Question

【題目】研究者發(fā)現(xiàn)，將玉米的PEPC基因?qū)�入水稻后，水稻在高光強下的光合速率顯著增加。為研究轉(zhuǎn)基因水稻光合速率增加的機理，將水稻葉片放入葉室中進行系列實驗。

（1）實驗一：研究者調(diào)節(jié)25 W燈泡與葉室之間的距離，測定不同光強下的氣孔導(dǎo)度和光合速率，結(jié)果如圖所示。(注：氣孔導(dǎo)度越大，氣孔開放程度越高)

光強低于800 μmol·m－2·s－1時，影響轉(zhuǎn)基因水稻光合速率的主要因素是_________。在大于1 000 μmol·m－2·s－1光強下，轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率明顯增加，推測光合速率增加的原因_________（選“是”/“不是”）通過氣孔導(dǎo)度增加使進入葉片細(xì)胞內(nèi)的CO2量增加。

（2）實驗二：向葉室充入N2以提供無CO2的實驗條件，在高光強條件下，測得原種水稻和轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)胞間隙的CO2濃度分別穩(wěn)定到62 μmol·m－2·s－1和50 μmol·m－2·s－1不變。說明此時，兩種水稻的凈光合速率分別為________ μmol·m－2·s－1和________μmol·m－2·s－1，推測在高光強下轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)胞內(nèi)的____________(部位)釋放的CO2較多地被固定。

（3）實驗三：研磨水稻葉片，獲得酶粗提取液，分離得到水稻葉片中的各種酶蛋白，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因水稻中PEPC以及CA(與CO2濃縮有關(guān)的酶)含量顯著增加。結(jié)合實驗二的結(jié)果進行推測，轉(zhuǎn)基因水稻光合速率提高的原因可能是_____________________________________________。

Answer 1

【答案】光照強度 不是 0 0 線粒體 轉(zhuǎn)入PEPC基因（的表達(dá)產(chǎn)物）促進控制合成CA酶的基因表達(dá)，進而使細(xì)胞利用低濃度CO2

【解析】

圖示表示光照強度對轉(zhuǎn)基因水稻和原種水稻的氣孔導(dǎo)度及光合速率的影響結(jié)果。左圖中，在一定范圍內(nèi)，相同的光照強度下轉(zhuǎn)基因水稻的氣孔導(dǎo)度比原種水稻更大。右圖中，光照強度低于800μmolm-2s-1時，光照強度對轉(zhuǎn)基因水稻和原種水稻光合速率的影響相同；光照強度高于800μmolm-2s-1時，相同光照強度下，轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率比原種水稻更快。

（1）光強低于800μmolm-2s-1時，影響轉(zhuǎn)基因水稻光合速率的主要因素是光照強度。在大于1000umol·m—2·s—1時，氣孔導(dǎo)度下降，但轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率明顯增加，推測光合速率增加的原因不是通過氣孔導(dǎo)度增加使進入葉片細(xì)胞內(nèi)的CO2量增加。

（2）由于測得原種水稻和轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)胞間隙的CO2濃度分別穩(wěn)定到62μmolm-2s-1和50μmolm-2s-1，說明此時光合作用強度等于呼吸作用強度，兩種水稻的凈光合速率都為0．從而說明在高光強下轉(zhuǎn)基因水稻葉肉細(xì)胞內(nèi)有氧呼吸過程中，線粒體釋放的CO2較多地被固定。

（3）研磨水稻葉片，獲得酶粗提取液，利用電泳技術(shù)分離水稻葉片中的各種酶蛋白，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因水稻中PEPC以及CA（與CO2濃縮有關(guān)的酶）含量顯著增加。結(jié)合實驗二的結(jié)果進行推測，轉(zhuǎn)基因水稻光合速率提高的原因可能是轉(zhuǎn)入PEPC基因（的表達(dá)產(chǎn)物）促進控制合成CA酶的基因表達(dá)，進而使細(xì)胞利用低濃度CO2。