Question

脱落酸（ABA）有“逆境激素”之称，在植物对抗干旱等不利环境因素时起重要作用。

（1）ABA对植物的生命活动起______作用，其合成经过细胞内复杂的生物化学反应过程，需要NCED1~NCED5等酶的______作用。

（2）研究人员对水稻进行干旱胁迫4h及复水4h处理，测定叶片中ABA含量及相关基因的mRNA含量，结果如图1。

①由图1中甲图可知，干旱胁迫下，叶片ABA含量______，诱导叶片气孔______，减少水分散失。

②NCED1~NCED5基因的表达具有组织特异性，如NCED4基因主要在根中表达。

仅根据图1的结果，能否确认NCED4基因不是干旱胁迫的响应基因。请做出判断并说明理由：______。

（3）研究人员将NCED3基因作为目的基因，正向连接构建表达载体导入水稻细胞，获得转基因幼苗Ⅰ，反向连接构建表达载体（转录NCED3基因的非模板链），获得转基因水稻幼苗Ⅱ。将两种幼苗与野生型水稻幼苗一起培养，干旱胁迫处理15天后，检测植株相关生长指标及体内ABA含量，部分结果如下表和图2。

水稻 幼苗	处理	每株地上部分 干重（g）	每株根干重（g）
野生型	正常灌溉	0.50	0.12
干旱胁迫	0.41	0.20

①据表中结果阐述干旱胁迫下野生型植株形态改变的生物学意义：______。

②图2中1、2、3组ABA含量无明显差异的原因是______。

③综合上述研究，分析第6组植株ABA含量低于第4组的原因是______。

（4）干旱胁迫下，野生型植株和NCED3基因敲除突变体中NGA1蛋白含量均增加。研究人员推测NGA1蛋白是干旱环境促进NCED3基因表达的调控因子。检测______植株的NCED3基因表达量，结果为实验组低于对照组，初步支持上述推测。若要进一步验证推测，应选择的实验材料、实验组处理及预期结果包括______（填选项前的符号）。

a．NGA1基因敲除突变体    b．NCED3基因敲除突变体   c．导入含NGA1突变基因的表达载体   d．导入含NGA1基因的表达载体    e．导入空载体      f．正常供水环境    g．模拟干旱环境    h．NCED3-mRNA含量高于对照组    i．NCED3-mRNA含量低于对照组

Answer

调节 催化 增加 关闭 不能，NCED4基因主要在根中表达，检测的是叶片mRNA含量（或NCED基因表达具有组织特异性） 地上部分生长缓慢可减少蒸腾作用，并将有机物更多地分配给地下部分；地下部分生长快利于水分的吸收 干旱是促进（启动）NCED3基因表达的信号（正常灌溉下NCED3基因几乎不表达） 反向连接载体的导入干扰了NCED3基因的表达（翻译），NCED3的合成减少 NGA1基因敲除突变体和野生型植株 adgh

【解析】

1、植物激素是由植物体内产生，并从产生部位运输到作用部位，对植物的生长发育具有显著影响的微量有机物，ABA主要在植物体的根冠、萎蔫的叶片中合成。脱落酸（ABA）是一种抑制生长的植物激素，因能促使叶子脱落而得名。除促使叶子脱落外尚有其他作用，如使芽进入休眠状态、促使马铃薯形成块茎、抑制细胞生长、引起气孔关闭以及调节种子胚的发育等生理作用。

2、分析图1中甲图可知，干旱胁迫下，叶片ABA含量增加，引起气孔关闭，降低蒸腾作用，减少水分的散失；图1中乙图和丙图都是对叶片中相关基因的mRNA含量进行的测定，根据题意NCED4基因在根细胞中表达，因此根据图1无法确认NCED4基因与干旱胁迫的关系。

分析表中数据可知：在干旱缺水条件下，野生型植株中脱落酸抑制茎叶的生长，同时促进根的生长，说明脱落酸的这种作用，有利于植物适应缺水环境。

分析图2可知，在正常灌溉的条件下，1、2、3组中ABA含量无明显的差异性，可能是在正常灌溉条件下NCED3基因不表达；干旱胁迫下，4、5、6组中ABA含量均有增加，特别是转基因水稻幼苗ⅠABA增加最多，转基因水稻幼苗Ⅱ增加最少。

（1）ABA作为植物激素对植物生命活动起到调节作用，ABA在合成过程中需要多种酶的催化作用。

（2）①由图1中甲图可知，干旱胁迫下，叶片ABA含量增加，诱导植物气孔关闭，降低蒸腾作用，减少水分散失。

②根据题意，NCED1―NCED5基因的表达具有组织特异性，NCED4基因主要在根中表达，而图1的结果，检测的是叶片mRNA含量，因此不能确认NCED4基因不是干旱胁迫的响应基因。

（3）①据表中结果，可以看出施加ABA后，根生长加快，从土壤吸收水分增多；茎叶生长减慢，植物叶片的蒸腾速率会减慢，水分散失减少，并将有机物更多地分配给地下部分以对环境的变化作出反应。

②识图分析可知，图2中1、2、3组ABA含量无明显差异，而4、5、6组ABA含量都有所增加，1、2、3组水稻细胞内均有NCED3，分析其原因可能是正常灌溉下NCED3基因几乎不表达，因此三组的ABA几乎无明显差异性。

③分析图2可知，干旱胁迫下，4、5、6组中ABA含量均有增加，特别是第5组转基因水稻幼苗ⅠABA增加最多，第6组转基因水稻幼苗Ⅱ增加最少，且低于第4组ABA含量，第6组植株是反向连接构建表达载体（转录NCED3基因的非模板链），获得转基因水稻幼苗Ⅱ，可能反向连接载体的导入干扰了NCED3基因的表达（翻译），使得NCED3的合成减少所致。

（4）根据题意，该实验的目的是推测NGA1蛋白是干旱环境促进NCED3基因表达的调控因子。该实验的自变量是NGA1基因的有无，因此通过检测野生型植株（对照组）和NGA1基因敲除突变体植株（实验组）的NCED3基因表达量，如果结果为实验组低于对照组，则初步支持上述推测；若要进一步验证推测，应继续选择NGA1基因敲除突变体植株为实验材料，为其导入含NGA1基因的表达载体，使其细胞内含有了NGA1基因，然后将该植株放在模拟的干旱条件下实验，若推测成立，则NGA1基因表达的NGA1蛋白促进NCED3基因的表达，那么检测实验组和对照组细胞内NCED3-mRNA含量，则 NCED3-mRNA含量高于对照组。