Question

【題目】植物體內存在一條在光照下才能進行的呼吸作用（光呼吸），如圖1中虛線所示。光呼吸有其進化意義，但是它會降低凈光合速率，因此降低光呼吸被認為是提高光合作用產量的有效途徑之一。為了證實這一觀點，2019年我國科研人員構建了轉基因水稻（GOC），其新增的代謝路徑如圖1陰影所示（其中的GLO、OXO、CAT是催化該代謝路徑的三種酶）。同時，他們還測定了GOC型轉基因水稻和野生型水稻的凈光合速率，結果如圖2所示。

（1）GOC型轉基因植物改造的重點是圖1中的過程①，該過程的名稱是______，反應進行的場所是______。

（2）在光照充足但胞間二氧化碳濃度相對不足的情況下，光呼吸會加強。根據所學知識和圖1推測其生物學意義是______。（多選）

A．產生更多的C3，生成更多的糖類

B．產生一定量的二氧化碳，彌補胞間二氧化碳相對不足

C．消耗光反應所產生的多余ATP和NADPH

D．使C5化合物更多與氧氣結合，減少C5化合物與二氧化碳結合，降低光合速率

（3）研究者在測定GOC型和野生型水稻凈光合速率時，共選用了三株轉基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3），其目的是______。

A．減少誤差B．控制變量C．設置對照D．分析比較

（4）GOC型水稻凈光合速率高于野生型水稻，據圖1分析其原因是______。

A．GOC型水稻由C5生成C2的能力比野生型弱

B．GOC型水稻新增的代謝途徑，直接加速了C3再生C5

C．GOC型水稻通過新增的代謝途徑，減少了二氧化碳損失

D．GOC型水稻內GLO、OXO、CAT的酶活比光合作用酶活高

（5）據圖2比較9-12點GOC型和野生型水稻對光強響應的差異______。

Answer 1

【答案】卡爾文循環/暗反應 葉綠體基質 B、C A C 9-12點GOC水稻凈光合速率上升；野生型水稻凈光合速率略有所下降；且光照越強，兩者凈光合速率的差值越大

【解析】

1、植物的光合作用原理是在葉綠體里利用光能把二氧化碳和水合成有機物并放出氧氣，同時把光能轉變成化學能儲存在制造的有機物里，光合作用又分為光反應和暗反應，光反應的物質變化有水的光解和ATP的合成，暗反應的物質變化為二氧化碳的固定和三碳化合物的還原。
2、題圖圖1中①過程是卡爾文循環，轉基因水稻（GOC），通過新增的代謝路徑可以把C2在GLO、OXO、CAT三種酶的催化下轉化為CO2，再重新進入卡爾文循環，避免了C2在轉變為CO2造成損失，因此可以提高光合作用產量。
由圖2曲線可以看出，8點前GOC型轉基因水稻比野生型水稻的凈光合速率基本相同，自8點后GOC型轉基因水稻比野生型水稻的凈光合速率都高，并且9-12點GOC水稻凈光合速率上升，而野生型水稻凈光合速率略有下降，光照越強，兩者凈光合速率的差值越大；17點以后凈光合速率基本相同。

（1）據圖1分析可知，圖1中的過程①，發生的是卡爾文循環/暗反應，反應進行的場所是葉綠體基質。

（2）據圖1分析可知，在光照充足但胞間二氧化碳濃度相對不足的情況下，光呼吸會加強產生一定量的二氧化碳，彌補胞間二氧化碳相對不足；消耗光反應所產生的多余ATP和NADPH．故選BC。

（3）研究者在測定GOC型和野生型水稻凈光合速率時，共選用了三株轉基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3），其目的是減少實驗誤差，避免出現偶然性。故選A。

（4）GOC型轉基因水稻水稻凈光合速率高于野生型水稻，據圖1分析其原因是轉基因水稻（GOC），通過新增的代謝路徑可以把C2在GLO、OXO、CAT三種酶的催化下轉化為CO2，再重新進入卡爾文循環，避免了C2在轉變為CO2造成損失，因此可以提高光合作用產量。故選C。

（5）據圖2比較9-12點GOC型和野生型水稻對光強響應的差異表現在：9-12點GOC水稻凈光合速率上升；野生型水稻凈光合速率略有所下降；且光照越強，兩者凈光合速率的差值越大。