以“种子”为素材的考查角度分析

安徽 王 军 江升霞

以“种子”为素材的考查角度分析

安徽 王 军 江升霞

植物的种子在成熟、保存、萌发的过程中涉及多个方面的生物学问题，如：分子水平的水含量、激素、有机物含量变化、基因的表达、酶系统的形成，代谢水平的呼吸作用，细胞水平的细胞增殖、分化，个体水平的遗传育种……，因此，“种子”是高考生物命题中一个很好的素材，本文尝试从九个角度做了归类分析。

角度一 萌发种子的吸水（水含量）

【例1】（2016·海南卷）水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：

（1）植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要以________的形式存在。经阶段I吸水后，种子中的水主要是以_______的形式存在。

（2）在阶段Ⅱ，种子吸水速率________（填“大于”“小于”或“等于”）阶段Ⅰ，呼吸速率________（填“大于”“小于”或“等于”）阶段Ⅰ。

（3）从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的__________、____从细胞外进入细胞内。

【解析】（1）风干种子细胞中自由水含量较少，主要以结合水的形式存在，经阶段Ⅰ吸水后，种子中自由水含量升高，主要以自由水形式存在。（2）据图示，在阶段Ⅱ，种子含水量没有多大变化，可知种子吸水速率小于阶段Ⅰ，而随自由水含量增加，代谢强度大大增加，可知呼吸速率大于阶段Ⅰ。（3）水分子可经过细胞中的磷脂双分子层、水通道从细胞外进入细胞内。

【答案】（1）结合水 自由水 （2）小于 大于 （3）磷脂（或脂质）双分子层 水通道

【备注】此类试题还有2015年山东卷题4和2014年海南卷题5，限于篇幅，本文不展现，下同。

角度二 萌发种子呼吸作用的变化

【例2】（2014·海南卷）某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。请据图回答问题：

（1）在12—24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是_______，其产物是_______。

（2）从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________，主要原因是________。

（3）胚根长出后，萌发种子的________呼吸速率明显升高。

【解析】（1）据图可知，在12—24 h期间，O2吸收量少，CO2释放量多，表明此时呼吸方式主要是无氧呼吸。（2）第12h到胚根长出期间，不进行光合作用，不能制造有机物，同时呼吸消耗有机物，使有机物总量下降。（3）胚根长出后O2吸收量明显增多，有氧呼吸速率明显提高。

【答案】（1）无氧 细胞质基质 酒精和二氧化碳（2）减少 种子不进行光合作用，不能制造有机物，同时呼吸消耗有机物，使有机物总量下降 （3）有氧

【备注】此类试题还有2013年安徽卷题3和2013年海南卷题9。

角度三 萌发种子酶系统的形成

【例3】（2013·新课标全国卷Ⅱ）已知大麦在萌发过程中可以产生α-淀粉酶，用GA（赤霉素）溶液处理大麦可使其不用发芽就产生α-淀粉酶。为验证这一结论，某同学做了如下实验：

________实验步骤 实验结果步骤1 ____步骤2 1 _0__1 _1___带胚____25oC保温试管号_GA水 半粒种子10个溶液_缓冲液________________++__2 _0__1 _1___去胚____++++3 0.2 _1 0.8 __去胚____++_4 0.4 _1 0.6 __去胚________+__5 0.4 1 0.6 不加种子24h后去除种皮，在各试管中分别加入1mL淀粉液25oC保温10min后各试管中分别加入_1mL碘液，混匀后观察溶液颜色深浅++++

注：实验结果中“+”越多表示颜色越深，表中液体量的单位均为mL。

回答下列问题：

（1）α-淀粉酶催化________水解可生成二糖，该二糖是________。

（2）综合分析试管1和2的实验结果，可以判断反应后试管1溶液中的淀粉量比试管2中的________。这两支试管中淀粉量不同的原因是_______。

（3）综合分析试管2、3和5的实验结果，说明在该实验中GA的作用是_______。

（4）综合分析试管2、3和4的实验结果，说明_______。

【解析】（1）α-淀粉酶能催化淀粉水解，淀粉的结构单体是葡萄糖，故其水解后生成的二糖由两个葡萄糖组成，为麦芽糖。（2）试管1中的种子含有胚，故能产生α-淀粉酶，使淀粉水解，试管中淀粉含量少，因此加入碘液后，溶液颜色比试管2浅。（3）试管5为空白对照，对比试管2和试管3，仅有试管3中的淀粉被部分分解，说明试管3中有α-淀粉酶产生，而试管2没有淀粉酶产生，由此，可以推断GA溶液在无胚的情况下可诱导种子生成α-淀粉酶，进而促进淀粉的水解。（4）观察试管2、3和4可知，GA含量越多，试管中的淀粉量越少，由此可推测，GA浓度越高对α-淀粉酶的诱导效果越好。

【答案】（1）淀粉 麦芽糖 （2）少 带胚的种子保温后能够产生α-淀粉酶，使淀粉水解 （3）诱导种子生成α-淀粉酶 （4）GA浓度高对α-淀粉酶的诱导效果好

【备注】此类试题还有2015年重庆卷题10。

角度四 种子成熟时有机物的变化

【例4】（2014·广东卷）油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是 （ ）

选项 取样时间 检测试剂 检测结果A 第10天 斐林试剂 不显色B 第20天 双缩脲试剂 不显色C 第30天 苏丹Ⅲ试剂 橘黄色D 第40天 碘液 蓝色

【解析】据图可知，第10天时，有可溶性糖，因此加入斐林试剂，水浴加热后能出现砖红色沉淀，故A错误；种子萌发过程中，存在有机物之间的转化，相应的酶存在于细胞内，酶的化学本质大部分是蛋白质，因此加入双缩脲试剂后，能出现紫色反应，故B错误；第30天时，脂肪的含量较高，加入苏丹Ⅲ试剂后，出现橘黄色颗粒，故C正确；第40天时，淀粉的含量降低至0，因此加入碘液后，不会出现蓝色，故D错误。

【答案】C

【备注】此类试题还有2009年天津卷题12、2013年海南卷题23、2015年山东卷题26和2013年新课标全国卷Ⅰ题29。

角度五 种子激素的变化

【例5】（2009·浙江卷）请回答下列有关赤霉素的问题：

（1）赤霉素有促进细胞分裂的作用。用适宜浓度的赤霉素处理植物芽尖细胞，其细胞周期的 期明显变短，此时期分子水平上所发生的变化主要是 和。

（2）植物体内赤霉素的合成主要在未成熟的种子、幼根和幼芽等 的部位，用赤霉素多次喷洒水稻植株后，引起其生长速度过快，将导致稻谷产量 。

（3）赤霉素促进茎的伸长主要与细胞壁的伸展性有关。有人进行了CaCl2和赤霉素对某植物种子胚轴生长速率影响的实验，结果如图所示。由图分析可知，一定浓度的CaCl2溶液对细胞壁的伸展起 作用；加入赤霉素溶液的时间在图中的 （填“A点”“B点”或“C点”）。根据上述实验分析赤霉素促进茎伸长的可能原因是 。

【解析】（1）因为赤霉素能促进细胞分裂，用适宜浓度的赤霉素处理植物芽尖细胞，其细胞周期的分裂间期明显变短，此时期分子水平上所发生的变化主要是DNA的复制和蛋白质的合成。（2）植物体内赤霉素的合成主要在未成熟的种子、幼根和幼芽等生长旺盛的部位。用赤霉素多次喷洒水稻植株后，引起其生长速度过快，从而导致稻谷产量降低。（3）由图分析可知，使用CaCl2后生长速率下降，因此，一定浓度CaCl2的溶液对细胞壁的伸展起抑制作用；加入赤霉素溶液的时间在图中的B点。根据上述实验分析，赤霉素促进茎伸长的可能原因是赤霉素降低了细胞壁上Ca2+的浓度。

【答案】（1）分裂间 DNA复制 有关蛋白质合成（2）生长旺盛 降低 （3）抑制 B点 赤霉素降低了细胞壁中的Ca2+浓度

【备注】此类试题还有2014年重庆卷题9、2010年海南卷题6、2009年海南卷题14。

角度六 人工种子

【例6】（2013·新课标全国卷Ⅱ·节选）甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：

（3）这株杂交植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。

【解析】人工种子具有生产不受气候、季节和地域等因素限制，而且可以避免后代发生性状分离等优点，因此，植物细胞工程重要的应用之一是制备人工种子，用到的核心技术是植物组织培养技术。将植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。

【答案】（3）胚状体、不定芽、顶芽、腋芽

【备注】此类试题还有2014年浙江卷题32、2011年江苏卷题3、2015年江苏卷题20。

角度七 人工诱变育种

【例7】（2013·大纲卷）下列实践活动包含基因工程技术的是 （ ）

A.水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种

B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦

C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株

D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆

【解析】花药离体培养经秋水仙素诱导染色体加倍，可获得纯合新品种，该过程的原理是染色体变异，不包含基因工程技术；抗虫小麦和矮秆小麦杂交为有性生殖，不包含基因工程技术；含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，利用了基因工程技术；射线照射得到变异大豆的原理为基因突变。

【答案】C

【备注】此类试题还有2013年四川卷题5。

角度八 杂交育种中株系的建立

【例8】（2014·大纲卷节选）现有4个小麦纯合品种，即抗锈病无芒、抗锈病有芒、感锈病无芒和感锈病有芒。已知抗锈病对感锈病为显性，无芒对有芒为显性，且这两对相对性状各由一对等位基因控制。若用上述4个品种组成两个杂交组合，使其F1均为抗锈病无芒，且这两个杂交组合的F2的表现型及其数量比完全一致。回答问题：

（2）上述两个杂交组合的全部F2植株自交得到F2种子，1个F2植株上所结的全部种子种在一起，长成的植株称为1个F3株系。理论上，在所有F3株系中，只表现出一对性状分离的株系有4种，那么在这4种株系中，每种株系植株的表现型及数量比分别是__________，_____ _________，_____和________。

【解析】获得“株系”的关键是：单独留种，分别种植。设抗锈病性状由T基因控制，无芒性状由D基因控制，则在F2自交后代F3中只出现一对性状分离的个体必然只含有一对等位基因，另一个性状必为纯合体。所以，F2中符合要求的个体的基因型为TTDd（抗锈病无芒）、TtDD（抗锈病无芒）、ttDd（感抗锈病无芒）、Ttdd（抗锈病有芒）。TTDd（抗锈病无芒）自交，后代为抗锈病无芒∶抗锈病有芒=3∶1；TtDD（抗锈病无芒）自交，后代为抗锈病无芒∶感锈病无芒=3∶1；ttDd（感锈病无芒）自交，后代为感锈病无芒∶感锈病有芒=3∶1；Ttdd（抗锈病有芒）自交，后代为抗锈病有芒∶感锈病有芒=3∶1。

【答案】（2）抗锈病无芒∶抗锈病有芒=3∶1 抗锈病无芒∶感锈病无芒=3∶1 感锈病无芒∶感锈病有芒=3∶1抗锈病有芒=3∶1 感锈病有芒=3∶1

【备注】此类试题还有2010年新课标卷题32、2010年全国卷Ⅰ题33。

角度九 影响萌发的因素

【例9】（2015·福建卷节选）为了研究从植物中提取的可可碱是否可以作为除草剂，某科研小组开展了可可碱对鬼针草根尖细胞有丝分裂和种子萌发影响的实验研究，结果如下表。请回答：

注:有丝分裂指数=分裂期细胞数/观察细胞的总数×100%

（3）实验结果表明，随着可可碱浓度的升高，种子发芽率__________。为探究可可碱影响种子发芽率的可能原因，某同学提出假设：可可碱会降低种子中赤霉素的水平。现欲通过实验检验上述假设，请写出实验设计的基本思路：__________。

【解析】随着可可碱浓度的升高，种子发芽率明显降低。若实验目的为探究可可碱会降低种子中赤霉素的水平，则自变量为可可碱浓度，因变量为赤霉素的含量。实验设计基本思路是以不同浓度的可可碱处理鬼针草种子，一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量，分析可可碱浓度与赤霉素含量的关系。

【答案】（3）降低 以不同浓度的可可碱处理鬼针草种子，一段时间后测定各组种子中赤霉素的含量，分析可可碱浓度与赤霉素含量的关系

【备注】此类试题还有2009年海南卷题14。

（作者单位：安徽省滁州中学，安徽省滁州二中）