為探究植物免疫的作用機制,科研人員以擬南芥為材料進行研究。
(1)病原菌入侵植物時,植物細胞膜表面的膜蛋白膜蛋白可以識別病原菌,病原菌可向 植物體內(nèi)注入一些效應因子來抑制植物的免疫。植物通過讓感病部位出現(xiàn)類似于動物細胞凋亡的現(xiàn)象,阻止病原菌的進一步擴散。植物和病原菌在相互影響中不斷進化和發(fā)展,稱為共同進化共同進化。
(2)植物對抗病原體的免疫包括兩方面,一方面是細胞表面的物理屏障,如質(zhì)膜和細胞壁間形成胝質(zhì)沉淀,有效防御病原體的入侵;另一方面是植物細胞分泌的起防御作用的化學物質(zhì),如H2O2.科研人員用白粉菌侵染擬南芥突變體,得到圖1和圖2所示結(jié)果。由此推測E基因在植物免疫中的作用是通過抑制胝質(zhì)沉淀的形成與H2O2的產(chǎn)生進而抑制植物免疫通過抑制胝質(zhì)沉淀的形成與H2O2的產(chǎn)生進而抑制植物免疫。
(3)水楊酸和茉莉酸信號通路可能參與植物免疫,已知P基因是水楊酸信號通路上的關(guān)鍵基因,C基因是茉莉酸信號通路上的關(guān)鍵基因。為探究E基因是水楊酸還是茉莉酸信號通路上的關(guān)鍵基因,科研人員利用E基因、P基因和C基因敲除突變體進一步研究,實驗結(jié)果如圖3。
①實驗結(jié)果表明E基因是水楊酸水楊酸通路上的關(guān)鍵基因,判斷依據(jù)是第5組與第1組結(jié)果相近,第6組與第2組結(jié)果相近,說明C基因不參與白粉菌誘導的植物免疫,E基因的作用與茉莉酸信號通路無關(guān);第4組與第3組結(jié)果相近,遠高于第2組,說明E基因在水楊酸信號通路中起作用第5組與第1組結(jié)果相近,第6組與第2組結(jié)果相近,說明C基因不參與白粉菌誘導的植物免疫,E基因的作用與茉莉酸信號通路無關(guān);第4組與第3組結(jié)果相近,遠高于第2組,說明E基因在水楊酸信號通路中起作用。
②請選用以下符號和基因:“→(促進)”、(抑制)”、E基因、P基因、C基因,表示這些基因參與植物免疫的可能通路EP→植物免疫EP→植物免疫。
(4)研究者由以上實驗結(jié)果提出假設,當白粉菌感染擬南芥時,水楊酸增強了植物的免疫反應。為驗證該假設,研究者設計了如表實驗,請完善該實驗設計。
材料 | 感染處理 | 水楊酸 | 預期檢測結(jié)果 | ||
胝質(zhì)沉淀 | H2O2含量 | ||||
對照組 | 野生型 | 白粉病菌感染 白粉病菌感染
|
不加 不加
|
少 | 少 少
|
實驗組 | 野生型 野生型
|
白粉病菌感染 | 加 加
|
多 | 多 多
|
適當時噴施一定量的水楊酸
適當時噴施一定量的水楊酸
。【答案】膜蛋白;共同進化;通過抑制胝質(zhì)沉淀的形成與H2O2的產(chǎn)生進而抑制植物免疫;水楊酸;第5組與第1組結(jié)果相近,第6組與第2組結(jié)果相近,說明C基因不參與白粉菌誘導的植物免疫,E基因的作用與茉莉酸信號通路無關(guān);第4組與第3組結(jié)果相近,遠高于第2組,說明E基因在水楊酸信號通路中起作用;EP→植物免疫;白粉病菌感染;不加;少;野生型;加;多;適當時噴施一定量的水楊酸
【解答】
【點評】
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