Question

高等植物光自養(yǎng)型細胞是研究植物光合作用的一種新材料．研究人員通過不斷降低植物組織培養(yǎng)基中蔗糖濃度以達到對愈傷組織的“誘導、馴化”，最終獲得了光自養(yǎng)型胡蘿卜細胞愈傷組織．下面是圍繞本研究的相關問題，請回答：
（1）研究人員在獲取胡蘿卜組織及進行植物組織培養(yǎng)的過程中，均注意進行無菌化操作，其原因是

 

．研究人員發(fā)現(xiàn)當使愈傷組織培養(yǎng)到一定時間后，必須轉(zhuǎn)移到不加任何生長調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基中培養(yǎng)否則愈傷組織將會經(jīng)

 

過程長出芽和小葉．
（2）下表是實驗過程中胡蘿卜愈傷組織光合速率的變化（表中數(shù)據(jù)單位均為μmolO₂/mg葉綠素/min）．

實驗步驟	培養(yǎng)基中蔗糖濃度和誘導時間	凈光合速率	呼吸速率	總光合速率	色素含量
第一步	20g/L（3周）	-1.59	2.55	0.96	69.5
第二步	10g/L（2周）	-0.63	1.44	0.81	72.3
第三步	5g/L（1周）	0	0.90	0.90	74.1
第四步	0g/L（1周）	X	0.70	1.96	76.9
對照	正常葉片	0.42	0.26	0.68	2484.3

①實驗結果數(shù)據(jù)表中“X”代表的數(shù)值為

 

．實驗結果表明當愈傷組織完全實現(xiàn)自養(yǎng)（培養(yǎng)基中蔗糖濃度為0）時，細胞中葉綠素含量遠比正常葉片中少但總光合速率卻比正常葉片高，這可能與愈傷組織細胞中

 

有關．
②在測量光珍合速率時，愈傷組織塊或正常葉片小塊的反應液成分是含0.025mol/LNaHCO₃的、pH為7.4的緩沖液其中NaHCO₃的作用是

 

，它的濃度直接影響光合作用暗反應階段

 

過程，緩沖液的作用是

 

．
（3）在將愈傷組織依次轉(zhuǎn)接到蔗糖濃度逐漸降低的培養(yǎng)液中培養(yǎng)[圖中A：20g/L（3周），B：10g/L （2周），C：5g/L（1周），D：0g/L（1周），E：葉片]，測定細胞中葉綠素a和葉綠素b的含量，結果如圖所示．據(jù)圖可知，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的下降愈傷組織細胞中葉綠素a/葉綠素b呈

 

趨勢，葉綠體中葉綠素a/葉綠素b的變化可能影響著光合作用階段葉綠體對不同

 

波長光的利用．
（4）科研人員同時觀察愈傷組織光合自養(yǎng)過程中葉綠體類囊體垛疊情況后發(fā)現(xiàn)：隨著培養(yǎng)液中蔗糖濃度的下降，類囊體數(shù)量及類囊體膜的垛疊層數(shù)會逐漸增加．這種結構變化的意義在于

 

．

Answer 1

考點：植物培養(yǎng)的條件及過程,光反應、暗反應過程的能量變化和物質(zhì)變化

專題：

分析：1、植物組織培養(yǎng)過程是：離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織，然后再分化生成根、芽，最終形成植物體．植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是植物細胞的全能性．
2、光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲存著能量的有機物，并釋放出氧氣的過程．光合作用的光反應階段（場所是葉綠體的類囊體膜上）：水的光解產(chǎn)生[H]與氧氣，以及ATP的形成．光合作用的暗反應階段（場所是葉綠體的基質(zhì)中）：CO₂被C₅固定形成C₃，C₃在光反應提供的ATP和[H]的作用下還原生成糖類等有機物．

解答： 解：（1）研究人員在獲取胡蘿卜組織及進行植物組織培養(yǎng)的過程中，均注意進行無菌化操作，其原因是各種微生物在培養(yǎng)基上生長、繁殖不僅與植物細胞競爭營養(yǎng)，而且可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)抑制植物細胞的分裂、脫分化等過程．研究人員發(fā)現(xiàn)當使愈傷組織培養(yǎng)到一定時間后，必須轉(zhuǎn)移到不加任何生長調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基中培養(yǎng)否則愈傷組織將會經(jīng)再分化過程長出芽和小葉．
（2）①根據(jù)凈光合速率=總光合速率-呼吸速率，故實驗結果數(shù)據(jù)表中“X”代表的數(shù)值為1.96-0.70=1.26．實驗結果表明當愈傷組織完全實現(xiàn)自養(yǎng)（培養(yǎng)基中蔗糖濃度為0）時，細胞中葉綠素含量遠比正常葉片中少但總光合速率卻比正常葉片高，這可能與愈傷組織細胞中光合作用酶活性高有關．
②NaHCO₃的作用是供應光合作用需要的CO₂，它的濃度直接影響光合作用暗反應階段CO₂的固定過程，緩沖液的作用是防止pH變化影響愈傷組織細胞的生命活動（光合作用和呼吸作用）．
（3）據(jù)圖可知，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的下降愈傷組織細胞中葉綠素a/葉綠素b呈下降趨勢，葉綠體中葉綠素a/葉綠素b的變化可能影響著光合作用階段葉綠體對不同光反應波長光的利用．
（4）隨著培養(yǎng)液中蔗糖濃度的下降，類囊體數(shù)量及類囊體膜的垛疊層數(shù)會逐漸增加．這種結構變化的意義在于增加了光合作用光反應場所，有利于提高光能利用率．
故答案為：
（1）各種微生物在培養(yǎng)基上生長、繁殖不僅與植物細胞競爭營養(yǎng)，而且可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)抑制植物細胞的分裂、脫分化等過程           再分化
（2）①1.26         光合作用酶活性高
    ②供應光合作用需要的CO₂          CO₂的固定     防止pH變化影響愈傷組織細胞的生命活動（光合作用和呼吸作用）
（3）下降          光反應
（4）增加了光合作用光反應場所，有利于提高光能利用率

點評：本題綜合考查了植物組織培養(yǎng)和光合作用的相關知識，意在考查考生能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷的能力．