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2025年大学《化学生物学》专业题库——植物根际互作关系研究

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、填空题（每空2分，共20分）

1.根际是指围绕植物根系的一圈环形区域，其范围通常以根表为中心，向土壤延伸约________距离。根际微生物群落与________微生物群落存在显著差异。

2.菌根真菌通过与植物根系形成共生结构，主要帮助植物吸收________和________等营养元素，同时也能增强植物对干旱和铝毒的耐受性。

3.植物根分泌物中的________和________是常见的信号分子，能够影响根际微生物群落结构和功能。

4.植物与微生物之间的识别过程通常涉及植物受体识别微生物分泌的________或________信号分子。

5.植物促生菌（PGPR）通过产生________、溶解________等方式促进植物生长，同时部分PGPR还能产生________等物质抑制植物病原菌。

二、名词解释（每题4分，共20分）

1.根际效应

2.植物激素信号

3.群体感应（QuorumSensing）

4.互养关系

5.根际微生物基因组

三、简答题（每题6分，共30分）

1.简述植物与根瘤菌建立共生关系的分子互作过程。

2.比较植物挥发有机物（VOCs）在诱导植物抗性中的作用机制与根际中植物-VOCs-微生物互作的三方对话模型。

3.列举三种不同类型的植物-微生物互作，并简述每种互作对植物至少一个方面的积极影响。

4.简述根际土壤环境相比于非根际土壤环境，其化学性质的特殊性及其对微生物活性的影响。

5.简述利用代谢组学技术研究植物根际互作分子机制的基本思路。

四、论述题（每题10分，共30分）

1.深入论述信号分子（如COCCs、LysM受体）在建立和维持植物与有益微生物共生关系中的关键作用和分子机制。

2.结合具体实例，论述根际微生物群落如何影响植物对非生物胁迫（如干旱、盐胁迫）的响应，并从化学生物学的角度分析其潜在机制。

3.讨论当前研究植物根际互作关系的主要挑战，并展望未来可能的研究方向和技术手段。

试卷答案

一、填空题（每空2分，共20分）

1.1-2毫米；根内

2.磷；硫

3.糖；有机酸

4.外源激素；脂质信号分子（或信号肽）

5.植物激素；矿质盐；抗生素

二、名词解释（每题4分，共20分）

1.根际效应：指植物根系的存在显著改变了根表及其附近微环境（根际）的物理、化学和生物学特性，这些特性与根际外（非根际）土壤环境存在明显差异，并进而影响根际微生物群落结构、功能以及植物对养分的吸收和利用等现象的总称。

2.植物激素信号：指植物体内产生的内源信号分子（如生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、茉莉酸等）在调控植物生长发育、形态建成、胁迫响应等生命活动中所传递信息的分子过程，这些信号分子通过结合细胞内或细胞表面的受体，激活下游信号通路，最终引发特定的生理生化反应。在根际互作中，植物激素既是自身状态的指示，也可作为信号分子影响根际微生物，或响应微生物信号而改变其激素水平。

3.群体感应（QuorumSensing）：指某些微生物（包括根际细菌和真菌）产生并释放信号分子（信息素），当这些信号分子在群体中达到一定浓度阈值时，能够调控一系列基因的表达，从而协调群体行为（如生物膜形成、virulence因子表达、孢子形成、群体密度感应等）的现象。在根际互作中，群体感应是微生物进行沟通、协调共生或拮抗策略的重要机制。

4.互养关系：指两种或多种生物生活在一起，相互提供对方所必需的营养物质或其他生存条件，从而共同受益的共生关系。在根际互作中，典型的互养关系包括根瘤菌与豆科植物共生固氮，以及菌根真菌与植物共生吸收磷等。这种关系对双方都带来生存优势。

5.根际微生物基因组：指根际环境中所有微生物（细菌、古菌、真菌、病毒等）遗传物质的总和，包括特定根际微生物的染色体DNA、质粒DNA以及病毒基因组等。研究根际微生物基因组有助于了解该群落的功能潜力、遗传多样性以及与植物互作的遗传基础。

三、简答题（每题6分，共30分）

1.简述植物与根瘤菌建立共生关系的分子互作过程。

*解析思路：本题考查根瘤固氮互作的分子机制。需要从信号识别、受体激活、下游信号传导、基因表达调控、细胞分化等多个关键步骤进行概述。

*答案要点：

1.信号识别：根瘤菌产生的脂质信号分子Nod因子被植物根毛表面的Nod因子受体（NFR）识别。

2.受体激活与信号转导：NFR受体被激活后