藜麥富含維生素、多酚類,高蛋白且低糖,具有多種健康功效。藜麥對環(huán)境的適應性強,具有一定的耐旱、耐寒、耐鹽性。為研究藜麥的耐鹽機制,科學家發(fā)現(xiàn)藜麥葉片表皮有許多鹽泡細胞,該細胞體積是普通表皮細胞的1000倍左右,且沒有葉綠體,Na+和Cl-在鹽泡細胞的轉運如圖1所示。請回答下列問題:
(1)據(jù)圖1推測,藜麥通過主動運輸?shù)姆绞綄a+和Cl-從葉片表皮細胞運送到鹽泡細胞的
液泡
液泡
(細胞器)中儲存起來,從而避免高鹽對其他細胞的影響。
(2)如表為藜麥表皮鹽泡細胞和3種普通植物的葉片表皮細胞膜上部分蛋白的相對表達量,其中 D
D
(填表中字母)更可能是藜麥表皮鹽泡細胞,理由是 鹽泡細胞從表皮細胞主動運輸吸收大量Na+、Cl-,需要較多的Na+、Cl-載體蛋白;鹽泡細胞中沒有葉綠體,需通過轉運其他細胞產生的葡萄糖來供能,因此葡萄糖轉運蛋白相對表達量也較高
鹽泡細胞從表皮細胞主動運輸吸收大量Na+、Cl-,需要較多的Na+、Cl-載體蛋白;鹽泡細胞中沒有葉綠體,需通過轉運其他細胞產生的葡萄糖來供能,因此葡萄糖轉運蛋白相對表達量也較高
。
|
A |
B |
C |
D |
Na+載體蛋白 |
8 |
12 |
5 |
11 |
Cl-載體蛋白 |
2 |
6 |
4 |
6 |
葡萄糖轉運蛋白 |
38 |
28 |
66 |
68 |
(3)科學家也對藜麥根部細胞耐鹽情況做了研究,發(fā)現(xiàn)了參與藜麥Na
+、K
+平衡的關鍵轉運載體和離子通道,其作用機制如圖2所示。
①KOR、SOS1、NSCC、NHX是位于生物膜上的不同離子通道或轉運載體,決定其功能不同的直接原因是
蛋白質的結構不同
蛋白質的結構不同
。
②H
+出入表皮細胞的運輸方式分別是
主動運輸、協(xié)助擴散
主動運輸、協(xié)助擴散
。據(jù)圖2分析,藜麥的耐鹽作用機制是在高鹽脅迫下,Na
+借助通道蛋白NSCC以協(xié)助擴散方式大量進入根部細胞的細胞質中,一方面Na
+通過SOS1轉運載體運出細胞,從而降低細胞質中Na
+含量來提高耐鹽性;另一方面
細胞質中的Na+通過液泡膜上的NHX以主動運輸?shù)姆绞竭M入根部細胞的液泡中,細胞液的滲透壓增大
細胞質中的Na+通過液泡膜上的NHX以主動運輸?shù)姆绞竭M入根部細胞的液泡中,細胞液的滲透壓增大
。
(4)為進一步探究鹽脅迫對藜麥保衛(wèi)細胞氣孔開閉的影響,科研人員以相同面積的“隴藜1號”、“隴藜3號”葉片為材料,分別加入等體積的不同濃度的NaCl溶液,設置了幾組實驗(其他影響實驗的因素忽略不計),實驗結果如表(表中數(shù)值為相對值):
組別 |
氣孔完全開放比例 |
氣孔半開放比例 |
隴藜1號 |
隴藜3號 |
隴藜1號 |
隴藜3號 |
A葉片+0mmol/LNaCL溶液+黑暗處理 |
100% |
100% |
0% |
0% |
B葉片+100mmol/LNaCl溶液+黑暗處理 |
90% |
80% |
10% |
8% |
C葉片+200mmol/LNaCl溶液+黑暗處理 |
77% |
53% |
15% |
9% |
D葉片+300mmol/LNaCl溶液+黑暗處理 |
60% |
30% |
21% |
11% |
①該實驗中的自變量是
藜麥品種,氯化鈉濃度
藜麥品種,氯化鈉濃度
。依上述實驗結果可推測,與氣孔的開閉調節(jié)過程有關的細胞器有
液泡、線粒體(核糖體)
液泡、線粒體(核糖體)
。
②根據(jù)實驗結果分析,較為耐鹽的藜麥品種是
隴藜1號
隴藜1號
。其依據(jù)是
一定范圍內,隨氯化鈉濃度的升高,兩種藜麥氣孔開放程度逐漸降低;且相同氯化鈉濃度下,隴藜1號氣孔全開放和半開放比例均高于隴藜3號
一定范圍內,隨氯化鈉濃度的升高,兩種藜麥氣孔開放程度逐漸降低;且相同氯化鈉濃度下,隴藜1號氣孔全開放和半開放比例均高于隴藜3號
。