Question

【题目】光合作用是植物最重要的物质能量代谢活动，其部分过程如图1所示。科研人员将玉米叶肉细胞中的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻气孔导度及叶肉细胞光合速率的影响结果，如图2和图3所示（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高；光合速率即光合作用合成有机物的速率减去呼吸作用消耗有机物的速率）。

（1）图l所示反应过程进行的场所是____________，该过程中，物质①和②除了为磷酸甘油醛的生成过程提供能量外，还分别提供了____________________。

（2）如使图1磷酸甘油酸（C3）含量快速上升，改变的环境条件是_____________。

A．光照条件不变，停止供给CO2 B．光照条件不变，增加供给CO2

C．CO2条件不变，从明处移到暗处 D．CO2条件不变，从暗处移到明处

（3）要获得图3中的曲线，实验应设置的最佳条件组合是_____________。

①外界环境CO2浓度保持不变 ②环境温度保持不变

③空气湿度保持不变 ④光照强度保持不变

⑤各取一株水稻植株 ⑥分别选用肥沃土壤和贫瘠土壤种植

（4）据图2和3分析，光照强度为10～14×102μmol·m﹣2·s﹣1时，原种水稻的气孔导度下降的原因可能是该时段温度过高，气孔关闭以减少_________散失。此时原种水稻的光合速率____________（填：“加快”、“减慢”或“基本不变”）。

（5）分析图2和3中信息，转基因水稻更适宜栽种在______的环境中；PEPC酶所起的作用是________。

（6）据题干和图3分析，当光照强度为b时，两种水稻体内有机物的净积累量_______（填“大于”、“小于”或“等于”）0，原因是________________________________。

Answer 1

【答案】叶绿体基质 磷酸基团和氢 BC ①②③ 水分 基本不变 光照强度较强 提高气孔导度（和提高水稻在强光下的光合速率） 小于 而非绿色细胞还要进行细胞呼吸消耗有机物

【解析】

图1表示光合作用的碳反应过程，包括CO2的固定和还原过程。图2显示：在不同光照强度下，转基因水稻的气孔导度均大于原种水稻。图3表明：当原种水稻达到最大光合速率时，转基因水稻还没有达到最大光合速率，说明转基因水稻光饱和点更高。

(1) 图1表示光合作用的碳反应过程，进行的场所是叶绿体基质，该过程中，物质①和②分别表示ATP和NADPH，除了为磷酸甘油醛的生成过程提供能量外，还分别提供了磷酸基团和氢。

(2) CO2与C5结合生成C3，C3在光反应产生的NADPH和ATP的作用下生成有机物和C5。若要使C3含量快速上升，可以在光照等其他条件不变时增加供给CO2，以促进C3的生成，也可以在CO2浓度等其他条件不变时降低光照强度，通过降低NADPH和ATP的生成量来减少对C3的消耗。综上分析，A、D错误，B、C正确。

故选BC。

(3) 图3中的自变量是光照强度与水稻的品种，因变量是光合速率，CO2浓度、温度、湿度等对实验结果有影响的因素均为无关变量，而无关变量因保持相同且适宜。为了排除偶然因素对实验结果的影响，应设置重复实验，每组水稻幼苗不能只有一株。综上分析，要获得图3中的曲线，实验应设置的最佳条件组合是①②③。

(4) 在光照强度为10～14×102μmol·m﹣2·s﹣1时，由于光照过强导致叶片温度过高，蒸腾失水过多，引起气孔关闭，以减少水分散失，这正是图2所示的原种水稻的气孔导度下降的可能原因。由图3可知：在光照强度为10～14×102μmol·m﹣2·s﹣1时，原种水稻的光合速率已经达到最大且保持稳定，所以此时原种水稻的光合速率基本不变。

(5) 分析图2和3中信息，当光照强度增大时，转基因水稻的气孔导度大于原种水稻，有利于转基因水稻从环境中吸收更多的CO2，以保持较高的光合速率，所以转基因水稻更适宜栽种在光照强度较强的环境中。由此可推知：转基因水稻导入的PEPC酶所起的作用是：提高气孔导度和提高水稻在强光下的光合速率。

(6) 依题意可知：图3纵坐标所示的光合速率表示的是净光合速率。当光照强度为b时，两种水稻叶肉细胞的净光合速率等于零，而二者体内的非绿色细胞还要进行细胞呼吸消耗有机物，所以当光照强度为b时，两种水稻体内有机物的净积累量小于零。