Question

17．向野生型棉花品种Z16导入抗虫的BT 基因后获得转基因抗虫棉品种Z30，某农科所在相同且适宜条件下培养Z16和Z30，在苗期测定叶片光合作用及有关生理特性，所得结果如图所示．请据图回答：

（1）图1中的A点代表转基因棉花Z30曲线与纵坐标的交点，若A点对应的数值为-1，则该数值的含义为呼吸速率．当光照强度为400KLx时，Z30叶片固定CO₂的速率为13umol•m^-2•s^-1．
（2）在运用植物组织培养培育抗虫棉Z30的过程中：
①现筛选到叶绿素a与叶绿素素b的比值增大但总叶绿素量不变的Z30突变体，若用Ⅱ（填序号：Ⅰ红、Ⅱ绿、Ⅲ蓝紫）光照射突变体和对照叶片，则两者光合作用释放氧气速率差异不大．
②植物激素的浓度、使用的先后顺序及用量的比例，都会影响脱分化和再分化，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果．
③为了检测抗虫BT基因是否表达，从分子水平可检测细胞中是否产生相应的抗虫蛋白．
（3）Z30比Z16的干物质量少，由图可推测其原因可能是：Z30因表达抗虫基因，消耗了部分用于合成光反应中吸收光能的叶绿素a的原料和用于合成暗反应中RuBP羧化酶的原料，从而降低了光合作用速率．
（4）RuBP羧化酶的催化性质与细胞内CO₂的浓度有关，当浓度高时催化CO₂的固定，当浓度低时催化C₅的氧化分解．请在图4中画出棉花叶片光合吸收CO₂量与细胞中CO₂浓度大致关系．
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Answer 1

分析 1、光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程．光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成．光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO₂被C₅固定形成C₃，C₃在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物．
2、光合作用合成有机物，而呼吸作用分解有机物．光合作用为呼吸作用提供有机物和氧气，呼吸作用为光合作用提供二氧化碳和水．净光合作用速率=真光合作用速率-呼吸作用速率．

解答 解：（1）图1中的A点代表转基因棉花Z30曲线与纵坐标的相交点，由于A点没有光照，只能进行呼吸作用，因此若A点对应的数值为-1，该数值的含义为Z30的呼吸作用速率（Z30通过呼吸作用释放CO₂的速率）．若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，那么当光合有效辐射（PAR）为400400KLx时，净光合速率为12μmol m^-2•s^-1，根据真光合速率=净光合速率+呼吸速率，可知Z30叶片固定CO₂的速率为12+1=13μmol m^-2•s^-1．
（2）①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对绿色光吸收最少，因此用绿色光照射突变体和对照组叶片，检测到两者光合作用放氧速率差异不大．
②细胞分化在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果．
③基因表达的产物为蛋白质，因此为了检测抗虫BT基因是否表达，从分子水平可检测细胞中是否产生相应的抗虫蛋白．
（3）由图2和图3可知，Z30比Z16的干物质量少，可能是由于Z30表达抗虫基因，消耗了部分用于合成光反应中吸收光能的叶绿素a的原料和用于合成暗反应中RuBP羧化酶的原料，从而降低了光合作用速率．
（4）当二氧化碳浓度低时催化C₅的氧化分解，不能使二氧化碳的吸收增加，当CO₂的浓度高时催化CO₂的固定，可加快二氧化碳的吸收．据此可在图4中画出棉花叶片光合吸收CO₂量与细胞中CO₂浓度大致关系．

故答案为：
（1）呼吸速率（或单位时间内呼吸作用产生的CO₂的量）      13
（2）①Ⅱ
②程序性表达（或选择性表达，或执行情况不同）
③抗虫蛋白（或蛋白质）
（3）叶绿素a（或叶绿素）       RuBP羧化酶（或酶）
（4）

点评 本题以图形为载体，考查了影响光合作用的因素、光合作用过程及光合作用和呼吸作用的关系以及植物组织培养，意在考查了学生识图、析图能力，运用所学知识分析和解决问题的能力，综合理解能力，属于理解层次的考查．