1、类型2植物生理实验 (2019全国卷)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力_。(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会_,出现这种变化的主要原因是_。(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 1.植物激素的作用2.植物激素的相互作用 1.审题关键点:(1)实验要在干旱条件下
2、进行;(2)在有ABA和无ABA参与下测定气孔开度的变化;(3)实验材料要选用“ABA缺失突变体”。2.答题模板: 陷阱1:实验材料的选择不合理。只能选用ABA缺失突变体而不能选用正常植株。陷阱2:自变量没有找准确。实验自变量应为“是否缺水(干旱)”及“干旱条件下ABA的有无”,而不是“实验材料的种类”。陷阱3:因变量(或检测指标)选择不合理。实验的因变量(或检测指标)是植株气孔开度的变化,而不是测定“植株的光合速率大小”等。陷阱4:忽略实验条件的要求。施加ABA处理时的前提条件是干旱条件,而不是正常水分条件。 1.(植物抗性生理)ABA(脱落酸)又被称为胁迫激素。一般来说,在干旱、寒冷、高温
3、、盐渍和水涝等逆境中,植物体内ABA迅速增加,同时抗逆性增强,如ABA可显著降低高温对光合作用的抑制作用。请回答下列问题:(1)脱落酸的主要作用是_,促进叶和果实的衰老和脱落。(2)现有以下材料:某种植物的ABA缺失突变体植株、脱落酸、蒸馏水等,请设计一个实验,验证ABA可显著降低高温对光合作用的抑制作用。实验步骤如下:第一步:将_的ABA缺失突变体植株随机分成甲、乙两组;第二步:在甲组植株的叶片上喷_,在乙组的叶片上喷等量的蒸馏水;第三步:在_条件下培养,记录甲、乙两组植株叶片反映光合作用速率的指标。(3)预期实验结果:_。2.(影响植物细胞代谢的因素)当干旱发生时,植物气孔会出现不同程度的
4、关闭,并可将信息传递给周围其他植株。为探究是地上信息还是地下信息,某兴趣小组将3组长势一致的盆栽豌豆等距排列,第2组与第3组通过管道连接,化学信息可以通过管道进行交流,第1组与第2组的根部不联系。用高浓度甘露醇浇灌第2组(高渗溶液,模拟干旱),1 h后测定各组的气孔开度。回答下列问题:(1)气孔出现关闭,将导致植物体光合速率下降,其原因是_。(2)实验设计中存在一处明显错误,请指出_。(3)若实验过程的错误修复,预期可能的实验结果与结论。_,则说明是地下信息;_,则说明是地上信息;_。1.植物生理类实验常考的五种角度:(1)植物激素调节。(2)植物的水分和矿质元素的吸收。(3)影响植物细胞代谢
5、的因素。(4)植物生长发育。(5)植物抗逆性。2.植物在逆境下的主要生理反应:(1)细胞膜通透性:通透性增加,内容物外渗。(2)植物水分状况:组织含水量下降,出现萎蔫现象。(3)矿质营养:抑制根的细胞呼吸,从而影响矿质元素的吸收和运输,表现元素缺乏症。(4)光合作用:光合作用强度下降,同化产物减少。(5)物质代谢:糖类、蛋白质等的合成下降,物质的分解上升。3.气孔导度及影响因素:(1)气孔导度:表示气孔张开的程度,影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用。(2)影响气孔导度的主要外界因素:CO2浓度、土壤湿度、光照强度、蒸腾作用等。(3)影响气孔导度的内部因素:激素如脱落酸对气孔导度也有较大的影响;一
6、些离子如K+也有调节作用。注意:气孔导度受多因子影响,有些机理还有待研究。探究植物激素间的相互作用 1.(植物生长发育)拟南芥种子中的隐花色素(CRY1)是感受光的受体。研究发现,CRY1能作用于脱落酸(ABA)从而影响种子萌发。为了进一步探究其作用机制,研究人员将野生型拟南芥的种子和CRY1突变体(无法合成CRY1)的种子,分别放在MS培养基和含有不同浓度ABA的MS培养基中,适宜光照条件下培养,一段时间后测得种子的发芽率如图所示。下列叙述错误的是()A.脱落酸与赤霉素在调节种子萌发方面存在拮抗效应B.相同浓度的ABA条件下,野生型种子发芽率比突变体高C.黑暗条件下重复上述实验也能得到相同的
7、实验结果D.CRY1对拟南芥种子萌发的影响可能是通过降低种子对ABA的敏感性来实现的2.(植物激素调节)某实验小组探究一定浓度的萘乙酸(NAA)溶液和激动素(KT)溶液对棉花主根长度及单株侧根数的影响,结果如图所示。据此分析,下列叙述正确的是()A.空白对照中主根长度大于侧根数,说明在生长过程中主根具有顶端优势B.乙、丙组实验结果分别与甲组比较,说明NAA促进主根生长和抑制侧根生长,KT则相反C.丙、丁组的实验结果与甲组比较,可以说明KT对侧根的生长具有两重性D.甲、乙、丁组实验结果比较,说明KT能增强NAA对侧根生长的促进作用3.(植物抗性生理)为探究6-BA和ABA对玉米抗旱性的影响及机理
8、,选择发育时期及长势一致的玉米幼苗若干,随机均分成三组,分别用浓度为105mol/L的6-BA、ABA和蒸馏水进行叶面喷施,连续处理3天,第4天停止供水使土壤自然干旱。从停止供水开始,每天分别取三组幼苗同一位置叶片进行相关测定,结果见表。下列对实验结果的分析错误的是()喷6-BA组喷ABA组喷蒸馏水组停止供水后天数(d)030303净光合速率(mgCO2dm2h1)10.36.596.295.419.544.88A.正常水分条件下6-BA促进幼苗光合作用B.正常水分条件下ABA抑制幼苗光合作用C.干旱胁迫会降低玉米幼苗的光合作用速率D.105mol/L的6-BA和ABA均可加速光合速率的下降4
9、.(植物对水分和矿质元素的吸收)在干旱和半干旱地区,提高作物抗旱能力并保持高生产率有非常重要的意义。脱落酸(ABA)有“逆境激素”之称,研究表明干旱可促进农作物体内ABA的合成。回答下列问题:(1)ABA是一种植物激素,它是由植物体的特定部位产生,再被运输到作用部位,对生长发育起_作用的_有机物。ABA在植物体中的主要合成部位有_、_(答出两点即可)。(2)研究表明:某种小麦ABA受体高水平表达增强了小麦对ABA的敏感性,从而_(填“升高”或“降低”)了气孔开度和蒸腾作用。(3)有人推测,ABA受体有胞内受体和细胞膜上受体两种。为探究保卫细胞中ABA受体存在的位置,研究者进行了下列实验。请补充
10、步骤三中需要检测的内容,并根据表格实验结果分析得出实验结论。实验一实验二步骤一培养叶片下表皮组织培养叶片下表皮组织步骤二向培养液中添加同位素标记的ABA向保卫细胞内直接注射足量的ABA步骤三检测_检测气孔开放程度实验结果细胞膜表面放射性明显强于细胞内,气孔关闭气孔不关闭步骤三:检测_。实验结论:_。5.(影响细胞代谢的因素)为探究环境因素对光合作用强度的影响,进行如下相关实验:材料用具:打孔器,40 W日光灯,40 W紫外灯,烧杯,适宜浓度的碳酸氢钠溶液,适宜浓度的含葡萄糖的碳酸氢钠溶液,菠菜叶片等。方法步骤:用打孔器将菠菜叶片打成大小相等的圆叶片,并将相同数量的圆叶片分别放入AE五组烧杯中,
11、在适宜的条件下进行实验,测定并记录实验结果(见表)。组别烧杯中液体成分处理条件检测结果A碳酸氢钠溶液日光灯+B碳酸氢钠溶液日光灯+紫外灯+C碳酸氢钠溶液黑暗-D含葡萄糖的碳酸氢钠溶液日光灯+E含葡萄糖的碳酸氢钠溶液黑暗+注:“+”表示检测出淀粉,“+”的数量表示检测出的淀粉含量,“-”表示未检测出淀粉。(1)分析可知,该实验的自变量是_,实验前应将菠菜在黑暗中放置一段时间,原因是_。(2)据表分析,可进行光合作用的是_组,检测结果中淀粉的含量能否直接表示光合作用强度_(填“能”或“不能”),原因是_。(3)与A组相比,B组产生的淀粉少,原因是_;D组的淀粉含量最高,说明离体的叶肉细胞除利用日光
12、灯的光能进行光合作用合成淀粉,还可以_。类型2植物生理实验/研磨真题解高考密码/【解析】本题考查植物的吸水和失水、光合作用的影响因素及实验设计的相关知识。(1)经干旱处理后,根细胞的溶质浓度增大,渗透压增大,对水分子吸引力增大,植物根细胞的吸水能力增强。(2)根据题干条件可知,干旱处理后该植物的叶片气孔开度减小,导致叶片细胞吸收CO2减少,暗反应减弱,因此光合速率会下降。(3)分析题意可知,实验目的为验证干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的,所以实验应分为两部分:证明干旱条件下植物气孔开度变化不是由缺水引起的;证明干旱条件下植物气孔开度减小是由ABA引起的。该实验材料
13、为ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株,自变量应分别为正常条件和缺水环境、植物体中ABA的有无,因变量均为气孔开度变化,据此设计实验。取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变,可说明缺水环境不影响ABA缺失突变体植株气孔开度变化,即干旱条件下植物气孔开度变化不是由缺水引起的。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照组,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变,可说明干旱条件下植物气孔开度减小是由ABA引起的。答案:(1
14、)增强(2)降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度,经干旱处理后,再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组,在干旱条件下,一组进行ABA处理,另一组作为对照,一段时间后,分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小,对照组气孔开度不变。/类题试做练解题技法/1.【解析】(1)脱落酸的主要作用是抑制细胞分裂,促进叶和果实的衰老和脱落。(2)为了验证ABA可显著降低高温对光合作用的抑制作用,实验的自变量是脱落酸的有无。实验步骤如下:第一步:将大小、长势相似(或生理状况
15、相似)的ABA缺失突变体植株随机分成甲、乙两组;第二步:在甲组植株的叶片上喷适量且适宜浓度的脱落酸,在乙组的叶片上喷等量的蒸馏水;第三步:在高温条件下培养,记录甲、乙两组植株叶片反映光合作用速率的指标。(3)如果ABA可显著降低高温对光合作用的抑制作用,则预期实验结果是:甲组植株叶片单位时间和单位面积光合作用产生的O2量(或消耗的CO2量)高于乙组植株叶片。答案:(1)抑制细胞分裂(2)大小、长势相似适量且适宜浓度的脱落酸高温(3)甲组植株叶片单位时间和单位面积光合作用产生的O2量(或消耗的CO2量)高于乙组植株叶片2.【解析】(1)气孔出现关闭,植物吸收的CO2减少,C3生成减少,暗反应减慢
16、,从而致使光合速率下降。(2)该实验的因变量是各组的气孔开度,因此该实验设计中存在一处明显错误,即甘露醇溶液处理前应分别测定3组的气孔开度。(3)若是地下信息,则第1组气孔开度前后变化不大(不变),而第2组可将信息传递给第3组,导致第2组和第3组气孔开度都出现明显降低;若是地上信息,则3组的气孔开度都出现明显降低,且第1组和第3组下降程度相同(接近);若既有地上信息也有地下信息,则3组的气孔开度都出现明显降低,且第3组比第1组下降程度更大。答案:(1)植物吸收的CO2减少,C3生成减少,暗反应减慢,从而致使光合速率下降(2)甘露醇溶液处理前应分别测定3组的气孔开度(3)若第1组气孔开度前后变化
17、不大(不变),而第2组和第3组气孔开度都出现明显降低若3组的气孔开度都出现明显降低,且第1组和第3组下降程度相同(接近)若3组的气孔开度都出现明显降低,且第3组比第1组下降程度更大,则说明既有地上信息也有地下信息/新题预测检验考试力/1.C脱落酸抑制种子萌发,赤霉素促进种子萌发,因此脱落酸与赤霉素在调节种子萌发方面存在拮抗效应,A正确;相同浓度的ABA条件下,野生型种子发芽率比突变体高,B正确;拟南芥种子中的隐花色素(CRY1)是感受光的受体,因此黑暗条件下重复上述实验不能得到相同的实验结果,C错误;根据实验结果分析:在添加相同浓度的ABA的MS培养基中,野生型种子中含有CRY1,其发芽率比C
18、RY1突变体的发芽率要高,说明CRY1能够降低种子对ABA的敏感性,D正确。2.D主根长度与侧根数是不同的因变量,它们之间不宜比较,A错误;乙、丙组实验结果分别与甲组比较,说明NAA抑制主根生长和促进侧根生长,KT则相反,B错误;丙组的实验结果与甲组比较,可以说明KT对侧根的生长具有抑制作用,而丁组的实验结果与甲组比较,可以说明NAA和KT共同对侧根的生长具有促进作用,C错误;甲、乙、丁组实验结果比较,说明KT能增强NAA对侧根生长的促进作用,D正确。3.D据表可知,自变量为停止供水后天数与喷施的液体种类,因变量为净光合速率。和对照组比,正常水分条件下6-BA促进幼苗光合作用,A正确;和对照组
19、相比,正常水分条件下ABA抑制幼苗光合作用,B正确;停止供水(干旱胁迫)后,三组的光合速率均出现不同程度的下降,C正确;与对照组相比105mol/L的6-BA和ABA均可延缓光合速率的下降,D错误。4.【解析】(1)ABA是一种植物激素,它是由植物体的特定部位产生,再被运输到作用部位,对生长发育起调节作用的微量有机物,ABA在植物体中的主要合成部位有根冠和萎蔫叶片。(2)某种小麦ABA受体高水平表达增强了小麦对ABA的敏感性,从而降低了气孔开度和蒸腾作用,提高作物抗旱能力。(3)实验目的是探究保卫细胞中ABA受体存在的位置,实验一向培养液中添加同位素标记的ABA,检测细胞中不同位置的放射性强度
20、及气孔是否关闭(开放程度);实验结果:细胞膜表面放射性明显强于细胞内,气孔关闭;而实验二向保卫细胞内直接注射足量的ABA,气孔不关闭,则证明ABA受体在细胞膜上。答案:(1)调节微量根冠萎蔫叶片(2)降低(3)细胞中不同位置的放射性强度及气孔是否关闭(开放程度)ABA受体在细胞膜上5.【解析】(1)表中AE五组的差别在于烧杯中液体成分和处理条件,检测的指标是淀粉的有无及其含量,依据实验设计遵循的对照原则等可推知:该实验的自变量是烧杯中液体成分和处理条件,因变量是通过检测淀粉的含量来反映光合作用强度。黑暗中的植物不能进行光合作用,但能进行呼吸作用,因此将植物在黑暗中放置一段时间的目的是通过呼吸作
21、用耗尽叶片中原有的淀粉,以排除叶片中原有的淀粉对实验结果的干扰。(2)碳酸氢钠溶液可为光合作用提供原料CO2,植物的圆叶片在光照条件下可利用CO2和H2O通过光合作用产生淀粉,据此分析表中信息可知,A、B、D三组的圆叶片在给予光照的条件下都有淀粉生成,说明A、B、D三组均可进行光合作用。在光照条件下,植物的圆叶片既能进行光合作用又能进行呼吸作用,因此检测结果中淀粉的含量只能反映净光合作用强度,不能直接表示光合作用强度。(3)与A组相比,B组又接受了紫外光的照射,而产生了较少的淀粉,因此可推测紫外光能抑制植物细胞的光合作用;D组与A组的不同在于溶液中增加了葡萄糖,因而淀粉含量最高,据此推测离体的叶肉细胞除利用日光灯的光能进行光合作用合成淀粉,还可以直接利用溶液中葡萄糖合成淀粉,从而导致了淀粉含量上升。答案:(1)烧杯中液体成分和处理条件排除叶片中原有的淀粉对实验结果的干扰(2)A、B、D不能检测结果只能反映净光合作用强度(3)紫外光能抑制植物细胞的光合作用直接利用葡萄糖合成淀粉