2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——植物對(duì)環(huán)境脅迫的響應(yīng)機(jī)制考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.植物感知干旱脅迫的主要早期信號(hào)是（）。A.乙烯B.脫落酸C.活性氧D.乙烯利2.在植物鹽脅迫響應(yīng)中，負(fù)責(zé)將Na+泵入液泡以維持細(xì)胞質(zhì)離子平衡的關(guān)鍵蛋白是（）。A.H+-ATPaseB.NHX家族蛋白C.膜通透性調(diào)節(jié)蛋白D.SOD3.下列哪種激素通常被認(rèn)為是促進(jìn)植物氣孔關(guān)閉的主要調(diào)節(jié)因子？（）A.赤霉素B.細(xì)胞分裂素C.脫落酸D.花青素4.DREB/CBF轉(zhuǎn)錄因子主要通過(guò)結(jié)合啟動(dòng)子區(qū)域的哪個(gè)序列元件來(lái)調(diào)控脅迫應(yīng)答基因的表達(dá)？（）A.TATA盒B.CAAT盒C.ABRED.G-box5.在高溫脅迫下，植物細(xì)胞內(nèi)會(huì)積累的應(yīng)激蛋白是（）。A.熱激蛋白（HSP）B.病毒誘導(dǎo)蛋白C.激素合成酶D.核酸外切酶6.植物在遭受病原菌侵染時(shí)，會(huì)合成并積累的一類具有防衛(wèi)作用的蛋白質(zhì)是（）。A.乙烯結(jié)合蛋白B.熱激蛋白C.病程相關(guān)蛋白（PR蛋白）D.脫落酸合成酶7.下列哪種物質(zhì)在植物體內(nèi)作為重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，并在干旱脅迫下含量顯著升高？（）A.淀粉B.脂肪C.脯氨酸D.糖原8.植物細(xì)胞內(nèi)清除活性氧（ROS）的主要抗氧化酶系統(tǒng)不包括（）。A.超氧化物歧化酶（SOD）B.過(guò)氧化氫酶（CAT）C.抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）D.脫氫酶9.植物根細(xì)胞膜上H+-ATPase的活性對(duì)于維持跨膜的（）梯度至關(guān)重要，該梯度是許多主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程的基礎(chǔ)。（）A.鉀離子B.氫離子C.氯離子D.脯氨酸10.能夠允許水分子順濃度梯度跨膜運(yùn)輸，但阻止離子通過(guò)的通道蛋白是（）。A.鉀離子通道B.鈉離子通道C.水通道蛋白（Aquaporin）D.質(zhì)子泵二、填空題（每空1分，共15分）1.植物對(duì)環(huán)境脅迫的響應(yīng)是一個(gè)涉及__信號(hào)識(shí)別__、__信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)__和__基因表達(dá)調(diào)控__等多層次的復(fù)雜過(guò)程。2.鹽脅迫下，植物體內(nèi)積累的Na+主要被轉(zhuǎn)運(yùn)到__液泡__中，以降低細(xì)胞質(zhì)毒性。3.ABA作為一種重要的脅迫激素，其合成在__干旱__、__鹽脅迫__等非生物脅迫下會(huì)顯著增加。4.活性氧（ROS）既是脅迫的__傷害因子__，也在脅迫信號(hào)的傳遞中充當(dāng)重要的__第二信使__。5.植物通過(guò)積累__脯氨酸__、__糖類__等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)緩解滲透脅迫。6.高溫脅迫下，植物常通過(guò)合成__熱激蛋白（HSP）__來(lái)幫助維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。7.植物抵御生物脅迫（如病蟲(chóng)害）的防御機(jī)制可分為_(kāi)_物理防御__和__化學(xué)防御__兩大類。8.水通道蛋白（Aquaporin）主要位于__細(xì)胞膜__和__液泡膜__上，參與調(diào)控植物的水分運(yùn)輸。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路2.脅迫應(yīng)答基因3.滲透調(diào)節(jié)4.病程相關(guān)蛋白（PR蛋白）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）1.簡(jiǎn)述植物細(xì)胞感知干旱脅迫的主要過(guò)程。2.比較植物在應(yīng)對(duì)干旱脅迫和鹽脅迫時(shí)，在離子平衡調(diào)節(jié)方面的主要異同點(diǎn)。五、論述題（每題7分，共14分）1.詳細(xì)闡述脫落酸（ABA）在植物響應(yīng)干旱脅迫過(guò)程中的生理作用及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（請(qǐng)至少提及兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)）。2.論述植物為了適應(yīng)極端溫度（高溫或低溫）環(huán)境，在生理和分子水平上可能采取哪些應(yīng)對(duì)策略？試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.C5.A6.C7.C8.D9.B10.C二、填空題1.信號(hào)識(shí)別信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)調(diào)控2.液泡3.干旱鹽脅迫4.傷害因子第二信使5.脯氨酸糖類6.熱激蛋白（HSP）7.物理化學(xué)8.細(xì)胞膜液泡膜三、名詞解釋1.信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：指細(xì)胞外信號(hào)分子被細(xì)胞膜受體識(shí)別后，通過(guò)一系列細(xì)胞內(nèi)分子（如第二信使、蛋白激酶等）的相互作用，最終將信號(hào)傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)特定基因表達(dá)或細(xì)胞反應(yīng)的分子通訊網(wǎng)絡(luò)。2.脅迫應(yīng)答基因：指在植物受到環(huán)境脅迫（如干旱、鹽堿、高溫、低溫、病蟲(chóng)害等）時(shí)，其表達(dá)水平會(huì)發(fā)生顯著變化（通常是誘導(dǎo)上調(diào)）的基因，這些基因的產(chǎn)物參與植物對(duì)脅迫的防御和適應(yīng)過(guò)程。3.滲透調(diào)節(jié)：指植物通過(guò)合成或積累特定的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、糖類、無(wú)機(jī)鹽等），或調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的通透性，來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，從而維持細(xì)胞膨壓、防止過(guò)度失水或細(xì)胞因吸水過(guò)多而漲破，以適應(yīng)外界滲透壓變化的過(guò)程。4.病程相關(guān)蛋白（PR蛋白）：指植物在受到病原菌、病毒或傷害脅迫時(shí)，其基因表達(dá)會(huì)顯著誘導(dǎo)上調(diào)的一類蛋白質(zhì)。許多PR蛋白具有抗菌活性，是植物防御反應(yīng)的重要組成部分。四、簡(jiǎn)答題1.植物細(xì)胞感知干旱脅迫的主要過(guò)程：*脅迫感知：細(xì)胞膜脂質(zhì)雙分子層在水分缺失時(shí)會(huì)變得更加剛性，導(dǎo)致膜流動(dòng)性下降。這種物理變化以及由此引發(fā)的膜上蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，可以被細(xì)胞內(nèi)的傳感器（如膜受體、離子通道等）感知。*信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：感知到的干旱信號(hào)通過(guò)膜內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑傳遞，可能涉及鈣離子（Ca2+）內(nèi)流、活性氧（ROS）的積累等第二信使的參與，激活下游的信號(hào)分子，如蛋白激酶（如CDPKs）的磷酸化。*基因表達(dá)調(diào)控：激活的信號(hào)通路最終作用于細(xì)胞核，調(diào)控脅迫應(yīng)答基因（如DREB/CBF、AREB/ABF等轉(zhuǎn)錄因子編碼基因）的表達(dá)。這些轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)入細(xì)胞核后，結(jié)合到目標(biāo)基因的啟動(dòng)子區(qū)域，啟動(dòng)或抑制下游防御和適應(yīng)相關(guān)基因（如合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、誘導(dǎo)抗性蛋白、關(guān)閉氣孔等）的表達(dá)。2.比較植物在應(yīng)對(duì)干旱脅迫和鹽脅迫時(shí)，在離子平衡調(diào)節(jié)方面的主要異同點(diǎn)：*相同點(diǎn)：兩者都需要通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外離子濃度來(lái)應(yīng)對(duì)滲透脅迫，維持細(xì)胞膨壓和正常生理功能。植物都會(huì)主動(dòng)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、糖類）來(lái)降低胞質(zhì)滲透勢(shì)。兩者都涉及跨膜離子運(yùn)輸?shù)鞍椎恼{(diào)控，如離子泵（H+-ATPase、NHX等）和離子通道的活動(dòng)。*不同點(diǎn)：*主要脅迫離子：干旱脅迫主要涉及水分虧缺，離子平衡問(wèn)題相對(duì)次要（除非伴隨鹽堿化）；鹽脅迫則直接面臨高濃度有害陰離子（如Cl-）和陽(yáng)離子（如Na+）的毒害以及滲透脅迫的雙重挑戰(zhàn)。*陰離子平衡：鹽脅迫下，植物需要更積極地將過(guò)量Na+和Cl-排出細(xì)胞或區(qū)室化在液泡中，以解除離子毒性。干旱脅迫下，對(duì)陰離子平衡的調(diào)控壓力相對(duì)較小。*陽(yáng)離子積累策略：某些耐鹽植物會(huì)積累中性或陽(yáng)離子（如K+、Mg2+、Ca2+）到液泡，以平衡進(jìn)入細(xì)胞的Na+和Cl-電荷，但這在典型的干旱脅迫響應(yīng)中不是主要策略。*關(guān)鍵蛋白側(cè)重：鹽脅迫響應(yīng)更依賴于Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（如NHX）、Cl-轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白以及維持液泡pH和離子梯度的H+-ATPase。干旱脅迫響應(yīng)中，雖然離子泵也很重要，但其在維持膨壓方面的作用更為核心。五、論述題1.詳細(xì)闡述脫落酸（ABA）在植物響應(yīng)干旱脅迫過(guò)程中的生理作用及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（請(qǐng)至少提及兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)）：*生理作用：*促進(jìn)氣孔關(guān)閉：ABA是誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的最主要激素，它作用于保衛(wèi)細(xì)胞，促進(jìn)K+外流，降低保衛(wèi)細(xì)胞膨壓，導(dǎo)致氣孔開(kāi)度減小，從而減少植物蒸騰失水。*促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成：ABA誘導(dǎo)根和葉中合成脯氨酸、糖類、無(wú)機(jī)鹽等多種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，降低細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，提高細(xì)胞吸水能力，緩解滲透脅迫。*抑制生長(zhǎng)：ABA能抑制種子萌發(fā)和植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，使植物進(jìn)入休眠或脅迫耐受狀態(tài)，集中能量應(yīng)對(duì)逆境。*誘導(dǎo)脅迫相關(guān)蛋白表達(dá)：ABA能誘導(dǎo)熱激蛋白（HSP）、LEA蛋白等脅迫抗性蛋白的表達(dá)，增強(qiáng)植物對(duì)干旱的抵抗力。*促進(jìn)根系生長(zhǎng)：ABA能促進(jìn)主根生長(zhǎng)和側(cè)根發(fā)生，增加根系對(duì)水分的吸收面積。*信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（關(guān)鍵環(huán)節(jié)）：*受體識(shí)別與早期信號(hào)：ABA首先與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合。在質(zhì)膜上，ABA受體可能直接參與信號(hào)啟動(dòng)或與下游激酶相互作用。也有研究表明ABA可能通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，與細(xì)胞質(zhì)或核內(nèi)的受體結(jié)合。受體激活后，會(huì)引發(fā)早期信號(hào)事件，如鈣離子（Ca2+）濃度升高和活性氧（ROS）的短暫積累。*蛋白磷酸化級(jí)聯(lián)：Ca2+升高可以激活鈣依賴性蛋白激酶（CDPKs），或者ROS可以激活ROS依賴性激酶。這些激酶進(jìn)一步磷酸化下游的蛋白，如蛋白磷酸酶（PP2C）。被磷酸化的PP2C會(huì)抑制轉(zhuǎn)錄因子SnRK2（也稱為OST1）的活性。SnRK2通常處于磷酸化且激活狀態(tài)，其抑制會(huì)解除對(duì)下游基因表達(dá)的正調(diào)控。*轉(zhuǎn)錄因子激活與基因表達(dá)：通過(guò)抑制PP2C，ABA信號(hào)通路最終激活SnRK2激酶?；罨腟nRK2可以磷酸化自身的下游轉(zhuǎn)錄因子，如AREB/ABF家族成員。這些轉(zhuǎn)錄因子被磷酸化后，其DNA結(jié)合能力和轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)，遷移到細(xì)胞核內(nèi)，結(jié)合到許多脅迫應(yīng)答基因啟動(dòng)子區(qū)域的ABRE（ABA響應(yīng)元件）序列，啟動(dòng)這些基因的表達(dá)，從而產(chǎn)生ABA的多種生理效應(yīng)。2.論述植物為了適應(yīng)極端溫度（高溫或低溫）環(huán)境，在生理和分子水平上可能采取哪些應(yīng)對(duì)策略？*適應(yīng)高溫的策略：*生理水平：*氣孔關(guān)閉：在高溫高光條件下，植物會(huì)關(guān)閉氣孔以減少蒸騰和光抑制，但這會(huì)犧牲光合速率。*增加水分利用效率：通過(guò)提高光合作用水分利用效率（WUE）來(lái)適應(yīng)干旱脅迫。*積累保護(hù)性物質(zhì)：積累小分子有機(jī)物（如脯氨酸、甜菜堿、海藻糖）和蛋白質(zhì)（如LEA蛋白）來(lái)穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)，防止蛋白質(zhì)變性失活。*提高葉綠素含量和抗氧化能力：增加葉綠素含量以吸收更多光能，同時(shí)增強(qiáng)活性氧清除系統(tǒng)（SOD、CAT、APX等），減輕高溫引起的氧化損傷。*向光性變化：調(diào)整葉片角度或形態(tài)，使葉片背面朝向光源，減少直射光和葉片表面溫度。*午休現(xiàn)象：在一天中的高溫時(shí)段關(guān)閉部分氣孔，減少水分散失和光抑制。*分子水平：*熱激蛋白（HSP）合成增加：HSP作為分子伴侶，幫助維持蛋白質(zhì)的正確折疊，修復(fù)或降解受損蛋白質(zhì)。*熱激轉(zhuǎn)錄因子（Hsf）激活：Hsf作為轉(zhuǎn)錄因子，被高溫激活后啟動(dòng)HSP等耐熱基因的表達(dá)。*DNA修復(fù)機(jī)制增強(qiáng)：高溫易引起DNA損傷，植物增強(qiáng)DNA修復(fù)系統(tǒng)的活性。*光合機(jī)構(gòu)蛋白保護(hù)：合成光保護(hù)蛋白（如D1蛋白的降解-重建循環(huán)減慢），關(guān)閉部分反應(yīng)中心，減少光能吸收。*適應(yīng)低溫的策略：*生理水平：*積累可溶性糖和脯氨酸：增加細(xì)胞液濃度，降低冰點(diǎn)，提高抗凍性。*細(xì)胞膜脂肪酸飽和度調(diào)整：降低不飽和脂肪酸比例，增加飽和脂肪酸含量，降低膜脂相變溫度，維持膜流動(dòng)性。*形成抗凍蛋白（AFP）和糖蛋白（CP）：AFP能降低冰晶生長(zhǎng)速率和毒性，CP也能降低冰點(diǎn)或抑制冰晶形成。*脫水脅迫：某些植物（如一些多年生草本和木本植物）在冬季通過(guò)脫水來(lái)防止細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰。*進(jìn)入休眠：植物通過(guò)落葉或進(jìn)入芽的休眠狀態(tài)來(lái)度過(guò)寒冷季節(jié)。