Question

【題目】光合能力是作物產量的重要決定因素。為研究水稻控制光合能力的基因，科研人員獲得了一種植株高度和籽粒重量都明顯下降的水稻突變體，并對其進行了相關實驗。

（1）葉綠體中的光合色素分布在類囊體膜上，能夠______________和利用光能，光反應階段生成的ATP和[H]參與在__________（場所）中進行的C3_________過程，該過程的產物可以在一系列酶的作用下轉化為蔗糖和淀粉。

（2）科研人員用電鏡觀察野生型和突變體水稻的葉綠體，結果如下圖所示。與野生型相比，突變體的葉綠體出現了兩方面的明顯變化：①_____________；②_____________。此實驗從_________水平分析了突變體光合產量變化的原因。

（3）半乳糖脂是類囊體膜的主要脂質成分，對于維持類囊體結構具有重要作用，酶G參與其合成過程。測序發現，該突變體的酶G基因出現異常�？蒲腥藛T測定了野生型、突變體和轉入酶G基因的突變體中的半乳糖脂及葉綠素含量，結果如下表所示。

	野生型	突變體	轉入酶G基因的突變體
半乳糖脂相對值	34	26	33
葉綠素含量相對值	3．42	2．53	3．41

對比三種擬南芥的測定結果可知，________________________________。

（4）綜合上述研究，請解釋在相同光照條件下，突變體產量下降的原因____________。

（5）若要利用酶G基因培育高產水稻，一種可能的思路是：將酶G基因轉入___________（選填野生型或突變體）水稻，檢測__________是否提高。

Answer 1

【答案】吸收 葉綠體基質 還原 突變體的葉綠體類囊體結構散亂 淀粉粒數量減少 細胞 突變體的半乳糖脂和葉綠素含量均低于野生型，轉入酶G基因后兩者含量恢復 酶G基因異常，半乳糖脂和葉綠素含量降低，影響類囊體結構，進而影響光反應，導致暗（碳）反應合成的蔗糖和淀粉減少 野生型 產量或光合速率

【解析】

分析題意可知，該題以突變體水稻為材料研究控制光合能力的基因，比較電鏡下觀察到的野生型和突變體水稻的葉綠體結構可知，與野生型水稻的葉綠體相比，突變體水稻的葉綠體中類囊體結構分布散亂，且葉綠體中合成的淀粉粒數量明顯減少；根據測序發現，突變體的酶G基因出現異常，科研人員測定了野生型、突變體和轉入酶G基因的突變體中的半乳糖脂及葉綠素含量，根據結果可知酶G基因影響了葉綠體的結構和色素含量。

（1）光合色素可以吸收和利用光能，光反應階段生成的ATP和[H]參與在葉綠體基質中的C3的還原過程。

（2）與野生型相比，突變體的葉綠體類囊體結構散亂，淀粉粒數量減少；圖片是在電鏡下觀察到的圖像，所以是在細胞水平上分析了突變體光合產量變化的原因。

（3）突變體G基因出現異常，所以半乳糖脂相對值和葉綠素含量相對值都下降，而轉入酶G基因后，兩項指標恢復，所以得出結論：突變體的半乳糖脂和葉綠素含量均低于野生型，轉入酶G基因后兩者含量恢復。

（4）突變體產量下降的原因是酶G基因異常，半乳糖脂和葉綠素含量降低，影響類囊體結構，進而影響光反應，導致暗（碳）反應合成的蔗糖和淀粉減少。

（5）根據題干中的信息酶G基因可以提高葉綠素含量的相對值從而提高產量，所以可以將酶G基因轉入野生型水稻，檢測產量或光合速率是否提高。