3.低温冷害是限制水稻产量和品质的重要因素之一。揭示水稻耐冷机制对于我国粮食安全具有重要意义。
(1)低温会
细胞膜流动性,引起膜上Ca
2+离子通道开放,Ca
2+以
方式大量进入细胞,使植物感知低温信号并作出应答,但是长时间低温胁迫可引起细胞内活性氧积累,过量活性氧会造成
等生物大分子损伤,诱导细胞死亡。
(2)W63蛋白是一种转录因子,参与水稻低温胁迫应答。研究者构建水稻W63基因敲除突变体,将幼苗放入低温培养箱培养,植株存活情况如图1,叶片活性氧含量测定结果如图2。
W76蛋白是调控活性氧清除基因表达的一种转录因子,其表达量在冷处理后的W63基因敲除突变体中显著升高。结合图1、图2,阐述W63和W76在水稻低温胁迫应答过程中的作用机制。
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(3)W76通常具有转录抑制作用,b148蛋白具有转录激活作用,二者可形成蛋白复合体。后续研究发现,与bl48的结合使W76具有了转录激活活性,且二者形成的蛋白复合体增强了彼此的转录激活活性。
GD基因编码的GD蛋白与特定DNA结合域(序列)结合,与GD蛋白结合的转录因子就可以足够靠近启动子进而调控下游基因表达。研究者构建多种表达载体,导入水稻原生质体中,检测荧光素酶活性。选择选项的序号填入表格,将验证b148与W76相互作用的实验方案补充完整并预期丙组的实验结果。
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组别 |
表达载体类型 |
实验结果 |
甲 |
①、② |
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乙 |
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丙 |
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丁 |
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戊 |
①、③、⑥ |
(4)水稻在我国广泛种植,但每年因低温冷害导致我国水稻减产300~500万吨。基于上述研究,请为培育耐冷型优质水稻提供一个研究方向。
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