Question

科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强．请回答：
（1）提取水稻突变体的光合色素，在研磨叶片时应加入

 

，以防止色素被破坏．用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的

 

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（2）该突变体和野生型水稻的O₂释放速率与光照强度的关系如图所示．当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片真光和速率

 

．当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推侧，突变体固定CO₂形成

 

的速率更快，对光反应产生的

 

消耗也更快，进而提高了光合放氧速率．
（3）如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是：

 

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（4）科研人员又发现除遗传因素外，缺Mn也可能导致水稻叶绿素b无法合成，请设计实验证明．（写出实验设计思路即可）

 

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Answer 1

考点：叶绿体色素的提取和分离实验,光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化

专题：

分析：1、碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏．
2、各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢．滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b．
3、当光照强度为n时野生型和突变体O₂释放速率相等，但由图可知突变体的呼吸作用大于野生型，所以与野生型相比，突变体单位面积叶片叶绿体的氧气产生速率较大．光合作用中固定CO₂形成C₃，需要消耗光反应产生的NADPH、ATP．
4、缺失叶绿素a不能完成光能转换突变体无法进行光合作用．

解答： 解：（1）提取色素时，为了防止色素被破坏，应在研磨叶片时加入CaCO₃．分离色素时，滤纸条上色素带从上至下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，所以叶绿素b缺失的水稻突变体缺失色素带位于滤纸条最下端．
（2）据图示曲线知，叶绿体的氧气产生速率表示真正的光合作用；当光照强度为n时野生型和突变体O₂释放速率相等，即净光合作用速率相等；但由图可知突变体的呼吸作用大于野生型，所以与野生型相比，突变体单位面积叶片叶绿体的氧气产生速率较大．光照强度为m时，叶片气孔开放程度大的植株CO₂供应充足，固定CO₂形成C₃的速率更快，消耗光反应产生的NADPH和ATP也更快，从而提高了光合放氧速率．
（3）光合作用过程中，少数特殊状态的叶绿素a能吸收、传递并转化光能，若缺失叶绿素a就不能将光能转换成活跃的化学能，植物将无法进行光合作用．
（4）缺Mn也可能导致水稻叶绿素b无法合成，因此用缺Mn的完全营养液培养水稻，取其叶片色素进行层析，观察对比色素带，可证明假设内容．
故答案为：
（1）CaCO₃、最下端
（2）较大、C₃、NADPH、ATP
（3）缺失叶绿素a不能完成光能转换
（4）用缺Mn的完全营养液培养水稻，取其叶片色素进行层析，观察对比色素带．

点评：本题考查叶绿体中色素的提取与分离，光照强度对水稻光合作用强度的影响及相关知识，意在考查考生从图表中获取有效信息，解决问题的能力，属于中档题．