Question

【題目】光合作用是自然界最為重要的化學反應，其部分過程如圖1所示。科研人員將玉米葉肉細胞中的PEPC酶基因導入水稻后，測得光照強度對轉基因水稻和原種水稻氣孔導度及葉肉細胞凈光合速率的影響結果，如圖2和圖3所示。（注：氣孔導度越大，氣孔開放程度越高。）

（1）圖1所示反應過程進行的場所是___，該過程伴隨的能量變化是____________。

（2）如使圖1磷酸甘油酸（C3）含量快速上升，可改變的環境條件是_______。

①有光條件下，停止供給CO2 ②有光條件下，增加供給CO2

③CO2不變條件下，從有光處移到暗處 ④CO2不變條件下，從暗處移到有光處

（3）要獲得圖3中的曲線，實驗應設置的最佳條件組合是______

①外界環境CO2濃度保持不變 ②環境溫度保持不變 ③空氣濕度保持不變

④光照強度保持不變 ⑤各取一株水稻植株 ⑥分別選用肥沃土壤和貧瘠土壤種植

（4）根據圖1、圖2，光照強度為10×102μmol·m-2·s-1時，轉基因水稻的凈光合速率高于原種水稻，其主要原因是________；光照強度為14×102μmol·m-2·s-1時，轉基因水稻依然比原種水稻凈光合速率高，推測在強光下PEPC酶催化固定CO2的能力____。

（5）據題干和圖3分析，當光照強度為b時，兩種水稻體內有機物的凈積累量__（填“大于”、“小于”或“等于”）0，原因是_______。

Answer 1

【答案】葉綠體基質 （ATP中）活躍的化學能轉化為（有機物中）穩定的化學能 ②③ ①②③ 氣孔導度大，CO2供給充分 增加 小于 在光照強度為b時，葉肉細胞光合作用速率等于呼吸速率，而非葉肉細胞只進行呼吸作用（整株植物的光合作用速率小于呼吸速率）

【解析】

圖1描述的是二氧化碳固定和還原的過程，為光合作用的暗反應過程。圖2中表示在不同光照強度下轉基因水稻的氣孔導度均大于原種水稻。圖3表明當原種水稻達到最大光合速率時，轉基因水稻還沒有達到最大光合速率，即轉基因水稻光飽和點更高。

（1）由分析可知圖1描述的是光合作用的暗反應階段，發生的場所應為葉綠體基質。暗反應將光反應產物中ATP和NADPH中活躍的化學能轉化為穩定的化學能儲存在光合作用產生的有機物中。

（2）CO2與C5結合形成C3，C3在光反應產生的還原氫和ATP的作用下生成有機物和C5，若要使C3的含量快速上升，可在其它條件不變時，增加二氧化碳濃度，促進C3的生成速率，也可以在其它條件不變時降低光照強度，降低對C3的消耗速率，故選②③。
（3）圖3中自變量是光照強度和不同的水稻品種，因變量是光合速率，其它如溫度、濕度、二氧化碳濃度等均為無關變量，實驗過程中無關變量應保持相同也適宜，為了排除實驗偶然因素對實驗結果的影響，應設置重復實驗，即每組中水稻苗不能只有一棵，故①②③符合題意，④⑤⑥不符合題意。
故選①②③。
（4）根據圖1、圖2，光照強度為10×102μmol·m-2·s-1時，普通水稻由于光照過強導致葉片溫度過高，蒸騰作用過快，使水分散失過快，植物為了保水，出現氣孔關閉的現象，使氣孔導度下降，轉基因水稻的凈光合速率高于原種水稻，其主要原因是氣孔導度大，CO2供給充分；光照強度為14×102μmol·m-2·s-1時，當光照強度增大時，轉基因水稻的氣孔導度大于水稻原種，使轉基因水稻對二氧化碳吸收的更多，轉基因水稻依然比原種水稻凈光合速率高，推測在強光下PEPC酶催化固定CO2的能力增強。
（5）在光照強度為b時，葉肉細胞的光合速率等于呼吸速率，凈光合速率為0，而非葉肉細胞只進行呼吸作用消耗有機物，所以此光照強度下，兩種水稻體內有機物的凈積累量小于0，植物不能正常生長。