2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——植物根際生態(tài)化學(xué)與互作考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不屬于通常定義的根際范圍？(A)貼近根系的土壤區(qū)域(B)根系分泌物可到達(dá)的整個(gè)土壤剖面(C)被根系直接包圍的極薄土壤層(D)受根系活動(dòng)顯著影響，理化性質(zhì)發(fā)生變化的土壤區(qū)域2.植物根系分泌的有機(jī)酸主要參與根際土壤中哪種養(yǎng)分的溶解？(A)鉀(K)(B)鈣(Ca)(C)鎂(Mg)(D)鐵(Fe)和鋁(Al)的氧化物3.根際效應(yīng)（RhizosphereEffect）最核心的特征是：(A)根際土壤溫度顯著高于非根際土壤(B)根際土壤pH值普遍低于非根際土壤(C)根際土壤微生物種類(lèi)和數(shù)量顯著異于非根際土壤(D)根際土壤水分含量總是高于非根際土壤4.下列哪種微生物過(guò)程是植物獲取固定空氣中氮素的主要途徑？(A)硝化作用(B)反硝化作用(C)氮固定作用(D)磷酸鹽溶解作用5.植物合成的生長(zhǎng)素（如IAA）在根際互作中，主要通過(guò)與哪種微生物產(chǎn)生的外源信號(hào)分子相互作用？(A)腺苷三磷酸(ATP)(B)一氧化氮(NO)(C)茉莉酸(JA)(D)蛋白質(zhì)磷酸酶6.根際有機(jī)碳輸入土壤后，其主要去向不包括：(A)被土壤微生物同化利用(B)通過(guò)腐殖化過(guò)程形成腐殖質(zhì)(C)直接被植物根系吸收利用(D)導(dǎo)致土壤pH值顯著升高7.某種植物促生菌（PGPR）能夠產(chǎn)生一種酶，可以水解土壤中的有機(jī)磷，從而提高植物對(duì)磷的吸收。這種機(jī)制屬于：(A)植物激素誘導(dǎo)(B)產(chǎn)生溶解性有機(jī)酸(C)固氮作用(D)磷素溶解作用8.根際區(qū)域中，植物根系和土壤微生物之間通過(guò)分泌和感知化學(xué)信號(hào)進(jìn)行信息交流的現(xiàn)象，稱為：(A)化學(xué)計(jì)量學(xué)(B)信息素通訊(C)協(xié)同代謝(D)競(jìng)爭(zhēng)排斥9.在利用化學(xué)生物學(xué)方法研究根際互作時(shí)，代謝組學(xué)技術(shù)主要關(guān)注的是：(A)根際土壤中微生物的遺傳密碼(B)根系和微生物產(chǎn)生的所有小分子代謝物(C)根際區(qū)域大分子的空間分布(D)根際土壤的物理結(jié)構(gòu)變化10.根際土壤溶液中，磷酸鹽的溶解度通常較低，植物根毛細(xì)胞通過(guò)分泌哪種物質(zhì)來(lái)提高磷酸鹽的溶解度？(A)氫離子(H+)(B)氧化還原電位(C)質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力(D)腺苷二磷酸(ADP)二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.根際是指______與土壤緊密接觸，并受其強(qiáng)烈影響的一個(gè)特殊微域。2.植物根系分泌的______和______是影響根際養(yǎng)分有效性的重要物質(zhì)。3.植物與根際微生物之間的化學(xué)互作，不僅影響?zhàn)B分的______，也關(guān)系到植物的抗逆性。4.產(chǎn)生植物激素，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際微生物被稱為_(kāi)_____。5.根際微生物群落結(jié)構(gòu)與功能差異顯著，這主要受______和______的共同調(diào)控。6.在根際生態(tài)化學(xué)循環(huán)中，氮素的轉(zhuǎn)化過(guò)程主要包括______、硝化和反硝化等關(guān)鍵步驟。7.利用現(xiàn)代化學(xué)生物學(xué)技術(shù)，可以深入解析根際互作中信號(hào)分子的______、______和效應(yīng)機(jī)制。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.根際效應(yīng)(RhizosphereEffect)2.根系分泌物(RootExudates)3.植物促生菌(PlantGrowth-PromotingRhizobacteria,PGPR)4.互養(yǎng)作用(Symbiosis)5.化學(xué)生物學(xué)(ChemicalBiology)四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述根系分泌物如何影響根際土壤中磷的有效性。2.比較植物與微生物在根際信號(hào)交流方面所利用的主要化學(xué)信號(hào)類(lèi)型。3.簡(jiǎn)述氮固定作用在根際生態(tài)化學(xué)循環(huán)中的重要性。4.簡(jiǎn)述化學(xué)生物學(xué)視角下，理解植物適應(yīng)貧瘠根際環(huán)境的一種可能機(jī)制。五、論述題（10分）論述根系、土壤化學(xué)環(huán)境和根際微生物之間如何相互作用，共同塑造根際生態(tài)系統(tǒng)功能，并舉例說(shuō)明其意義。六、分析題（10分）假設(shè)一種新的植物病害是由根際土壤中特定微生物產(chǎn)生的一種小分子化學(xué)毒物引起的。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)基于化學(xué)生物學(xué)思路的實(shí)驗(yàn)方案，用于鑒定這種毒物、確定產(chǎn)生該毒物的微生物種類(lèi)，并初步探索其作用機(jī)制。試卷答案---一、選擇題1.(B)2.(D)3.(C)4.(C)5.(B)6.(C)7.(D)8.(B)9.(B)10.(A)二、填空題1.根系2.有機(jī)酸，氨基酸3.獲取與循環(huán)4.植物促生菌(或PGPR)5.化學(xué)性質(zhì)，生物因素(或環(huán)境因素)6.氮固定，硝化，反硝化(順序可顛倒)7.產(chǎn)生，傳遞(或接收)，信號(hào)分子三、名詞解釋1.根際效應(yīng)：指由于根系的存在及其活動(dòng)（如分泌物質(zhì)、呼吸作用等）導(dǎo)致根際土壤的化學(xué)、物理、生物特性與遠(yuǎn)離根系的非根際土壤存在顯著差異的現(xiàn)象。2.根系分泌物：植物根系向根際環(huán)境釋放的、來(lái)源于根系代謝活動(dòng)的小分子有機(jī)物和無(wú)機(jī)物總稱。3.植物促生菌：一類(lèi)生活在植物根際區(qū)域，能夠通過(guò)產(chǎn)生植物激素、溶解礦質(zhì)養(yǎng)分、抑制植物病原菌等多種化學(xué)生物學(xué)機(jī)制，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的土壤微生物。4.互養(yǎng)作用：通常指不同生物種類(lèi)之間相互依賴、協(xié)同生活，各自無(wú)法獨(dú)立完成生活史或生存的緊密共生關(guān)系（此處更側(cè)重廣義的互利共生）。5.化學(xué)生物學(xué)：一門(mén)交叉學(xué)科，研究生命過(guò)程中的化學(xué)基礎(chǔ)，關(guān)注生物大分子與小分子化合物之間的相互作用，以及化學(xué)方法在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述根系分泌物如何影響根際土壤中磷的有效性。解析思路：本題考察根系分泌物的化學(xué)作用。植物根系分泌的有機(jī)酸（如草酸、檸檬酸）具有酸性，可以質(zhì)子化磷酸鹽，降低其溶解度（形成沉淀）。同時(shí)，有機(jī)酸根離子可以與磷酸鹽陽(yáng)離子（如Fe3?,Al3?）絡(luò)合，形成可溶性絡(luò)合物，從而將不溶性的磷酸鹽轉(zhuǎn)化為可被植物吸收利用的形態(tài)。此外，某些分泌物還可能直接與磷酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。答案要點(diǎn)：分泌有機(jī)酸降低磷酸鹽溶解度；分泌有機(jī)酸根離子與磷酸鹽陽(yáng)離子絡(luò)合，提高其溶解度。2.比較植物與微生物在根際信號(hào)交流方面所利用的主要化學(xué)信號(hào)類(lèi)型。解析思路：本題考察根際化學(xué)信號(hào)。植物主要分泌低分子量有機(jī)物作為信號(hào)，如寡糖（如florideanstarch，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜但視為低分子信號(hào)）、酚類(lèi)化合物、氨基酸、有機(jī)酸等，用于吸引有益微生物或抑制病原菌。微生物則可以產(chǎn)生多種信號(hào)分子，包括信息素（如N-?；被幔]發(fā)性有機(jī)物（VOCs）、胞外小分子代謝物（如次級(jí)代謝產(chǎn)物）等，用于群體感應(yīng)、吸引植物或互養(yǎng)伙伴、抑制競(jìng)爭(zhēng)者。答案要點(diǎn)：植物主要分泌低分子量有機(jī)物（寡糖、酚類(lèi)、氨基酸、有機(jī)酸）；微生物產(chǎn)生信息素、揮發(fā)性有機(jī)物、胞外小分子代謝物等多種信號(hào)分子。3.簡(jiǎn)述氮固定作用在根際生態(tài)化學(xué)循環(huán)中的重要性。解析思路：本題考察氮循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生物固氮作用是將大氣中惰性的氮?dú)猓∟?）轉(zhuǎn)化為植物可利用的氨（NH?）或銨根離子（NH??）的過(guò)程。根際是許多固氮微生物（如根瘤菌、固氮螺菌）的棲息地，它們將不可利用的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為可利用的氮素，極大地豐富了根際的氮供應(yīng)，緩解了植物對(duì)土壤中已存在有機(jī)氮或無(wú)機(jī)氮（如硝態(tài)氮）的依賴，是植物獲取氮素的重要途徑，對(duì)維持植物生長(zhǎng)和根際生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力至關(guān)重要。答案要點(diǎn)：將大氣氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可利用的銨態(tài)氮；是植物獲取氮素的重要補(bǔ)充途徑；豐富根際氮素供應(yīng)。4.簡(jiǎn)述化學(xué)生物學(xué)視角下，理解植物適應(yīng)貧瘠根際環(huán)境的一種可能機(jī)制。解析思路：本題考察化學(xué)生物學(xué)在適應(yīng)性問(wèn)題上的應(yīng)用。化學(xué)生物學(xué)視角關(guān)注化學(xué)物質(zhì)的作用。植物適應(yīng)貧瘠根際環(huán)境的一種可能機(jī)制是：植物通過(guò)增強(qiáng)特定根系分泌物的產(chǎn)生（如某些有機(jī)酸、磷酸酶），以更有效地溶解土壤中難溶的礦質(zhì)養(yǎng)分（如磷、鉀、鐵），或通過(guò)分泌誘導(dǎo)植物促生菌（PGPR），利用微生物的化學(xué)生物學(xué)能力（如溶解磷酸鹽、固氮）來(lái)提高養(yǎng)分的獲取效率。這體現(xiàn)了植物通過(guò)化學(xué)信號(hào)和物質(zhì)交換來(lái)適應(yīng)環(huán)境限制。答案要點(diǎn)：增強(qiáng)根系分泌物溶解養(yǎng)分；分泌信號(hào)物質(zhì)誘導(dǎo)有益微生物（PGPR）；利用微生物化學(xué)生物學(xué)能力獲取養(yǎng)分。五、論述題論述根系、土壤化學(xué)環(huán)境和根際微生物之間如何相互作用，共同塑造根際生態(tài)系統(tǒng)功能，并舉例說(shuō)明其意義。解析思路：本題考察對(duì)根際生態(tài)系統(tǒng)整體功能的綜合理解。需要闡述三者如何相互影響和相互作用。可以從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：1）根系活動(dòng)（分泌、呼吸、生長(zhǎng)）改變土壤化學(xué)環(huán)境（pH、Eh、養(yǎng)分分布）；2）變化的化學(xué)環(huán)境為特定微生物提供生存條件或限制；3）微生物活動(dòng)（代謝、信號(hào)釋放）進(jìn)一步影響土壤化學(xué)性質(zhì)（如養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、產(chǎn)生有機(jī)酸改變pH）和根系功能（如形成生物膜、競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）；4）根系與微生物通過(guò)化學(xué)信號(hào)進(jìn)行交流，調(diào)控互作關(guān)系（促進(jìn)或抑制）。最后，結(jié)合實(shí)例說(shuō)明這種相互作用對(duì)植物生長(zhǎng)、養(yǎng)分循環(huán)、土壤健康或環(huán)境修復(fù)的意義。例如，根際微生物溶解磷提高了磷有效性，支持植物生長(zhǎng)；或根際微生物產(chǎn)生的植物激素促進(jìn)了植物發(fā)育。答案要點(diǎn)：根系改變化學(xué)環(huán)境；化學(xué)環(huán)境選擇微生物；微生物活動(dòng)影響化學(xué)環(huán)境和根系；三者化學(xué)信號(hào)交流；整體功能體現(xiàn)（如養(yǎng)分獲取、信號(hào)防御、生物多樣性維持）；舉例說(shuō)明（如PGPR提高氮磷利用，或根際真菌網(wǎng)絡(luò)影響?zhàn)B分傳輸）。六、分析題假設(shè)一種新的植物病害是由根際土壤中特定微生物產(chǎn)生的一種小分子化學(xué)毒物引起的。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)基于化學(xué)生物學(xué)思路的實(shí)驗(yàn)方案，用于鑒定這種毒物、確定產(chǎn)生該毒物的微生物種類(lèi)，并初步探索其作用機(jī)制。解析思路：本題為開(kāi)放性設(shè)計(jì)題，考察化學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。方案應(yīng)邏輯清晰，步驟明確，涵蓋目標(biāo)物的鑒定、來(lái)源的追蹤和作用機(jī)制的初步探索。1）鑒定毒物：首先需要分離純化毒物。可以通過(guò)從發(fā)病根際土壤中富集可疑微生物，提取其代謝產(chǎn)物，然后利用色譜技術(shù)（如HPLC,GC-MS）進(jìn)行分離純化。獲得純品后，通過(guò)質(zhì)譜（MS）、核磁共振（NMR）等波譜學(xué)方法確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，研究其理化性質(zhì)（如溶解度、穩(wěn)定性）。2）確定產(chǎn)生微生物：從發(fā)病根際土壤中分離純化產(chǎn)生該毒物的菌株?？梢酝ㄟ^(guò)選擇性培養(yǎng)、平板劃線分離等方法獲得純菌株。利用分子生物學(xué)技術(shù)（如16SrRNA基因測(cè)序）鑒定菌株的種屬。比較健康根際和非病根際土壤的微生物群落組成，尋找差異。3）初步探索作用機(jī)制：研究毒物對(duì)植物細(xì)胞的直接效應(yīng)（如細(xì)胞毒性測(cè)試、觀察細(xì)胞形態(tài)變化）。研究毒物對(duì)植物生理指標(biāo)的影響（如生長(zhǎng)抑制、光合作用、激素水平變化）。研究毒物對(duì)植物防御相關(guān)基因或蛋白表達(dá)的影響。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，初步推斷毒物的作用靶點(diǎn)和生物學(xué)功能，例如是干擾植物信號(hào)通路、破