Question

8．某种野生型油菜存在一种突变体，叶绿素、类胡萝卜素含量均低，其叶片呈现黄化色泽．野生型和突变体的成熟叶片净光合速率、呼吸速率及相关指标见下表．请分析并回答：

指标 类型	类胡萝卜素/叶绿素	叶绿素a/b	净光合速率 （μmolCO2•m-2•s-1）	胞间CO2浓度 （μmol CO2•m-2•s-1）	呼吸速率 （μmol CO2•m-2•s-1）
野生型	0.28	6.94	8.13	210.86	4.07
突变体	0.32	9.30	5.66	239.07	3.60

（1）叶绿素和类胡萝卜素分布于叶绿体的类囊体薄膜上；欲测定色素含量，可先用无水乙醇（或有机溶剂）（溶剂）提取叶片中的色素．
（2）据测定，突变体处于发育初期的叶片，类胡萝卜素与叶绿素的比值为0.48，可以推测，叶绿素在色素组成中所占的比例随叶片发育逐渐增加．与野生型相比，突变体中发生的改变可能抑制（促进/抑制）叶绿素a向叶绿素b的转化．
（3）突变体成熟叶片中叶绿体消耗CO₂的速率比野生型低2.94μmolCO₂•m^-2•s^-1．经分析，研究人员认为CO₂浓度不是导致突变体光合速率降低的限制因素，依据是突变体叶片中胞间CO₂浓度较高．
（4）进一步研究发现，野生型油菜叶片光合作用产生的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）运向种子有两条代谢途径（见如图）．已知基因与其反义基因分别转录出的RNA可相互结合，从而阻断该基因表达的翻译过程．结合已知并据图分析研究人员设计了PEPcase酶Ⅱ（酶）基因的反义基因，并将其导入野生型油菜从而抑制种子中该酶的合成，最终培育出产油率提高的油菜．

Answer 1

分析 影响光合作用的环境因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等．题表表明油菜的黄化突变体叶绿素a/b与类胡萝卜素/叶绿素及胞间CO2浓度升高，但呼吸作用速率和净光合作用速率下降．据此分析作答．

解答 解：（1）叶绿体中的色素分布于叶绿体的类囊体薄膜；光合作用的色素不溶于水，易溶于无水乙醇等有机溶剂，可以用无水乙醇提取光合色素．
（2）根据题意可以推测，叶绿素在色素组成中所占的比例随叶片发育逐渐增加．题表中叶绿素a/b与类胡萝卜素/叶绿素升高，叶绿素减少使叶片呈现黄化色泽．可能的原因是突变可能抑制叶绿素a向叶绿素b转化的过程．
（3）根据题表可知，突变体叶片中叶绿体的CO₂的消耗速率为净光合速率+呼吸速率=5.66+3.60=9.26，同理，野生型叶片中叶绿体的CO₂的消耗速率为8.13+4.07=12.20，突变体叶片中叶绿体的CO₂的消耗速率比野生型低12.20-9.26=2.94μmolCO₂•m^-2•s^-1．由于突变体叶片中的胞间CO₂浓度较高，所以二氧化碳浓度不是导致突变体光合速率降低的限制因素．
（4）据图分析可知，基因与其反义基因分别转录出的RNA可相互结合，从而阻断该基因表达的翻译过程．研究人员通过基因工程设计PEPcase酶Ⅱ基因的反义基因，并将其导入野生型油菜从而抑制种子中该酶的合成，最终培育出产油率提高的油菜．
故答案为：
（1）类囊体薄膜                 无水乙醇（或有机溶剂）
（2）增加                       抑制
（3）2.94                       突变体叶片中胞间CO₂浓度较高
（4）翻译                       PEPcase酶Ⅱ

点评 本题主要考查影响光合作用的因素和基因的表达，关键是弄清光合作用过程中相关的物质和变化规律和实验数据的分析与处理能力．