体可以通过其他途径合成赤霉素，C错误。GA的产生和分布是基因表达调控的结果，也受到环境因素的影响，D正确。
10.【答案】C。【解析】温度是诱导植物开花的一种环境因素，A正确。生产上可用GA处理实现春天补种冬小麦，B正确。低温后才会开花是植物不适应环境的结果，这个说法不准确，低温诱导开花是植物对环境变化的一种适应策略，C错误。植物激素与环境因素共同调控植物生命活动，D正确。
11.【答案】AD。【解析】失重环境中，植物体的a侧与b侧、c侧与d侧的生长素浓度相等，A正确。有重力环境中，植物体内生长素浓度情况为a侧12.【答案】ABC。【解析】植物能够对光产生反应，可能与光敏色素这类蛋白质有关，A正确。短日照组的实验结果表明控制短日照植物开花的可能并不是日照的长度，而是夜间的长度，B正确。③组短日照植物在夜间有一个短时间的闪光，推测③不开花的原因可能是连续夜长达不到开花条件，C正确。根据实验已有的事实可推测，⑥条件下的长日照植物一定不会开花，这个说法过于绝对，因为植物开花受到多种因素的影响，D错误。
13.【答案】（1）抑制植物ABA的合成；（2）①有无光照、野生型植株和光受体缺失突变体（光受体是否缺失）；②黑暗；③在光照条件下，野生型植株在不同浓度ABA处理下种子萌发率大于突变体种子的萌发率（或在不同浓度ABA处理下，野生型植株在光照条件下的种子萌发率都大于黑暗条件；或在光照条件和不同浓度ABA处理下，野生型萌发率发大于光受体缺失突变体）；（3）在光照条件下，光敏色素蛋白感受光信号转变成有活性的Pfr形式，Pfr降低了水稻种子对ABA的敏感性（或降低了ABA的浓度），而突变体中缺乏功能性光敏色素蛋白，所以对ABA更为敏感；（4）促进钾离子外流通道打开，使得钾离子大量外流；同时抑制钾离子内流通道打开，阻断了钾离子的流入。
【解析】（1）光敏色素是一种能接受光信号的分子，是一类蛋白质（色素—蛋白复合体），分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。
（2）野生型植株能接受光信号，光受体缺失突变体不能接受光信号。分析图1可知，野生型植株ABA含量相对值低于光受体缺失突变体，说明光可能抑制植物ABA的合成。ABA抑制种子萌发，赤霉素（GA）促进种子萌发，在调控种子萌发方面，ABA与赤霉素的作用相抗衡。
（3）①由图2可知，该实验的自变量为有无光照、植物光受体是否缺失（或植物是否能够接受光信号）、ABA的浓度，因变量是种子的萌发率。
②通过比较野生型、黑暗和野生型、光照两组实验及光受体缺失突变体、黑暗和光受体缺失突变体、光照两组实验，都能发现：与光照条件下相比，黑暗条件下，随脱落酸浓度的增大，种子萌发率的下降幅度更明显，说明黑暗条件下，种子萌发对ABA处理更为敏感。
③在ABA处理浓度相同时，不论是野生型植株还是光受体缺失突变体植物，在光照条件下的种子萌发率都大于黑暗条件，由此推测光信号减弱了ABA对种子萌发的抑制效果。
14.【答案】（1）脱落酸、赤霉素；①赤霉素能促进种子萌发，低温使赤霉素含量升高，促进种子萌发；②脱落酸能抑制种子萌发，低温使脱落酸含量降低，抑制种子发芽的作用减弱；（2）正反馈；（3）菊花感受光周期刺激的部位是顶部的花芽还是下部的叶片；下部的叶片。
【解析】（1）由坐标曲线图可知，随着低温处理时间的延长，激素a含量下降，激素b含量先升高后下降。赤霉素促进发芽，脱落酸抑制发芽，已知低温处理可使种子提前萌发，因此可判断b是赤霉素，a是脱落酸；低温处理可使赤霉素含量升高，促进种子萌发，同时可使脱落酸含量降低，抑制种子发芽的作用减弱，因此种子提前萌发。
（2）乙烯对水果有催熟的作用，能加速水果成熟；乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生，故乙烯合成的调节机制属于正反馈调节。
（3）已知菊花是短日照植物，通过该实验的处理可知，短日照和长日照处理的部位是顶部的花芽和下部的叶片，因此该实验的目的是探究菊花感受光周期刺激的部位是顶部的花芽还是下部的叶片。由图示结果可以推知，菊花感受光周期刺激的部位是下部的叶片
15.【答案】（1）吲哚乙酸；极性运输（或主动运输）；调节；（2）协同；①GA合成缺陷型；促进；减弱；②IAA不引起RGA蛋白降解 IAA通过GA降解RGA蛋白；（3）顶芽合成的IAA运输到根部，通过GA降解RGA蛋白，从而解除RGA蛋白对根生长的抑制作用。
【解析】（1）IAA的化学本质是吲哚乙酸，可在植物顶端合成，并主动运输到根部，调控植物根生长。
（2）IAA和GA在促进细胞伸长方面存在协同作用。①以拟南芥GA合成缺陷型突变体为实验材料进行图甲所示处理，测定初生根长度。这样可以排除植物体自身产生的GA对实验的干扰，由图甲可知完整植株分别施加水和赤霉素作对照，发现施加赤霉素的一组初生根的长度明显增加，去顶芽后，植物体内没有生长素，再施加赤霉素后，植物初生根的长度明显缩短，及去顶芽施加IAA及赤霉素的一组植物初生根与完整植物组结果一致，因此图中结果表明IAA能够促进拟南芥初生根的生长。去除顶芽后，突变体对赤霉素的反应减弱。通过这一实验就可以把相关的推测加以证实或证伪。②按照题干“RGA是一种具有抑制生长作用的蛋白质，该蛋白的降解可受GA调控”，研究者向上述突变体中转入绿色荧光蛋白（GFP）基因与RGA基因的融合基因，在荧光显微镜下观察转基因拟南芥幼苗的根尖中GFP-RGA融合蛋白的表达情况，结果如图乙所示。从实验结果来看，图乙的未用GA处理之前，根尖内的都有RGA蛋白，说明单独的IAA不能使RGA降解，而去顶芽的一组实验表明，没有IAA时单独的GA也不能使RGA降解，而左侧和右侧的实验结果表明在有IAA时施加GA可以使绿色荧光消失，也即说明RGA被降解。说明RGA的降解是通过IAA作用于GA起作用的。因此综合上述实验结果证明IAA通过GA降解RGA蛋白。
（3）综合①IAA通过GA促进根的生长和②GA可促进RGA蛋白降解而促进根的生长，推测顶芽合成的生长素调节根生长的作用机理是顶芽合成的IAA运输到根部，通过GA降解RGA蛋白，从而解除RGA蛋白对根生长的抑制作用。

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