模式生物专项训练4——拟南芥
拟南芥为十字花科植物（双子叶植物），繁殖快，生命周期短，结实多；染色体数目少，基因组简单，遗传操作简便，易于培养；拟南芥可用于变异与育种、诱变遗传、细胞代谢等研究，以其为情境，可考查基因表达及调控、细胞代谢、激素的作用及机理等。
1.（2025·陕西西安二模）SPA1和COP1是参与拟南芥光反应调控的蛋白质，HY5是转录因子。在黑暗中生长的拟南芥幼苗通常表现为黄叶，称为黄化苗。光照影响拟南芥幼苗叶色的分子机制如图所示。下列分析正确的是（ ）
A.分生组织富含光敏色素，植物都是通过光敏色素感知光信号的
B.在黑暗和光照条件下，SPA1和COP1作用的机理和场所相同
C.在光照条件下，进入细胞核的光敏色素通过抑制HY5的降解来缓解幼苗发生黄化
D.光照时，光敏色素被激活后通过结构变化直接影响基因的表达
2.（2025·安徽马鞍山二模）隐花色素CRY2是一种蓝光和近紫外光受体。对野生型和CRY2功能缺失突变体拟南芥在不同光周期诱导下的开花时间进行研究，结果如图，开花时茎基部叶片越多代表开花越迟。下列叙述错误的是（ ）
A.CRY2对拟南芥开花的调控表现为延迟开花
B.题图中长日照、22 ℃是较适宜拟南芥开花的条件
C.长日照下CRY2对拟南芥开花的调控效果更显著
D.光照和温度都可作为信号调节植物体的生命活动3.光不仅是植物光合作用的能量来源，也是调控植物发育的重要环境信号。拟南芥在光下和黑暗中发育完全不同，因为光受体作为植物的“眼睛”，能感知光信号从而调控植物的生长发育。
（1）植物体内含有感受不同光信号的分子，其中隐花色素CRY主要吸收蓝光和近紫外光，而
主要吸收红光和远红光。
（2）拟南芥幼苗在不同条件下发育情况如图1中所示，结合所学知识，蓝光对植物的颜色和形态的主要影响表现为 。
（3）为了探究黑暗中主根生长的调控机制，研究者利用野生型和三种突变体拟南芥在黑暗条件下进行实验，结果如图2。已知FL具备结合细胞分裂基因并影响其基因表达的功能，根据实验结果可知黑暗中光受体CRY能调节主根生长，其具体机制是：CRY可以 （填“增强”或“减弱”）FL对主根生长的 （填“促进”或“抑制”）作用。
（4）后续研究确认FL蛋白只能结合非蓝光激发的CRY单体，而不能结合蓝光激发形成的CRY多聚体。结合以上信息，请完善蓝光条件下CRY对主根生长调节机制模型。
（5）从环境适应性的角度并结合图1，分析光受体在黑暗和光照下的功能的意义是
。
模式生物专项训练4——拟南芥
1.C 分生组织富含光敏色素，光敏色素主要吸收红光和远红光，植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体，A错误；黑暗环境中光敏色素与光照环境下光敏色素的结构不同，不进入细胞核内，SPA1和COP1作用于HY5，HY5降解，特定基因表达被抑制，幼苗发生黄化；光照环境下，光敏色素发生结构改变，通过核孔进入细胞核，抑制HY5降解，HY5影响特定基因的表达，使幼苗发生去黄化反应，SPA1和COP1作用的场所、机理不同，B错误；在光照环境中，光敏色素与光照环境下光敏色素的结构不同，推测其接收光信号后，其空间结构会发生变化，并且根据图中信息推测光敏色素结构改变之后，进入细胞核内，抑制了HY5降解，HY5影响特定基因的表达，来缓解幼苗发生黄化，C正确；由图可知，光照环境下，光敏色素发生结构改变，通过核孔进入细胞核，抑制HY5降解，HY5影响特定基因的表达，使幼苗发生去黄化反应，所以光敏色素被激活后间接影响基因的表达，D错误。
2.A 据图可知，CRY2功能缺失突变体拟南芥在不同条件下均有一定的延迟开花现象，因此CRY2对拟南芥开花的调控表现不是延迟开花，A错误；野生型在长日照、22 ℃条件下，开花时茎基部叶片最少，说明野生型在这个条件下开花最早，B正确；相较于短日照条件，长日照条件下CRY2功能缺失突变体拟南芥开花时茎基部叶片数量要明显大于野生型，C正确；有无CRY2和不同温度下，开花时茎基部叶片数目不同，说明光照、温度都可作为信号调节生命活动，D正确。
3.（1）光敏色素 （2）光既可以使幼苗变成绿色，又可以促进主根伸长并抑制下胚轴伸长 （3）减弱 促进
（4）
（5）黑暗中，主根短、下胚轴长，能促进幼苗破土；而光照下，主根长、下胚轴短，能促进幼苗吸收水和无机盐（或营养物质）
解析：（1）植物体内感受不同光信号的分子中，光敏色素主要吸收红光和远红光。（2）由图1可知，与黑暗条件相比，蓝光组的幼苗叶片变绿色、主根更长、下胚轴更短；因此，光可以使幼苗变成绿色，又可以促进主根伸长并抑制下胚轴伸长。（3）根据图2对比分析：WT组与CRY－组相比，没有正常的CRY，主根变长，说明CRY抑制主根的生长；WT组与FL－组相比，没有正常的FL，主根变短，说明FL促进主根的生长；FL－与CRY－/FL－组相比，主根的长度相同，说明FL基因在下游。因此，具体机制是CRY可以通过减弱FL对主根生长的促进作用，从而调控主根的生长。（4）FL蛋白只能结合非蓝光激发的CRY单体，而不能结合蓝光激发形成的CRY聚合体。因此在蓝光条件下激发CRY形成聚合体，从而引起FL与CRY单体结合减少，FL与分裂基因结合增多，从而促进细胞分裂，主根伸长，过程图见答案。（5）结合图1和第二问的分析可知，在黑暗中，主根短、下胚轴长，能促进幼苗破土；而光照下，主根长、下胚轴短，能促进幼苗吸收水和无机盐（或营养物质）。
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模式生物专项训练4——拟南芥
拟南芥为十字花科植物（双子叶植物），繁殖快，生命周期短，结实
多；染色体数目少，基因组简单，遗传操作简便，易于培养；拟南芥可用
于变异与育种、诱变遗传、细胞代谢等研究，以其为情境，可考查基因表
达及调控、细胞代谢、激素的作用及机理等。
1. （2025·陕西西安二模）SPA1和COP1是
参与拟南芥光反应调控的蛋白质，HY5是
转录因子。在黑暗中生长的拟南芥幼苗通
常表现为黄叶，称为黄化苗。光照影响拟
南芥幼苗叶色的分子机制如图所示。下列分析正确的是（ ）
A. 分生组织富含光敏色素，植物都是通过光敏色素感知光信号的
B. 在黑暗和光照条件下，SPA1和COP1作用的机理和场所相同
C. 在光照条件下，进入细胞核的光敏色素通过抑制HY5的降解来缓解幼苗
发生黄化
D. 光照时，光敏色素被激活后通过结构变化直接影响基因的表达
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3
√
解析： 分生组织富含光敏色素，光敏色素主要吸收红光和远红光，植
物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体，A错误；黑暗环境中光敏色
素与光照环境下光敏色素的结构不同，不进入细胞核内，SPA1和COP1作
用于HY5，HY5降解，特定基因表达被抑制，幼苗发生黄化；光照环境
下，光敏色素发生结构改变，通过核孔进入细胞核，抑制HY5降解，HY5
影响特定基因的表达，使幼苗发生去黄化反应，SPA1和COP1作用的场
所、机理不同，B错误；在光照环境中，光敏色素与光照环境下光敏色素
的结构不同，推测其接收光信号后，其空间结构会发生变化，并且根据图
中信息推测光敏色素结构改变之后，进入细胞核内，抑制了HY5降解，
HY5影响特定基因的表达，来缓解幼苗发生黄化，C正确；由图可知，光照环境下，光敏色素发生结构改变，通过核孔进入细胞核，抑制HY5降解，HY5影响特定基因的表达，使幼苗发生去黄化反应，所以光敏色素被激活后间接影响基因的表达，D错误。
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2. （2025·安徽马鞍山二模）隐花色素CRY2
是一种蓝光和近紫外光受体。对野生型和
CRY2功能缺失突变体拟南芥在不同光周期诱
导下的开花时间进行研究，结果如图，开花
时茎基部叶片越多代表开花越迟。下列叙述错
误的是（ ）
A. CRY2对拟南芥开花的调控表现为延迟开花
B. 题图中长日照、22 ℃是较适宜拟南芥开花的条件
C. 长日照下CRY2对拟南芥开花的调控效果更显著
D. 光照和温度都可作为信号调节植物体的生命活动
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解析： 据图可知，CRY2功能缺失突变体拟南芥在不同条件下均有一定
的延迟开花现象，因此CRY2对拟南芥开花的调控表现不是延迟开花，A错
误；野生型在长日照、22 ℃条件下，开花时茎基部叶片最少，说明野生型
在这个条件下开花最早，B正确；相较于短日照条件，长日照条件下CRY2
功能缺失突变体拟南芥开花时茎基部叶片数量要明显大于野生型，C正确；有无CRY2和不同温度下，开花时茎基部叶片数目不同，说明光照、
温度都可作为信号调节生命活动，D正确。
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3. 光不仅是植物光合作用的能量来
源，也是调控植物发育的重要环境
信号。拟南芥在光下和黑暗中发育
完全不同，因为光受体作为植物的
“眼睛”，能感知光信号从而调控
植物的生长发育。
（1）植物体内含有感受不同光信号的分子，其中隐花色素CRY主要吸收
蓝光和近紫外光，而 主要吸收红光和远红光。
解析：植物体内感受不同光信号的分子中，光敏色素主要吸收红光和远
红光。
光敏色素
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（2）拟南芥幼苗在不同条件下发育情况如图1中所示，结合所学知识，蓝
光对植物的颜色和形态的主要影响表现为
。
解析：由图1可知，与黑暗条件相
比，蓝光组的幼苗叶片变绿色、
主根更长、下胚轴更短；因此，
光可以使幼苗变成绿色，又可以
促进主根伸长并抑制下胚轴伸长。
光既可以使幼苗变成绿色，又
可以促进主根伸长并抑制下胚轴伸长
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（3）为了探究黑暗中主根生长的调控机制，研究者利用野生型和三种突
变体拟南芥在黑暗条件下进行实验，结果如图2。已知FL具备结合细胞分
裂基因并影响其基因表达的功能，根据实验结果可知黑暗中光受体CRY能
调节主根生长，其具体机制是：CRY可以 （填“增强”或“减
弱”）FL对主根生长的 （填“促进”或“抑制”）作用。
减弱
促进
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解析：根据图2对比分析：WT组与CRY－组相比，没有正常的CRY，主根变长，说明CRY抑制主根的生长；WT组与FL－组相比，没有正常的FL，主根变短，说明FL促进主根的生长；FL－与CRY－/FL－组相比，主根的长度相同，说明FL基因在下游。因此，具体机制是CRY可以通过减弱FL对主根生长的促进作用，从而调控主根的生长。
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（4）后续研究确认FL蛋白只能结合非蓝光激发的CRY单体，而不能结合
蓝光激发形成的CRY多聚体。结合以上信息，请完善蓝光条件下CRY对主
根生长调节机制模型。
答案：
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解析：FL蛋白只能结合非蓝光激发的CRY单体，而不能结合蓝光激发形成的CRY聚合体。因此在蓝光条件下激发CRY形成聚合体，从而引起FL与CRY单体结合减少，FL与分裂基因结合增多，从而促进细胞分裂，主根伸长，过程图见答案。
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（5）从环境适应性的角度并结合图1，分析光受体在黑暗和光照下的功能
的意义是
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解析：结合图1和第二问的分析可
知，在黑暗中，主根短、下胚轴
长，能促进幼苗破土；而光照下，
主根长、下胚轴短，能促进幼苗
吸收水和无机盐（或营养物质）。
黑暗中，主根短、下胚轴长，能促进幼苗破土；而光照下，主
根长、下胚轴短，能促进幼苗吸收水和无机盐（或营养物质）
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