Question

【題目】研究者發(fā)現(xiàn)，將玉米的PEPC基因導入水稻后，水稻在高光強下的光合速率顯著增加。為研究轉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)25W燈泡與葉室之間的__________，測定不同光強下的氣孔導度和光合速率，結果如圖所示。（注：氣孔導度越大，氣孔開放程度越高）

在光強700~1000μmolm-2s-1條件下，轉基因水稻比原種水稻的氣孔導度增加最大可達到_______%，但光合速率_________。在大于1000μmolm-2s-1光強下，兩種水稻氣孔導度開始下降，轉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度增加使___________。

（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，測得原種水稻和轉基因水稻葉肉細胞間隙的CO2濃度分別穩(wěn)定到62μmol/mol和50μmol/mol。此時，兩種水稻的凈光合速率分別為________，說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內(nèi)的________釋放的CO2較多地被________。

（3）實驗三：研磨水稻葉片，獲得酶粗提取液，利用電泳技術__________水稻葉片中的各種酶蛋白，結果顯示轉基因水稻中PEPC以及CA（與CO2濃縮有關的酶）含量顯著增加。結合實驗二的結果進行推測，轉基因水稻光合速率提高的原因可能是__________。

Answer 1

【答案】距離 100 未明顯增加 進入葉片細胞內(nèi)的CO2量增加 0、0（μmol/mol） 線粒體 固定（或“同化”） 分離 轉入PEPC基因引起CA酶基因的表達，進而使細胞利用低濃度CO2的能力提高

【解析】

（1）此實驗中自變量是光照強度，用燈泡與葉室之間的距離表示，距離越小則光照強度越大；分析左圖可知，在光強700~1000μmolm-2s-1條件下，轉基因水稻的氣孔導度為0.8μmolm-2s-1，原種水稻的氣孔導度為0.4μmolm-2s-1，轉基因水稻比原種水稻的氣孔導度增加最大可達到（0.8-04.）/0.4=100%；分析右圖可知，在光強700~1000μmolm-2s-1條件下，轉基因水稻比原種水稻的光合速率未明顯增加。在大于1000μmolm-2s-1光強下，兩種水稻氣孔導度開始下降，轉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度增加使進入葉片細胞內(nèi)的CO2量增加。

（2）凈光合速率=實際光合速率-呼吸速率；分析右圖可知，當光照強度為0時，無光合作用，此時轉基因水稻和原種水稻的呼吸速率分別為62μmol/mol和50μmol/mol；所以在高光強條件下，當測得原種水稻和轉基因水稻葉肉細胞間隙的CO2濃度分別穩(wěn)定到62μmol/mol和50μmol/mol時，兩種水稻的凈光合速率都為0，說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內(nèi)的線粒體釋放的CO2較多地被用于暗反應中固定。

（3）電泳技術可用于分離不同蛋白質(zhì)；轉基因水稻中PEPC以及CA（與CO2濃縮有關的酶）含量顯著增加，表明轉入的PEPC基因可引起CA酶基因的表達，進而使細胞利用低濃度CO2的能力提高，因而轉基因水稻光合速率提高。