Question

大量研究表明，CO₂浓度升高造成温室效应的同时，也影响了绿色植物的生长发育。

（1）光合作用合成的有机物运输到根细胞，在_________中形成CO₂和水，释放的能量转移到______中，直接用于根的生长发育。

（2）科研人员研究了CO₂浓度升高对拟南芥根系生长发育的影响。根尖每生长1 cm拍照一次，结果如图甲。据图可知，实验组根毛长度和密度均明显____对照组。

（3）①为进一步探究CO₂浓度升高对根细胞的影响, 获取相关处理下的非根毛区横切面，制作成_______，利用显微镜观察并计数，结果如下表：

组别          处理 观测指标	1组	2组	3组	4组
正常浓度CO2	高浓度CO2	正常浓度CO2 +10Nm  NAA（生长素类似物）	高浓度CO2 +5Um   NPA （生长素运输阻断剂）
表皮细胞体积	大	小	小	大
表皮细胞总数	少	多	多	比1组少
生毛细胞数目	少	多	多	比1组少

注：生毛细胞由表皮细胞分化形成，继续生长形成根毛。

②由表可知高浓度CO₂增加了____________________；据1、2、3组结果推测高浓度CO₂通过______________影响根毛生长发育。

③据1、2、4组说明，高浓度CO₂对根毛生长发育影响与______有关。

（4）为进一步验证上述推测，根尖 每生长1cm测定生长素合成特异性启动基因表达情况，实验结果如图。

综合上述实验，推测CO₂浓度升高影响根毛生长发育的机制是____________。

（5）研究表明，生长素通过细胞内信号分子进一步传递信息，增加根毛细胞尖端内部钙离子浓度，促进生毛细胞的根毛伸长生长。已知植物细胞有生长素受体、钙离子通道蛋白—钙调素复合体、钙离子通道蛋白、细胞内信号分子亚硝基化靶向蛋白等，请选用已知信息，提出生长素促进根毛伸长生长的一种可能机制。_____________________________________

Answer

线粒体 ATP（三磷酸腺苷） 高于 临时装片 表皮细胞总数和生毛细胞数目 生长素 生长素运输 CO2促进生长素合成基因的表达，生长素合成量增加，进而促进根毛细胞的分裂、分化（CO2促进生长素合成基因的表达，生长素合成量增加，进而促进根生长发育或提高表皮细胞总数和生毛细胞数目） 生长素与生长素受体结合，将信息传递给亚硝基化靶向蛋白，使钙离子通道蛋白与钙调素分离，钙离子内流，增加根毛细胞尖端内部钙离子浓度，促进生毛细胞的根毛伸长生长

【解析】

1、由图甲可知，与正常浓度CO2相比，高浓度CO2处理根毛长度和密度均明显增大。

2、由表格的数据可知，与正常浓度CO2相比，高浓度CO2和正常浓度CO2+10NmNAA处理均增加了表皮细胞总数和生毛细胞数目，表皮细胞体积均减小；高浓度CO2+5UmNPA处理减少了表皮细胞总数和生毛细胞数目。

3、由题图乙可知，与正常浓度CO2相比，高浓度CO2处理生长素合成特异性启动基因表达量相对值增大。

（1）有机物分解形成CO2和水，并释放能量的过程为有氧呼吸。有氧呼吸在线粒体中进行，有机物分解释放的能量储存在ATP中。

（2）由题图可知，实验组（高浓度CO2处理）根毛长度和密度均明显高于对照组（正常浓度CO2处理）。

（3）①根据表格的内容可知，观测指标为表皮细胞体积、表皮细胞总数和生毛细胞数目，因此应将获取相关处理下的非根毛区横切面，制作成临时装片，利用显微镜观察并计数。

②由表可知，与正常浓度CO2相比，高浓度CO2处理增加了表皮细胞总数和生毛细胞数目。与正常浓度CO2相比，高浓度CO2和正常浓度CO2+10NmNAA处理对根细胞的影响相似，均增加了表皮细胞总数和生毛细胞数目。由此推测高浓度CO2通过生长素影响根毛生长发育。

③由表可知，与正常浓度CO2相比，高浓度CO2处理增加了表皮细胞总数和生毛细胞数目，而高浓度CO2+5UmNPA处理减少了表皮细胞总数和生毛细胞数目。说明高浓度CO2对根毛生长发育影响与生长素运输有关。

（4）由题图可知，与正常浓度CO2相比，高浓度CO2处理生长素合成特异性启动基因表达量相对值增大。综合上述实验，推测CO2浓度升高影响根毛生长发育的机制是CO2促进生长素合成基因的表达，生长素合成量增加，进而促进根生长发育（提高表皮细胞总数和生毛细胞数目）。

（5）结合已知信息分析，生长素促进根毛伸长生长的机制可能是生长素与生长素受体结合，将信息传递给亚硝基化靶向蛋白，使钙离子通道蛋白与钙调素分离，钙离子内流，增加根毛细胞尖端内部钙离子浓度，促进生毛细胞的根毛伸长生长。