安徽 劉林翠

例析種子萌發(fā)時相關(guān)激素的考查角度

安徽 劉林翠

種子萌發(fā)是高考命題中一個重要的背景材料，此過程中的生理變化可以涉及至少五個方面：種子的吸水，呼吸作用的變化，酶的形成，有機物的轉(zhuǎn)變，激素的變化。從近年高考試題趨向于回歸生物學(xué)基本問題的考查分析，種子萌發(fā)是一個需要我們深入思考、挖掘的生理過程。本文就歷年高考題中有關(guān)種子萌發(fā)時激素變化的考查做分類整理。

角度一 激素對種子萌發(fā)的影響

【例1】（2009·海南卷）現(xiàn)有與某種植物種子萌發(fā)有關(guān)的4組實驗處理如下表。下列組合不能達(dá)到相應(yīng)目的的是（ ）

實驗組________ ___________ _____ _____________________________________ _____ ___Ⅰ___________________________________________Ⅱ_Ⅲ_Ⅳ處理機械破損種皮，0.05%赤霉素水溶液25℃浸泡_____________ 24 h________種皮完整，25℃蒸餾水浸泡24 h機械破損種皮，25℃蒸餾水浸泡24 h種皮完整，0.05%赤霉素水溶液25℃浸泡24 h

A. 僅做Ⅰ組與Ⅱ組實驗，可探究機械破損對該種子萌發(fā)的影響

B. 僅做Ⅰ組與Ⅲ組實驗，可探究種皮完整條件下赤霉素對該種子萌發(fā)的影響

C. 僅做Ⅱ組與Ⅲ組實驗，可探究赤霉素或機械破損對種子萌發(fā)的影響

D. 僅做Ⅱ組與Ⅳ組實驗，可探究機械破損條件下赤霉素對該種子萌發(fā)的影響

【解析】A中Ⅰ組與Ⅱ組實驗的自變量是種皮完整與否，因此僅做這兩組實驗，可探究機械破損對該種子萌發(fā)的影響，故A項正確；B中Ⅰ組與Ⅲ組實驗的自變量為是否用赤霉素處理，因此僅做這兩組實驗，可探究種皮完整條件下赤霉素對該種子萌發(fā)的影響，故B項正確；C中Ⅱ組與Ⅲ組實驗的自變量有兩種，不符合實驗的單一變量原則，因此僅做這兩組實驗，不能同時探究赤霉素或機械破損對該種子萌發(fā)的影響，故C項錯誤；D中Ⅱ組與Ⅳ組實驗的自變量為是否用赤霉素處理，因此僅做這兩組實驗，可探究機械破損條件下赤霉素對該種子萌發(fā)的影響，故D項正確。

【答案】C

【點評】本題考查植物種子萌發(fā)的生理反應(yīng)、對照實驗，實驗設(shè)計必須遵循單一變量原則。

角度二 種子萌發(fā)時多種激素間的相互關(guān)系

【例2】（2010·海南卷）某植物種子成熟后需經(jīng)低溫貯藏才能萌發(fā)，為探究其原因，檢測了該種子中的兩種植物激素在低溫貯藏過程中的含量變化，結(jié)果如圖。根據(jù)激素的作用特點，推測圖中a、b依次為 （ ）

A. 赤霉素、脫落酸

B. 細(xì)胞分裂素、生長素

C. 脫落酸、細(xì)胞分裂素

D. 赤霉素、乙烯

【解析】植物激素中生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素能促進生長，脫落酸和乙烯抑制植物生長。赤霉素有促進種子萌發(fā)的作用，故在種子低溫貯藏的過程中赤霉素逐漸增加。脫落酸有抑制細(xì)胞分裂，促進葉和果實的衰老和脫落，故在種子低溫貯藏的過程中脫落酸逐漸減少。細(xì)胞分裂素促進細(xì)胞分裂，主要合成部位是根尖或幼嫩部位，而種子貯藏過程不會有變化。乙烯促進果實成熟，種子貯藏過程中，乙烯變化不大，可見，圖中a表示赤霉素，b表示脫落酸。

【答案】A

【點評】正確理解植物激素之間的關(guān)系：協(xié)同作用和拮抗作用，是做好此題的關(guān)鍵。本題屬于對識記、識圖、理解層次的考查。

角度三 種子萌發(fā)時激素對有機物代謝的影響

【例3】（2013·全國新課標(biāo)卷Ⅱ）已知大麥在萌發(fā)過程中可以產(chǎn)生α-淀粉酶，用GA（赤霉素）溶液處理大麥可使其不用發(fā)芽就產(chǎn)生α-淀粉酶。為驗證這一結(jié)論，某同學(xué)做了如下實驗：

注：實驗結(jié)果中“+”越多表示顏色越深，表中液體量的單位均為mL。

回答下列問題：

（1）α-淀粉酶催化________水解可生成二糖，該二糖是_______。

（2）綜合分析試管1和2的實驗結(jié)果，可以判斷反應(yīng)后試管1溶液中的淀粉量比試管2中的_______。這兩支試管中淀粉量不同的原因是_______________________________ _______________。

（3）綜合分析試管2、3和5的實驗結(jié)果，說明在該實驗中GA的作用是____________________。

（4）綜合分析試管2、3和4的實驗結(jié)果，說明__________ ___________________。

【解析】（1）α-淀粉酶能催化淀粉水解，淀粉的結(jié)構(gòu)單體是葡萄糖，其水解后生成的二糖由兩個葡萄糖組成，所以此二糖為麥芽糖。

（2）試管1和試管2兩組進行對比，相互之間的自變量為是否有胚，因變量是試管中剩余淀粉的量。在此實驗中淀粉的剩余量由生成的α-淀粉酶的量決定，α-淀粉酶含量高，則淀粉被水解的多，α-淀粉酶含量低，則淀粉被水解的少，無α-淀粉酶，則淀粉不被水解。檢測時，加入碘液后，顏色較深的含淀粉多，顏色較淺的含淀粉少。

（3）以試管5作為空白對照，對比試管2和試管3，僅有試管3中的淀粉被分解，說明試管3有α-淀粉酶產(chǎn)生，而試管2沒有α-淀粉酶產(chǎn)生。由此，可以推斷GA溶液在無胚的情況下可誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶，繼而促進淀粉的水解。

（4）觀察試管2、3和4，三者加入的GA呈梯度分布，且當(dāng)GA含量越多時，試管中剩余的淀粉越少。由此可推測，GA濃度高對α-淀粉酶產(chǎn)生的誘導(dǎo)效果好。

【答案】（1）淀粉 麥芽糖 （2）少 帶胚的種子保溫后能產(chǎn)生α-淀粉酶，使淀粉水解 （3）誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶 （4）GA濃度高對α-淀粉酶的誘導(dǎo)效果好

【點評】本題主要考查學(xué)生的實驗分析能力，要求學(xué)生對實驗組和對照組有較強的區(qū)分能力，對學(xué)生來說有一定的難度。

角度四 種子萌發(fā)時激素對酶合成的影響

【例4】（2004·上海卷）大麥種子結(jié)構(gòu)如圖1（a），發(fā)芽時，胚產(chǎn)生赤霉素。有人推測赤霉素擴散到糊粉層，誘導(dǎo)合成淀粉酶，淀粉酶再分泌到胚乳中，使儲藏的淀粉分解，為胚生長發(fā)育提供物質(zhì)和能量。有同學(xué)對此開展課題研究，假設(shè)你是其中一員，請根據(jù)課題研究要求，回答有關(guān)問題：

圖1

圖2

圖3

課題一：赤霉素能否誘導(dǎo)淀粉酶合成

假設(shè)：赤霉素能誘導(dǎo)淀粉酶合成。

實驗：供選材料——表面消毒的干燥大麥種子若干粒，將種子橫切成兩部分（X部分無胚，Y部分有胚），如圖1（b）所示

供選試劑——①蒸餾水 ②適當(dāng)濃度的赤霉素溶液

請在下表內(nèi)填入適當(dāng)物質(zhì)：

__使用材__料_ __加入試___劑_ __測定物_____名稱_實驗___ ____________ ____________ ______________組__對______ ____________ ____________ ______________照組

結(jié)果：若假設(shè)成立，實驗組和對照組的結(jié)果將如圖2中的_______和_______。

課題二：赤霉素誘導(dǎo)淀粉酶合成機理是否與基因表達(dá)有關(guān)

假設(shè)：赤霉素誘導(dǎo)淀粉酶合成與基因表達(dá)有關(guān)。

實驗：

材料——同課題一

試劑——①適當(dāng)濃度的赤霉素溶液 ②放線菌素D（mRNA合成抑制劑） ③亞胺環(huán)己酮（蛋白質(zhì)合成抑制劑）。

方法——設(shè)置三組，每組所用材料和加入試劑同課題一的實驗組，定量測定生成物。16小時后，其中兩組分別加入亞胺環(huán)己酮和放線菌素D，另一組作為對照。

結(jié)果：三組實驗結(jié)果匯總于圖3。

討論：①曲線b和c分別表示加入________和________后生成物量的變化。

②加入放線菌素D，最終和加入亞胺環(huán)己酮一樣，都能抑制生成物形成，說明在種子萌發(fā)時的淀粉酶合成過程中，赤霉素的作用是影響基因表達(dá)的_______過程。

③曲線b和c不同的原因是______________________。

【解析】課題一：赤霉素能誘導(dǎo)淀粉酶的合成，淀粉在淀粉酶的作用下分解。此題主要考查實驗設(shè)計的基本原則——對照實驗，對照實驗的條件要求實驗組有赤霉素，對照組沒有赤霉素。因為赤霉素的來源有兩個：直接加入；由種子的胚產(chǎn)生提供。若直接加入，則材料選擇都用X部分，試劑的選擇實驗組加入赤霉素，對照組加入等量的蒸餾水；若赤霉素由種子的胚來提供，則材料選擇一個用X部分，一個用Y部分，試劑都用蒸餾水。測定物質(zhì)即可測定淀粉酶的生成量，也可測定淀粉的減少量。若假設(shè)成立，實驗組淀粉酶增加，對應(yīng)坐標(biāo)曲線為C，淀粉的數(shù)量量少，對應(yīng)曲線為A；對照組淀粉酶的數(shù)量基本不變而且數(shù)量少，對應(yīng)曲線為D，淀粉的數(shù)量基本不變而且數(shù)量多，對應(yīng)曲線為B。

課題二：基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，在16小時后加入放線菌素D時，抑制mRNA的合成，但加入前已經(jīng)形成的mRNA依然在指導(dǎo)淀粉酶的合成，所以一段時間后，淀粉酶合成才能停止；而加入亞胺環(huán)己酮時，抑制蛋白質(zhì)的合成，所以一旦加入淀粉酶合成立即停止。假如放線菌素D通過抑制mRNA的轉(zhuǎn)錄過程而抑制生成物淀粉酶的合成，通過該實驗?zāi)茏C明赤霉素的作用是影響基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄過程。

【答案】課題一

淀粉酶/淀粉____ _____________ ______ ____________________________ ____________________ ____X① 同上______________ ______ ____X②___________

或

___________ ______ _________________________ _____ _Y___________________________________________ ________①_淀粉酶/淀粉_____________ ______ ____________________________ ____________________ ____X① 同上

如選淀粉酶為測定物，則應(yīng)為C和D；如選淀粉為測定物。則應(yīng)為A和B

課題二

放線菌素D 亞胺環(huán)己酮 轉(zhuǎn)錄

亞胺環(huán)己酮抑制蛋白質(zhì)合成，所以一加入淀粉酶合成就立即停止，放線菌素D抑制mRNA的合成，加入前已經(jīng)形成的mRNA仍在指導(dǎo)淀粉酶的合成，所以4小時后，才使淀粉酶合成停止。

【點評】本題深入考查了種子萌發(fā)時激素對酶合成的影響，考查了實驗設(shè)計和分析的能力，很有綜合性。

人教版必修3第54頁有兩句話“在植物的生長發(fā)育和適應(yīng)環(huán)境變化的過程中，各種植物激素并不是孤立地起作用，而是多種激素相互作用共同調(diào)節(jié)”“植物激素合成在內(nèi)的各種變化，進而對基因組的表達(dá)進行調(diào)節(jié)”，為命題者留有很大的發(fā)掘空間，也值得我們好好思考。

（作者單位：安徽省滁州中學(xué)）