Question

【题目】研究者发现，将玉米的PEPC基因导入水稻后，水稻在高光强下的光合速率显著增加．为研究转基因水稻光合速率增加的机理，将水稻叶片放入叶室中进行系列实验。

实验一：研究者调节25W灯泡与叶室之间的距离，测定不同光强下的气孔导度和光合速率，结果如图所示。（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）

（1）光强低于800μmol/m-2/s-1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是________．在光强700~1000μmol/m-2/s-1条件下，转基因水稻比原种水稻的气孔导度增加最大可达到____%，但光合速率___________________。在大于1000μmol/m-2/s-1光强下，两种水稻气孔导度开始下降，但转基因水稻的光合速率明显增加，推测光合速率增加的原因不是通过气孔导度增加使_________增加。

实验二：向叶室充入N2以提供无CO2的实验条件，在高光强条件下，测得原种水稻和转基因水稻叶肉细胞间隙的CO2浓度分别稳定到62μmol/m-2/s-1和50μmol/m-2/s-1。

（2）此时，两种水稻的净光合速率分别为____________μmol/m-2/s-1和_____________μmol/m-2/s-1，说明在高光强下转基因水稻叶肉细胞内的______（部位）释放的CO2较多地被__________。

（3）实验三：研磨水稻叶片，获得酶粗提取液，分离得到水稻叶片中的各种酶蛋白，结果显示转基因水稻中PEPC以及CA（与CO2浓缩有关的酶）含量显著增加。结合实验二的结果进行推测，转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）光照强度 光照强度增加与二氧化碳供给不足对光合速率的正负值影响相互抵消（或二氧化碳的供应已足够） 进入叶片细胞内的CO2量

（2）O O 线粒体 固定（或“同化”）

（3）转入PEPC基因引起（促进）CA酶基因的表达，进而使细胞利用低浓度CO2

【解析】（1）据图分析，光强低于800μmol/m-2/s-1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是光照强度；在大于1000μmolm-2s-1光强下，两种水稻气孔导度开始下降，转基因水稻的光合速率明显增加，推测光合速率增加的原因不是通过气孔导度增加使进入叶片细胞内的CO2量增加。

（2）净光合速率=实际光合速率-呼吸速率；分析右图可知，当光照强度为0时，无光合作用，此时转基因水稻和原种水稻的呼吸速率分别为62μmol/mol和50μmol/mol；所以在高光强条件下，当测得原种水稻和转基因水稻叶肉细胞间隙的CO2浓度分别稳定到62μmol/mol和50μmol/mol时，两种水稻的净光合速率都为0，说明在高光强下转基因水稻叶肉细胞内的线粒体释放的CO2较多地被用于暗反应中固定。

（3）转基因水稻中PEPC以及CA（与CO2浓缩有关的酶）含量显著增加，表明转入的PEPC基因可引起CA酶基因的表达，进而使细胞利用低浓度CO2的能力提高，因而转基因水稻光合速率提高。