Question

【题目】研究者发现，将玉米的PEPC基因导入水稻后，水稻在高光强下的光合速率显著增加。为研究转基因水稻光合速率增加的机理，将水稻叶片放入叶室中进行系列实验。

（1）实验一：研究者调节25 W灯泡与叶室之间的距离，测定不同光强下的气孔导度和光合速率，结果如图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)

光强低于800 μmol·m－2·s－1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是_________。在大于1 000 μmol·m－2·s－1光强下，转基因水稻的光合速率明显增加，推测光合速率增加的原因_________（选“是”/“不是”）通过气孔导度增加使进入叶片细胞内的CO2量增加。

（2）实验二：向叶室充入N2以提供无CO2的实验条件，在高光强条件下，测得原种水稻和转基因水稻叶肉细胞间隙的CO2浓度分别稳定到62 μmol·m－2·s－1和50 μmol·m－2·s－1不变。说明此时，两种水稻的净光合速率分别为________ μmol·m－2·s－1和________μmol·m－2·s－1，推测在高光强下转基因水稻叶肉细胞内的____________(部位)释放的CO2较多地被固定。

（3）实验三：研磨水稻叶片，获得酶粗提取液，分离得到水稻叶片中的各种酶蛋白，结果显示转基因水稻中PEPC以及CA(与CO2浓缩有关的酶)含量显著增加。结合实验二的结果进行推测，转基因水稻光合速率提高的原因可能是_____________________________________________。

Answer 1

【答案】光照强度 不是 0 0 线粒体 转入PEPC基因（的表达产物）促进控制合成CA酶的基因表达，进而使细胞利用低浓度CO2

【解析】

图示表示光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果。左图中，在一定范围内，相同的光照强度下转基因水稻的气孔导度比原种水稻更大。右图中，光照强度低于800μmolm-2s-1时，光照强度对转基因水稻和原种水稻光合速率的影响相同；光照强度高于800μmolm-2s-1时，相同光照强度下，转基因水稻的光合速率比原种水稻更快。

（1）光强低于800μmolm-2s-1时，影响转基因水稻光合速率的主要因素是光照强度。在大于1000umol·m—2·s—1时，气孔导度下降，但转基因水稻的光合速率明显增加，推测光合速率增加的原因不是通过气孔导度增加使进入叶片细胞内的CO2量增加。

（2）由于测得原种水稻和转基因水稻叶肉细胞间隙的CO2浓度分别稳定到62μmolm-2s-1和50μmolm-2s-1，说明此时光合作用强度等于呼吸作用强度，两种水稻的净光合速率都为0．从而说明在高光强下转基因水稻叶肉细胞内有氧呼吸过程中，线粒体释放的CO2较多地被固定。

（3）研磨水稻叶片，获得酶粗提取液，利用电泳技术分离水稻叶片中的各种酶蛋白，结果显示转基因水稻中PEPC以及CA（与CO2浓缩有关的酶）含量显著增加。结合实验二的结果进行推测，转基因水稻光合速率提高的原因可能是转入PEPC基因（的表达产物）促进控制合成CA酶的基因表达，进而使细胞利用低浓度CO2。