Question

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。

（1）实验一：研究者调节25W灯泡与叶室之间的__________，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）

在光强700~1000μmolm-2s-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___________。

（2）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/mol和50μmol/mol。此时，两种水稻的净光合速率分别为________，说明在高光强下转基因水稻叶肉细胞内的________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，利用电泳技术__________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

（1）距离 100 未明显增加 进入叶片细胞内的CO2量增加

（2）0、0（μmol/mol） 线粒体 固定（或“同化”）

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

【解析】

试题分析：（1）此实验中自变量是光照强度，用灯泡与叶室之间的距离表示，距离越小则光照强度越大；分析左图可知，在光强700~1000μmolm-2s-1条件下，转基因水稻的气孔导度为0.8 molm-2s-1，原种水稻的气孔导度为0.4 molm-2s-1，转基因水稻比原种水稻的气孔导度增加最大可达到（0.8-04.）/0.4=100%；分析右图可知，在光强700~1000μmolm-2s-1条件下，转基因水稻比原种水稻的光合速率未明显增加。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）电泳技术可用于分离不同蛋白质；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。

考点：本题考查光照强度对光合作用的影响，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能从材料中获取有效信息，运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论的能力。