Question

【题目】植物体内存在一条在光照下才能进行的呼吸作用（光呼吸）途径，如图1中虚线所示。光呼吸有其进化意义，但是它会降低净光合速率，因此降低光呼吸被认为是提高光合作用产量的有效途径之一。为了证实这一观点，2019年我国科研人员构建了转基因水稻（GOC），其新增的代谢路径如图1阴影所示（其中的GLO、OXO、CAT是催化该代谢路径的三种酶）。同时，他们还测定了GOC型转基因水稻和野生型水稻的净光合速率，结果如图2所示。请回答下列问题：

（1）GOC型转基因植物改造的重点是图1中的过程①，该过程的名称是______，反应的场所是_______。

（2）在光照充足但胞间二氧化碳浓度相对不足的情况下，光呼吸会加强。根据所学知识和图1推测其生物学意义有_______。

A. 产生更多的C3化合物，生成更多的糖类

B. 产生一定量的二氧化碳，弥补胞间二氧化碳相对不足

C. 消耗光反应所产生的多余ATP和[H]

D. 使C5化合物更多与氧气结合，减少C5化合物与二氧化碳结合，降低光合速率

（3）研究者在测定GOC型和野生型水稻净光合速率差异时，选用三株转基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3）净光合速率的平均值，其目的是______。

（4）GOC型水稻净光合速率高于野生型水稻，据图1分析其原因是_______。

（5）据图2分析，9~12点GOC型和野生型水稻对光照强度的响应分别是_______、________。

Answer 1

【答案】暗反应（或卡尔文循环） 叶绿体基质 B、C 减少误差 GOC 型水稻通过新增的代谢途径，减少了二氧化碳损失（合理即可得分） （随光照强度的增强）GOC型水稻净光合速率上升 （随光照强度的增强）野生型水稻净光合速率基本不变（或略有下降） （答案交换位置也算正确）

【解析】

题图分析：图1中①过程是卡尔文循环，转基因水稻（GOC），通过新增的代谢路径可以把C2在GLO、OXO、CAT三种酶的催化下转化为CO2，再重新进入卡尔文循环，避免了C2在转变为CO2造成损失，因此可以提高光合作用产量。

由图2曲线可以看出，8点前GOC型转基因水稻比野生型水稻的净光合速率基本相同，自8点后GOC型转基因水稻比野生型水稻的净光合速率都高，并且9-12点GOC水稻净光合速率上升，而野生型水稻净光合速率略有下降，光照越强，两者净光合速率的差值越大；17点以后净光合速率基本相同。

（1）据图1分析可知，图1中的过程①，发生的是卡尔文循环/暗反应，反应进行的场所是叶绿体基质。

（2）据图1分析可知，在光照充足但胞间二氧化碳浓度相对不足的情况下，光呼吸会加强产生一定量的二氧化碳，弥补胞间二氧化碳相对不足；消耗光反应所产生的多余ATP和NADPH，故选：BC。

（3）研究者在测定GOC型和野生型水稻净光合速率时，共选用了三株转基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3），其目的是减少实验误差，避免出现偶然性。

（4）GOC型转基因水稻净光合速率高于野生型水稻，据图1分析其原因是转基因水稻（GOC），通过新增的代谢路径可以把C2在GLO、OXO、CAT三种酶的催化下转化为CO2，再重新进入卡尔文循环，避免了C2在转变为CO2造成损失，因此可以提高光合作用产量。（5）据图2比较9-12点GOC型和野生型水稻对光照强度的响应差异表现在：9-12点GOC水稻净光合速率上升；野生型水稻净光合速率略有所下降；且光照越强，两者净光合速率的差值越大。