Question

13．研究者發(fā)現(xiàn)，將玉米的PEPC基因導入水稻后，水稻在高光強下的光合速率顯著增加．為研究轉基因水稻光合速率增加的機理，將水稻葉片放入葉室中進行系列實驗．
實驗一：研究者調(diào)節(jié)25W燈泡與葉室之間的距離，測定不同光強下的氣孔導度和光合速率，結果如圖所示．（注：氣孔導度越大，氣孔開放程度越高）

（1）光強低于800μmol/m^-2/s^-1時，影響轉基因水稻光合速率的主要因素是光照強度．在光強700～1000μmol/m^-2/s^-1條件下，轉基因水稻比原種水稻的氣孔導度增加最大可達到100%，但光合速率未明顯增加．在大于1000μmol/m^-2/s^-1光強下，兩種水稻氣孔導度開始下降，但轉基因水稻的光合速率明顯增加，推測光合速率增加的原因不是通過氣孔導度增加使進入葉片細胞內(nèi)的CO₂量增加．
實驗二：向葉室充入N₂以提供無CO₂的實驗條件，在高光強條件下，測得原種水稻和轉基因水稻葉肉細胞間隙的CO₂濃度分別穩(wěn)定到62μmol/m^-2/s^-1和50μmol/m^-2/s^-1．
（2）此時，兩種水稻的凈光合速率分別為0μmol/m^-2/s^-1和0μmol/m^-2/s^-1，說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內(nèi)的線粒體（部位）釋放的CO₂較多地被葉綠體固定．
（3）實驗三：研磨水稻葉片，獲得酶粗提取液，分離得到水稻葉片中的各種酶蛋白，結果顯示轉基因水稻中PEPC以及CA（與CO₂濃縮有關的酶）含量顯著增加．結合實驗二的結果進行推測，轉基因水稻光合速率提高的原因可能是轉入PEPC基因引起（促進）CA酶基因的表達，進而使細胞利用低濃度CO₂的能力提高．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：表示光照強度對轉基因水稻和原種水稻的氣孔導度及光合速率的影響結果． 左圖中，在一定范圍內(nèi)，相同的光照強度下轉基因水稻的氣孔導度比原種水稻更大．右圖中，光照強度低于800μmol•m^-2•s^-1時，光照強度對轉基因水稻和原種水稻光合速率的影響相同；光照強度高于800μmol•m^-2•s^-1時，相同光照強度下，轉基因水稻的光合速率比原種水稻更快．

解答 解：（1）光強低于800μmol•m^-2•s^-1時，影響轉基因水稻光合速率的主要因素是光照強度．實驗一：研究者調(diào)節(jié)25W燈泡與葉室之間的距離，測定不同光強下的氣孔導度和光合速率．在光強700～1000μmol•m^-2•s^-1條件下，轉基因水稻比原種水稻的氣孔導度從0.4到0.8，增加最大可達到100%，但光合速率未明顯增加．在大于1000μmol•m^-2•s^-1光強下，兩種水稻氣孔導度開始下降，轉基因水稻的光合速率明顯增加，推測光合速率增加的原因不是通過氣孔導度增加使進入葉片細胞內(nèi)的CO₂量增加．
（2）由于測得原種水稻和轉基因水稻葉肉細胞間隙的CO₂濃度分別穩(wěn)定到62μmol•m^-2•s^-1和50μmol•m^-2•s^-1，說明此時光合作用強度等于呼吸作用強度，兩種水稻的凈光合速率都為0．從而說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內(nèi)有氧呼吸過程中，線粒體釋放的CO₂較多地被固定．
（3）研磨水稻葉片，獲得酶粗提取液，利用電泳技術分離水稻葉片中的各種酶蛋白，結果顯示轉基因水稻中PEPC以及CA（與CO₂濃縮有關的酶）含量顯著增加．結合實驗二的結果進行推測，轉基因水稻光合速率提高的原因可能是轉入PEPC基因引起CA酶基因的表達，進而使細胞利用低濃度CO₂的能力提高．
故答案為：
（1）光照強度   100   未明顯增加    進入葉片細胞內(nèi)的CO₂量
（2）0     0    線粒體     葉綠體固定（或“葉綠體同化”）
（3）轉入PEPC基因引起（促進）CA酶基因的表達，進而使細胞利用低濃度CO₂的能力提高

點評 本題以實驗為背景，以坐標曲線為載體，考查影響光合作用的因素及光合作用和細胞呼吸的綜合計算，要求考生識記光合作用和細胞呼吸的過程，掌握影響光合作用速率的因素，能準確判斷曲線圖中各點或各區(qū)段的含義，能分析題圖提取有效信息答題．