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气孔是由两个保卫细胞围成的空腔,主要分布在植物叶片表皮。脱落酸(ABA)可通过特定的信号转导途径调节气孔的开放程度,机制如下图。已知细胞质基质中Ca2+的浓度在20〜200mnol/L之间,液泡中及细胞外Ca2+的浓度通常高达lmmol/L。(注:每个保卫细胞同时存在“ROS”途径和“IP3,cADPR”途径)

(1)由图可知,ABA与ABA受体结合后,可通过ROS、IP3等信号途径激活__________上的Ca2+通道,使Ca2+以__________方式转运到细胞质基质中。细胞质基质中Ca2+浓度的增加,促进了K+及Cl-流出细胞,使保卫细胞的渗透压降低,保卫细胞__________(填“吸水”或“失水”),气孔关闭。

(2)有人推测,ABA受体有胞内受体和细胞膜上受体两种,为探究ABA受体位置,研究者进行了下列实验,请完善实验方案。

实验一

实验二

步骤一

培养叶片下表皮组织

培养叶片下表皮组织

步骤二

向培养液中添加同位素标记的ABA

向保卫细胞内直接注射足以引起

气孔关闭的一定浓度ABA

步骤三

检测

检测气孔开放程度

实验结果

细胞膜表面放射性明显强于细胞内,气孔关闭

气孔不关闭

(3)据实验一、二推测ABA受体只位于细胞膜上,但有人认为直接注入细胞的ABA可能被降解,导致气孔不关闭。因此设计了两种防降解的“笼化ABA”,光解性“笼化ABA”能在紫外光作用下释放有活性的ABA,非光解性“笼化ABA”则不能。

实验三

Ⅰ组

Ⅱ组

步骤一

培养叶片下表皮组织

步骤二

将i________显微注射入保卫细胞内

将ii________显微注射入保卫细胞内

步骤三

用iii________照射保卫细胞30s

步骤四

检测气孔开放程度

实验结果

气孔关闭

气孔不关闭

综合实验一、二、三结果表明,ABA受体位于________________________。

(4)植物在应答ABA反应时能产生一类磷脂一S1P(如图所示)。为检验“S1P通过G蛋白起作用”的假设,用ABA处理拟南芥G蛋白缺失突变体保卫细胞,检测气孔开放程度的变化。请评价该实验方案并加以完善和修订________________________。

高三生物非选择题困难题

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