结构推理 试述植物向光性和根向重力性运动的机理。
【正确答案】1)向光性机理:对于植物向光性的机理有两种对立的看法:①第一种认为植物的向光性反应是由于生长素浓度的差异分布引起的,光照导致生长素在植株的向光侧和背光侧分布不均匀,生长素自顶端向下不对称性运输,使背光侧的生长素浓度高于向光侧,从而引起背光侧生长较快,植株便向光弯曲。②第二种认为是由于抑制物质分布不均匀引起的:认为植株的向光性反应并不是由于背光侧IAA含量大于向光侧所致,而是由于向光侧的生长抑制物质多于背光侧,向光侧的生长受到抑制的缘故。生长抑制剂抑制生长的原因可能是妨碍了IAA与IAA受体结合,减少IAA诱导与生长有关的mRNA的转录和蛋白质的合成;另外,生长抑制物质能阻止表皮细胞中微管的排列,引起器官的不均衡伸长。
   2)向重力性机理:一般认为向重力性导致的弯曲生长是由于生长素的不均匀分布引起的。当植物水平放置时,由于重力的作用,器官上侧带负电荷而下侧带正电荷,生长素(带负电荷)将向下侧移动,从而导致上侧生长素减少,而下侧生长素增多。由于根对生长素敏感,微量的生长素促进根的生长,生长素稍多时,根的生长就受到抑制。因此根横放时,下侧的生长将由于生长素增多而受到抑制,根就向下弯曲生长。相反,由于茎对生长素不敏感,下侧的生长将由于生长素增多而加快,茎就呈负向重力性。
   根的向重力性生长是由于在重力的诱导下,生长素不对称分布引起的。根中感受重力最敏感的部位是根冠。根冠中的柱细胞含有淀粉粒,一般认为柱细胞中的淀粉粒具有感受与传递重力信息的功能。其可能过程如下:①根由垂直改为水平后,淀粉粒随重力方向沉降;②淀粉粒沉降到细胞下侧的内质网上,产生压力,使Ca2+从内质网释放;③Ca2+在胞质内与CaM结合;④Ca2+-CaM复合体激活细胞下侧的钙泵和生长素泵;⑤引起细胞下侧Ca2+和生长素的积累,从而使根产生向重力性。
【答案解析】