Question

2．為探究植物免疫的作用機(jī)制，科研人員以擬南芥為材料進(jìn)行研究．

（1）病原菌入侵植物時(shí)，植物細(xì)胞膜表面的膜蛋白可以識別病原菌，病原菌可向植物體內(nèi)注入一些效應(yīng)因子來抑制植物的免疫．植物通過讓感病部位出現(xiàn)類似于動物細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象，阻止病原菌的進(jìn)一步擴(kuò)散．植物和病原菌在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，稱為共同（協(xié)同）進(jìn)化．
（2）植物對抗病原體的免疫包括兩方面，一方面是細(xì)胞表面的物理屏障，如質(zhì)膜和細(xì)胞壁間形成胝質(zhì)沉淀，有效防御病原體的入侵；另一方面是植物細(xì)胞分泌的起防御作用的化學(xué)物質(zhì)，如H₂O₂．科研人員用白粉菌侵染擬南芥突變體，得到如圖1和圖2所示結(jié)果．
據(jù)圖可知，E基因敲除導(dǎo)致胝質(zhì)沉淀量和H₂O₂產(chǎn)生量均增加，據(jù)此推測E基因的功能是抑制植物兩方面的免疫．
（3）研究表明，水楊酸和茉莉酸信號作用通路在植物免疫中具有重要作用．已知P基因控制水楊酸的合成，C基因是茉莉酸信號通路上的關(guān)鍵基因．科研人員利用P基因敲除突變體和C基因敲除突變體進(jìn)一步研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3．
①據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測，P基因?qū)χ仓昝庖哂写龠M(jìn)（填“促進(jìn)”或“抑制”）作用．
②依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，E基因的作用與水楊酸信號通路有關(guān)，并且E基因是P基因上游（填“上游”或“下游”）的調(diào)控基因．判斷依據(jù)是第5組與第1組結(jié)果相近，第6組與第2組結(jié)果相近，說明C基因不參與白粉菌誘導(dǎo)的植物免疫，E基因的作用與茉莉酸信號通路無關(guān)；第4組與第3組結(jié)果相近，遠(yuǎn)高于第2組，說明E基因的作用需要正常P基因的作用，E基因位于信號通路上游．
③一種驗(yàn)證上述推測的方法是：檢測并比較野生型和E基因敲除突變體植株中的水楊酸含量．

Answer 1

分析 （1）（2）小題對植物免疫的一般原理進(jìn)行了一些鋪墊，（3）小題將信號通路研究的一般思想方法滲透其中．研究人員往往利用敲除突變體進(jìn)行信號通路的研究，將雙基因敲除突變體的表現(xiàn)型與單基因敲除突變體比較，分析被敲除基因在信號通路中的上下游關(guān)系．

解答 解：（1）根據(jù)免疫反應(yīng)的原理可知，病原菌入侵植物時(shí)，植物細(xì)胞膜表面的膜蛋白可以識別病原菌，病原菌可向植物體內(nèi)注入一些效應(yīng)因子來抑制植物的免疫．植物和病原菌在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，稱為共同（協(xié)同）進(jìn)化．
（2）分析圖1，E基因敲除突變體的胝質(zhì)沉淀量高于野生型；分析圖2，E基因敲除突變體的H₂O₂產(chǎn)生量高于野生型；而通過圖3柱形圖可以看出，E基因敲除突變體的白粉病發(fā)病程度低，由此可以推測E基因敲除導(dǎo)致胝質(zhì)沉淀量和H₂O₂產(chǎn)生量均增加，因此推測E基因能夠抑制植物兩方面的免疫．
（3）①圖3柱形圖看出，P基因敲除突變體的白粉病發(fā)病程度很高，由此可以推測，P基因?qū)χ仓昝庖哂写龠M(jìn)作用．
②依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，E基因的作用與水楊酸信號通路有關(guān)，第5組與第1組結(jié)果相近，第6組與第2組結(jié)果相近，說明C基因不參與白粉菌誘導(dǎo)的植物免疫，E基因的作用與茉莉酸信號通路無關(guān)；第4組與第3組結(jié)果相近，遠(yuǎn)高于第2組，說明E基因的作用需要正常P基因的作用，E基因位于信號通路上游，并且E基因是P基因上游的調(diào)控基因．
③一種驗(yàn)證上述推測的方法是：檢測并比較野生型和E基因敲除突變體植株中的水楊酸含量．
故答案為：
（1）膜蛋白    共同（協(xié)同）進(jìn)化
（2）胝質(zhì)沉淀量和H₂O₂產(chǎn)生量均增加 抑制植物兩方面的免疫
（3）①促進(jìn)
②上游 第5組與第1組結(jié)果相近，第6組與第2組結(jié)果相近，說明C基因不參與白粉菌誘導(dǎo)的植物免疫，E基因的作用與茉莉酸信號通路無關(guān)；第4組與第3組結(jié)果相近，遠(yuǎn)高于第2組，說明E基因的作用需要正常P基因的作用，E基因位于信號通路上游（注：要求從兩方面作答）
③野生型和E基因敲除突變體植株中的水楊酸．

點(diǎn)評 本題以植物免疫機(jī)理及信號通路研究為背景，主要考查學(xué)生獲取信息能力和實(shí)驗(yàn)探究能力．（3）小題較難，但對思維的邏輯性、完整性要求較高，學(xué)生在其它練習(xí)中遇到過類似的設(shè)問和思考方法的概率很小．建議考慮學(xué)生情況，完整使用或適當(dāng)簡化使用．