Question

研究发现，将玉米的PEPC酶基因导入水稻后，水稻的光合速率显著增加。为研究转基因水稻光合速率增加的机理，将水稻叶片放入叶室中进行系列实验。

（1）正常生长的水稻幼苗，叶肉细胞中捕获光能的色素中含量最少的是           。其植株干重增加最主要的物质来源是________（填“土壤中的无机盐”、“H₂O”、“CO₂”或“从农家肥中吸收的有机物”）。

（2）照光培养一段时间后，突然停止光照，此时水稻细胞的叶绿体内可能产生的现象是（    ）（多选）

A.O₂的产生停止            B.CO₂的固定加快          

C.ATP/ADP比值下降            D.NADPH/NADP⁺比值下降   

E.NADH/NAD⁺比值下降         F.C₃/C₅比值下降

（3）实验一：向叶室充入N₂以提供无CO₂的实验条件，测得原种水稻和转基因水稻叶肉细胞间隙的CO₂浓度分别稳定在62μmol•m^－2和40μmol•m^－2。此时，两种水稻叶肉细胞的净光合速率分别为        μmol•m^－2•s^－1 和        μmol•m^－2•s^－1。

实验二：研磨水稻叶片，获得酶粗提取液，分离得到水稻叶片中的各种酶蛋白，结果显示转基因水稻中不仅出现了PEPC酶，而且CA酶（水稻细胞中与CO₂固定有关的酶）含量显著增加。结合实验一的结果进行推测，转基因水稻光合速率提高的原因可能是                                                                                                                                。

Answer

（1）胡萝卜素；CO2

（2）ACD

（3）0；0

转入PEPC酶基因引起CA酶基因的表达加强，进而使细胞利用低浓度CO2。（表述合理给分）

【解析】

（1）正常生长的水稻幼苗，叶肉细胞中捕获光能的色素中含量最少的是叶黄素。其植株干重增加最主要的物质来源是通过光合作用同化的CO2，因为参与光合作用的H2O的O以氧气的形式释放出去。

（2））照光培养一段时间后，突然停止光照，光反应立即停止，同时暗反应继续消耗有关产物，则O2的产生停止，ATP/ADP比值下降，NADPH/NADP+比值下降，C3/C5比值增加。NADH/NAD+在呼吸作用发挥作用。

（3）向叶室充入N2以提供无CO2的实验条件，测得原种水稻和转基因水稻叶肉细胞间隙的CO2浓度分别稳定在62μmol•m－2和40μmol•m－2。此时，两种水稻叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度，净光合速率均为0。该实验结果说明转基因水稻可以利用较低浓度的CO2，在分子水平上，转基因水稻中不仅出现了PEPC酶，而且CA酶（水稻细胞中与CO2固定有关的酶）含量显著增加，因而推测转入PEPC酶基因引起CA酶基因的表达加强，进而使细胞利用低浓度CO2。

考点：本题考查叶绿体中的色素、光合作用的过程和光合速率的分析。

【名师点睛】解答本题的关键是结合实验一的结果分析转基因水稻光合速率提高的原因。不仅需要分析出实验一说明转基因水稻可以利用低浓度CO2，CA酶（水稻细胞中与CO2固定有关的酶）含量显著增加，还应进一步推测酶含量增加的原因是转基因操作的结果。