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。

(l)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，該過程的產物可以有 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(fā)現，該突變體的酶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，結果如下表所示。

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 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】

1、光合作用的過程：

2、影響光合作用的因素有：（1）環(huán)境因素：光照的影響、溫度的影響、CO2濃度的影響、水分含量的影響和礦質元素的影響；（2）內部因素的影響：葉綠素的含量、酶的含量以及C5的含量。

3、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(fā)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）葉綠體中的光合色素分布在類囊體膜上，色素的作用能夠吸收、傳遞和轉化光能。光反應產生的[H]和ATP參與葉綠體基質中的暗反應過程，用于的C3還原形成以糖為代表的有機物。

（2）科研人員用電鏡觀察野生型和突變體水稻的葉綠體，比較二者的葉綠體結構可知：①突變體的葉綠體與野生型的葉綠體相比，類囊體結構分布散亂；②圖中可以明顯看到，突變體的葉綠體比野生型的葉綠體中的淀粉粒減少。此實驗從通過對比葉綠體的結構組成分析了光合作用的變化原因，因此屬于細胞水平上的研究。

（3）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，分析表中的結果，對比三種擬南芥的測定結果可知：突變體的半乳糖脂和葉綠素含量均低于野生型，而轉入酶G基因后表中數據顯示，兩者含量均恢復到野生型水平上。

（4）根據上述研究可知，突變體由于酶G基因異常，導致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，而光反應可以為暗反應提供[H]和ATP，進而影響暗反應，導致暗（碳）反應合成的蔗糖和淀粉減少，從而使突變體產量下降。

（5）根據以上研究可知，酶G基因可以有助于提高葉綠素的含量和增加類囊體的數量，從而提高產量。若要利用酶G基因培育高產水稻，根據基因工程的方法，可以將酶G基因轉入野生型水稻中，檢測野生型水稻的產量是否提高。