例析种子萌发时相关激素的考查角度

安徽 刘林翠

例析种子萌发时相关激素的考查角度

安徽 刘林翠

种子萌发是高考命题中一个重要的背景材料，此过程中的生理变化可以涉及至少五个方面：种子的吸水，呼吸作用的变化，酶的形成，有机物的转变，激素的变化。从近年高考试题趋向于回归生物学基本问题的考查分析，种子萌发是一个需要我们深入思考、挖掘的生理过程。本文就历年高考题中有关种子萌发时激素变化的考查做分类整理。

角度一 激素对种子萌发的影响

【例1】（2009·海南卷）现有与某种植物种子萌发有关的4组实验处理如下表。下列组合不能达到相应目的的是（ ）

实验组________ ___________ _____ _____________________________________ _____ ___Ⅰ___________________________________________Ⅱ_Ⅲ_Ⅳ处理机械破损种皮，0.05%赤霉素水溶液25℃浸泡_____________ 24 h________种皮完整，25℃蒸馏水浸泡24 h机械破损种皮，25℃蒸馏水浸泡24 h种皮完整，0.05%赤霉素水溶液25℃浸泡24 h

A. 仅做Ⅰ组与Ⅱ组实验，可探究机械破损对该种子萌发的影响

B. 仅做Ⅰ组与Ⅲ组实验，可探究种皮完整条件下赤霉素对该种子萌发的影响

C. 仅做Ⅱ组与Ⅲ组实验，可探究赤霉素或机械破损对种子萌发的影响

D. 仅做Ⅱ组与Ⅳ组实验，可探究机械破损条件下赤霉素对该种子萌发的影响

【解析】A中Ⅰ组与Ⅱ组实验的自变量是种皮完整与否，因此仅做这两组实验，可探究机械破损对该种子萌发的影响，故A项正确；B中Ⅰ组与Ⅲ组实验的自变量为是否用赤霉素处理，因此仅做这两组实验，可探究种皮完整条件下赤霉素对该种子萌发的影响，故B项正确；C中Ⅱ组与Ⅲ组实验的自变量有两种，不符合实验的单一变量原则，因此仅做这两组实验，不能同时探究赤霉素或机械破损对该种子萌发的影响，故C项错误；D中Ⅱ组与Ⅳ组实验的自变量为是否用赤霉素处理，因此仅做这两组实验，可探究机械破损条件下赤霉素对该种子萌发的影响，故D项正确。

【答案】C

【点评】本题考查植物种子萌发的生理反应、对照实验，实验设计必须遵循单一变量原则。

角度二 种子萌发时多种激素间的相互关系

【例2】（2010·海南卷）某植物种子成熟后需经低温贮藏才能萌发，为探究其原因，检测了该种子中的两种植物激素在低温贮藏过程中的含量变化，结果如图。根据激素的作用特点，推测图中a、b依次为 （ ）

A. 赤霉素、脱落酸

B. 细胞分裂素、生长素

C. 脱落酸、细胞分裂素

D. 赤霉素、乙烯

【解析】植物激素中生长素、赤霉素、细胞分裂素能促进生长，脱落酸和乙烯抑制植物生长。赤霉素有促进种子萌发的作用，故在种子低温贮藏的过程中赤霉素逐渐增加。脱落酸有抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落，故在种子低温贮藏的过程中脱落酸逐渐减少。细胞分裂素促进细胞分裂，主要合成部位是根尖或幼嫩部位，而种子贮藏过程不会有变化。乙烯促进果实成熟，种子贮藏过程中，乙烯变化不大，可见，图中a表示赤霉素，b表示脱落酸。

【答案】A

【点评】正确理解植物激素之间的关系：协同作用和拮抗作用，是做好此题的关键。本题属于对识记、识图、理解层次的考查。

角度三 种子萌发时激素对有机物代谢的影响

【例3】（2013·全国新课标卷Ⅱ）已知大麦在萌发过程中可以产生α-淀粉酶，用GA（赤霉素）溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α-淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：

注：实验结果中“+”越多表示颜色越深，表中液体量的单位均为mL。

回答下列问题：

（1）α-淀粉酶催化________水解可生成二糖，该二糖是_______。

（2）综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的_______。这两支试管中淀粉量不同的原因是_______________________________ _______________。

（3）综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该实验中GA的作用是____________________。

（4）综合分析试管2、3和4的实验结果，说明__________ ___________________。

【解析】（1）α-淀粉酶能催化淀粉水解，淀粉的结构单体是葡萄糖，其水解后生成的二糖由两个葡萄糖组成，所以此二糖为麦芽糖。

（2）试管1和试管2两组进行对比，相互之间的自变量为是否有胚，因变量是试管中剩余淀粉的量。在此实验中淀粉的剩余量由生成的α-淀粉酶的量决定，α-淀粉酶含量高，则淀粉被水解的多，α-淀粉酶含量低，则淀粉被水解的少，无α-淀粉酶，则淀粉不被水解。检测时，加入碘液后，颜色较深的含淀粉多，颜色较浅的含淀粉少。

（3）以试管5作为空白对照，对比试管2和试管3，仅有试管3中的淀粉被分解，说明试管3有α-淀粉酶产生，而试管2没有α-淀粉酶产生。由此，可以推断GA溶液在无胚的情况下可诱导种子生成α-淀粉酶，继而促进淀粉的水解。

（4）观察试管2、3和4，三者加入的GA呈梯度分布，且当GA含量越多时，试管中剩余的淀粉越少。由此可推测，GA浓度高对α-淀粉酶产生的诱导效果好。

【答案】（1）淀粉 麦芽糖 （2）少 带胚的种子保温后能产生α-淀粉酶，使淀粉水解 （3）诱导种子生成α-淀粉酶 （4）GA浓度高对α-淀粉酶的诱导效果好

【点评】本题主要考查学生的实验分析能力，要求学生对实验组和对照组有较强的区分能力，对学生来说有一定的难度。

角度四 种子萌发时激素对酶合成的影响

【例4】（2004·上海卷）大麦种子结构如图1（a），发芽时，胚产生赤霉素。有人推测赤霉素扩散到糊粉层，诱导合成淀粉酶，淀粉酶再分泌到胚乳中，使储藏的淀粉分解，为胚生长发育提供物质和能量。有同学对此开展课题研究，假设你是其中一员，请根据课题研究要求，回答有关问题：

图1

图2

图3

课题一：赤霉素能否诱导淀粉酶合成

假设：赤霉素能诱导淀粉酶合成。

实验：供选材料——表面消毒的干燥大麦种子若干粒，将种子横切成两部分（X部分无胚，Y部分有胚），如图1（b）所示

供选试剂——①蒸馏水 ②适当浓度的赤霉素溶液

请在下表内填入适当物质：

__使用材__料_ __加入试___剂_ __测定物_____名称_实验___ ____________ ____________ ______________组__对______ ____________ ____________ ______________照组

结果：若假设成立，实验组和对照组的结果将如图2中的_______和_______。

课题二：赤霉素诱导淀粉酶合成机理是否与基因表达有关

假设：赤霉素诱导淀粉酶合成与基因表达有关。

实验：

材料——同课题一

试剂——①适当浓度的赤霉素溶液 ②放线菌素D（mRNA合成抑制剂） ③亚胺环己酮（蛋白质合成抑制剂）。

方法——设置三组，每组所用材料和加入试剂同课题一的实验组，定量测定生成物。16小时后，其中两组分别加入亚胺环己酮和放线菌素D，另一组作为对照。

结果：三组实验结果汇总于图3。

讨论：①曲线b和c分别表示加入________和________后生成物量的变化。

②加入放线菌素D，最终和加入亚胺环己酮一样，都能抑制生成物形成，说明在种子萌发时的淀粉酶合成过程中，赤霉素的作用是影响基因表达的_______过程。

③曲线b和c不同的原因是______________________。

【解析】课题一：赤霉素能诱导淀粉酶的合成，淀粉在淀粉酶的作用下分解。此题主要考查实验设计的基本原则——对照实验，对照实验的条件要求实验组有赤霉素，对照组没有赤霉素。因为赤霉素的来源有两个：直接加入；由种子的胚产生提供。若直接加入，则材料选择都用X部分，试剂的选择实验组加入赤霉素，对照组加入等量的蒸馏水；若赤霉素由种子的胚来提供，则材料选择一个用X部分，一个用Y部分，试剂都用蒸馏水。测定物质即可测定淀粉酶的生成量，也可测定淀粉的减少量。若假设成立，实验组淀粉酶增加，对应坐标曲线为C，淀粉的数量量少，对应曲线为A；对照组淀粉酶的数量基本不变而且数量少，对应曲线为D，淀粉的数量基本不变而且数量多，对应曲线为B。

课题二：基因表达包括转录和翻译两个过程，在16小时后加入放线菌素D时，抑制mRNA的合成，但加入前已经形成的mRNA依然在指导淀粉酶的合成，所以一段时间后，淀粉酶合成才能停止；而加入亚胺环己酮时，抑制蛋白质的合成，所以一旦加入淀粉酶合成立即停止。假如放线菌素D通过抑制mRNA的转录过程而抑制生成物淀粉酶的合成，通过该实验能证明赤霉素的作用是影响基因表达的转录过程。

【答案】课题一

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

或

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

如选淀粉酶为测定物，则应为C和D；如选淀粉为测定物。则应为A和B

课题二

放线菌素D 亚胺环己酮 转录

亚胺环己酮抑制蛋白质合成，所以一加入淀粉酶合成就立即停止，放线菌素D抑制mRNA的合成，加入前已经形成的mRNA仍在指导淀粉酶的合成，所以4小时后，才使淀粉酶合成停止。

【点评】本题深入考查了种子萌发时激素对酶合成的影响，考查了实验设计和分析的能力，很有综合性。

人教版必修3第54页有两句话“在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用共同调节”“植物激素合成在内的各种变化，进而对基因组的表达进行调节”，为命题者留有很大的发掘空间，也值得我们好好思考。

（作者单位：安徽省滁州中学）