Question

14．玉米的碳同化效率明显高于水稻，PEPC酶是玉米进行CO₂固定的关键酶．请回答相关问题：
（1）PEPC酶基因的表达与其功能有关．为培育转PEPC酶基因水稻，科学家应从玉米的叶肉细胞细胞中获取PEPC酶的mRNA，然后在逆转录酶的作用下合成目的基因．
（2）科研工作者测得光照强度对转PEPC酶基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如图所示（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）．

①水稻细胞产生和消耗O₂的具体场所依次是叶绿体类囊体薄膜、线粒体内膜．
②据图分析，光照强度低于8×10²μmol•m^-2•s^-1时，影响原种水稻光合速率的主要环境因素是光照强度．
③根据图1、图2，光照强度为10×10²μmol•m^-2•s^-1时，转基因水稻的光合速率高于原种水稻，其主要原因是气孔导度大，CO₂供给充分；光照强度为14×10²μmol•m^-2•s^-1时，转基因水稻依然比原种水稻光合速率高，推测在强光下PEPC酶催化固定CO₂的能力增强．
④根据研究结果，转基因水稻更适宜栽种在强光环境中．
（3）以上的研究不能证明转PEPC酶基因植物的光合速率都比原种的植物高．要得到此结论应如何进一步设计实验？将PEPC酶基因转入不同种类的植物，测量并比较转基因植物与非转基因植物的光合速率的大小．

Answer 1

分析 分析图示，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8×10²μmol•m^-2•s^-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8×10²μmol•m^-2•s^-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．

解答 解：（1）为培育转PEPC酶基因水稻，科学家应从玉米的叶肉细胞细胞中获取PEPC酶的mRNA，然后在逆转录酶的作用下合成目的基因．
（2）①水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是叶绿体，叶绿体类囊体薄膜捕获光能进行水的光解产生氧气．线粒体进行有氧呼吸，有氧呼吸的第三阶段线粒体内膜将[H]与氧气结合24[H]+6O$\stackrel{酶}{→}$12H₂O+能量．
②分析题图曲线可知，当光照强度低于8×10²μmol•m^-2•s^-1时，随光照强度增加，气孔导度和光合作用速率增强，说明影响光合作用的因素主要是光照强度．
③当光照强度大于10×10²μmol•s^-1时，影响原种水稻光合速率的内在因素是色素、酶的含量；光照强度为10～14×10²μmol•s^-1时，由于酶的活性等光照强度增加与CO₂供应不足对光合速率的正负影响相互抵消，所以原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变．
④由气孔导度与光强度关系曲线可看出转基因水稻较普通水稻的气孔度大，其原因为转基因水稻导入了PEPC酶的因素，说明此酶有促进气孔打开或增大作用，同时转基因水稻在较强光照下光合速率却更强说明更能适应较强光照环境．
（3）为证明转PEPC酶基因植物的光合速率都比原种的植物高，进一步设计实验：将PEPC酶基因转入不同种类的植物，测量并比较转基因植物与非转基因植物的光合速率的大小．
故答案为：
（1）叶肉细胞；逆转录
（2）①叶绿体类囊体薄膜、线粒体内膜
②光照强度
③气孔导度大，CO₂供给充分；增强
④强光
（3）将PEPC酶基因转入不同种类的植物，测量并比较转基因植物与非转基因植物的光合速率的大小

点评 本题以实验为背景，以坐标曲线为载体，考查影响光合作用的因素及光合作用，要求考生识记光合作用和细胞呼吸的过程，掌握影响光合作用速率的因素，能准确判断曲线图中各点或各区段的含义，能分析题图提取有效信息答题．