Question

13．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光照強(qiáng)度．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100%，但光合速率未明顯增加．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．
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0μmol/m^-2/s^-1和0μmol/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)的線粒體（部位）釋放的CO₂較多地被葉綠體固定．
（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，轉(zhuǎn)基因水稻光合速率提高的原因可能是轉(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(qiáng)度對轉(zhuǎn)基因水稻和原種水稻的氣孔導(dǎo)度及光合速率的影響結(jié)果． 左圖中，在一定范圍內(nèi)，相同的光照強(qiáng)度下轉(zhuǎn)基因水稻的氣孔導(dǎo)度比原種水稻更大．右圖中，光照強(qiáng)度低于800μmol•m^-2•s^-1時(shí)，光照強(qiáng)度對轉(zhuǎn)基因水稻和原種水稻光合速率的影響相同；光照強(qiáng)度高于800μmol•m^-2•s^-1時(shí)，相同光照強(qiáng)度下，轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率比原種水稻更快．

解答 解：（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光照強(qiáng)度．實(shí)驗(yàn)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(qiáng)下的氣孔導(dǎo)度和光合速率．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)度從0.4到0.8，增加最大可達(dá)到100%，但光合速率未明顯增加．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，轉(zhuǎn)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(dǎo)度增加使進(jìn)入葉片細(xì)胞內(nèi)的CO₂量增加．
（2）由于測得原種水稻和轉(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，說明此時(shí)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，兩種水稻的凈光合速率都為0．從而說明在高光強(qiáng)下轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)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(shù)分離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，轉(zhuǎn)基因水稻光合速率提高的原因可能是轉(zhuǎn)入PEPC基因引起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．
故答案為：
（1）光照強(qiáng)度   100   未明顯增加    進(jìn)入葉片細(xì)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(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的能力提高

點(diǎn)評 本題以實(shí)驗(yàn)為背景，以坐標(biāo)曲線為載體，考查影響光合作用的因素及光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合計(jì)算，要求考生識記光合作用和細(xì)胞呼吸的過程，掌握影響光合作用速率的因素，能準(zhǔn)確判斷曲線圖中各點(diǎn)或各區(qū)段的含義，能分析題圖提取有效信息答題．