Đất nhiễm mặn là một trong những điều kiện bất lợi từ môi trường ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sinh trưởng ở thực vật, thậm chí gây chết ở thực vật. Nghiên cứu mô hình cây cải dại Arabidopsi
3/13
Đất nhiễm mặn là một trong những điều kiện bất lợi từ môi trường ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sinh trưởng ở thực vật, thậm chí gây chết ở thực vật. Nghiên cứu mô hình cây cải dại Arabidopsis thaliana (A. thaliana) các nhà thực vật học phát hiện rằng tế bào có thể điều chỉnh được nồng độ Na+ bào tương; qua đó, duy trì được sự ổn định của các protein trong tế bào khi đất trồng bị nhiễm mặn. Protein tham gia vào con đường mẫn cảm với muối (SOS, salt over sensitive) được chứng minh là có liên quan đến đáp ứng thích nghi của tế bào cây A. thaliana ở đất nhiễm mặn. Hình 3 biểu thị hoạt động của các loại protein SOS (SOS1, SOS2 và SOS3) và các protein vận chuyển (AtNHX và CAX) do chính các protein SOS này kiểm soát ở tế bào cây A. thaliana. Biết rằng các protein SOS2 và SOS3 hoạt động khi chúng liên kết với nhau.
a) Nêu vai trò của protein SOS1 và không bào của tế bào thực vật trong sự thích nghi với điều kiện đất nhiễm mặn.
b) So với các cây A. thaliana trồng ở đất không bị nhiễm mặn thì các cây này khi trồng ở đất nhiễm mặn sẽ thay đổi như thế nào về các chỉ số sau và giải thích.
- Độ trương nước của tế bào.
- Mức biểu hiện H+.
- Độ pH bào tương.
c) Một thể đột biến sos2 làm giảm khả năng kết hợp thì tỉ lệ K+/Na+ ở bào tương sẽ thay đổi như thế nào? Giải thích.
3 | a | - Vận chuyển Na+ vào trong và H+ ra ngoài không bào, giúp tích lũy Na+ bào tương vào không bào. - Giảm thiểu tác động của áp suất thẩm thấu cao do nồng độ cao của Na+ đến hoạt động sống của tế bào. | 0,25
0,25 |
b | - Độ trương nước của tế bào lớn. Vì nồng độ Na+ môi trường cao → nồng độ Na+ không bào cao do hoạt động bơm AtNHX 1, 2, 5 → Giảm thế nước của không bào → Tế bào hút nước → Tăng sức căng trương nước của tế bào. - Mức biểu hiện H+ tăng. Bơm SOS1 là bơm thụ động, động lực của bơm là gradient nồng độ H+ giữa gian bào và tế bào → Số lượng bơm H+ ATPase cao để duy trì gradient nồng độ H+, đảm bảo hoạt động duy trì áp suất thẩm thấu của bơm SOS1. - pH bào tương không thay đổi đáng kể. Vì pH bào tương ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động tế bào, nên khi pH nội bào thay đổi → Bơm H+ ATPase điều hòa tăng giảm hoạt động để cân bằng pH và Na+ nội bào. | 0,125
0,25
0,125
0,25
0,125
0,25 | |
c | - Tỷ lệ giảm. - Vì phức SOS2-SOS3-Ca2+ có tác dụng hoạt hóa bơm K+ vận chuyển vào tế bào, ức chế bơm Na+ và hoạt hóa bơm đối chuyển Na+ ra ngoài tế bào → Khi protein đột biến sos2 không có khả năng kết hợp thì sẽ làm tăng nồng độ Na+, giảm nồng độ K+ nội bào → Tỷ lệ K+/Na+ giảm. | 0,125
0,25 |