Question

拟南芥种子萌发时，下胚轴顶端形成弯钩（顶勾，如图1），在破土而出时起到保护子叶与顶端分生组织的作用。为研究生长素（IAA）与顶端弯曲的关系，科研人员进行了相关实验。

（1）拟南芥种子萌发时，顶端分生组织产生的IAA__________至顶勾处，促进细胞的__________生长。由于IAA的作用具有__________性，低浓度促进生长，高浓度抑制生长，顶勾两侧细胞生长状况不同，因而弯曲度发生改变。

（2）科研人员发现一株TMK基因缺失的突变体（tmk突变体），用__________法将含TMK基因的T-DNA转入tmk突变体中，分别测定三种不同拟南芥种子萌发时，顶勾处的弯曲度，得到图2所示结果。实验结果显示__________。

（3）科研人员进一步测定了三种植株顶勾弯曲处内外侧（如图3）的细胞长度，这是__________水平的检测，结果如图4。据实验结果推测，tmk突变体顶勾弯曲度改变的原因是__________。

（4）科研人员推测，不同浓度的IAA可能通过TMK蛋白调控细胞生长（机理见图5），在IAA浓度较高时，tmk突变体无法剪切TMK蛋白。

一种从分子水平证实这一推测的思路是：_______________________________________。

Answer

运输 伸长 两重 农杆菌转化 tmk突变体的顶勾弯曲减小，转入TMK基因可部分恢复顶勾弯曲 细胞水平 顶勾弯曲处内侧细胞生长加快 测定并比较tmk突变体和野生型植株的顶勾弯曲处内侧细胞的TMK蛋白C端量、细胞核内磷酸化蛋白X和促进生长基因的表达量。

【解析】

本题考查遗传信息的转录和翻译，生长素的作用以及作用的两重性，生长素作用因浓度、细胞年龄、植物种类、植物器官的不同而有差异，因生长素浓度不同而表现出的差异为低浓度促进生长，高浓度抑制生长。

(1) 拟南芥种子萌发时，下胚轴顶端形成弯钩，其原因是：种子萌发时，顶端分生组织产生的IAA运输至顶勾处，促进细胞的伸长生长；由于IAA的作用具有两重性，即低浓度促进生长，高浓度抑制生长，导致顶勾两侧细胞生长状况不同，因而弯曲度发生改变。

（2）将目的基因导入植物体内，一般采用农杆菌转化法；据图2分析，10-20h三种不同拟南芥种子萌发时弯曲度升高情况相同，20-70h三种的弯曲度都下降，其中tmk突变体下降最快，转入TMK基因的tmk突变体次之，野生型最慢；此实验结果说明：tmk突变体的顶勾弯曲减小，转入TMK基因可部分恢复顶勾弯曲。

（3）测定细胞长度，这是细胞水平的检测；分析图4可以看出，三种植株顶勾弯曲处外侧细胞长度相同，但内侧细胞长度野生型最短，tmk突变体最长，转入TMK基因的tmk突变体处于二者之间；由此说明，tmk突变体顶勾弯曲度改变的原因是其顶勾弯曲处内侧细胞生长加快所致。

（4）分析图5可知，在IAA浓度较高时，tmk突变体无法正常剪切TMK蛋白，导致TMK蛋白C端进入细胞核发生磷酸化抑制促生长基因的转录，最终使促生长因子不能合成。所以从分子水平证实这一推测的思路是：测定并比较tmk突变体和野生型植株的顶勾弯曲处内侧细胞的TMK蛋白C端量、细胞核内磷酸化蛋白X和促进生长基因的表达量来确定。