Question

14．玉米的碳同化效率明顯高于水稻，PEPC酶是玉米進行CO₂固定的關(guān)鍵酶．請回答相關(guān)問題：
（1）PEPC酶基因的表達與其功能有關(guān)．為培育轉(zhuǎn)PEPC酶基因水稻，科學(xué)家應(yīng)從玉米的葉肉細胞細胞中獲取PEPC酶的mRNA，然后在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成目的基因．
（2）科研工作者測得光照強度對轉(zhuǎn)PEPC酶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，如圖所示（注：氣孔導(dǎo)度越大，氣孔開放程度越高）．

①水稻細胞產(chǎn)生和消耗O₂的具體場所依次是葉綠體類囊體薄膜、線粒體內(nèi)膜．
②據(jù)圖分析，光照強度低于8×10²μmol•m^-2•s^-1時，影響原種水稻光合速率的主要環(huán)境因素是光照強度．
③根據(jù)圖1、圖2，光照強度為10×10²μmol•m^-2•s^-1時，轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率高于原種水稻，其主要原因是氣孔導(dǎo)度大，CO₂供給充分；光照強度為14×10²μmol•m^-2•s^-1時，轉(zhuǎn)基因水稻依然比原種水稻光合速率高，推測在強光下PEPC酶催化固定CO₂的能力增強．
④根據(jù)研究結(jié)果，轉(zhuǎn)基因水稻更適宜栽種在強光環(huán)境中．
（3）以上的研究不能證明轉(zhuǎn)PEPC酶基因植物的光合速率都比原種的植物高．要得到此結(jié)論應(yīng)如何進一步設(shè)計實驗？將PEPC酶基因轉(zhuǎn)入不同種類的植物，測量并比較轉(zhuǎn)基因植物與非轉(zhuǎn)基因植物的光合速率的大�。�

Answer 1

分析 分析圖示，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8×10²μmol•m^-2•s^-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8×10²μmol•m^-2•s^-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．

解答 解：（1）為培育轉(zhuǎn)PEPC酶基因水稻，科學(xué)家應(yīng)從玉米的葉肉細胞細胞中獲取PEPC酶的mRNA，然后在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成目的基因．
（2）①水稻葉肉細胞進行光合作用的場所是葉綠體，葉綠體類囊體薄膜捕獲光能進行水的光解產(chǎn)生氧氣．線粒體進行有氧呼吸，有氧呼吸的第三階段線粒體內(nèi)膜將[H]與氧氣結(jié)合24[H]+6O$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+能量．
②分析題圖曲線可知，當(dāng)光照強度低于8×10²μmol•m^-2•s^-1時，隨光照強度增加，氣孔導(dǎo)度和光合作用速率增強，說明影響光合作用的因素主要是光照強度．
③當(dāng)光照強度大于10×10²μmol•s^-1時，影響原種水稻光合速率的內(nèi)在因素是色素、酶的含量；光照強度為10～14×10²μmol•s^-1時，由于酶的活性等光照強度增加與CO₂供應(yīng)不足對光合速率的正負影響相互抵消，所以原種水稻的氣孔導(dǎo)度下降但光合速率基本不變．
④由氣孔導(dǎo)度與光強度關(guān)系曲線可看出轉(zhuǎn)基因水稻較普通水稻的氣孔度大，其原因為轉(zhuǎn)基因水稻導(dǎo)入了PEPC酶的因素，說明此酶有促進氣孔打開或增大作用，同時轉(zhuǎn)基因水稻在較強光照下光合速率卻更強說明更能適應(yīng)較強光照環(huán)境．
（3）為證明轉(zhuǎn)PEPC酶基因植物的光合速率都比原種的植物高，進一步設(shè)計實驗：將PEPC酶基因轉(zhuǎn)入不同種類的植物，測量并比較轉(zhuǎn)基因植物與非轉(zhuǎn)基因植物的光合速率的大�。�
故答案為：
（1）葉肉細胞；逆轉(zhuǎn)錄
（2）①葉綠體類囊體薄膜、線粒體內(nèi)膜
②光照強度
③氣孔導(dǎo)度大，CO₂供給充分；增強
④強光
（3）將PEPC酶基因轉(zhuǎn)入不同種類的植物，測量并比較轉(zhuǎn)基因植物與非轉(zhuǎn)基因植物的光合速率的大小

點評 本題以實驗為背景，以坐標曲線為載體，考查影響光合作用的因素及光合作用，要求考生識記光合作用和細胞呼吸的過程，掌握影響光合作用速率的因素，能準確判斷曲線圖中各點或各區(qū)段的含義，能分析題圖提取有效信息答題．