Question

【題目】植物體內存在一條在光照下才能進行的呼吸作用（光呼吸）途徑，如圖1中虛線所示。光呼吸有其進化意義，但是它會降低凈光合速率，因此降低光呼吸被認為是提高光合作用產量的有效途徑之一。為了證實這一觀點，2019年我國科研人員構建了轉基因水稻（GOC），其新增的代謝路徑如圖1陰影所示（其中的GLO、OXO、CAT是催化該代謝路徑的三種酶）。同時，他們還測定了GOC型轉基因水稻和野生型水稻的凈光合速率，結果如圖2所示。請回答下列問題：

（1）GOC型轉基因植物改造的重點是圖1中的過程①，該過程的名稱是______，反應的場所是_______。

（2）在光照充足但胞間二氧化碳濃度相對不足的情況下，光呼吸會加強。根據所學知識和圖1推測其生物學意義有_______。

A. 產生更多的C3化合物，生成更多的糖類

B. 產生一定量的二氧化碳，彌補胞間二氧化碳相對不足

C. 消耗光反應所產生的多余ATP和[H]

D. 使C5化合物更多與氧氣結合，減少C5化合物與二氧化碳結合，降低光合速率

（3）研究者在測定GOC型和野生型水稻凈光合速率差異時，選用三株轉基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3）凈光合速率的平均值，其目的是______。

（4）GOC型水稻凈光合速率高于野生型水稻，據圖1分析其原因是_______。

（5）據圖2分析，9~12點GOC型和野生型水稻對光照強度的響應分別是_______、________。

Answer 1

【答案】暗反應（或卡爾文循環） 葉綠體基質 B、C 減少誤差 GOC 型水稻通過新增的代謝途徑，減少了二氧化碳損失（合理即可得分） （隨光照強度的增強）GOC型水稻凈光合速率上升 （隨光照強度的增強）野生型水稻凈光合速率基本不變（或略有下降） （答案交換位置也算正確）

【解析】

題圖分析：圖1中①過程是卡爾文循環，轉基因水稻（GOC），通過新增的代謝路徑可以把C2在GLO、OXO、CAT三種酶的催化下轉化為CO2，再重新進入卡爾文循環，避免了C2在轉變為CO2造成損失，因此可以提高光合作用產量。

由圖2曲線可以看出，8點前GOC型轉基因水稻比野生型水稻的凈光合速率基本相同，自8點后GOC型轉基因水稻比野生型水稻的凈光合速率都高，并且9-12點GOC水稻凈光合速率上升，而野生型水稻凈光合速率略有下降，光照越強，兩者凈光合速率的差值越大；17點以后凈光合速率基本相同。

（1）據圖1分析可知，圖1中的過程①，發生的是卡爾文循環/暗反應，反應進行的場所是葉綠體基質。

（2）據圖1分析可知，在光照充足但胞間二氧化碳濃度相對不足的情況下，光呼吸會加強產生一定量的二氧化碳，彌補胞間二氧化碳相對不足；消耗光反應所產生的多余ATP和NADPH，故選：BC。

（3）研究者在測定GOC型和野生型水稻凈光合速率時，共選用了三株轉基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3），其目的是減少實驗誤差，避免出現偶然性。

（4）GOC型轉基因水稻凈光合速率高于野生型水稻，據圖1分析其原因是轉基因水稻（GOC），通過新增的代謝路徑可以把C2在GLO、OXO、CAT三種酶的催化下轉化為CO2，再重新進入卡爾文循環，避免了C2在轉變為CO2造成損失，因此可以提高光合作用產量。（5）據圖2比較9-12點GOC型和野生型水稻對光照強度的響應差異表現在：9-12點GOC水稻凈光合速率上升；野生型水稻凈光合速率略有所下降；且光照越強，兩者凈光合速率的差值越大。