1、类型2 植物生理实验研磨真题解高考密码(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。【明确考什么】1.植物激素的作用。2.植物激素的相互作用。【教你怎
2、么答】1.审题关键点:(1)实验要在干旱条件下进行;(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:【命题陷阱点】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。【解析】本题考查植物的吸水
3、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
4、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)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
5、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。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、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
6、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;类题试做练解题技法第三步: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:_。【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
7、,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.(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
8、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;_。【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,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
9、。(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
10、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【考场技法】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
11、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。【答题模板】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
12、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()新题预测检验考试力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 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
13、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CRY1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.(不定项选择植物激素调节)为探究细胞分裂素对侧芽生长的影响,某同学将生长状态一致的豌豆苗随机分为甲、乙、丙三组,在环境条件适宜且相同情况下进行实验,实验处理如表。定期检测实验结果,发现乙组侧芽的生长好于甲组、甲组好于丙组。下列分析合理的是()组别顶芽处理侧芽处理甲去除涂抹蒸馏水乙去除涂抹2 mg/L细胞分裂素溶液丙保留涂抹2 mg/L细胞分裂素溶液A.本实验中,可用侧芽萌发的快慢及侧芽生长的长度来描述因变量 B.乙组侧芽的生长好于甲
14、组,说明细胞分裂素能促进侧芽的萌发与生长 C.甲组侧芽的生长好于丙组,说明细胞分裂素能解除植物的顶端优势 D.本实验缺少一组对照,应添加保留顶芽并用蒸馏水处理侧芽的实验 A、B、D 侧芽的生长情况包括侧芽萌发的快慢及侧芽生长的长度,A正确;甲、乙组的自变量为是否涂抹细胞分裂素,乙组生长好,说明细胞分裂素能促进侧芽的萌发与生长,B正确;甲、丙组无法控制变量,不能得出结论,C错误;本实验缺少空白对照,即保留顶芽并用蒸馏水处理侧芽的实验,D正确。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,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-
15、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 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
16、,正常水分条件下6-BA促进幼苗光合作用,A正确;和对照组相比,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.(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
17、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:_。【解析】(1)ABA是一种植物激素,它是由植
18、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
19、孔是否关闭(开放程度)ABA受体在细胞膜上 5.(光合作用)为研究臭氧胁迫对油菜光合特性的影响,研究人员将生长状况相同的油菜幼苗均分为甲、乙两组,甲组培养在经活性炭过滤的空气中,乙组培养在含有一定浓度臭氧且经活性炭过滤的空气中,其他条件相同且适宜。一段时间后测定,发现甲组的光合产物合成量、光合放氧速率和光合色素含量均高于乙组。请回答以下问题:(1)在测定光合色素含量时,首先要进行光合色素的 ,再进行定量测定。光合色素吸收的光能的用途有 (答2点)。(2)根据实验结果和光合作用的过程分析,臭氧使油菜光合产物合成量减少的原因是_。(3)进一步研究发现,乙组油菜幼苗光合放氧速率下降是可恢复的。请以甲
20、、乙两组油菜幼苗为实验材料,设计实验验证这一结论。要求:简要写出实验思路和预期结果。实验思路:_。预期结果:_。【解析】分析题干可知,本实验的自变量为是否有臭氧的胁迫,因变量为光合产物合成量、光合放氧速率和光合色素含量。实验中甲组为对照组,设置对照组的目的是排除自变量以外的因素对实验结果的干扰,确保实验结果是由自变量引起的;乙组为实验组。(1)在测定光合色素含量时,首先要从绿叶中提取色素,并对提取的色素进行分离,再进行定量测定。光合色素的功能是吸收、传递和转化光能,在光能的作用下将水分解为H和氧气,同时合成ATP。(2)由题干可知,乙组光合色素含量低于甲组,可推知臭氧胁迫使光合色素含量降低,叶
21、绿体吸收光能减少,使得光反应产生的ATP和H的量减少,进而使暗反应中C3的还原减弱,使光合产物合成量减少。(3)将题干所述的甲、乙两组油菜幼苗,分别培养在经活性炭过滤的空气中,在相同且适宜的条件下培养一段时间,然后测定甲、乙两组的光合放氧速率,如果甲、乙两组的光合放氧速率相等,则说明乙组油菜幼苗光合放氧速率下降是可恢复的。答案:(1)提取和分离 将水分解成氧气和H(或答:用于水的光解);在酶的催化作用下,促进ADP和Pi形成ATP(2)臭氧胁迫使光合色素含量降低,叶绿体吸收光能减少,使得ATP和H生成减少,进而影响暗反应中C3的还原,使光合产物合成量减少(3)将甲、乙两组油菜幼苗分别培养在经活性炭过滤的空气中,在相同且适宜的条件下培养一段时间,然后测定甲、乙两组的光合放氧速率 甲、乙两组的光合放氧速率相等(相当)