2025年大學(xué)《生物科學(xué)》專業(yè)題庫——植物對非生物脅迫的適應(yīng)機制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.下列哪種環(huán)境因子不屬于非生物脅迫？A.干旱B.鹽堿C.低溫D.病毒感染2.植物感知水分虧缺的早期信號之一是細胞內(nèi)自由水含量下降，這通常會引起哪種激素的快速積累？A.赤霉素B.細胞分裂素C.脫落酸D.乙烯3.在植物響應(yīng)鹽脅迫的過程中，維持細胞內(nèi)滲透平衡和排除過量鈉離子至關(guān)重要。以下哪種轉(zhuǎn)運蛋白在鈉離子主動外排中起關(guān)鍵作用？A.質(zhì)子泵B.Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白C.K+/H+交換蛋白D.ABC轉(zhuǎn)運蛋白（特定類型）4.高溫脅迫下，植物細胞內(nèi)首先大量合成的一類蛋白質(zhì)是？A.金屬硫蛋白B.熱激蛋白（HSP）C.抗凍蛋白D.乙烯結(jié)合蛋白5.低溫（冷害）條件下，植物細胞膜脂組成會發(fā)生變化，主要是為了？A.增加膜的流動性B.減少膜的通透性C.促進酶的活性D.防止冰晶形成6.轉(zhuǎn)錄因子CBF/DREB主要參與調(diào)控植物對哪種脅迫的響應(yīng)？A.鹽脅迫和干旱脅迫B.低溫脅迫和高溫脅迫C.病毒脅迫和細菌脅迫D.真菌脅迫和線蟲脅迫7.植物在干旱脅迫下積累的脯氨酸，其主要功能之一是？A.作為信號分子B.提高細胞滲透壓C.作為抗氧化劑D.促進光合作用8.活性氧（ROS）在植物脅迫響應(yīng)中既是信號分子，也可能造成損傷。植物清除ROS的主要酶系統(tǒng)不包括？A.超氧化物歧化酶（SOD）B.過氧化氫酶（CAT）C.過氧化還原酶（PRX）D.脫氫酶（DH）9.某種植物表現(xiàn)出對干旱和鹽脅迫的交叉抗性，這最可能是因為這兩種脅迫導(dǎo)致了哪些信號通路或轉(zhuǎn)錄因子的重疊激活？A.ABA信號通路和乙烯信號通路B.Ca2+信號通路和茉莉酸信號通路C.水楊酸信號通路和茉莉酸信號通路D.ABA信號通路和鹽脅迫特異性信號通路10.金屬硫蛋白（MT）和植物螯合蛋白（PC）在植物耐受重金屬脅迫中作用相似，它們的主要功能是？A.將重金屬泵出細胞B.將重金屬轉(zhuǎn)化為無毒形式并儲存C.阻止重金屬進入細胞D.促進重金屬的吸收二、填空題（每空2分，共20分）1.植物感知鹽脅迫的主要離子是__________，而感知干旱脅迫的關(guān)鍵信號分子之一是__________。2.為了應(yīng)對低溫，一些植物會合成__________蛋白，可以降低冰點或防止細胞內(nèi)結(jié)冰。3.植物細胞內(nèi)鈣離子濃度的變化是許多脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的重要第二信使，鈣離子通過改變__________的構(gòu)象來傳遞信號。4.植物在滲透脅迫下，通過積累__________（如脯氨酸、糖類、無機鹽）來維持細胞膨壓。5.轉(zhuǎn)錄因子__________家族在調(diào)控植物的抗旱和抗鹽基因表達中起核心作用。6.活性氧的產(chǎn)生和清除之間的平衡對于植物脅迫耐受性至關(guān)重要，清除系統(tǒng)主要包括酶促系統(tǒng)（如SOD、CAT、PRX）和非酶促系統(tǒng)（如__________）。7.重金屬脅迫不僅影響離子平衡和滲透調(diào)節(jié)，還會導(dǎo)致膜脂過氧化，這需要__________等抗氧化物質(zhì)來清除過量的活性氧。8.氣孔運動是植物響應(yīng)環(huán)境變化的重要方式，脫落酸（ABA）是促進氣孔關(guān)閉的重要__________。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.脅迫誘導(dǎo)蛋白（Stress-InducedProtein）2.滲透調(diào)節(jié)（Osmoregulation）3.離子區(qū)室化（IonCompartmentation）4.信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（SignalTransduction）5.抗氧化系統(tǒng)（AntioxidantSystem）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述植物感知干旱脅迫的主要信號及其初步的細胞內(nèi)傳遞過程。2.比較植物應(yīng)對鹽脅迫和干旱脅迫在滲透調(diào)節(jié)策略上的主要異同。3.簡述植物在高溫脅迫下會采取哪些生理和分子層面的防御措施。4.解釋什么是脅迫交叉（StressCross-Tolerance），并簡述其可能的原因。五、論述題（每題10分，共20分）1.詳細論述植物響應(yīng)鹽脅迫的主要生理生化機制，包括滲透調(diào)節(jié)、離子平衡和毒害防御等方面。2.以一種具體的非生物脅迫（如干旱或低溫）為例，從信號感知、信號傳遞、基因表達調(diào)控到最終表型建成，概述植物適應(yīng)該脅迫的主要分子機制網(wǎng)絡(luò)。---試卷答案一、選擇題1.D2.C3.B4.B5.A6.A7.B8.D9.D10.B二、填空題1.鈉離子(Na+),脫落酸(ABA)2.抗凍蛋白(AntifreezeProtein)3.蛋白質(zhì)(Protein)4.滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(Osmolytes)5.DREB/CBF(或CBF)6.超氧陰離子自由基(SuperoxideAnionRadical)7.抗氧化物質(zhì)(Antioxidants)(或金屬硫蛋白/植物螯合蛋白等具體例子也可)8.氣象調(diào)節(jié)因子(Stimulus)三、名詞解釋1.脅迫誘導(dǎo)蛋白（Stress-InducedProtein）：指在植物受到非生物或生物脅迫時，其基因表達水平顯著上調(diào)而合成的一類蛋白質(zhì)，它們參與植物對脅迫的防御和適應(yīng)過程。2.滲透調(diào)節(jié)（Osmoregulation）：指植物為了維持細胞內(nèi)水分平衡，通過積累或排出小分子溶質(zhì)（滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)）來調(diào)節(jié)細胞膨壓的過程，是應(yīng)對干旱、鹽堿等滲透脅迫的重要機制。3.離子區(qū)室化（IonCompartmentation）：指植物通過細胞內(nèi)膜系統(tǒng)（如細胞質(zhì)膜、液泡膜、細胞核膜等）上的離子轉(zhuǎn)運蛋白，將特定離子（如Na+）限制在特定區(qū)域（如液泡），從而避免其對細胞核、細胞質(zhì)等敏感區(qū)域造成毒害的過程，是植物應(yīng)對鹽脅迫的關(guān)鍵策略。4.信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（SignalTransduction）：指植物細胞感受外界刺激（信號）后，該信號在細胞內(nèi)通過一系列分子事件傳遞、放大和整合，最終導(dǎo)致特定生理或分子響應(yīng)的級聯(lián)過程。5.抗氧化系統(tǒng)（AntioxidantSystem）：指植物體內(nèi)一系列用于清除活性氧（ROS），保護細胞生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)）免受氧化損傷的酶促和非酶促物質(zhì)組成的防御體系。四、簡答題1.植物感知干旱脅迫的主要信號包括：葉片水分虧缺導(dǎo)致的細胞膨壓下降；氣孔關(guān)閉引起的CO2濃度降低；以及細胞內(nèi)積累的脅迫信號分子，如脫落酸（ABA）、鈣離子（Ca2+）、活性氧（ROS）等。初步的細胞內(nèi)傳遞過程可能包括：水分虧缺引起細胞膜電位變化，導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流；ROS的積累；ABA從衰老葉片或根部分泌并運輸?shù)秸谑芎档牟课?。這些信號分子可以相互作用，激活下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終調(diào)控脅迫響應(yīng)基因的表達。2.相同點：兩者都需要通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、糖類、無機鹽）來維持細胞膨壓，保證基本生理活動；都需要轉(zhuǎn)運蛋白參與維持細胞內(nèi)離子平衡，防止有害離子（如Na+）積累。不同點：鹽脅迫下，植物需要重點處理的是過量積累的鈉離子（Na+），主要通過離子區(qū)室化（如轉(zhuǎn)運到液泡）和離子外排系統(tǒng)來降低細胞質(zhì)中的Na+濃度；而干旱脅迫主要涉及水分平衡，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的作用更為關(guān)鍵，離子平衡問題是次要的。3.植物應(yīng)對高溫脅迫的防御措施包括：生理層面，如氣孔關(guān)閉以減少蒸騰失水和熱量吸收；葉片傾斜或發(fā)白以減少陽光直射；提高葉綠素含量以增強光能利用效率并減少光氧化損傷。分子層面，如合成熱激蛋白（HSPs）等應(yīng)激蛋白，幫助維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和修復(fù)損傷；調(diào)整膜脂組成，增加不飽和脂肪酸含量以維持膜流動性；激活抗氧化系統(tǒng)清除高溫產(chǎn)生的過量ROS；誘導(dǎo)抗脫水蛋白（LEA蛋白）的合成以抵抗脫水脅迫。4.脅迫交叉（StressCross-Tolerance）指植物對一種脅迫的耐受性能夠提高其對另一種不同類型脅迫的耐受性?？赡艿脑虬ǎ簝煞N脅迫誘導(dǎo)了部分相同或相似的信號通路和轉(zhuǎn)錄因子（如DREB/CBF可參與調(diào)控干旱和鹽脅迫響應(yīng)），使得響應(yīng)機制得以共享；一種脅迫處理可以誘導(dǎo)產(chǎn)生一些具有廣譜抗性的分子（如HSPs、抗氧化物質(zhì)），這些分子能提供對其他脅迫的交叉保護；兩種脅迫之間存在信號crosstalk（串?dāng)_），一種脅迫信號可以調(diào)節(jié)另一種脅迫的響應(yīng)水平。五、論述題1.植物響應(yīng)鹽脅迫的主要生理生化機制包括：*滲透調(diào)節(jié)：植物通過在細胞內(nèi)積累小分子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、糖類、無機離子如K+、甘氨酸甜菜堿等）來降低水勢，維持細胞膨壓和正常生理功能。這主要通過轉(zhuǎn)運蛋白（如HKT家族蛋白）將Na+和Cl-轉(zhuǎn)運到液泡，以及積累溶質(zhì)來實現(xiàn)。*離子平衡與毒害防御：這是應(yīng)對鹽脅迫最關(guān)鍵的機制。植物通過精密的離子轉(zhuǎn)運網(wǎng)絡(luò)，限制Na+和Cl-進入細胞質(zhì)。主要策略包括：①離子區(qū)室化：利用液泡膜上的Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白（如NHX家族蛋白）和Cl-轉(zhuǎn)運蛋白（如SLAC1）將Na+和Cl-泵入液泡，維持細胞質(zhì)離子濃度相對較低。②離子外排：一些泌鹽植物通過根系分泌物將Na+和Cl-排到體外。③酶促解毒：金屬螯合蛋白（MTs）和植物螯合蛋白（PCs）能結(jié)合并隔離細胞內(nèi)的過量金屬離子（包括Na+），減輕其毒性。*氧化脅迫防御：高鹽環(huán)境會誘導(dǎo)產(chǎn)生過量ROS，導(dǎo)致膜脂過氧化和蛋白質(zhì)氧化損傷。植物激活抗氧化防御系統(tǒng)（如SOD、CAT、PRX等酶促系統(tǒng)和谷胱甘肽等小分子抗氧化劑）來清除ROS，保護細胞免受氧化損傷。2.以干旱脅迫為例，植物適應(yīng)的分子機制網(wǎng)絡(luò)概述：*脅迫感知：植物通過感受細胞失水導(dǎo)致的膨壓下降、氣孔關(guān)閉信號、以及ABA等內(nèi)源信號分子來感知干旱。*信號傳遞：感知到的干旱信號通過多種途徑傳遞，包括Ca2+離子內(nèi)流、ROS信號、ABA信號通路等。ABA作為關(guān)鍵的“脅迫激素”，其運輸和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在脅迫響應(yīng)中起核心作用。信號在細胞內(nèi)傳遞過程中涉及第二信使（如鈣離子、磷脂酰肌醇）、蛋白激酶（如SnRK2激酶）和磷酸化/去磷酸化事件。*基因表達調(diào)控：轉(zhuǎn)錄因子（如DREB/CBF、bZIP、WRKY、MYB等家族）在干旱信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游起關(guān)鍵作用。它們被激活后結(jié)合到下游基因的順式作用元件（如DRE/CRT盒），調(diào)控大量脅迫響應(yīng)基因的表達。*最終響應(yīng)與適應(yīng)表型建成：受調(diào)控的基因表達產(chǎn)物包括：①滲透調(diào)節(jié)蛋白：如脯