Question

【題目】研究者發(fā)現(xiàn)，將玉米的PEPC基因?qū)�入水稻后，水稻在高光�?qiáng)下的光合速率顯著增加．為研究轉(zhuǎn)基因水稻光合速率增加的機(jī)理，將水稻葉片放入葉室中進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：研究者調(diào)節(jié)25W燈泡與葉室之間的距離，測(cè)定不同光強(qiáng)下的氣孔導(dǎo)度和光合速率，結(jié)果如圖所示。（注：氣孔導(dǎo)度越大，氣孔開放程度越高）

（1）光強(qiáng)低于800μmol/m-2/s-1時(shí)，影響轉(zhuǎn)基因水稻光合速率的主要因素是________．在光強(qiáng)700~1000μmol/m-2/s-1條件下，轉(zhuǎn)基因水稻比原種水稻的氣孔導(dǎo)度增加最大可達(dá)到____%，但光合速率___________________。在大于1000μmol/m-2/s-1光強(qiáng)下，兩種水稻氣孔導(dǎo)度開始下降，但轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率明顯增加，推測(cè)光合速率增加的原因不是通過氣孔導(dǎo)度增加使_________增加。

實(shí)驗(yàn)二：向葉室充入N2以提供無CO2的實(shí)驗(yàn)條件，在高光強(qiáng)條件下，測(cè)得原種水稻和轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)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(shí)，兩種水稻的凈光合速率分別為____________μmol/m-2/s-1和_____________μmol/m-2/s-1，說明在高光強(qiáng)下轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)胞內(nèi)的______（部位）釋放的CO2較多地被__________。

（3）實(shí)驗(yàn)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(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因水稻中PEPC以及CA（與CO2濃縮有關(guān)的酶）含量顯著增加。結(jié)合實(shí)驗(yàn)二的結(jié)果進(jìn)行推測(cè)，轉(zhuǎn)基因水稻光合速率提高的原因可能是__________。

Answer 1

【答案】（9分，除注明外每空1分）

（1）光照強(qiáng)度 光照強(qiáng)度增加與二氧化碳供給不足對(duì)光合速率的正負(fù)值影響相互抵消（或二氧化碳的供應(yīng)已足夠） 進(jìn)入葉片細(xì)胞內(nèi)的CO2量

（2）O O 線粒體 固定（或“同化”）

（3）轉(zhuǎn)入PEPC基因引起（促進(jìn)）CA酶基因的表達(dá)，進(jìn)而使細(xì)胞利用低濃度CO2

【解析】（1）據(jù)圖分析，光強(qiáng)低于800μmol/m-2/s-1時(shí)，影響轉(zhuǎn)基因水稻光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度；在大于1000μmolm-2s-1光強(qiáng)下，兩種水稻氣孔導(dǎo)度開始下降，轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率明顯增加，推測(cè)光合速率增加的原因不是通過氣孔導(dǎo)度增加使進(jìn)入葉片細(xì)胞內(nèi)的CO2量增加。

（2）凈光合速率=實(shí)際光合速率-呼吸速率；分析右圖可知，當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，無光合作用，此時(shí)轉(zhuǎn)基因水稻和原種水稻的呼吸速率分別為62μmol/mol和50μmol/mol；所以在高光強(qiáng)條件下，當(dāng)測(cè)得原種水稻和轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)胞間隙的CO2濃度分別穩(wěn)定到62μmol/mol和50μmol/mol時(shí)，兩種水稻的凈光合速率都為0，說明在高光強(qiáng)下轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)胞內(nèi)的線粒體釋放的CO2較多地被用于暗反應(yīng)中固定。

（3）轉(zhuǎn)基因水稻中PEPC以及CA（與CO2濃縮有關(guān)的酶）含量顯著增加，表明轉(zhuǎn)入的PEPC基因可引起CA酶基因的表達(dá)，進(jìn)而使細(xì)胞利用低濃度CO2的能力提高，因而轉(zhuǎn)基因水稻光合速率提高。