Question

【题目】请回答下列有关光合作用的问题：

(1)在植物的叶肉细胞中存在着图1所示的代谢过程：

在光照条件下，CO2被固定生成C3过程中_______(需要/不需要)利用光反应产生的ATP。研究发现，RuBP羧化加氧酶还可催化C5与O2反应产生乙醇酸，乙醇酸中75%的碳又重新生成CO2和C3的光呼吸过程。该过程______(降低了/促进了/不影响)光合作用效率，同时使细胞内O2/CO2的比值_______，有利于生物适应高氧低碳的环境。

(2)根据对光呼吸机理的研究，科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径AP(依然具有降解乙醇酸产生CO2的能力)。同时，利用RNA干扰技术，抑制了某基因表达的翻译过程，降低了_________，进而降低了过氧化物酶体中乙醇酸的含量，从而影响光呼吸。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如图2所示。据此回答：

当胞间CO2浓度较高时，三种类型植株光合速率的大小关系为____。分析其原因是__。

Answer 1

【答案】不需要 降低了 降低（减小） 叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量 AP+RNA干扰>AP>野生型 AP途径能够更快速高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少（叶绿体内乙醇酸浓度高）时AP途径更高效

【解析】

结合题干信息可知，图1叶绿体中氧气与五碳化合物反应生成了乙醇酸，乙醇酸经过一系列反应有生成了二氧化碳和三碳化合物，进而参与光合作用暗反应过程（卡尔文循环）。图2显示，胞间CO2浓度较高时，与野生型相比，AP组的光合速率较高，AP+RNA干扰组的光合速率最高。

（1）根据暗反应过程分析可知，二氧化碳与五碳化合物生成三碳化合物的过程不需要消耗光反应产生的ATP，而三碳化合物的还原需要；根据题意分析，光呼吸过程中，C5与O2反应产生了乙醇酸，而乙醇酸中仅有75%的碳又重新生成CO2和C3，说明该过程降低了光合作用效率，同时使细胞内O2/CO2的比值降低，有利于生物适应高氧低碳的环境。

（2）图1显示乙醇酸在叶绿体产生后需要运输到线粒体，因此若利用RNA干扰技术，降低叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白的表达量，则乙醇酸从叶绿体向细胞质（过氧化物酶体）的转运会减少。据图2分析，当胞间CO2浓度较高时，AP+RNA干扰组的光合速率最高，AP组次之，而野生型组光合速率最弱，其原因可能是AP途径能够更快速高效地降解乙醇酸产生CO2，促进光合作用过程，且当乙醇酸转运蛋白减少（叶绿体内乙醇酸浓度高）时AP途径更高效。