向光性是高等植物广泛存在的生理现象,是植物适应环境变化的一种体现.研究表明,单侧光照射下水稻的根会发生背光弯曲即“负向光性”.为研究IAA对水稻根负向光性运动的影响及有关作用机理,研究人员进行了相关的实验.
(1)已知Ca
2+作为信号分子,在植物的多种信号转导及生长发育过程中起着重要的作用.为探究Ca
2+是否会影响稻根中IAA的分布,研究人员用加入H
2O、CaCl
2溶液、LaCl
2溶液(Ca
2+通道阻断剂)以及后两者混合液的四组培养液分别培养水稻秧苗刚长出的根,在单侧光照射24h后,四组稻根均出现负向光性,每组根中IAA的分布结果如图1所示.
由结果可知,在单侧光照下对照组中IAA的分布情况是 ______ ,而Ca
2+作为信号分子 ______ .与对照组相比,后两组实验的结果表明Ca
2+能 ______ ,从而进一步证明Ca
2+在根负向光性运动中对IAA分布的影响.
(2)目前已知cpt1基因编码的CPT1蛋白是水稻胚芽鞘向光性运动过程中IAA横向运输的重要载体.为探究cpt1基因是否与水稻根负向光性运动有关,研究人员对水稻秧苗刚长出的根分别进行不同处理,24h后测量稻根弯曲度(处理条件及结果如表).同时研究人员还测定了各组稻根中cpt1基因表达量(结果如图2所示).
处理试剂与浓度 | 弯曲角度 |
黑暗 | 单侧光照 |
1mg▪L-1CaCl2 | 0 | 42.9 |
1mg▪L-1LaCl2 | 0 | 26.0 |
0.001mg▪L-1IAA | 0 | 38.1 |
H2O | 0 | 36.1 |
图2中的1~4表示黑暗条件下cpt1基因的表达量,7表示H
2O处理组的表达量,5、6、8应分别是 ______ 处理的结果.由此可知,外源施加的四种试剂对稻根中cpt1基因表达量的影响与它们对稻根弯曲度的影响是一致的.在此实验结果基础上,并结合研究人员测定的单侧光照下cpt1基因缺失突变体水稻跟的向光侧和背光侧IAA均匀分布这一事实,推测CPT1蛋白在根中也是 ______ .
(3)综合上述实验结果推测,在Ca
2+信号作用下,单侧光照射下的水稻根内的IAA通过 ______ ,导致IAA在向光侧与背光侧分布不均匀;由于根对IAA浓度 ______ ,使得两侧的生长速度表现为 ______ ,因此表现出负向光性.