Question

【题目】将蓝藻的Sir1515基因导入水稻后，测定光照强度对转基因水稻和野生型水稻光合速率的影响，并测得两种水稻叶片的叶绿素和RUBP羧化酶（催化CO2固定的酶）的含量，结果如下图所示。请回答：

（1）水稻叶肉细胞中的叶绿素分布在______上，用层析液分离图乙所示两种叶绿素时，在滤纸条上扩散较快的是______。

（2）图甲中A点水稻叶肉细胞内产生ATP的细胞器是______，若环境中CO2浓度降低，则A点应向______（左、右）移动。

（3）适宜条件下，与野生型水稻相比，转基因水稻的干物质的量______（增加、减少或不变），原因是____。

（4）光照强度低于2×l02μmolm-2s-1时，限制野生型水稻光合速率的主要环境因素是_______；若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，当光照强度为2×l02μmolm-2s-1时，野生型水稻叶片固定CO2的速率为____×l02μmolm-2s-1。

（5）若环境中光照强度保持在3×l02μmolm-2s-1，假定其它条件不变，先光照16小时，再黑暗8小时，则一天中转基因水稻积累的有机物量是野生型水稻的______倍。

Answer 1

【答案】 类囊体薄膜 叶绿素1 线粒体、叶绿体 右 增加 转基因水稻的叶绿素含量增加，光合速率增大 光照强度 16 1.4

【解析】分析题图：图甲中，转基因水稻和野生型水稻的呼吸速率相同，但是转基因水稻的净光合速率要高于野生型水稻，图中A点表示光补偿点，即两种水稻的光合速率与呼吸速率相等；图乙中，据野生型水稻的色素含量来看：叶绿素1是叶绿素a，叶绿素2是叶绿素b，转基因水稻明显增加的是叶绿素a的含量；图丙中，转基因水稻和野生型水稻的RUBP羧化酶（催化CO2固定的酶）的含量相同，可见转基因水稻是通过增加叶绿素a的含量来增加光合作用的。

（1）水稻叶肉细胞中参与光合作用的叶绿素等色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上；叶绿素a（叶绿素1）在层析液中的溶解度比叶绿素b（叶绿素2）高，随层析液杂滤纸条扩散的速度较快。

（2）根据以上分析已知，图甲中A点表示光饱和点（光合速率与呼吸速率相等），此时水稻叶肉细胞可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此细胞中产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体；若环境中CO2浓度降低，导致光合速率减小，而呼吸速率不变，因此A点应向右移动。

（3）根据图形分析已知，与野生型水稻相比，转基因水稻中叶绿素含量增加了，则其光合速率增大，积累的有机物增多。因此在适宜条件下，与野生型水稻相比，转基因水稻的干物质的量增加。

（4）根据甲图分析，当光照强度低于2×l02μmolm-2s-1时，野生型水稻光合速率曲线还没有饱和，还在随着光照强度增加而增加，故此时限制野生型水稻光合速率的主要环境因素是光照强度；当光照强度为2×102μmol·m-2·s-1时，固定野生型水稻叶片固定CO2的速率为总光合速率=净光合速率+呼吸速率=12+4=16μmolm-2s-1．。

（5）若环境中光照强度保持在3×l02μmolm-2s-1，假定其它条件不变，先光照16小时，再黑暗8小时，则一天中转基因水稻积累的有机物量是16×16－4×8＝224×l02μmolm-2s-1，一天中野生型水稻积累的有机物量是12×16－4×8＝160×l02μmolm-2s-1，因此一天中转基因水稻积累的有机物量是野生型水稻的倍数是224/160＝1.4倍。