Question

叶片保卫细胞没有大的液泡，通过改变细胞质基质的渗透压，控制细胞吸水和失水。当环境水分充足时，保卫细胞吸水膨胀，气孔打开，反之关闭。科研人员对脱落酸（ABA）调节干旱环境下拟南芥气孔开闭的机制进行了研究，结果如下图所示。

（1）ABA是细胞之间传递____________的分子，可以调节气孔开闭。

（2）由图甲结果可知，干旱处理会__________叶片细胞的渗透压，进而促进ABA的合成和分泌，增加____________，导致气孔关闭。恢复供水后，ABA含量下降，气孔打开。

（3）依据图甲实验结果推测：对气孔调节功能丧失突变体施加一定浓度的ABA后，与对照组相比，如果实验结果为_________________，则说明该突变体的气孔开闭异常是ABA合成缺陷导致。

（4）研究表明，细胞内外K⁺浓度差是影响保卫细胞吸水和失水的主要因素，保卫细胞膜上有K⁺内流和外流两种通道蛋白，K⁺通道的开闭受钙离子浓度的调控。研究ABA调节气孔开闭与钙离子浓度的关系，结果如图乙。请结合图甲，解释实验组气孔开度明显小于对照组的原因是什么？____________。

Answer

信息（信号） 增大 气孔阻力 渗透压相对值和气孔阻力增加 ABA促进细胞质Ca2+浓度增加，高浓度的Ca2+抑制K+内流通道蛋白打开，促进K+外流通道蛋白打开，细胞质基质内K+减少，细胞质渗透压下降，（细胞外液渗透压升高），细胞失水，气孔开度减小

【解析】

脱落酸是一种抑制生长的植物激素，因能促使叶子脱落而得名。可能广泛分布于高等植物。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等。对细胞的伸长也有抑制作用。素有“逆境激素”之称。本题接下来的问题均是在探讨拟南芥在ABA诱导的气孔关闭信号通路中，K+浓度、 Ca2+之间的关系，旨在深入了解气孔运动机理。

（1）ABA是一种植物激素，可在细胞之间传递信息（信号），可以调节气孔开闭。

（2）由图甲结果可知，干旱处理细胞为减少水分散失，会增大叶片细胞的渗透压，进而促进ABA的合成和分泌，增加气孔阻力，导致气孔关闭以保证水分含量；恢复供水后，ABA含量下降，气孔打开。

（3）依据图甲实验结果推测：对气孔调节功能丧失突变体施加一定浓度的ABA后，如果该突变体的气孔开闭异常是ABA合成缺陷导致，则该突变体施加一定浓度的ABA后会恢复正常，与对照组相比结果应与对照组相同，故实验结果中该突变体的渗透压相对值和气孔阻力增加。

（4）研究表明，细胞内外K+浓度差是影响保卫细胞吸水和失水的主要因素，保卫细胞膜上有K+内流和外流两种通道蛋白，K+通道的开闭受钙离子浓度的调控。研究ABA调节气孔开闭与钙离子浓度的关系，分析图乙可知：请结合图甲，解释实验组气孔开度明显小于对照组，结合图甲分析可知，原因可能是 ABA促进细胞质Ca2+浓度增加，高浓度的Ca2+抑制K+内流通道蛋白打开，促进K+外流通道蛋白打开，细胞质基质内K+减少，细胞质渗透压下降，（细胞外液渗透压升高），细胞失水，气孔开度减小导致的。