Question

【题目】研究人员发现一种根短、白化的水稻突变体sral，利用该突变体可以深入研究植物叶绿体发育和光合作用的调控机制。下表为长势一致且生长状况良好的野生型水稻WT和突变体水稻sral植株，在适宜条件下测定的光合参数。请回答下列问题：

水稻品种	光合速率	气孔导度	胞间浓度
WT	11.77	0.30	298.44
sral	-3.61	0.18	424.52

（1）的固定量直接反映植物光合作用过程中的____反应速率，光合速率为负值表明___________。据上表分析，sra1植株光合速率的显著降低_____（填“是”或“不是”）由摄入的量变化引起的。

（2）利用分光光度计对WT和sral植株进行光合色素含量的测定，推测sral植株中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量_______。

（3）研究还发现过氧化氢酶（CAT）参与水稻细胞内有害物质（超氧自由基）的分解，膜脂过氧化物（MDA）的增多会加剧膜的损伤。下图为WT和sral植株中上述两种物质相对含量的测定结果：

实验结果表明，sral植株中的CAT含量比WT植株中的低，推测sral植株光合速率下降的原因是__________导致超氧自由基含量增加，加速MDA的积累，造成____________膜结构的损伤。

（4）综上所述，sral植株白化的根本原因可能是_________。此外，该突变体根明显变短，所以对__________，加剧水稻光合速率的降低。

Answer 1

【答案】碳 呼吸速率大于光合速率 不是 极低（都接近于零） CAT相对含量下降 类囊体（叶绿体） CAT合成基因表达量减少引起叶绿体损伤 水分和无机盐的吸收减少

【解析】

（1）分析题文描述和表格信息：sral植株为白化的水稻突变体，缺乏叶绿体，其气孔导度、胞间CO2浓度分别低于、高于WT植株，说明sral植株的光合速率的降低不是由于CO2量摄入不足引起。表中的光合速率出现了负值，表示的是净光合速率。（2）分析题文描述和柱形图可知：sral植株中过氧化氢酶（CAT）的含量比WT植株中的低，分解细胞内有害物质（超氧自由基）的能力较WT植株弱，造成膜脂过氧化物（MDA）在细胞内积累，加剧膜的损伤。

(1) CO2是碳反应的原料，直接参与碳反应阶段的CO2固定过程，因此CO2的固定量直接反映植物光合作用过程中的碳反应速率。表中的光合速率为负值，表示的是净光合速率，而净光合速率＝（实际）光合速率－呼吸速率。可见，光合速率为负值表明呼吸速率大于光合速率。表中信息显示：sral植株胞间CO2浓度远远高于WT植株胞间CO2浓度，说明sra1植株光合速率的显著降低不是由摄入CO2量的变化引起。

(2) sral植株为白化的水稻突变体，缺乏叶绿体，而叶绿体中含有的光合色素为叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素，因此sral植株中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量极低（都接近于零）。

(3)柱形图显示：sral植株中过氧化氢酶（CAT）的含量比WT植株中的低，膜脂过氧化物（MDA）的含量比WT植株中的高，而过氧化氢酶（CAT）参与水稻细胞内有害物质（超氧自由基）的分解，膜脂过氧化物（MDA）的增多会加剧膜的损伤，据此可推测sral植株光合速率下降的原因是CAT相对含量下降导致超氧自由基含量增加，加速MDA的积累，造成类囊体（叶绿体）膜结构的损伤。

(4) 综上所述，sral植株白化的根本原因可能是CAT合成基因表达量减少引起叶绿体损伤。该突变体根明显变短，导致对水分和无机盐的吸收减少，加剧水稻光合速率的降低。