Question

17．向野生型棉花品種Z16導入抗蟲的BT 基因后獲得轉基因抗蟲棉品種Z30，某農科所在相同且適宜條件下培養Z16和Z30，在苗期測定葉片光合作用及有關生理特性，所得結果如圖所示．請據圖回答：

（1）圖1中的A點代表轉基因棉花Z30曲線與縱坐標的交點，若A點對應的數值為-1，則該數值的含義為呼吸速率．當光照強度為400KLx時，Z30葉片固定CO₂的速率為13umol•m^-2•s^-1．
（2）在運用植物組織培養培育抗蟲棉Z30的過程中：
①現篩選到葉綠素a與葉綠素素b的比值增大但總葉綠素量不變的Z30突變體，若用Ⅱ（填序號：Ⅰ紅、Ⅱ綠、Ⅲ藍紫）光照射突變體和對照葉片，則兩者光合作用釋放氧氣速率差異不大．
②植物激素的濃度、使用的先后順序及用量的比例，都會影響脫分化和再分化，在根本上是基因組在一定時間和空間上程序性表達的結果．
③為了檢測抗蟲BT基因是否表達，從分子水平可檢測細胞中是否產生相應的抗蟲蛋白．
（3）Z30比Z16的干物質量少，由圖可推測其原因可能是：Z30因表達抗蟲基因，消耗了部分用于合成光反應中吸收光能的葉綠素a的原料和用于合成暗反應中RuBP羧化酶的原料，從而降低了光合作用速率．
（4）RuBP羧化酶的催化性質與細胞內CO₂的濃度有關，當濃度高時催化CO₂的固定，當濃度低時催化C₅的氧化分解．請在圖4中畫出棉花葉片光合吸收CO₂量與細胞中CO₂濃度大致關系．
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Answer 1

分析 1、光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉變成儲存著能量的有機物，并釋放出氧氣的過程．光合作用的光反應階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產生[H]與氧氣，以及ATP的形成．光合作用的暗反應階段（場所是葉綠體的基質中）：CO₂被C₅固定形成C₃，C₃在光反應提供的ATP和[H]的作用下還原生成糖類等有機物．
2、光合作用合成有機物，而呼吸作用分解有機物．光合作用為呼吸作用提供有機物和氧氣，呼吸作用為光合作用提供二氧化碳和水．凈光合作用速率=真光合作用速率-呼吸作用速率．

解答 解：（1）圖1中的A點代表轉基因棉花Z30曲線與縱坐標的相交點，由于A點沒有光照，只能進行呼吸作用，因此若A點對應的數值為-1，該數值的含義為Z30的呼吸作用速率（Z30通過呼吸作用釋放CO₂的速率）．若不考慮環境因素對呼吸作用的影響，那么當光合有效輻射（PAR）為400400KLx時，凈光合速率為12μmol m^-2•s^-1，根據真光合速率=凈光合速率+呼吸速率，可知Z30葉片固定CO₂的速率為12+1=13μmol m^-2•s^-1．
（2）①葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，對綠色光吸收最少，因此用綠色光照射突變體和對照組葉片，檢測到兩者光合作用放氧速率差異不大．
②細胞分化在根本上是基因組在一定時間和空間上程序性表達的結果．
③基因表達的產物為蛋白質，因此為了檢測抗蟲BT基因是否表達，從分子水平可檢測細胞中是否產生相應的抗蟲蛋白．
（3）由圖2和圖3可知，Z30比Z16的干物質量少，可能是由于Z30表達抗蟲基因，消耗了部分用于合成光反應中吸收光能的葉綠素a的原料和用于合成暗反應中RuBP羧化酶的原料，從而降低了光合作用速率．
（4）當二氧化碳濃度低時催化C₅的氧化分解，不能使二氧化碳的吸收增加，當CO₂的濃度高時催化CO₂的固定，可加快二氧化碳的吸收．據此可在圖4中畫出棉花葉片光合吸收CO₂量與細胞中CO₂濃度大致關系．

故答案為：
（1）呼吸速率（或單位時間內呼吸作用產生的CO₂的量）      13
（2）①Ⅱ
②程序性表達（或選擇性表達，或執行情況不同）
③抗蟲蛋白（或蛋白質）
（3）葉綠素a（或葉綠素）       RuBP羧化酶（或酶）
（4）

點評 本題以圖形為載體，考查了影響光合作用的因素、光合作用過程及光合作用和呼吸作用的關系以及植物組織培養，意在考查了學生識圖、析圖能力，運用所學知識分析和解決問題的能力，綜合理解能力，屬于理解層次的考查．