Question

15．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 （μmolCO2•m-2•s-1）	呼吸速率 （μmolCO2•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膜上；欲分析色素种类，可用层析液（溶剂）分离叶片中的色素．
（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）野生型成熟叶片光合作用中，水光解的产物有H⁺、e、O2，三碳糖的组成元素有C、H、O、P，离开卡尔文循环的三碳糖大部分转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用．
（4）野生型成熟叶片中叶绿体消耗CO₂的速率比突变体高2.94μmolCO₂•m^-2•s^-1．
（5）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/叶绿素及胞间二氧化碳浓度升高，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）水光解的产物有H+、e、O₂，三碳糖的组成元素有C、H、O、P．离开卡尔文循环的三碳糖大部分转变成蔗糖．
（4）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．
（5）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）类囊体膜           层析液
（2）增加       抑制
（3）H⁺、e、O2       C、H、O、P        蔗糖
（4）2.94
（5）翻译      PEPcase酶Ⅱ

点评 本题结合图表主要考查光反应、暗反应过程的能量变化和物质变化，意在强化学生对光合作用过程的理解与运用．