Question

【題目】植物體內(nèi)存在一條在光照下才能進(jìn)行的呼吸作用（光呼吸）途徑，如圖1中虛線所示。光呼吸有其進(jìn)化意義，但是它會(huì)降低凈光合速率，因此降低光呼吸被認(rèn)為是提高光合作用產(chǎn)量的有效途徑之一。為了證實(shí)這一觀點(diǎn)，2019年我國(guó)科研人員構(gòu)建了轉(zhuǎn)基因水稻（GOC），其新增的代謝路徑如圖1陰影所示（其中的GLO、OXO、CAT是催化該代謝路徑的三種酶）。同時(shí)，他們還測(cè)定了GOC型轉(zhuǎn)基因水稻和野生型水稻的凈光合速率，結(jié)果如圖2所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）GOC型轉(zhuǎn)基因植物改造的重點(diǎn)是圖1中的過(guò)程①，該過(guò)程的名稱是______，反應(yīng)的場(chǎng)所是_______。

（2）在光照充足但胞間二氧化碳濃度相對(duì)不足的情況下，光呼吸會(huì)加強(qiáng)。根據(jù)所學(xué)知識(shí)和圖1推測(cè)其生物學(xué)意義有_______。

A. 產(chǎn)生更多的C3化合物，生成更多的糖類

B. 產(chǎn)生一定量的二氧化碳，彌補(bǔ)胞間二氧化碳相對(duì)不足

C. 消耗光反應(yīng)所產(chǎn)生的多余ATP和[H]

D. 使C5化合物更多與氧氣結(jié)合，減少C5化合物與二氧化碳結(jié)合，降低光合速率

（3）研究者在測(cè)定GOC型和野生型水稻凈光合速率差異時(shí)，選用三株轉(zhuǎn)基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3）凈光合速率的平均值，其目的是______。

（4）GOC型水稻凈光合速率高于野生型水稻，據(jù)圖1分析其原因是_______。

（5）據(jù)圖2分析，9~12點(diǎn)GOC型和野生型水稻對(duì)光照強(qiáng)度的響應(yīng)分別是_______、________。

Answer 1

【答案】暗反應(yīng)（或卡爾文循環(huán)） 葉綠體基質(zhì) B、C 減少誤差 GOC 型水稻通過(guò)新增的代謝途徑，減少了二氧化碳損失（合理即可得分） （隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)）GOC型水稻凈光合速率上升 （隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)）野生型水稻凈光合速率基本不變（或略有下降） （答案交換位置也算正確）

【解析】

題圖分析：圖1中①過(guò)程是卡爾文循環(huán)，轉(zhuǎn)基因水稻（GOC），通過(guò)新增的代謝路徑可以把C2在GLO、OXO、CAT三種酶的催化下轉(zhuǎn)化為CO2，再重新進(jìn)入卡爾文循環(huán)，避免了C2在轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>CO2造成損失，因此可以提高光合作用產(chǎn)量。

由圖2曲線可以看出，8點(diǎn)前GOC型轉(zhuǎn)基因水稻比野生型水稻的凈光合速率基本相同，自8點(diǎn)后GOC型轉(zhuǎn)基因水稻比野生型水稻的凈光合速率都高，并且9-12點(diǎn)GOC水稻凈光合速率上升，而野生型水稻凈光合速率略有下降，光照越強(qiáng)，兩者凈光合速率的差值越大；17點(diǎn)以后凈光合速率基本相同。

（1）據(jù)圖1分析可知，圖1中的過(guò)程①，發(fā)生的是卡爾文循環(huán)/暗反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)。

（2）據(jù)圖1分析可知，在光照充足但胞間二氧化碳濃度相對(duì)不足的情況下，光呼吸會(huì)加強(qiáng)產(chǎn)生一定量的二氧化碳，彌補(bǔ)胞間二氧化碳相對(duì)不足；消耗光反應(yīng)所產(chǎn)生的多余ATP和NADPH，故選：BC。

（3）研究者在測(cè)定GOC型和野生型水稻凈光合速率時(shí)，共選用了三株轉(zhuǎn)基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3），其目的是減少實(shí)驗(yàn)誤差，避免出現(xiàn)偶然性。

（4）GOC型轉(zhuǎn)基因水稻凈光合速率高于野生型水稻，據(jù)圖1分析其原因是轉(zhuǎn)基因水稻（GOC），通過(guò)新增的代謝路徑可以把C2在GLO、OXO、CAT三種酶的催化下轉(zhuǎn)化為CO2，再重新進(jìn)入卡爾文循環(huán)，避免了C2在轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>CO2造成損失，因此可以提高光合作用產(chǎn)量。（5）據(jù)圖2比較9-12點(diǎn)GOC型和野生型水稻對(duì)光照強(qiáng)度的響應(yīng)差異表現(xiàn)在：9-12點(diǎn)GOC水稻凈光合速率上升；野生型水稻凈光合速率略有所下降；且光照越強(qiáng)，兩者凈光合速率的差值越大。