ABA 是一类在植物生活条件不适宜时的抗逆信号分子。当土壤干旱时,ABA 大量产生并传送到叶片,作用于保卫细胞,引起气孔关闭。
(1)ABA 还具有的生理作用是_____。如果用放射性 ABA 饲喂叶片,发现它可以向上运输到茎和向下运输到根,说明它在植物体中的运输不是_____运输。
(2)当土壤水分胁迫开始时,根部与干土直接接触,刺激合成 ABA 运输到叶片的木质部。在叶片中 ABA 的分布情况如图:(虚线左右表示不同条件下ABA 的运输情况)
由图可知,不同水分条件下木质部汁液的_____不同。与水分充足相比,水分胁迫时更有利于 ABA 发挥作用,导致气孔关闭,以此来降低蒸腾。原因是_________。
(3)研究发现了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)。
由图可知,当 ABA 与质膜和内质网膜上受体结合后,通过_____两条途径来协同作用使气孔维持关闭状态。
(4)为进一步研究ABA 受体与气孔关闭的关系,研究者用烟草进行了实验,其中对照组和实验组应选择的实验材料及处理分别包括(填选项前的符号)_____。如果实验结果为_____,则说明 ABA 受体增多能够加速气孔的关闭。
a.野生型烟草植株 b.超表达 ABA 受体基因的烟草植株 c.用营养液培养 d.用加甘露醇的营养液培养 e.定期测量气孔的孔径 f.定期测量烟草植株的持水力
(5)ABA 能够提高作物的抗逆性,有利于作物增产。根据所学的生物工程技术,提出生产ABA 的大致思路。
_____
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水稻是我国最重要的粮食作物,通常只能在南方和最好的耕地种植。为拓展水稻的种植范围,将水稻与高粱进行杂交获得高粱稻。
(1)研究者为了让水稻和高粱得以杂交,将水稻和高粱的花粉混合,授给花粉未成熟就进行________的水稻,收获F1种子,种植后同时出现多种变异类型。选择其中表型优良且与母本差异明显的植株进行________操作,收获自交种子,连续自交从中选育出某后代品系——高粱稻RS125。
(2)RS125呈现杆特高(2米)特粗(1厘米)、喜光耐旱的特征,此____________明显与高粱相似。连续三年收获的RS125均呈现同样的特征,这就排除了____________因素对基因表达的影响。
(3)为判断RS125发生变异的原因,取RS125的________,进行解离、漂洗、染色、制片,显微摄影后____________与对比,发现RS125并不携带高粱的染色体片段。
(4)根据以上信息研究者提出假设:RS125的形成是来自高粱花粉的DNA断裂后部分片段整合到水稻基因组中的结果。为验证这一假设,研究者提取了水稻(R)、高粱(S)高粱稻(RS)的根、叶研磨成匀浆,收集其中的蛋白质进行电泳,观察到结果如图所示:
①图中实验结果支持上述假设,判断的依据是________________。
②三组实验结果都有条带I和II,从进化的角度分析,原因是____________。
③若想进一步从分子水平直接验证上述假设,请写出实验思路,并预期实验结果____________。
(5)为扩大RS125的种植范围,还需进行哪些研究?请提出一个进一步研究的课题。________________________________________________
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白叶枯细菌可导致水稻籽粒重量降低、减产,研究水稻的抗白叶枯病基因及其机理具有重要意义。
(1)水稻A品系感病,B品系抗病,两者只有极少数基因存在差异,研究者将从A品种中获得的基因D连接到Ti质粒中,用________法将D基因转入到B品系中。检测发现有30株转入成功的突变体,表型均为感病。将其中的4个突变株自交,向其子一代接种____________,检测感病情况并统计,结果如下表。
突变株1的子一代 | 突变株2的子一代 | 突变株3的子一代 | 突变株4的子一代 | |
总数 | 14 | 19 | 40 | 15 |
感病株数 | 11 | 13 | 28 | 12 |
抗病株数 | 3 | 6 | 12 | 3 |
由表中结果可知,____________是显性性状,根据上述4个突变株的____________可以推测控制该性状的基因遵循分离定律。
(2)为研究D/d基因与水稻抗病的关系,研究者通过序列对比,在B品系中发现了与D基因序列非常相似的基因d,两基因在编码区和非编码区均存在差异。
①研究人员发现D基因编码区中一个碱基对的替换造成该处编码的氨基酸由丙氨酸(密码子为GCU、GCC、GCA、GCG)变为苏氨酸(密码子为ACU、ACC、ACA、ACG)。研究人员据此信息推测品系B产生抗病性的原因可能是_______。
②研究人员使用了RNA干扰技术来减少D、d基因的翻译。使用RNA干扰后,发现A品系植株表型由感病变为抗病,B品系的植株抗性进一步增强。由此可知,D/d基因与抗病性的关系为____________。说明d基因在_______区的序列与D基因不同,导致其基因表达的调节不同于D而使B品系具有抗病性。
(3)为进一步确定白叶枯细菌和D/d基因表达调控的关系,科研人员对两品系分别接种了白叶枯细菌,然后提取了它们的____________,经反转录合成cDNA片段。以cDNA片段为模板,分别用D、d基因的特异性引物进行PCR,结果见图。对照组除未接种病菌外其他处理与实验组相同。由图可知____________。
(4)综合上述研究结果,请你提出一种防治水稻白叶枯病的思路____________________________________________________________________。
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阅读下面的材料,完成(1)~(4)题。
诱导多能干细胞技术
在成体动物中许多组织如皮肤、血液和小肠上皮的细胞寿命很短,需要不断地被相应的新细胞替换。但是,在分化的过程中,细胞往往因为高度分化而失夫了再分裂的能力, 最终走上衰老死亡。为了弥补这一不足,机体在发育过程中还保留了一部分未分化的原始细胞,也就是干细胞。
在体内,分化是不可逆的,但是科学家找到了在体外逆转分化的方法—诱导多能干细胞(iPSC)。诱导多能干细胞最初是日本科学家山中伸弥于 2006 年利用病毒载体将四个重编程因子(Oct4, Sox2, Klf4 和 c-Myc)导入体细胞中使体细胞恢复分裂能力的方式。
诱导多能干细胞技术是一种新兴的治疗方法。目前,已经在皮肤、心脏、眼睛、骨骼肌、神经组织、胰腺、血液等方面建立起了干细胞治疗的模型,通过特殊的移植技术将诱导多能干细胞移植到体内,代替那些正常或非正常死亡的细胞,从而恢复机体功能。例 如,美国哈佛医学院的科研人员将成体细胞来源的 iPSC 转化为造血干细胞,该成果有望解决血液和骨髓供体不足的问题,对血液疾病的治疗具有重要意义。日本京都大学的科研人员将人类 iPSC 来源的多巴胺能干细胞移植到患帕金森病的食蟹猴体内,发现食蟹猴的帕金森病症状在两年内得到持续改善。干细胞还可以让人类衰老细胞恢复活力,研究人员对衰老细胞利用几种重编程因子处理一段时间后,通过比较不同组的实验结果发现老年细胞的基因表达与年轻细胞更为相似。
由上可以看出,诱导多能干细胞的研究在疾病治疗方面发挥了一定的作用。通过了解正常细胞的分化发育过程,了解调控干细胞分化的基因,将有助于洞悉疾病的形成原因, 并研发相应的治疗策略。
(1)举例说出两种类型的干细胞_____。干细胞分化成不同组织细胞的机理是_____。胚胎干细胞可以分化成机体所有细胞,说明其具有发育的_____。
(2)教材所学的体外逆转分化还包括_____。(举出 2 个例子)
(3)结合课本知识和文中信息,写出多能干细胞与诱导多能干细胞的异同_____。
(4)结合本文和所学内容,说出干细胞在细胞和器官水平上的应用_____。
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杨树被农杆菌感染后会增生并长出瘤状物,称为冠瘿。冠瘿的形成是由于农杆菌携带有天然的Ti质粒,结构如下图。其中,冠瘿碱是一种含氮有机物,只有农杆菌可以利用,作为专属“食物”。下列相关分析,错误的是( )
A.质粒上的细胞分裂素基因在农杆菌寄生过程中不发挥作用
B.农杆菌利用杨树冠瘿中的含氮物质合成冠瘿碱
C.质粒上冠瘿碱合成和代谢基因的相对位置是自然选择的结果
D.Ti质粒过多的农杆菌不利于在种内斗争中存活
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水稻叶片的卷叶性状表现型有高度卷(AA_ _、_ _bb)、中度卷(AaB_)或平展叶(aaB_)。利用A、B、C三个纯合品系进行杂交实验,结果如下。请回答:
P | F1 | F2 | |
实验一 | 品系高度卷A×品系B平展叶 | 中度卷 | 高度卷:中度卷:平展叶=1:2:1 |
实验二 | 品系A高度卷×品系C高度卷 | 中度卷 | 高度卷:中度卷:平展叶=7:6:3 |
(1)实验一中,F1中度卷植株基因型为___________。若品系B与品系C杂交,F2的表现型及比例为___________。
(2)现有多株表现型为高度卷的纯合植株,欲通过一代杂交实验判断其基因型:
①若让待测植株与品系C杂交,有时不能依据杂交结果判断其基因型,说明理由____。
②若让待测植株与_______(填“品系A”“品系B”或“实验二中的F1")杂交,则能依据杂交结果判断其基因型。
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玉米籽粒的颜色有紫色、黄色和白色三种,味道有甜味和非甜昧两种。某研究所科研人员做了一系列的杂交实验,结果如下表。请分析回答有关问题:
(1)若第五组实验的籽粒颜色及比例为紫色:黄色:白色=12:3:1,则F1紫色籽粒的基因型有_______种,F1中所有黄色籽粒的玉米自交,后代中白色籽粒的比例应是_______.
(2)若只研究黄色和白色玉米籽粒颜色的遗传,发现黄色基因T与白色基因t是位于9号染色体上的一对等位基因(含有异常9号染色体的花粉不能参与受精作用)。现有基因型为Tt的黄色籽粒植株A,其细胞中9号染色体有一条异常。
①为了确定植株A的T基因位于正常染色体还是异常染色体上,让其进行自交产生F1。如果_______则说明T基因位于异常染色体上。
②以植株A为父本,正常的白色籽粒植株为母本杂交产生的F1中,发现了一株黄色籽粒植株B,其9号染色体上基因组成为Ttt,且T位于异常染色体上。该植株的出现可能是由于_______造成的。
③若②中的植株B在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机地移向细胞两极并最终形成含l条和2条9号染色体的配子,那么以植株B为父本进行测交,后代中得到的含异常染色体的植株占_______。
(3)科研人员将纯合甜昧和纯合非甜味玉米间行种植,如下图所示,且雌蕊接受同株和异株花粉的机会相等。请通过分析各行玉米的种子性状,判断甜味和非甜味的显隐性关系。
①若A、C行的植株种子是______________,B、D行的植株种子是_______,则甜味是显性。
②若A、C行的植株种子是___________,B、D行的植株种子是________,则非甜味是显性。
(4)若(3)中非甜昧是显性,现将B行植株的种子发育成的新个体(F1)进行随机交配,则所得种子的甜味与非甜味比例是_______。
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选取某植物幼苗进行了无土栽培实验,右下图为该幼苗的光合速率、呼吸速率随温度变化的曲线图,请分析回答相关问题:
(1)A点时叶肉细胞中O2的移动方向是_________。研究者用含 的葡萄糖追踪根细胞有氧呼吸中的氧原子,其转移途径是____。
(2)据图分析,光合酶对温度的敏感度比呼吸酶对温度的敏感度_____,温室栽培该植物,为获得最大经济效益,应控制的最低温度为____℃。
(3)图中____点光合作用制造的有机物是呼吸作用消耗有机物的两倍。
(4)研究者分别用12%的氧气和22%的氧气对两组幼苗的根系进行持续供氧。一段时间后,测得用12%的氧气处理植株的干重显著低于另一组,原因是________。
(5)为了探究不同条件对植物光合速率和呼吸速率的影响,用8株各有20片叶片、大小长势相似的某盆栽植株,分别放在密闭的玻璃容器中,在不同条件下利用传感器定时测定密闭容器中二氧化碳的含量。实验结果统计如下表:
(注:“+”表示环境中二氧化碳增加;“一”表示环境中二氧化碳减少)
①用编号为2、4、6、8的装置可构成一个相对独立的实验组合,该实验组合的目的是探究_____。由表可知,植物呼吸作用和光合作用最强的分别是第____编号组实验。
②在编号为1的装置中,叶肉细胞叶绿体中ATP的移动方向是____。
③现有一株某植物的叶黄素缺失突变体,将其叶片进行了红光照射光吸收测定,与正常叶片相比,实验结果是光吸收差异_____(“不”或“非常”)显著。
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蚯蚓是森林中的土壤动物之一,主要以植物的枯枝败叶为食。为探究蚯蚓对森林凋落物的作用,研究者做了如下实验。
(1)森林生态系统中的各种生物称为______。从生态系统的成分角度看,蚯蚓属于______,从生态系统的功能角度看,蚯蚓的行为促进了______。
(2)研究者选择4个树种的叶片做了不同处理,于6~9月进行了室外实验。每种叶片置于两个盆中,与土壤混合均匀,将数目相等的蚯蚓置于其中饲养,统计蚯蚓的食物消耗量,结果如下表。
单位体重蚯蚓日平均食物消耗量(mg/(g.d))
不同处理 | 蒙古栎 | 杨 | 红松 | 白桦 |
未分解叶 | 2.44 | 5.94 | 4.79 | 7.30 |
半分解叶 | 7.20 | 9.42 | 8.71 | 5.23 |
①实验所选择蚯蚓生长状况基本一致,其目的是______。为了排除土壤中原有动物和微生物对实验的影响,应该在实验前对土壤进行______处理。
②据表分析,蚯蚓对半分解叶的消耗量明显______未分解叶的消耗量,在不同叶片中,对______最为喜好。由此说明______是影响蚯蚓摄食偏好的主要因素。
(3)依据上述实验分析,若在红松林和蒙古栎林中种植一些杨树,有利于增加______的数量和种类,增加整个生态系统的______。
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人体内环境的稳态需要多种调节机制(神经调节、体液调节和免疫调节)共同发挥作用。下图甲表示反射弧示意图,图乙表示病原体侵入人体后机体发生的特异性免疫过程。下列有关叙述中,正确的是
A. 图甲中,神经信息在b、c和e中传递的形式都相同
B. 图甲中,神经信息在b、c和e中传递的速率都相同
C. 接种后的机体被相同病原体再次感染时,产生免疫的主要途径是图乙中的⑥→⑧→⑨
D. 图乙中,细胞a、细胞c和细胞d的作用,都具有特异性
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