气孔是由两个保卫细胞围成的空腔，主要分布在植物叶片表皮。脱落酸（ ABA ）可通过特定的信号转导途径调节气孔的开放程度，机制如下图。已知细胞质基质中 Ca ²⁺ 的浓度在 20 〜 200mnol/L 之间，液泡中及细胞外 Ca ²⁺ 的浓度通常高达 lmmol/L 。（注：每个保卫细胞同时存在 “ROS” 途径和 “IP ₃ ， cADPR” 途径）

（ 1 ）由图可知， ABA 与 ABA 受体结合后，可通过 ROS 、 IP ₃ 等信号途径激活 __________ 上的 Ca ²⁺ 通道，使 Ca ²⁺ 以 __________ 方式转运到细胞质基质中。细胞质基质中 Ca ²⁺ 浓度的增加，促进了 K ⁺ 及 Cl ^- 流出细胞，使保卫细胞的渗透压降低，保卫细胞 __________ （填 “ 吸水 ” 或 “ 失水 ” ），气孔关闭。

（ 2 ）有人推测， ABA 受体有胞内受体和细胞膜上受体两种，为探究 ABA 受体位置，研究者进行了下列实验，请完善实验方案。

（ 3 ）据实验一、二推测 ABA 受体只位于细胞膜上，但有人认为直接注入细胞的 ABA 可能被降解，导致气孔不关闭。因此设计了两种防降解的 “ 笼化 ABA” ，光解性 “ 笼化 ABA” 能在紫外光作用下释放有活性的 ABA ，非光解性 “ 笼化 ABA” 则不能。

综合实验一、二、三结果表明， ABA 受体位于 ________________________ 。

（ 4 ）植物在应答 ABA 反应时能产生一类磷脂一 S1P （如图所示）。为检验 “S1P 通过 G 蛋白起作用 ” 的假设，用 ABA 处理拟南芥 G 蛋白缺失突变体保卫细胞，检测气孔开放程度的变化。请评价该实验方案并加以完善和修订 ________________________ 。

答案

细胞膜和液泡膜 协助扩散（易化扩散） 失水 放射性的强度位置及气孔是否关闭（开放程度） 光解性 “ 笼化 ABA” 非光解性 “ 笼化 ABA” 紫外线 细胞膜上和细胞内 该实验存在两处缺陷。第一，不应该用 ABA ，应该用 S1P 处理拟南芥保卫细胞。第二，补充一组对正常拟南芥同样（用 S1P 处理）处理的对照实验

【分析】

据图分析，图中存在保卫细胞同时存在 “ROS” 途径和 “IP3 ， cADPR” 两个途径，前者 ABA 与细胞膜上的受体结合，引起细胞外液和液泡中的钙离子通过离子通道进入细胞质基质，同时细胞外液和液泡中的钾离子也通过离子通道进入细胞质基质，细胞质基质中的钾离子、氯离子进入细胞质基质后再通过离子通道运出细胞外，由于以上离子的运输都没有消耗能量，且需要通过离子通道，属于协助扩散；后者 ABA 与细胞膜上的受体结合，通过两个途径引起 cADPR ， IP3 刺激钙离子从液泡进入细胞质基质，进而引起质子氢通过质子泵运出细胞，且需要消耗能量，属于主动运输。

【详解】

（ 1 ）根据以上分析可知， ABA 与 ABA 受体结合后，可通过 ROS 、 IP3 等信号途径激活细胞膜和液泡膜上的 Ca ²⁺ 通道，使 Ca ²⁺ 以协助扩散方式转运到细胞质基质中。细胞质基质中 Ca ²⁺ 浓度的增加，促进了 K ⁺ 及 Cl ^- 流出细胞，使保卫细胞的渗透压降低，则根据渗透作用原理可知保卫细胞将失水导致气孔关闭。

（ 2 ）根据实验的单一变量原则判断，实验一的培养液中 ABA 进行了同位素标记，而实验二的 ABA 注射到了保卫细胞内，因此实验一的步骤三应该检测放射性的强度位置及气孔是否关闭（开放程度）。

（ 3 ）根据题意分析，实验的自变量是两种 “ 笼化 ABA” ，一种可以在紫外线的照射下分解，二另一种不能，因此实验中的三个空格因此是光解性 “ 笼化 ABA” 、 非光解性 “ 笼化 ABA” 、 紫外线；综合实验一、二、三结果表明， ABA 受体位于细胞膜上和细胞内。

（ 4 ）根据题意分析，该实验存在两处缺陷：第一，不应该用 ABA ，应该用 S1P 处理拟南芥保卫细胞；第二，补充一组对正常拟南芥同样（用 S1P 处理）处理的对照实验。

【点睛】

解答本题的关键是是对于题图的分析，弄清楚图中保卫细胞同时存在 “ROS” 途径和 “IP3 ， cADPR” 两个途径的具体过程和相关原理。