以“種子”為素材的考查角度分析

安徽 王 軍 江升霞

以“種子”為素材的考查角度分析

安徽 王 軍 江升霞

植物的種子在成熟、保存、萌發(fā)的過程中涉及多個方面的生物學(xué)問題，如：分子水平的水含量、激素、有機(jī)物含量變化、基因的表達(dá)、酶系統(tǒng)的形成，代謝水平的呼吸作用，細(xì)胞水平的細(xì)胞增殖、分化，個體水平的遺傳育種……，因此，“種子”是高考生物命題中一個很好的素材，本文嘗試從九個角度做了歸類分析。

角度一 萌發(fā)種子的吸水（水含量）

【例1】（2016·海南卷）水在植物的生命活動中具有重要作用。風(fēng)干種子只有吸收足夠的水才能進(jìn)行旺盛的代謝活動，使胚生長。小麥種子萌發(fā)過程中吸水量隨時間變化的趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

（1）植物細(xì)胞中的水通常以結(jié)合水和自由水兩種形式存在，風(fēng)干種子細(xì)胞中的水主要以________的形式存在。經(jīng)階段I吸水后，種子中的水主要是以_______的形式存在。

（2）在階段Ⅱ，種子吸水速率________（填“大于”“小于”或“等于”）階段Ⅰ，呼吸速率________（填“大于”“小于”或“等于”）階段Ⅰ。

（3）從細(xì)胞膜組成和結(jié)構(gòu)的角度來推測，水分可經(jīng)過細(xì)胞膜中的__________、____從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

【解析】（1）風(fēng)干種子細(xì)胞中自由水含量較少，主要以結(jié)合水的形式存在，經(jīng)階段Ⅰ吸水后，種子中自由水含量升高，主要以自由水形式存在。（2）據(jù)圖示，在階段Ⅱ，種子含水量沒有多大變化，可知種子吸水速率小于階段Ⅰ，而隨自由水含量增加，代謝強(qiáng)度大大增加，可知呼吸速率大于階段Ⅰ。（3）水分子可經(jīng)過細(xì)胞中的磷脂雙分子層、水通道從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

【答案】（1）結(jié)合水 自由水 （2）小于 大于 （3）磷脂（或脂質(zhì)）雙分子層 水通道

【備注】此類試題還有2015年山東卷題4和2014年海南卷題5，限于篇幅，本文不展現(xiàn)，下同。

角度二 萌發(fā)種子呼吸作用的變化

【例2】（2014·海南卷）某豆科植物種子萌發(fā)過程中CO2釋放和O2吸收速率的變化趨勢如圖所示。請據(jù)圖回答問題：

（1）在12—24 h期間，呼吸速率逐漸增強(qiáng)，在此期間呼吸作用的主要方式是________呼吸，該呼吸方式在細(xì)胞中發(fā)生的部位是_______，其產(chǎn)物是_______。

（2）從第12 h到胚根長出期間，萌發(fā)種子的干物質(zhì)總量會________，主要原因是________。

（3）胚根長出后，萌發(fā)種子的________呼吸速率明顯升高。

【解析】（1）據(jù)圖可知，在12—24 h期間，O2吸收量少，CO2釋放量多，表明此時呼吸方式主要是無氧呼吸。（2）第12h到胚根長出期間，不進(jìn)行光合作用，不能制造有機(jī)物，同時呼吸消耗有機(jī)物，使有機(jī)物總量下降。（3）胚根長出后O2吸收量明顯增多，有氧呼吸速率明顯提高。

【答案】（1）無氧 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 酒精和二氧化碳（2）減少 種子不進(jìn)行光合作用，不能制造有機(jī)物，同時呼吸消耗有機(jī)物，使有機(jī)物總量下降 （3）有氧

【備注】此類試題還有2013年安徽卷題3和2013年海南卷題9。

角度三 萌發(fā)種子酶系統(tǒng)的形成

【例3】（2013·新課標(biāo)全國卷Ⅱ）已知大麥在萌發(fā)過程中可以產(chǎn)生α-淀粉酶，用GA（赤霉素）溶液處理大麥可使其不用發(fā)芽就產(chǎn)生α-淀粉酶。為驗(yàn)證這一結(jié)論，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：

________實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)結(jié)果步驟1 ____步驟2 1 _0__1 _1___帶胚_(dá)___25oC保溫試管號_GA水 半粒種子10個溶液_緩沖液________________++__2 _0__1 _1___去胚_(dá)___++++3 0.2 _1 0.8 __去胚_(dá)___++_4 0.4 _1 0.6 __去胚_(dá)_______+__5 0.4 1 0.6 不加種子24h后去除種皮，在各試管中分別加入1mL淀粉液25oC保溫10min后各試管中分別加入_1mL碘液，混勻后觀察溶液顏色深淺++++

注：實(shí)驗(yàn)結(jié)果中“+”越多表示顏色越深，表中液體量的單位均為mL。

回答下列問題：

（1）α-淀粉酶催化________水解可生成二糖，該二糖是________。

（2）綜合分析試管1和2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以判斷反應(yīng)后試管1溶液中的淀粉量比試管2中的________。這兩支試管中淀粉量不同的原因是_______。

（3）綜合分析試管2、3和5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明在該實(shí)驗(yàn)中GA的作用是_______。

（4）綜合分析試管2、3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明_______。

【解析】（1）α-淀粉酶能催化淀粉水解，淀粉的結(jié)構(gòu)單體是葡萄糖，故其水解后生成的二糖由兩個葡萄糖組成，為麥芽糖。（2）試管1中的種子含有胚，故能產(chǎn)生α-淀粉酶，使淀粉水解，試管中淀粉含量少，因此加入碘液后，溶液顏色比試管2淺。（3）試管5為空白對照，對比試管2和試管3，僅有試管3中的淀粉被部分分解，說明試管3中有α-淀粉酶產(chǎn)生，而試管2沒有淀粉酶產(chǎn)生，由此，可以推斷GA溶液在無胚的情況下可誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶，進(jìn)而促進(jìn)淀粉的水解。（4）觀察試管2、3和4可知，GA含量越多，試管中的淀粉量越少，由此可推測，GA濃度越高對α-淀粉酶的誘導(dǎo)效果越好。

【答案】（1）淀粉 麥芽糖 （2）少 帶胚的種子保溫后能夠產(chǎn)生α-淀粉酶，使淀粉水解 （3）誘導(dǎo)種子生成α-淀粉酶 （4）GA濃度高對α-淀粉酶的誘導(dǎo)效果好

【備注】此類試題還有2015年重慶卷題10。

角度四 種子成熟時有機(jī)物的變化

【例4】（2014·廣東卷）油菜種子成熟過程中部分有機(jī)物的變化如圖所示，將不同成熟階段的種子勻漿后檢測，結(jié)果正確的是 （ ）

選項(xiàng) 取樣時間 檢測試劑 檢測結(jié)果A 第10天 斐林試劑 不顯色B 第20天 雙縮脲試劑 不顯色C 第30天 蘇丹Ⅲ試劑 橘黃色D 第40天 碘液 藍(lán)色

【解析】據(jù)圖可知，第10天時，有可溶性糖，因此加入斐林試劑，水浴加熱后能出現(xiàn)磚紅色沉淀，故A錯誤；種子萌發(fā)過程中，存在有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化，相應(yīng)的酶存在于細(xì)胞內(nèi)，酶的化學(xué)本質(zhì)大部分是蛋白質(zhì)，因此加入雙縮脲試劑后，能出現(xiàn)紫色反應(yīng)，故B錯誤；第30天時，脂肪的含量較高，加入蘇丹Ⅲ試劑后，出現(xiàn)橘黃色顆粒，故C正確；第40天時，淀粉的含量降低至0，因此加入碘液后，不會出現(xiàn)藍(lán)色，故D錯誤。

【答案】C

【備注】此類試題還有2009年天津卷題12、2013年海南卷題23、2015年山東卷題26和2013年新課標(biāo)全國卷Ⅰ題29。

角度五 種子激素的變化

【例5】（2009·浙江卷）請回答下列有關(guān)赤霉素的問題：

（1）赤霉素有促進(jìn)細(xì)胞分裂的作用。用適宜濃度的赤霉素處理植物芽尖細(xì)胞，其細(xì)胞周期的 期明顯變短，此時期分子水平上所發(fā)生的變化主要是 和。

（2）植物體內(nèi)赤霉素的合成主要在未成熟的種子、幼根和幼芽等 的部位，用赤霉素多次噴灑水稻植株后，引起其生長速度過快，將導(dǎo)致稻谷產(chǎn)量 。

（3）赤霉素促進(jìn)莖的伸長主要與細(xì)胞壁的伸展性有關(guān)。有人進(jìn)行了CaCl2和赤霉素對某植物種子胚軸生長速率影響的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。由圖分析可知，一定濃度的CaCl2溶液對細(xì)胞壁的伸展起 作用；加入赤霉素溶液的時間在圖中的 （填“A點(diǎn)”“B點(diǎn)”或“C點(diǎn)”）。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)分析赤霉素促進(jìn)莖伸長的可能原因是 。

【解析】（1）因?yàn)槌嗝顾啬艽龠M(jìn)細(xì)胞分裂，用適宜濃度的赤霉素處理植物芽尖細(xì)胞，其細(xì)胞周期的分裂間期明顯變短，此時期分子水平上所發(fā)生的變化主要是DNA的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成。（2）植物體內(nèi)赤霉素的合成主要在未成熟的種子、幼根和幼芽等生長旺盛的部位。用赤霉素多次噴灑水稻植株后，引起其生長速度過快，從而導(dǎo)致稻谷產(chǎn)量降低。（3）由圖分析可知，使用CaCl2后生長速率下降，因此，一定濃度CaCl2的溶液對細(xì)胞壁的伸展起抑制作用；加入赤霉素溶液的時間在圖中的B點(diǎn)。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)分析，赤霉素促進(jìn)莖伸長的可能原因是赤霉素降低了細(xì)胞壁上Ca2+的濃度。

【答案】（1）分裂間 DNA復(fù)制 有關(guān)蛋白質(zhì)合成（2）生長旺盛 降低 （3）抑制 B點(diǎn) 赤霉素降低了細(xì)胞壁中的Ca2+濃度

【備注】此類試題還有2014年重慶卷題9、2010年海南卷題6、2009年海南卷題14。

角度六 人工種子

【例6】（2013·新課標(biāo)全國卷Ⅱ·節(jié)選）甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物?；卮鹣铝袉栴}：

（3）這株雜交植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。

【解析】人工種子具有生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)和地域等因素限制，而且可以避免后代發(fā)生性狀分離等優(yōu)點(diǎn)，因此，植物細(xì)胞工程重要的應(yīng)用之一是制備人工種子，用到的核心技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)。將植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。

【答案】（3）胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽

【備注】此類試題還有2014年浙江卷題32、2011年江蘇卷題3、2015年江蘇卷題20。

角度七 人工誘變育種

【例7】（2013·大綱卷）下列實(shí)踐活動包含基因工程技術(shù)的是 （ ）

A.水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種

B.抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥

C.將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株

D.用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆

【解析】花藥離體培養(yǎng)經(jīng)秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍，可獲得純合新品種，該過程的原理是染色體變異，不包含基因工程技術(shù)；抗蟲小麥和矮稈小麥雜交為有性生殖，不包含基因工程技術(shù)；含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，利用了基因工程技術(shù)；射線照射得到變異大豆的原理為基因突變。

【答案】C

【備注】此類試題還有2013年四川卷題5。

角度八 雜交育種中株系的建立

【例8】（2014·大綱卷節(jié)選）現(xiàn)有4個小麥純合品種，即抗銹病無芒、抗銹病有芒、感銹病無芒和感銹病有芒。已知抗銹病對感銹病為顯性，無芒對有芒為顯性，且這兩對相對性狀各由一對等位基因控制。若用上述4個品種組成兩個雜交組合，使其F1均為抗銹病無芒，且這兩個雜交組合的F2的表現(xiàn)型及其數(shù)量比完全一致。回答問題：

（2）上述兩個雜交組合的全部F2植株自交得到F2種子，1個F2植株上所結(jié)的全部種子種在一起，長成的植株稱為1個F3株系。理論上，在所有F3株系中，只表現(xiàn)出一對性狀分離的株系有4種，那么在這4種株系中，每種株系植株的表現(xiàn)型及數(shù)量比分別是__________，_____ _________，_____和________。

【解析】獲得“株系”的關(guān)鍵是：單獨(dú)留種，分別種植。設(shè)抗銹病性狀由T基因控制，無芒性狀由D基因控制，則在F2自交后代F3中只出現(xiàn)一對性狀分離的個體必然只含有一對等位基因，另一個性狀必為純合體。所以，F(xiàn)2中符合要求的個體的基因型為TTDd（抗銹病無芒）、TtDD（抗銹病無芒）、ttDd（感抗銹病無芒）、Ttdd（抗銹病有芒）。TTDd（抗銹病無芒）自交，后代為抗銹病無芒∶抗銹病有芒=3∶1；TtDD（抗銹病無芒）自交，后代為抗銹病無芒∶感銹病無芒=3∶1；ttDd（感銹病無芒）自交，后代為感銹病無芒∶感銹病有芒=3∶1；Ttdd（抗銹病有芒）自交，后代為抗銹病有芒∶感銹病有芒=3∶1。

【答案】（2）抗銹病無芒∶抗銹病有芒=3∶1 抗銹病無芒∶感銹病無芒=3∶1 感銹病無芒∶感銹病有芒=3∶1抗銹病有芒=3∶1 感銹病有芒=3∶1

【備注】此類試題還有2010年新課標(biāo)卷題32、2010年全國卷Ⅰ題33。

角度九 影響萌發(fā)的因素

【例9】（2015·福建卷節(jié)選）為了研究從植物中提取的可可堿是否可以作為除草劑，某科研小組開展了可可堿對鬼針草根尖細(xì)胞有絲分裂和種子萌發(fā)影響的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果如下表。請回答：

注:有絲分裂指數(shù)=分裂期細(xì)胞數(shù)/觀察細(xì)胞的總數(shù)×100%

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著可可堿濃度的升高，種子發(fā)芽率__________。為探究可可堿影響種子發(fā)芽率的可能原因，某同學(xué)提出假設(shè)：可可堿會降低種子中赤霉素的水平?，F(xiàn)欲通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)上述假設(shè)，請寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路：__________。

【解析】隨著可可堿濃度的升高，種子發(fā)芽率明顯降低。若實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑樘骄靠煽蓧A會降低種子中赤霉素的水平，則自變量為可可堿濃度，因變量為赤霉素的含量。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本思路是以不同濃度的可可堿處理鬼針草種子，一段時間后測定各組種子中赤霉素的含量，分析可可堿濃度與赤霉素含量的關(guān)系。

【答案】（3）降低 以不同濃度的可可堿處理鬼針草種子，一段時間后測定各組種子中赤霉素的含量，分析可可堿濃度與赤霉素含量的關(guān)系

【備注】此類試題還有2009年海南卷題14。

（作者單位：安徽省滁州中學(xué)，安徽省滁州二中）