Question

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。

（1）實驗一：研究者調節25W燈泡與葉室之間的__________，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）

在光強700~1000μmolm-2s-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___________。

（2）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/mol和50μmol/mol。此時，兩種水稻的凈光合速率分別為________，說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內的________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，利用電泳技術__________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

（1）距離 100 未明顯增加 進入葉片細胞內的CO2量增加

（2）0、0（μmol/mol） 線粒體 固定（或“同化”）

（3）分離 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

【解析】

試題分析：（1）此實驗中自變量是光照強度，用燈泡與葉室之間的距離表示，距離越小則光照強度越大；分析左圖可知，在光強700~1000μmolm-2s-1條件下，轉基因水稻的氣孔導度為0.8 molm-2s-1，原種水稻的氣孔導度為0.4 molm-2s-1，轉基因水稻比原種水稻的氣孔導度增加最大可達到（0.8-04.）/0.4=100%；分析右圖可知，在光強700~1000μmolm-2s-1條件下，轉基因水稻比原種水稻的光合速率未明顯增加。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）電泳技術可用于分離不同蛋白質；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。

考點：本題考查光照強度對光合作用的影響，意在考查考生能理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系，能從材料中獲取有效信息，運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理判斷或得出正確結論的能力。