為探究植物免疫的作用機(jī)制,科研人員以擬南芥為材料進(jìn)行研究。
(1)病原菌入侵植物時(shí),植物細(xì)胞膜表面的膜蛋白膜蛋白可以識(shí)別病原菌,病原菌可向 植物體內(nèi)注入一些效應(yīng)因子來抑制植物的免疫。植物通過讓感病部位出現(xiàn)類似于動(dòng)物細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象,阻止病原菌的進(jìn)一步擴(kuò)散。植物和病原菌在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展,稱為共同進(jìn)化共同進(jìn)化。
(2)植物對(duì)抗病原體的免疫包括兩方面,一方面是細(xì)胞表面的物理屏障,如質(zhì)膜和細(xì)胞壁間形成胝質(zhì)沉淀,有效防御病原體的入侵;另一方面是植物細(xì)胞分泌的起防御作用的化學(xué)物質(zhì),如H2O2.科研人員用白粉菌侵染擬南芥突變體,得到圖1和圖2所示結(jié)果。由此推測(cè)E基因在植物免疫中的作用是通過抑制胝質(zhì)沉淀的形成與H2O2的產(chǎn)生進(jìn)而抑制植物免疫通過抑制胝質(zhì)沉淀的形成與H2O2的產(chǎn)生進(jìn)而抑制植物免疫。
(3)水楊酸和茉莉酸信號(hào)通路可能參與植物免疫,已知P基因是水楊酸信號(hào)通路上的關(guān)鍵基因,C基因是茉莉酸信號(hào)通路上的關(guān)鍵基因。為探究E基因是水楊酸還是茉莉酸信號(hào)通路上的關(guān)鍵基因,科研人員利用E基因、P基因和C基因敲除突變體進(jìn)一步研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。
①實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明E基因是水楊酸水楊酸通路上的關(guān)鍵基因,判斷依據(jù)是第5組與第1組結(jié)果相近,第6組與第2組結(jié)果相近,說明C基因不參與白粉菌誘導(dǎo)的植物免疫,E基因的作用與茉莉酸信號(hào)通路無關(guān);第4組與第3組結(jié)果相近,遠(yuǎn)高于第2組,說明E基因在水楊酸信號(hào)通路中起作用第5組與第1組結(jié)果相近,第6組與第2組結(jié)果相近,說明C基因不參與白粉菌誘導(dǎo)的植物免疫,E基因的作用與茉莉酸信號(hào)通路無關(guān);第4組與第3組結(jié)果相近,遠(yuǎn)高于第2組,說明E基因在水楊酸信號(hào)通路中起作用。
②請(qǐng)選用以下符號(hào)和基因:“→(促進(jìn))”、(抑制)”、E基因、P基因、C基因,表示這些基因參與植物免疫的可能通路EP→植物免疫EP→植物免疫。
(4)研究者由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出假設(shè),當(dāng)白粉菌感染擬南芥時(shí),水楊酸增強(qiáng)了植物的免疫反應(yīng)。為驗(yàn)證該假設(shè),研究者設(shè)計(jì)了如表實(shí)驗(yàn),請(qǐng)完善該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
材料 | 感染處理 | 水楊酸 | 預(yù)期檢測(cè)結(jié)果 | ||
胝質(zhì)沉淀 | H2O2含量 | ||||
對(duì)照組 | 野生型 | 白粉病菌感染 白粉病菌感染
|
不加 不加
|
少 | 少 少
|
實(shí)驗(yàn)組 | 野生型 野生型
|
白粉病菌感染 | 加 加
|
多 | 多 多
|
適當(dāng)時(shí)噴施一定量的水楊酸
適當(dāng)時(shí)噴施一定量的水楊酸
。【考點(diǎn)】體液免疫和細(xì)胞免疫的協(xié)調(diào)配合.
【答案】膜蛋白;共同進(jìn)化;通過抑制胝質(zhì)沉淀的形成與H2O2的產(chǎn)生進(jìn)而抑制植物免疫;水楊酸;第5組與第1組結(jié)果相近,第6組與第2組結(jié)果相近,說明C基因不參與白粉菌誘導(dǎo)的植物免疫,E基因的作用與茉莉酸信號(hào)通路無關(guān);第4組與第3組結(jié)果相近,遠(yuǎn)高于第2組,說明E基因在水楊酸信號(hào)通路中起作用;EP→植物免疫;白粉病菌感染;不加;少;野生型;加;多;適當(dāng)時(shí)噴施一定量的水楊酸
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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