北京市延庆区2024-2025学年高三上学期开学统考生物试卷

叶绿体与细胞核双定位Y蛋白对于番茄抗低温的机制分析

番茄易受低温伤害，导致严重减产。我国科研人员从番茄低温诱导表达数据库中发现了Y基因，低温处理使其转录量升高。Y基因编码的Y蛋白是植物特有的DNA结合蛋白，定位于叶绿体和细胞核。4℃低温处理后，Y基因过表达株系比野生型明显耐低温，而敲除Y基因的株系的低温耐受能力低于野生型。

低温会导致活性氧（ROS）产生，而大量的ROS会破坏植物细胞光合膜系统。电镜观察叶绿体超微结构发现，与野生型相比，低温处理后Y基因过表达株系的类囊体结构相对完整、叶绿体中淀粉粒数量少，而敲除Y基因的株系类囊体受损更严重且淀粉粒数量更多。科研人员对Y蛋白的作用机制进行了研究。

类囊体膜上的光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的重要场所，叶绿体基因编码的D1蛋白是PSII的核心蛋白，低温会被破坏D1蛋白。常温下Y基因过表达株系中的D1蛋白含量与野生型相同，而低温处理下，野生型中D1蛋白含量下降，Y基因过表达植株的D1蛋白含量基本保持稳定，从而保护了PSII。

I酶和A酶分别参与叶绿体中淀粉的合成与降解。在细胞核中，Y蛋白可通过与两者启动子结合，调控I酶和A酶基因的转录，降低低温下叶绿体中淀粉的积累。

R酶由8个大亚基蛋白和8个小亚基蛋白组成，是CO₂固定过程中的限速酶，对低温胁迫尤为敏感。小亚基蛋白由S基因编码，S基因过表达植株与野生型相比，低温下R酶含量更高且耐低温能力更强。研究还发现，Y蛋白能够与S基因的启动子结合并增强其转录，从而在低温胁迫下维持R酶的含量。

农业生产中，Y基因的发现及其调控机制的研究，为增强冷敏感作物的低温抗性提供了有效途径。

（1）IAA可在植物顶芽内合成，并到根部，调控植物根生长。

（2）研究者推测在细胞内，IAA通过赤霉素（GA）调控根的生长，为证实上述推测，研究者进行了如下实验。

①以拟南芥（填“GA合成缺陷型”或“GA不敏感型”）突变体为实验材料进行图1所示处理，测定初生根长度。图中结果表明IAA能够拟南芥初生根的生长。去除顶芽后，突变体对赤霉素的反应。

② RGA是一种具有抑制生长作用的蛋白质，该蛋白的降解可受GA调控。研究者向上述突变体中转入绿色荧光蛋白（GFP）基因与RGA基因的融合基因，在荧光显微镜下观察转基因拟南芥幼苗的根尖中GFP-RGA融合蛋白的表达情况，结果如图2所示。用GA处理前，各组根细胞均出现了绿色荧光，说明无GA时，。实验结果表明。

（3）综合上述实验，推测顶芽合成的生长素调节根生长的作用机理是。