2013 年第廿四屆國際生物奧林匹亞競賽
--理論試題
(VI)
中華民國生物奧林匹亞競賽代表團
理論試題：
B 卷(續)
植物解剖學和生理學(續)
25. 在 頂 端 分 生 組 織 處 的 葉 原 體(將 發 育 為 葉子)之 排 列 模式，是 由 活化 的 植 物 生長 素 所 調 控。植 物 生 長 素 會 傳 送 至 分 生 組 織 的 頂 端。新 生 的 葉 原 體 是 植 物 生 長 素 的 需 求 區，植 物 生 長 素 藉 由 流 出 攜 帶 者 PIN1 而 向 外傳 送 至 需 求區，並 導 致附 近 的 分 生組 織 細 胞 中 的 植 物 生 長 素 含 量 下 降。在 植 物 生 長 素 含 量 高 的 地 方 將 會 有 新 的 葉 原 體 形 成。下 圖 為 阿 拉 伯 芥 的 分 生 組 織 ， 顯 示 出 1−9 個 葉原 體 ， 1 是 最 先形 成 者。 判 斷 下 列 各 敘 述 的 正 確 或 錯 誤(A) .True 假 設PIN1只 存 在於2個 最 新 形成 的 葉 原 體中 ， 此 兩 者所 含 之 PIN1的 活動 力 應 該 不 同 。
(B) False 下 一個 葉 原 體 將在A處 新 形成 。
(C) False 若在圖中所示的階段中，PIN1被抑制，則下一個葉原體將在B處新形成。 (D) .True 若 有一 突 變 株 ，其 新 形 成 的葉 原 體 是 唯一 的 植 物 生長 素 需 求 區， 則 葉 子 的
26. 除 了 其 他 方 式 外 ， 許 多 植 物 利 用 紅 光 /遠 紅 光 的 比 例 來 偵 測 其 他 競 爭 光 源 的 植 物 ， 以 及 時 做 出 適 應 生 長 來 避 免 遮 蔽 效 應 。 光 敏 素 負 責 進 行 紅 光/遠 紅 光 比 例 的 偵 測 ， 它 有 PX及PY兩 種 型 式，且 可 依 所 吸 收 的 光 波 而 相 互 轉 換。上 述 光 敏 素 兩 種 型 式 的 比 例 代 表 環 境 中 紅 光/遠 紅 光 的 比 例 ， 當 PX比 例 高 時 ， 可 調 控 負 責 避 免 遮 蔽 的 基 因 表 現 。 下 面 的 光 譜 圖 中，實 線 代 表 正 常 白 天 光 照，虛 線 代 表 白 天 光 照 穿 過 草 植 株 遮 蔽 者。菸 草A 是 生 長 在 正 常 白 天 光 照 下 的 結 果，菸 草B則 是 生 長在 一 棵 較 成熟 的 植 株 遮蔽 之 下 的 結 果 。 判 斷 下 列 各 敘 述 的 正 確 或 錯 誤 (A) False 當 紅光 /遠 紅 光 的比 例 在3 : 1及4 : 1之 間 時， 負 責 避 免遮 蔽 的 基 因將 會 表 現 (B) False 紅 光比 例 高 時 ，會 造 成 的PX對PY的 比 例 增 加 。 (C) False 向 上直 立 的 葉 子是 耐 遮 蔽 的物 種 之 典 型特 徵 。 (D) False 避 免遮 蔽 的 表 現型 也 包 括 活化 側 生 分 生組 織 的 作 用。 27. 在 溫帶 樹 木 中 的木 材 有 明 顯年 輪，且 可代 表 在 不 同年 份 及 不 同個 體 的 生 長狀 態。下 圖 的 三 個 木 材 橫 切 是 來 自 三 棵 同 種 的 松 柏 類 植 物，在 同 一 年、同 一 高 度 所 切 下 者。圖 中 所 示 皆 在 相 同 比 例 尺 之 下 所 繪 。 I II III
根 據 這 些 莖 的 木 材 切 面 ， 判 斷 下 列 各 項 敘 述 的 正 確 或 錯 誤
(A) .True 樹 木I和II可 能 生長 在 同 一 區域 ， 而 樹 木III則 生 長 在相 距 較 遠 的另 一 區 。 (B) False 相 較於 樹 木I， 樹木III可 能 在多 年 期 間 曾經 面 臨 較 大的 氣 候 變 異。 (C) .True 樹 木I和II可 能 源自 相 同 森 林。 (D) .True 樹 木III出 現 不 對稱 的 木 材 型式 可 能 是 因其 長 期 暴 露於 強 風 中 ，且 此 情 況 大 約 開 始 於10年 前。 28. 在 生長 中 的 小 麥植 株 的 第 2 片 新 葉 中 段，對 稱 切 開並 加 入 一 長方 形 裝 置(如圖)，藉 此 添 加 含 有 具 放 射 性 的 元 素 鎳(63Ni)、 錳(54Mn)及 鋅(65Zn)之 營 養 液。 在 第 1、2、7、28 天 後，分 別 測 量 在 植 株 上 不 同 部 位 的 放 射 性 元 素 含 量。在 下 圖 中 的 橘 色 橫 條 分 別 代 表 此 長 方 形 裝 置 中 的 濃 度 以 及 第 2 片 葉 中的 濃 度 。 判 斷 下 列 各 敘 述 是 否 符 合 上 述 結 果 ？ (A) .True 植 物在 第 一 次 測量 之 前 即 吸收 完 所 有 添加 的 營 養 液。 (B) .True 鎳 大多 運 送 至 生長 中 的 器 官。 (C) False 錳 在韌 皮 部 中 的移 動 能 力 較鋅 或 鎳 都 快。 (D) False 在 第1天 後 ， 第2片 葉 即 會 成 為糖 分 的 淨 輸出 者 。 29. 木 質部 中，水 分輸 導 過 程 中偶 爾 會 有 空氣 栓 塞 的 現象，這 是 因空 氣 進 入 輸導 管 中 而 導 致 水 柱 中 斷 所 致 。 每 當 空 氣 栓 塞 時 ， 會 發 出 一 種 聲 響 ， 稱 超 音 波 聲 音 放 送(ultrasonic
acoustic emission；UAE)，這 可 用 特 殊 感應 器 偵 測 而得。下 圖 為在 夏 天 時，連 續4天 量 測 橡 樹 的 數 據 結 果 ， 同 時 也 進 行 測 量 光 照 強 度(RN)及 氣 溫(T)。 判 斷 下 列 各 敘 述 為 正 確 或 錯 誤 (A) .True 在 木質 部 水 柱 中的 水 分 拉 力上 升 時 ， 會發 生 空 氣 栓塞 (B) .True 單 一個UAE的 聲音 強 度 與 空氣 及 葉 片 間的 水 勢 差 異有 相 關 性 。 (C) .True 發生UAE的情況隨時間而下降的原因，可能是因為雲遮蔽量增加的結果。 (D) .True 空 氣栓 塞 會 降 低木 質 部 的 運輸 能 力 ， 進而 降 低 遠 端的 水 分 供 應。
遺傳與進化
30. 一 植物 的 花 青 素含 量 受 單 一基 因 G 控 制， 此 基 因 只有 深 色(dark)和 淺 色(light)兩 種 等 位 基 因 。 為 了 更 準 確 地 將 G 基 因在 第 3 條 染色 體 上定 位 ， 利用 5 個在 第 3 條 染色 體 上 的 不 同 單 核 苷 酸 變 異 標 記(SNV1~SNV5)，在 兩 個 親本 純 系(P1 及 P2)和 5 個 F2 子 代 (X1~X5)中分 析這 些 單 核 苷酸 變 異 標 記的 重 組 及 花青 素 含 量 ，如 下 圖 。根 據 分 析 結 果 ， 判 定 下 列 各 敘 述 是 否 正 確 (A) False X2的兩 個 親 本 在這 些 單 核 苷酸 變 異 標 記間 都 各 發 生了1次 重 組 互換 。 (B) False F1個 體可 能 會 表現 中 間 程 度的 花 青 素 。 (C) .True 在 這些 單 核 苷 酸變 異 標 記 中， SNV3最 接近G基 因 。 (D) False X4和X5雜 交 後 代的 表 現 型 呈2:1比 例 分 布。 31. 同一種植物生長於 A、B、C 三個棲地，不同棲地的族群其遺傳組成也不同。為了解這 些遺傳差異是否是地域適應度所造成，於是進行一個相互栽植實驗：將採自 3 個族群 的種子，栽種於所有 3 個棲地，一年之後，以各植株所產生的存活種子數，設定為其 適應度，結果如下圖： 依 據 實 驗 結 果 去 判 定 下 列 各 敘 述 是 否 正 確
(A) .True 來 自棲 地A的 植物 對 棲 地A環 境 具 適 應性 。 (B) .True 來 自棲 地 B的 植物 對 棲 地B環 境 具 適 應性 。 (C) False 來 自棲 地 C的 植物 對 棲 地C環 境 具 適 應性 。 (D) .True 棲 地C比 棲 地A、 B較 不 適 合這 些 植 物 生長 。 32. 假 設有 一 個 大 而穩 定 的 二 倍體 物 種 族 群，其 世 代 間無 重 疊，有 性生 殖 在 春季 發 生，等 位 基 因 頻 率 在 二 性 別 間 無 差 異，無 個 體 遷 移 和 自 然 淘 汰，在 此 族 群 中，由 於 生 殖 的 本 質 逢 機 性 使 等 位 基 因 頻 率 只 呈 現 有 限 的 變 動 。 判 定 下 列 各 敘 述 是 否 正 確 ？ (A) False 如 果此 族 群 以 指數 成 長 ， 則等 位 基 因 頻率 的 變 動 率會 變 高 。 (B) .True 如 果所 有 個 體 產生 同 樣 數 目的 子 代 ， 則等 位 基 因 頻率 的 變 動 率會 變 低 。
(C) .True 即 便近 親 繁 殖 盛行 ， 等 位 基因 頻 率 的 變動 率 不 變 。
(D) .True 如果族群在每年冬天驟減，則等位基因頻率的變動率會變高。
33. 基 因 x 表 現 出 的蛋 白 質 X，是 合 成 白 胺酸(leucine)的 必 要 蛋 白 質，利用 單 倍體 酵 母 菌 來 研 究 基 因 x 各 種 突變 的 效應 ， 以 下 是基 因 x 密 碼股 上 開 始 和結 束 部 分 的序 列 。
判 定 下 列 各 敘 述 是 否 正 確 。
(A) False 基 因x在 位 置 13的C→T突 變 ，會 轉 錄 出 較短 的 mRNA
(B) False 在 位置16的 A→T突 變， 可 讓細 胞 生 長 在缺 少 白 胺 酸(leucine)的 培養 基 。 (C) False 在 位置31的 T→A突 變， 只 會讓 細 胞 製 造出1種 不 同 的蛋 白 質 X*，缺 少 最 前 面 的10個 胺 基 酸。 (D) False 在 位置33和34之間 插 入 額 外 的1個G， 仍 然能 製 造 出 有功 能 的 蛋 白X。 34. 有 一操 縱 組 表 現酵 素 1 和 酵 素 2，此 操縱 組 受 到 代謝 物 X 調 控，操 縱 組 中 有 4 個 功 能 不 詳 的 區 域 A、B、 C、 D，為 釐 清 這 些區 域 的 功 能， 於 是 分 析區 域 A−D 的 個別 突 變 對 表 現 酵 素 1 和 酵 素 2 的 效應，實 驗 分別 在 "有 "或 "無"代 謝 物 X 的 情 況 下 進行，結 果 如 下 ： 判 定 下 列 各 敘 述 是 否 正 確 (A) .True 酵 素 1 和 酵 素 2 可 能 參 與 X 的 合 成 。 (B) False 區 域 A 是 酵 素 2 的 基 因 序 列。 (C) False 區 域 B 是 啟 動 子序 列 。 (D) False 區 域 D 是 調 控 基因 。 35. 細 胞中 大 多 數 的質 體 是 以 超螺 旋 狀 態 存在(下 圖 a)，拓 樸 異 構 酶 IA (TopoIA)可將 超 螺 旋 質 體 轉 變 成 鬆 解 態 環 狀 質 體(下 圖 b)；限制 酶(R)可 將 超 螺 旋或 鬆 解 態 質體 切 割 成 線
性 質 體(下 圖 c)。 線性 質 體可 自 發 性 進行 黏 接 成 鬆解 態 環 狀 質體 ， 此 黏 接反 應 可 被 磷 酸 酶(AP)抑 制 。
某 一 個 質 體 分 別 用 3 種 限 制酶(R1, R2, R3)在 相 同 條件 下 處 理 ，接 著 以 電 泳膠 分 離 ， 電 泳 時 並 比 較 未 處 理 樣 品(P0)、 尺 標 DNA， 以 及 R3+TopoIA、R3+AP (以 R3+E1 和 R3+E2 標記)
判 定 下 列 各 敘 述 是 否 正 確
(A) False 在 此質 體 上 ，R2切 位 距 R3切 位 比 R2距R1要 近 。 (B) .True 此 質體 大 小 約5000 bp。
(C) .True 在 此實 驗 中 ，R1切 割 質 體 比R3有 效 率 。 (D) .True E1代 表AP， E2代 表TopoIA。
(待 續) 轉 載 自 ： 中華民國生物奧林匹亞委員會網站Chinese Taipei Biology Olympiad, Taiwan, R.O.C
