2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫——植物生理學(xué)的前沿研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項(xiàng)技術(shù)利用了CRISPR/Cas9系統(tǒng)，在植物中精確修飾基因序列？A.基因槍法B.RNA干擾（RNAi）C.T-DNA插入突變D.CRISPR/Cas9基因編輯2.在植物響應(yīng)鹽脅迫的過程中，脫落酸（ABA）和茉莉酸（JA）主要通過哪種方式相互作用來調(diào)控基因表達(dá)？A.共同激活下游轉(zhuǎn)錄因子B.抑制彼此的信號通路C.通過共轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合物D.調(diào)控同一組下游基因的相反表達(dá)3.近年來，研究發(fā)現(xiàn)一種新的內(nèi)源小RNA（sRNA）參與調(diào)控植物的耐旱性，其作用機(jī)制最可能是？A.直接抑制氣孔開放相關(guān)基因的表達(dá)B.促進(jìn)根細(xì)胞壁物質(zhì)的合成C.通過調(diào)控ABA信號通路發(fā)揮作用D.阻止水分從木質(zhì)部向葉片運(yùn)輸4.高通量測序技術(shù)（RNA-Seq）在植物生理學(xué)研究中的主要應(yīng)用不包括？A.分析基因表達(dá)模式B.篩選差異表達(dá)基因C.直接可視化蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)D.構(gòu)建基因組草圖5.植物合成的某類激素，在種子萌發(fā)和葉片衰老過程中都起負(fù)面調(diào)控作用，該激素是？A.赤霉素（GA）B.細(xì)胞分裂素（CK）C.乙烯（ET）D.脫落酸（ABA）6.近年來，關(guān)于植物與根際微生物互作的研究發(fā)現(xiàn)，有益菌可以通過產(chǎn)生何種物質(zhì)來幫助植物抵抗病原菌侵染？A.激素類似物B.特異性抗體C.酶和抗生素D.光合作用產(chǎn)物7.全球變化情景下，提高植物水分利用效率（WUE）的研究熱點(diǎn)不包括？A.鑒定和改良高WUE的基因型B.研究激素調(diào)控氣孔運(yùn)動的新機(jī)制C.降低植物蒸騰作用速率D.提高大氣中CO2濃度8.植物表觀遺傳學(xué)研究中，DNA甲基化和組蛋白修飾的共同作用通常導(dǎo)致？A.基因的沉默B.基因的隨機(jī)突變C.染色體的結(jié)構(gòu)變異D.mRNA的穩(wěn)定性增加9.合成生物學(xué)在植物生理學(xué)研究中的應(yīng)用潛力包括？A.設(shè)計合成新的植物激素B.轉(zhuǎn)化植物為生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物C.完全改變植物的生長發(fā)育模式D.禁止植物的自然進(jìn)化10.某研究團(tuán)隊利用基因敲除技術(shù)發(fā)現(xiàn)，某個基因缺失導(dǎo)致植物在強(qiáng)光下易發(fā)生光氧化損傷。該研究主要體現(xiàn)了？A.基因編輯技術(shù)可用于創(chuàng)造突變體B.該基因可能在光保護(hù)中起作用C.基因組測序是研究的基礎(chǔ)D.轉(zhuǎn)基因技術(shù)優(yōu)于基因敲除技術(shù)二、填空題（每空1分，共15分）1.植物體內(nèi)，茉莉酸信號通路可以通過______蛋白與乙烯信號通路發(fā)生交叉對話。2.表觀遺傳修飾主要包括______、______和______，它們不改變DNA序列但可遺傳。3.植物響應(yīng)干旱脅迫時，______和______激素通常含量升高，共同促進(jìn)氣孔關(guān)閉。4.為了研究某種激素X的生理功能，研究人員采用了RNA干擾技術(shù)使其在植物中沉默，這種現(xiàn)象稱為______分析。5.植物根系分泌的______物質(zhì)可以活化土壤中的有機(jī)磷，提高植物對磷的吸收能力。6.近年來，利用______技術(shù)繪制植物細(xì)胞器的精細(xì)結(jié)構(gòu)成為可能，極大地推動了植物細(xì)胞生物學(xué)研究。7.植物通過感知晝夜節(jié)律來調(diào)控生長發(fā)育，這個過程主要依賴于______和______兩種核心轉(zhuǎn)錄因子。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述植物在響應(yīng)病原菌侵染時，系統(tǒng)獲得性抗性（SAR）信號傳遞的主要途徑和關(guān)鍵分子。2.簡要說明什么是植物的非生物脅迫？并列舉三種非生物脅迫及其對植物生理活動的主要影響。3.解釋什么是“植物-微生物互作”？并舉例說明根際有益微生物如何促進(jìn)植物生長。4.簡述近年來利用基因編輯技術(shù)在改良作物抗逆性方面取得的主要進(jìn)展。四、論述題（10分）當(dāng)前，利用基因編輯技術(shù)（如CRISPR/Cas9）改良作物的抗逆性（如抗旱、耐鹽）是研究熱點(diǎn)。請結(jié)合當(dāng)前的研究進(jìn)展，論述基因編輯技術(shù)在作物抗逆改良中面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.C5.D6.C7.D8.A9.B10.B二、填空題1.COI12.DNA甲基化，組蛋白修飾，非編碼RNA3.脫落酸，乙烯4.功能5.磷酸酶6.高分辨率冷凍電鏡7.CCAAT結(jié)合蛋白/CPH4，夜長反應(yīng)相關(guān)蛋白/PRR三、簡答題1.答：植物響應(yīng)病原菌侵染，特別是在系統(tǒng)獲得性抗性（SAR）中，信號通常從受感染的部位（如葉片）傳遞到整個植株。主要途徑涉及：病原相關(guān)分子模式（PAMPs）或效應(yīng)子（Effectors）被植物受體識別；激活下游的ROS（reactiveoxygenspecies）和鈣離子濃度升高等次生信號；磷酸肌醇通路被激活，產(chǎn)生IP3等信使分子；轉(zhuǎn)錄因子（如NB-LRR家族蛋白）被激活并進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)控下游防御基因的表達(dá)。信號可在細(xì)胞內(nèi)通過蛋白-蛋白相互作用傳遞，也可通過分泌小分子信號（如水楊酸SA）在植株體內(nèi)長距離運(yùn)輸。2.答：非生物脅迫是指環(huán)境因素（非生物因子）脅迫引起的植物響應(yīng)。常見的有：干旱脅迫——導(dǎo)致植物水分虧缺，影響氣孔開放和光合作用；鹽脅迫——導(dǎo)致滲透脅迫和離子毒害，影響細(xì)胞膨壓和離子平衡；高溫脅迫——導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、膜系統(tǒng)破壞，影響酶活性和代謝；低溫/寒害/凍害——影響酶活性、膜流動性，甚至導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞。這些脅迫都會對植物的生理活動產(chǎn)生不利影響，如生長受阻、光合效率下降、代謝紊亂等。3.答：植物-微生物互作是指植物與根際（植物根系周圍土壤環(huán)境）或根內(nèi)微生物之間的相互作用。根際有益微生物可以通過多種方式促進(jìn)植物生長：例如，根瘤菌與豆科植物共生固氮，將大氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可利用的氨；菌根真菌形成菌根結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展根系的吸收范圍，幫助植物吸收水分和磷等礦質(zhì)元素；一些細(xì)菌（如PGPR）能分泌植物激素（如IAA）或酶（如磷酸酶），直接促進(jìn)植物生長或提高養(yǎng)分利用率；還有些細(xì)菌能產(chǎn)生抗生素或揮發(fā)性有機(jī)物，抑制病原菌的生長，幫助植物抵抗病害。4.答：基因編輯技術(shù)，特別是CRISPR/Cas9系統(tǒng)，為作物抗逆改良提供了強(qiáng)大工具。主要進(jìn)展包括：精確靶向關(guān)鍵抗逆基因（如編碼脫水素、離子通道蛋白、抗氧化酶等的基因），進(jìn)行敲除、敲入或點(diǎn)突變改造，從而提高作物的抗旱、耐鹽、耐熱、耐寒等能力；利用基因編輯技術(shù)激活或沉默與抗逆性相關(guān)的調(diào)控基因（如轉(zhuǎn)錄因子），實(shí)現(xiàn)對抗逆性狀的調(diào)控；通過編輯基因，使作物能夠更有效地利用低磷、低氮等貧瘠土壤環(huán)境；研究進(jìn)展迅速，已在多種作物（如玉米、水稻、小麥、番茄、棉花等）中取得了具有抗逆特性的編輯植株。面臨的挑戰(zhàn)有：脫靶效應(yīng)（非目標(biāo)位點(diǎn)發(fā)生突變）、編輯效率有待進(jìn)一步提高、編輯性狀的遺傳穩(wěn)定性（特別是非孟德爾遺傳的情況）、基因編輯性狀的安全性與環(huán)境影響評估、以及在全球范圍內(nèi)基因編輯作物品種的監(jiān)管政策問題。四、論述題（本題為開放性論述題，以下提供評分要點(diǎn)和參考思路方向，具體評分需根據(jù)學(xué)生答案詳細(xì)內(nèi)容）評分要點(diǎn)：1.機(jī)遇方面論述充分：*闡述了CRISPR/Cas9技術(shù)精準(zhǔn)、高效、靈活的特點(diǎn)。*結(jié)合實(shí)例說明其在改良特定抗逆基因/性狀（抗旱、耐鹽等）方面的成功應(yīng)用潛力。*提及該技術(shù)相比傳統(tǒng)育種（雜交育種、傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因）可能具有的優(yōu)勢（如操作簡便、可能不涉及外源DNA、易于引入隱性有利基因等）。*提到其在基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用，有助于深入理解植物抗逆機(jī)制，為改良提供理論指導(dǎo)。2.挑戰(zhàn)方面論述充分：*指出技術(shù)本身的局限性，如脫靶效應(yīng)、脫靶位點(diǎn)的鑒定和風(fēng)險評估。*提及基因編輯性狀的遺傳問題，特別是當(dāng)涉及非孟德爾遺傳或染色體結(jié)構(gòu)改變時。*討論了安全性問題，包括對環(huán)境可能產(chǎn)生的影響（如基因漂流）、對非靶標(biāo)生物的影響、以及潛在的食品安全問題（盡管目前認(rèn)為CRISPR編輯的作物與傳統(tǒng)育種產(chǎn)品類似，但監(jiān)管和公眾接受度仍是挑戰(zhàn)）。*提到倫理和社會接受度問題，不同國家和地區(qū)對基因編輯作物的監(jiān)管政策存在差異。*提及當(dāng)前商業(yè)化應(yīng)用的局限性，如成本、技術(shù)普及、以及種子法的限制等。參考思路方向：開頭先簡要介紹基因編輯技術(shù)（特別是CRISPR/Cas9）及其在植物抗逆改良中的應(yīng)用前景。接著，重點(diǎn)論述其帶來的機(jī)遇：*精準(zhǔn)性：可以精確修改目標(biāo)基因，實(shí)現(xiàn)“定點(diǎn)”改良，避免傳統(tǒng)雜交育種中多基因控制的復(fù)雜性。*效率：操作相對簡單，可在較短時間內(nèi)獲得編輯后代，加速育種進(jìn)程。*靈活性：不僅可以進(jìn)行基因敲除，還可以進(jìn)行基因敲入、堿基替換等，為改良提供更多可能性。*實(shí)例：可以舉例說明已報道的利用CRISPR改良作物抗旱、耐鹽性的研究，并指出其改良效果和潛力。然后，重點(diǎn)論述其面臨的挑戰(zhàn)：*技術(shù)挑戰(zhàn)：如脫靶效應(yīng)可能導(dǎo)致意想不到的遺傳改變，需要建立完善的檢測和評估體系；編輯效率有時不穩(wěn)定，需要優(yōu)化。*遺傳學(xué)挑戰(zhàn)：基因編輯性狀的遺傳方式可能復(fù)雜，不完全遵循孟德爾規(guī)律，需要深入研究。