Question

科研人員獲得一種葉綠素b完全缺失的水稻突變體，該突變體對強(qiáng)光照環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)．請回答：
（1）提取水稻突變體的光合色素，在研磨葉片時應(yīng)加入

 

，以防止色素被破壞．用紙層析法分離該突變體葉片的光合色素，缺失的色素帶應(yīng)位于濾紙條的

 

．
（2）該突變體和野生型水稻的O₂釋放速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系如圖所示．當(dāng)光照強(qiáng)度為n時，與野生型相比，突變體單位面積葉片真光和速率

 

．當(dāng)光照強(qiáng)度為m時，測得突變體葉片氣孔開放程度比野生型更大，據(jù)此推側(cè)，突變體固定CO₂形成

 

的速率更快，對光反應(yīng)產(chǎn)生的

 

消耗也更快，進(jìn)而提高了光合放氧速率．
（3）如果水稻出現(xiàn)葉綠素a完全缺失的突變，將無法進(jìn)行光合作用，其原因是：

 

．
（4）科研人員又發(fā)現(xiàn)除遺傳因素外，缺Mn也可能導(dǎo)致水稻葉綠素b無法合成，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明．（寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路即可）

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：葉綠體色素的提取和分離實(shí)驗(yàn),光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程的能量變化和物質(zhì)變化

專題：

分析：1、碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞．
2、各色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離色素．溶解度大，擴(kuò)散速度快；溶解度小，擴(kuò)散速度慢．濾紙條從上到下依次是：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b．
3、當(dāng)光照強(qiáng)度為n時野生型和突變體O₂釋放速率相等，但由圖可知突變體的呼吸作用大于野生型，所以與野生型相比，突變體單位面積葉片葉綠體的氧氣產(chǎn)生速率較大．光合作用中固定CO₂形成C₃，需要消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH、ATP．
4、缺失葉綠素a不能完成光能轉(zhuǎn)換突變體無法進(jìn)行光合作用．

解答： 解：（1）提取色素時，為了防止色素被破壞，應(yīng)在研磨葉片時加入CaCO₃．分離色素時，濾紙條上色素帶從上至下依次是：胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，所以葉綠素b缺失的水稻突變體缺失色素帶位于濾紙條最下端．
（2）據(jù)圖示曲線知，葉綠體的氧氣產(chǎn)生速率表示真正的光合作用；當(dāng)光照強(qiáng)度為n時野生型和突變體O₂釋放速率相等，即凈光合作用速率相等；但由圖可知突變體的呼吸作用大于野生型，所以與野生型相比，突變體單位面積葉片葉綠體的氧氣產(chǎn)生速率較大．光照強(qiáng)度為m時，葉片氣孔開放程度大的植株CO₂供應(yīng)充足，固定CO₂形成C₃的速率更快，消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP也更快，從而提高了光合放氧速率．
（3）光合作用過程中，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a能吸收、傳遞并轉(zhuǎn)化光能，若缺失葉綠素a就不能將光能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能，植物將無法進(jìn)行光合作用．
（4）缺Mn也可能導(dǎo)致水稻葉綠素b無法合成，因此用缺Mn的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)水稻，取其葉片色素進(jìn)行層析，觀察對比色素帶，可證明假設(shè)內(nèi)容．
故答案為：
（1）CaCO₃、最下端
（2）較大、C₃、NADPH、ATP
（3）缺失葉綠素a不能完成光能轉(zhuǎn)換
（4）用缺Mn的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)水稻，取其葉片色素進(jìn)行層析，觀察對比色素帶．

點(diǎn)評：本題考查葉綠體中色素的提取與分離，光照強(qiáng)度對水稻光合作用強(qiáng)度的影響及相關(guān)知識，意在考查考生從圖表中獲取有效信息，解決問題的能力，屬于中檔題．