Question

【題目】研究者發現，將玉米的PEPC基因導入水稻后，水稻在高光強下的光合速率顯著增加。為研究轉基因水稻光合速率增加的機理，將水稻葉片放入葉室中進行系列實驗。

（1）實驗一：研究者調節25 W燈泡與葉室之間的距離，測定不同光強下的氣孔導度和光合速率，結果如圖所示。(注：氣孔導度越大，氣孔開放程度越高)

光強低于800 μmol·m－2·s－1時，影響轉基因水稻光合速率的主要因素是_________。在大于1 000 μmol·m－2·s－1光強下，轉基因水稻的光合速率明顯增加，推測光合速率增加的原因_________（選“是”/“不是”）通過氣孔導度增加使進入葉片細胞內的CO2量增加。

（2）實驗二：向葉室充入N2以提供無CO2的實驗條件，在高光強條件下，測得原種水稻和轉基因水稻葉肉細胞間隙的CO2濃度分別穩定到62 μmol·m－2·s－1和50 μmol·m－2·s－1不變。說明此時，兩種水稻的凈光合速率分別為________ μmol·m－2·s－1和________μmol·m－2·s－1，推測在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內的____________(部位)釋放的CO2較多地被固定。

（3）實驗三：研磨水稻葉片，獲得酶粗提取液，分離得到水稻葉片中的各種酶蛋白，結果顯示轉基因水稻中PEPC以及CA(與CO2濃縮有關的酶)含量顯著增加。結合實驗二的結果進行推測，轉基因水稻光合速率提高的原因可能是_____________________________________________。

Answer 1

【答案】光照強度 不是 0 0 線粒體 轉入PEPC基因（的表達產物）促進控制合成CA酶的基因表達，進而使細胞利用低濃度CO2

【解析】

圖示表示光照強度對轉基因水稻和原種水稻的氣孔導度及光合速率的影響結果。左圖中，在一定范圍內，相同的光照強度下轉基因水稻的氣孔導度比原種水稻更大。右圖中，光照強度低于800μmolm-2s-1時，光照強度對轉基因水稻和原種水稻光合速率的影響相同；光照強度高于800μmolm-2s-1時，相同光照強度下，轉基因水稻的光合速率比原種水稻更快。

（1）光強低于800μmolm-2s-1時，影響轉基因水稻光合速率的主要因素是光照強度。在大于1000umol·m—2·s—1時，氣孔導度下降，但轉基因水稻的光合速率明顯增加，推測光合速率增加的原因不是通過氣孔導度增加使進入葉片細胞內的CO2量增加。

（2）由于測得原種水稻和轉基因水稻葉肉細胞間隙的CO2濃度分別穩定到62μmolm-2s-1和50μmolm-2s-1，說明此時光合作用強度等于呼吸作用強度，兩種水稻的凈光合速率都為0．從而說明在高光強下轉基因水稻葉肉細胞內有氧呼吸過程中，線粒體釋放的CO2較多地被固定。

（3）研磨水稻葉片，獲得酶粗提取液，利用電泳技術分離水稻葉片中的各種酶蛋白，結果顯示轉基因水稻中PEPC以及CA（與CO2濃縮有關的酶）含量顯著增加。結合實驗二的結果進行推測，轉基因水稻光合速率提高的原因可能是轉入PEPC基因（的表達產物）促進控制合成CA酶的基因表達，進而使細胞利用低濃度CO2。