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�?qiáng)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(jī)理，將水稻葉片放入葉室中進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)。

（1）實(shí)驗(yàn)一：研究者調(diào)節(jié)25 W燈泡與葉室之間的距離，測(cè)定不同光強(qiáng)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(qiáng)低于800 μmol·m－2·s－1時(shí)，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(qiáng)下，轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率明顯增加，推測(cè)光合速率增加的原因_________（選“是”/“不是”）通過氣孔導(dǎo)度增加使進(jìn)入葉片細(xì)胞內(nèi)的CO2量增加。

（2）實(shí)驗(yàn)二：向葉室充入N2以提供無CO2的實(shí)驗(yàn)條件，在高光強(qiáng)條件下，測(cè)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(shí)，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(cè)在高光強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)二的結(jié)果進(jìn)行推測(cè)，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(qiáng)度 不是 0 0 線粒體 轉(zhuǎn)入PEPC基因（的表達(dá)產(chǎn)物）促進(jìn)控制合成CA酶的基因表達(dá)，進(jìn)而使細(xì)胞利用低濃度CO2

【解析】

圖示表示光照強(qiáng)度對(duì)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(qiáng)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(qiáng)度低于800μmolm-2s-1時(shí)，光照強(qiáng)度對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻和原種水稻光合速率的影響相同；光照強(qiáng)度高于800μmolm-2s-1時(shí)，相同光照強(qiáng)度下，轉(zhuǎn)基因水稻的光合速率比原種水稻更快。

（1）光強(qiáng)低于800μmolm-2s-1時(shí)，影響轉(zhuǎn)基因水稻光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度。在大于1000umol·m—2·s—1時(shí)，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(cè)光合速率增加的原因不是通過氣孔導(dǎo)度增加使進(jìn)入葉片細(xì)胞內(nèi)的CO2量增加。

（2）由于測(cè)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(shí)光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，兩種水稻的凈光合速率都為0．從而說明在高光強(qiáng)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(shí)驗(yàn)二的結(jié)果進(jìn)行推測(cè)，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(jìn)控制合成CA酶的基因表達(dá)，進(jìn)而使細(xì)胞利用低濃度CO2。