题干
钾是植物必需的大量元素，缺钾严重影响作物产量，研究植物响应低钾的调控机制对农业生产有重要意义。科学家以拟南芥为材料，对细胞膜上向胞内运输的通道蛋白T1展开了相关研究。 （1）T1基因转录形成的mRNA进入细胞质，首先在游离的__________上开始翻译，多肽链再转移到内质网上继续合成、加工和折叠，之后在__________中进一步加工，最终T1蛋白被包裹在囊泡中，转运到细胞膜上。 （2）T1基因突变体在低钾条件下表现叶片黄化等低钾敏感表型。研究发现L基因突变体表型与T1突变体相似，且基因在低钾条件下表达增强，其编码的酶可以磷酸化T1。将生长7天的野生型、突变体和基因过表达幼苗分别置于含的培养液中进行实验，结果如图所示，证明酶有促进吸收的作用。 图中对应L过表达幼苗的曲线序号应为______________________________。 （3）已有研究证实，L酶的活性依赖CB1蛋白与之结合。非洲爪蟾卵母细胞是研究通道蛋白的理想材料，科学家向卵母细胞注射相应的mRNA，检测内流情况。实验分组及结果如表所示。 综合上述全部信息，推测在低钾条件下T1的激活机制：____________________________。 （4）将表中CB1替换为CB9后，实验结果相同。拟南芥单基因突变体cb1和cb9的表型都与野生型相似，不表现低钾敏感，而双突变体cb1 cb9为低钾敏感表型。说明植物适应低钾条件时，CB1和CB9基因具有功能冗余性，这在适应进化中的意义是：______________________________________。
答案
（1） （3）低钾条件下，CB1与L酶结合激活L酶；活化的L酶磷酸化T1通道蛋白，使T1具备转运K⁺的活性，介导胞外K⁺内流。 （4）单一基因发生突变时，另一个同源基因可代偿其功能，保证植物在低钾环境下仍能正常吸收钾离子，降低基因突变对植株存活的不利影响，提升植物对低钾逆境的适应能力。
解析
T1蛋白是细胞膜上的通道蛋白，属于膜蛋白，其合成和运输路径遵循分泌蛋白的机制。mRNA进入细胞质后，首先在游离的核糖体上开始合成一段信号肽。信号肽引导核糖体附着到内质网上，多肽链边合成边进入内质网腔进行初步加工（如折叠、糖基化）。内质网通过“出芽”形成囊泡，将未成熟的蛋白质运输到高尔基体。高尔基体对蛋白质做进一步的修饰、加工和分类。最终通过囊泡运输到细胞膜。 L酶可促进钾吸收；L过表达植株吸收K⁺能力最强，培养液中K⁺浓度下降最快、最终剩余浓度最低。相同培养时间，培养液剩余K⁺浓度：①＞②＞③。曲线③吸收最强为L 过表达（大量 L 酶，吸钾最强，K⁺下降最快） 组1（只有T1）、组2（T1+L）、组3（T1+CB1）均无K⁺内流，说明单独存在T1，或者T1仅与L或CB1中的一种共存时，通道都不工作。组4（T1+L+CB1）有K⁺内流，说明只有当T1、L、CB1三者同时存在时，T1通道才被激活。综合推导：在低钾胁迫下，植物为了生存，上调L基因表达。L酶合成后，必须与CB1蛋白结合才能具备活性，活化的L酶进而磷酸化T1蛋白，改变T1的构象使其开放，从而允许K⁺内流。 CB1和CB9功能相似，单突变体（缺一个）表型正常，只有双突变体（两个都缺）才表现出低钾敏感。这说明两者在功能上是“冗余”的，即可以互相替补。进化意义是在自然界中，基因突变是随机且经常发生的。如果只有一个基因负责关键功能，一旦该基因突变，生物体可能死亡。而拥有功能冗余的基因（如CB1和CB9），当一个基因发生突变失效时，另一个基因可以“替补”上来维持正常的生理功能（如适应低钾环境），从而保证个体的生存和繁衍。