Question

【题目】光合作用是自然界最为重要的化学反应，其部分过程如图1所示。科研人员将玉米叶肉细胞中的PEPC酶基因导入水稻后，测得光照强度对转基因水稻和原种水稻气孔导度及叶肉细胞净光合速率的影响结果，如图2和图3所示。（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高。）

（1）图1所示反应过程进行的场所是___，该过程伴随的能量变化是____________。

（2）如使图1磷酸甘油酸（C3）含量快速上升，可改变的环境条件是_______。

①有光条件下，停止供给CO2 ②有光条件下，增加供给CO2

③CO2不变条件下，从有光处移到暗处 ④CO2不变条件下，从暗处移到有光处

（3）要获得图3中的曲线，实验应设置的最佳条件组合是______

①外界环境CO2浓度保持不变 ②环境温度保持不变 ③空气湿度保持不变

④光照强度保持不变 ⑤各取一株水稻植株 ⑥分别选用肥沃土壤和贫瘠土壤种植

（4）根据图1、图2，光照强度为10×102μmol·m-2·s-1时，转基因水稻的净光合速率高于原种水稻，其主要原因是________；光照强度为14×102μmol·m-2·s-1时，转基因水稻依然比原种水稻净光合速率高，推测在强光下PEPC酶催化固定CO2的能力____。

（5）据题干和图3分析，当光照强度为b时，两种水稻体内有机物的净积累量__（填“大于”、“小于”或“等于”）0，原因是_______。

Answer 1

【答案】叶绿体基质 （ATP中）活跃的化学能转化为（有机物中）稳定的化学能 ②③ ①②③ 气孔导度大，CO2供给充分 增加 小于 在光照强度为b时，叶肉细胞光合作用速率等于呼吸速率，而非叶肉细胞只进行呼吸作用（整株植物的光合作用速率小于呼吸速率）

【解析】

图1描述的是二氧化碳固定和还原的过程，为光合作用的暗反应过程。图2中表示在不同光照强度下转基因水稻的气孔导度均大于原种水稻。图3表明当原种水稻达到最大光合速率时，转基因水稻还没有达到最大光合速率，即转基因水稻光饱和点更高。

（1）由分析可知图1描述的是光合作用的暗反应阶段，发生的场所应为叶绿体基质。暗反应将光反应产物中ATP和NADPH中活跃的化学能转化为稳定的化学能储存在光合作用产生的有机物中。

（2）CO2与C5结合形成C3，C3在光反应产生的还原氢和ATP的作用下生成有机物和C5，若要使C3的含量快速上升，可在其它条件不变时，增加二氧化碳浓度，促进C3的生成速率，也可以在其它条件不变时降低光照强度，降低对C3的消耗速率，故选②③。
（3）图3中自变量是光照强度和不同的水稻品种，因变量是光合速率，其它如温度、湿度、二氧化碳浓度等均为无关变量，实验过程中无关变量应保持相同也适宜，为了排除实验偶然因素对实验结果的影响，应设置重复实验，即每组中水稻苗不能只有一棵，故①②③符合题意，④⑤⑥不符合题意。
故选①②③。
（4）根据图1、图2，光照强度为10×102μmol·m-2·s-1时，普通水稻由于光照过强导致叶片温度过高，蒸腾作用过快，使水分散失过快，植物为了保水，出现气孔关闭的现象，使气孔导度下降，转基因水稻的净光合速率高于原种水稻，其主要原因是气孔导度大，CO2供给充分；光照强度为14×102μmol·m-2·s-1时，当光照强度增大时，转基因水稻的气孔导度大于水稻原种，使转基因水稻对二氧化碳吸收的更多，转基因水稻依然比原种水稻净光合速率高，推测在强光下PEPC酶催化固定CO2的能力增强。
（5）在光照强度为b时，叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率，净光合速率为0，而非叶肉细胞只进行呼吸作用消耗有机物，所以此光照强度下，两种水稻体内有机物的净积累量小于0，植物不能正常生长。