Question

【題目】研究者發現，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：研究者調節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________．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____%，但光合速率___________________。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_________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____________μmol/m-2/s-1和_____________μmol/m-2/s-1，說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內的______（部位）釋放的CO2較多地被__________。

（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__________。

Answer 1

【答案】（9分，除注明外每空1分）

（1）光照強度 光照強度增加與二氧化碳供給不足對光合速率的正負值影響相互抵消（或二氧化碳的供應已足夠） 進入葉片細胞內的CO2量

（2）O O 線粒體 固定（或“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

【解析】（1）據圖分析，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；在大于1000μmolm-2s-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的CO2量增加。

（2）凈光合速率=實際光合速率-呼吸速率；分析右圖可知，當光照強度為0時，無光合作用，此時轉基因水稻和原種水稻的呼吸速率分別為62μmol/mol和50μmol/mol；所以在高光強條件下，當測得原種水稻和轉基因水稻葉肉細胞間隙的CO2濃度分別穩定到62μmol/mol和50μmol/mol時，兩種水稻的凈光合速率都為0，說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內的線粒體釋放的CO2較多地被用于暗反應中固定。

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