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施肥不合理等原因使得土壤盐渍化现象日趋严重,导致西瓜的产量和品质逐年下降。研究发...

施肥不合理等原因使得土壤盐渍化现象日趋严重,导致西瓜的产量和品质逐年下降。研究发现嫁接可以提高西瓜的耐盐性。科研人员以西瓜为接穗,瓠瓜为砧木,嫁接后培养获得嫁接苗,探究了嫁接西瓜的耐盐机制。请回答问题。

1)嫁接苗西瓜接穗枝条上的嫩芽可以产生____________,运输至与瓠瓜贴合处促进伤口愈合。

2Na+在植物细胞中积累会导致生物膜系统受损。研究人员利用高盐和普通培养液,分别培养了西瓜的自根苗和嫁接苗,并检测了各组植株不同部位的Na+含量,结果如下图。

①西瓜的自根苗是以西瓜为接穗与同种西瓜嫁接而成的植株,实验中a组的作用是为了排除________对实验结果的影响。

②图中结果显示高盐处理后,自根苗体内的Na+主要分布在接穗茎中,而嫁接苗体内的Na+主要分布在根部,可推测嫁接苗____________

③研究发现,高盐处理下嫁接苗的产量高于自根苗。比较图中________组结果,推测原因可能是嫁接苗叶肉细胞中生物膜系统受损较轻,对光合作用的________阶段抑制作用减弱,使得产量有所提升。

3)同时,研究人员对各组植株根和叶中的激素进行了检测,结果如下表。

组别

a

b

c

d

器官

ABA含量(ngg-1

180

35

115

40

90

45

50

60

生长素和细胞分裂素的比值

68

55

90

49

62

50

12

4

 

ABA大量积累会促进气孔关闭。表中结果显示,高盐处理的嫁接苗叶片中ABA含量较高。由此说明,嫁接苗可能____________,提高西瓜的耐盐性。

②上表显示,高盐处理后嫁接苗根中____________,说明高盐环境下,嫁接苗通过促进根的形成和生长,促进水分和营养物质的吸收,从而增强西瓜嫁接苗对高盐环境的____________性。

4)在盐渍化的土壤上种植普通西瓜时,是否可以通过适当施加ABA或生长素类似物来提高产量?请结合上述研究结果说明你的理由____________

 

植物激素 嫁接操作和培养液中其他成分 将Na+截留在根中,以减少其对植株地上部分生物膜的影响。 d和b 光反应 使西瓜叶片的水分散失减弱 生长素和细胞分裂素的比值升高 适应 可以。上述研究结果显示高盐环境下嫁接苗可通过提高叶片中ABA含量和根中生长素的比例,提高耐盐能力,提高西瓜产量。因此给普通西瓜植株施加适量的外源ABA或生长素类似物,也可以提高其耐盐性,增加其产量。 【解析】 1、植物激素是由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。 2、五类植物激素的比较: 名称 合成部位 存在较多的部位 功能 生长素 幼嫩的芽、叶、发育中的种子 集中在生长旺盛的部位 既能促进生长,也能抑制生长;既能促进发芽,也能抑制发芽;既能防止落花落果,也能疏花蔬果 赤霉素 未成熟的种子、幼根和幼芽 普遍存在于植物体内 ①促进细胞伸长,从而引起植株增高②促进种子萌发和果实发育 细胞分裂素 主要是根尖 细胞分裂的部位 促进细胞分裂 脱落酸 根冠、萎蔫的叶片 将要脱落的器官和组织中 ①抑制细胞分裂②促进叶和果实的衰老和脱落 乙烯 植物的各个部位 成熟的果实中较多 促进果实成熟 (1)植物激素是由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。嫁接苗西瓜接穗枝条上的嫩芽可以产生植物激素,运输至与瓠瓜贴合处促进伤口愈合。 (2)①西瓜的自根苗是以西瓜为接穗与同种西瓜嫁接而成的植株,其作用是排除嫁接操作和培养液中其他成分对实验结果的影响。 ②图中结果显示高盐处理后,自根苗体内的Na+主要分布在接穗茎中,而嫁接苗体内的Na+主要分布在根部,由此可推测嫁接苗将Na+截留在根中,以减少其对植株地上部分生物膜的影响。 ③研究发现,高盐处理下嫁接苗的产量高于自根苗。则比较的是高盐处理下的嫁接苗和自根苗,即比较图中d和b组结果;推测原因可能是嫁接苗叶肉细胞中生物膜系统受损较轻,光合作用包括光反应(场所是类囊体薄膜)和暗反应(场所是叶绿体基质)两个阶段,由此可见,对光合作用的光反应阶段抑制作用减弱,使得产量有所提升。 (3)①表中结果显示,高盐处理的嫁接苗叶片中ABA含量较高。ABA大量积累会促进气孔关闭,这说明嫁接苗可能使西瓜叶片的水分散失减弱,提高西瓜的耐盐性。 ②如表显示,高盐处理后(b组和d组)嫁接苗根中生长素和细胞分裂素的比值升高,说明高盐环境下,嫁接苗通过促进根的形成和生长,促进水分和营养物质的吸收,从而增强西瓜嫁接苗对高盐环境的适应性。 (4)上述研究结果显示高盐环境下嫁接苗可通过提高叶片中ABA含量和根中生长素的比例,提高耐盐能力,提高西瓜产量。因此给普通西瓜植株施加适量的外源ABA或生长素类似物,也可以提高其耐盐性,增加其产量。
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考点分析:
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水稻是我国最重要的粮食作物,通常只能在南方和最好的耕地种植。为拓展水稻的种植范围,将水稻与高粱进行杂交获得高粱稻。

1)研究者为了让水稻和高粱得以杂交,将水稻和高粱的花粉混合,授给花粉未成熟就进行________的水稻,收获F1种子,种植后同时出现多种变异类型。选择其中表型优良且与母本差异明显的植株进行________操作,收获自交种子,连续自交从中选育出某后代品系——高粱稻RS125

2RS125呈现杆特高(2米)特粗(1厘米)、喜光耐旱的特征,此____________明显与高粱相似。连续三年收获的RS125均呈现同样的特征,这就排除了____________因素对基因表达的影响。

3)为判断RS125发生变异的原因,取RS125________,进行解离、漂洗、染色、制片,显微摄影后____________与对比,发现RS125并不携带高粱的染色体片段。

4)根据以上信息研究者提出假设:RS125的形成是来自高粱花粉的DNA断裂后部分片段整合到水稻基因组中的结果。为验证这一假设,研究者提取了水稻(R)、高粱(S)高粱稻(RS)的根、叶研磨成匀浆,收集其中的蛋白质进行电泳,观察到结果如图所示:

①图中实验结果支持上述假设,判断的依据是________________

②三组实验结果都有条带III,从进化的角度分析,原因是____________

③若想进一步从分子水平直接验证上述假设,请写出实验思路,并预期实验结果____________

5)为扩大RS125的种植范围,还需进行哪些研究?请提出一个进一步研究的课题。________________________________________________

 

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生态工程控害技术是合理地利用现有的耕作习惯来提高生物防控或对害虫的直接控制,包括改变大面积单一耕作模式、减少害虫的迁入量和种群发生数量,以及提高天敌的自然控害作用。

1)稻田生态系统和自然生态系统相比,其自我调节能力_____,原因是______

2)构成水稻生态系统的非生物的物质和能量包括___________,水稻害虫与水稻的关系是______

3)为解决病虫害问题,有人建议在稻田中投放一定量的水生昆虫。常见本地水生昆虫的食性如下:

类别

豆娘

螳水蝇

摇蚊

蕈蚊

食性

肉食性

食腐或食肉

水底有机物或植食性

植食性

 

从生态系统的营养结构看,稻田里蕈蚊属于_________。你认为可以投放的昆虫类别是_______________

4)水生昆虫种类非常多,对环境水质和底质污染物敏感性高,是水生生态系统中良好的指示生物,常被用作监测水生生态系统变化。下图是生态工程技术防控区与农民自防区稻田中豆娘在水稻不同发育阶段的数量变化情况:

                                  

据图分析,生态工程技术防控区豆娘数量变化特点是__________,而农民自防区豆娘数量都维持在一个较低的水平,推测可能的原因是____________

 

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阅读下列材料并回答问题。

p53蛋白——细胞的守护神或刽子手

多细胞动物都能清除自身组织中有缺陷或者丧失功能的细胞。p53蛋白在其中起着重要作用。由p53基因编码的p53蛋白是一种转录因子,控制着细胞周期的启动。研究发现,细胞受到X射线照射后(通常会损伤遗传物质DNA),p53蛋白水平明显升高,诱导p21蛋白(细胞周期蛋白)表达,将分裂的细胞阻滞在任一时期,从而停止分裂增殖。

也就是说,当p53蛋白接收到细胞代谢紊乱(如癌细胞)或者遗传物质损伤的信息时,它将阻止细胞生长、分裂等生命活动的进程,促进细胞进行损伤修复,如果这个受损细胞不能得到修复,则p53蛋白将放出信号激活细胞潜在的自杀程序——凋亡。

另外,p53蛋白在对抗肿瘤发生的过程中,具有重要的预警及保护功能。p53基因是一种抑癌基因,在人类所有恶性肿瘤中,50%以上的个体会出现该基因的突变。

p53基因的研究过程中,曾由于操作失误,导致p53基因突变,使其所编码的p53蛋白具有持续的活性,甚至并不需要通常激活它的信号,结果导致携带该突变基因的杂合小鼠比正常野生型小鼠具有更强的抗癌性。结合其他研究表明,p53蛋白确实能保护组织细胞避免癌变,从而在癌细胞有机会增殖成一个明显的肿瘤之前消灭它们。

有利亦有弊,p53蛋白提供抗肿瘤的保护作用的同时,也加速了细胞衰老的过程。这些肿瘤抗性小鼠非但没有活得更长,还显示出早衰综合征,它们的生存周期减少了20%。这个加速的衰老过程包括了通常在衰老的人类中发生的变化,如脊柱弯曲的形成,延迟的伤口愈合,具有自我更新能力的干细胞减少,以及体重、气力、肌肉、骨密度及头发的减少。

1p53基因表达产生的p53蛋白是一种转录因子,控制着细胞周期的启动,请列举与细胞周期相关5个术语(专业名词)________________________________

2)日常生活中体内细胞受到X射线照射后,p53基因激活不能恢复的受损细胞的自杀程序——凋亡,这是一个正常的生理过程,有利于维持机体内环境的_________

3)对野生型小鼠胸腺细胞进行电泳分析p53p21蛋白的表达量,并观察不同基因型小鼠的胸腺细胞进行一定辐射剂量X射线照射后的存活率,结果如图A和图B所示。

注:p53基因(+)突变基因(           p53+/-杂合型小鼠的胸腺细胞

p53-/-纯合子突变小鼠胸腺细胞           p53+/+野生型小鼠胸腺细胞

actin:表达无组织特异性,作为参考

①提取小鼠胸腺时,需在_____________处理后,才能获得单个细胞进行培养,培养液中除加入糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等营养物质外,还需额外加入_______________,置于5%CO2培养箱中培养。

②据图A与图B分析,________基因型小鼠的胸腺细胞的存活率最高,说明突变基因编码的p53蛋白持续具有活性,导致其具有超强抗癌变的特性。

③根据图A分析p53基因和p21基因的表达情况和阅读材料,请补充完全下列流程:一定辐射剂量X射线照射 激活p53基因p53蛋白含量______________基因表达,阻滞细胞分裂进程,最终凋亡,避免细胞发生癌变。

4p53是一把双刃剑,对机体的生命活动既有利又有弊,请根据阅读材料,说出其对人体的,并据此陈述在肿瘤疾病的治疗方面如何合理利用________

 

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白叶枯细菌可导致水稻籽粒重量降低、减产,研究水稻的抗白叶枯病基因及其机理具有重要意义。

1)水稻A品系感病,B品系抗病,两者只有极少数基因存在差异,研究者将从A品种中获得的基因D连接到Ti质粒中,用________法将D基因转入到B品系中。检测发现有30株转入成功的突变体,表型均为感病。将其中的4个突变株自交,向其子一代接种____________,检测感病情况并统计,结果如下表。

 

突变株1的子一代

突变株2的子一代

突变株3的子一代

突变株4的子一代

总数

14

19

40

15

感病株数

11

13

28

12

抗病株数

3

6

12

3

 

 

由表中结果可知,____________是显性性状,根据上述4个突变株的____________可以推测控制该性状的基因遵循分离定律。

2)为研究D/d基因与水稻抗病的关系,研究者通过序列对比,在B品系中发现了与D基因序列非常相似的基因d,两基因在编码区和非编码区均存在差异。

①研究人员发现D基因编码区中一个碱基对的替换造成该处编码的氨基酸由丙氨酸(密码子为GCUGCCGCAGCG)变为苏氨酸(密码子为ACUACCACAACG)。研究人员据此信息推测品系B产生抗病性的原因可能是_______

②研究人员使用了RNA干扰技术来减少Dd基因的翻译。使用RNA干扰后,发现A品系植株表型由感病变为抗病,B品系的植株抗性进一步增强。由此可知,D/d基因与抗病性的关系为____________。说明d基因在_______区的序列与D基因不同,导致其基因表达的调节不同于D而使B品系具有抗病性。

3)为进一步确定白叶枯细菌和D/d基因表达调控的关系,科研人员对两品系分别接种了白叶枯细菌,然后提取了它们的____________,经反转录合成cDNA片段。以cDNA片段为模板,分别用Dd基因的特异性引物进行PCR,结果见图。对照组除未接种病菌外其他处理与实验组相同。由图可知____________

4)综合上述研究结果,请你提出一种防治水稻白叶枯病的思路____________________________________________________________________

 

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新冠肺炎(COVID-2019)是一种严重呼吸系统症状的高传染性疾病,严重时可致人死亡。该病是由新近出现的一种病毒——新型冠状病毒(2019-nCov)(RNA病毒)引起的,为探究如何更好的防治该病,研究人员进行了系列研究。

1)新型冠状病毒与SARS-Cov(“非典”病毒)结构相似,都是营________生活的生物,侵染宿主细胞后,以_________为模板,利用细胞内的核苷酸和氨基酸作为原料,合成并组装新的病毒,同时会引发机体发生特异性抗病毒的____________免疫。

22019-nCov病毒主要通过其表面刺突蛋白S与人宿主细胞膜表面——血管紧张素转换酶2ACE2)受体结合,而感染细胞。S蛋白分为2个亚基S1S2S2蛋白包括两个膜融合区HR1HR2HR1HR2结合形成复合体:6-HB,使病毒吸附并发生膜融合而进入宿主细胞中。

①科研人员比对SARS-Cov2019-nCov  S2蛋白的氨基酸序列,发现两者HR18个氨基酸不同,HR2完全相同,说明2019-nCov在以________为原料,逆转录形成HR1基因时发生了改变而导致的,HR2相对而言,更保守,不易发生变化。

②科研人员为研究HR1结构的改变,是否影响HR1HR2的结合,从而改变其感染宿主细胞的方式,设计人工合成了结构和HR1HR2相同的HR1PHR2P,探究两者的自我折叠,以及相互结合情况。利用圆二色光谱技术进行检测,如图所示:

注:圆二色谱技术是研究蛋白质构象变化的重要技术,主要进行蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸结合的研究。θ角的数值大小与物质的折叠率或物质之间的结合率成正相关 EK1为治疗SARS疾病时使用的融合抑制剂。据图可知,与其他组相比HR1PHR2P的结合率______,并且复合体表现出6-HB的特征,说明2019-nCov的感染机制相似于SARS-Cov,没有发生显著变化。

③根据上图物质之间的结合情况,研究人员认为________EK1可以作为融合抑制剂,当患者使用含此类物质药物后,能够竞争性结合_________,从而阻止病毒与宿主细胞的融合。

3)根据上述研究,科研人员明确了病毒感染细胞的机制。过程为:I. S1蛋白与宿主细胞膜上的受体结合; II. S2亚单位的FP(融合蛋白)插入宿主细胞膜内; III. 触发HR1HR2结合形成6-HB复合体,从而与宿主细胞融合。请结合上述过程,分析融合抑制剂的作用机制:_______________________

4)对于该病的治疗,疫苗的研发也是一大应用前景,如果将HR1HR2作为疫苗原料,你认为哪一种更好___________________,请说明理由___________________

 

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