Question

藜是一种耐旱且在一定环境条件下耐旱性可变的植物,为了研究干旱对藜干旱诱导蛋白基因表达的影响,研究人员做了如下实验。请回答下列问题:

材料用具:

若干抗旱的藜种子,培养液,一定量的浓度分别为5%、10%、20%(m/v)PEG(无毒性聚乙二醇)的培养液,石英砂和塑料盒等。

实验步骤:

第一步:选取若干抗旱的藜种子,消毒、洗净后放入盛有培养液和石英砂的塑料盒中,在室温下培养至藜幼苗长出3～4叶。

第二步:选取数量相等且长势相同的藜幼苗分别放入含有等量的5%、10%、20%(m/v)PEG的培养液中继续培养(不考虑培养过程中培养液浓度变化)。

第三步:在第0、1、3、5、7天分别取相同部位、相同大小且数量相等的叶片,洗净、吸干,测量叶片中的可溶性蛋白产生量。

实验结果:如下图所示。

(1)该实验中的自变量是    ,无关变量是    (至少写两个)。

(2)用含有等量5%、10%、20%(m/v)PEG的培养液来替代不同干旱程度的土壤做实验,其优点是    。

(3)实验步骤    设计不合理,理由是    。

(4)根据实验结果分析,前5天不同浓度的PEG是通过影响    而导致可溶性蛋白产量增加;可溶性蛋白帮助藜抵抗干旱环境的原因可能是    ,从而增强植物细胞的    能力。

(5)在浓度为20%的PEG条件下,第5天后可溶性蛋白产生量下降,其原因可能是藜处于高浓度的PEG溶液中时间过长,植物体内    受抑制,影响细胞代谢。

Answer

(1)PEG的浓度 处理时间、叶片的数量和大小、幼苗的数量等(答案合理即给分)

(2)可防止土壤中的物质对实验结果造成干扰

(3)二 没有设置不含PEG的培养液作为对照

(4)干旱诱导蛋白基因的表达 提高细胞液的渗透压 吸水

(5)蛋白质合成

【解析】

试题分析：

（1）由题目所给实验第二步可知该实验中自变量为PEG浓度；由第三步可知因变量是细胞中的可溶性蛋白产生量，其余均为无关变量，例如处理时间、叶片的数量和大小、幼苗的数量、叶片部位、塑料盒的大小等。

（2）因为土壤中含有很多未知的化合物，为了遵循探究实验的单一变量原则，防止土壤中的物质对实验结果造成干扰，所以采用含有等量5%、10%、20%(m/v)PEG的培养液替代不同干旱程度的土壤来做实验。

（3）实验步骤二的设计不合理；理由是没有设置不含PEG的培养液作为对照，缺乏说服力。

（4）本实验的目的是探究干旱对藜干旱诱导蛋白基因表达的影响，根据实验结果可知，前5天不同浓度的PEG是通过影响干旱诱导蛋白基因的表达而导致可溶性蛋白产量增加；可溶性蛋白是细胞液中的溶质颗粒，增加可溶性蛋白可以提高细胞液的渗透压，增强植物细胞的吸水能力。

（5）在浓度为20%的PEG条件下，第5天后可溶性蛋白产生量下降，其原因可能是藜处于高浓度的PEG溶液中时间过长，植物体内蛋白质合成受抑制，影响细胞代谢。

考点：本题考查探究干旱对藜干旱诱导蛋白基因表达的影响的实验的相关知识，意在考查考生具备验证简单生物学事实的能力，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。