Question

【題目】請回答下列有關光合作用的問題：

(1)在植物的葉肉細胞中存在著圖1所示的代謝過程：

在光照條件下，CO2被固定生成C3過程中_______(需要/不需要)利用光反應產生的ATP。研究發現，RuBP羧化加氧酶還可催化C5與O2反應產生乙醇酸，乙醇酸中75%的碳又重新生成CO2和C3的光呼吸過程。該過程______(降低了/促進了/不影響)光合作用效率，同時使細胞內O2/CO2的比值_______，有利于生物適應高氧低碳的環境。

(2)根據對光呼吸機理的研究，科研人員利用基因編輯手段設計了只在葉綠體中完成的光呼吸替代途徑AP(依然具有降解乙醇酸產生CO2的能力)。同時，利用RNA干擾技術，抑制了某基因表達的翻譯過程，降低了_________，進而降低了過氧化物酶體中乙醇酸的含量，從而影響光呼吸。檢測三種不同類型植株的光合速率，實驗結果如圖2所示。據此回答：

當胞間CO2濃度較高時，三種類型植株光合速率的大小關系為____。分析其原因是__。

Answer 1

【答案】不需要 降低了 降低（減小） 葉綠體膜上乙醇酸轉運蛋白的表達量 AP+RNA干擾>AP>野生型 AP途徑能夠更快速高效地降解乙醇酸產生CO2，促進光合作用過程，且當乙醇酸轉運蛋白減少（葉綠體內乙醇酸濃度高）時AP途徑更高效

【解析】

結合題干信息可知，圖1葉綠體中氧氣與五碳化合物反應生成了乙醇酸，乙醇酸經過一系列反應有生成了二氧化碳和三碳化合物，進而參與光合作用暗反應過程（卡爾文循環）。圖2顯示，胞間CO2濃度較高時，與野生型相比，AP組的光合速率較高，AP+RNA干擾組的光合速率最高。

（1）根據暗反應過程分析可知，二氧化碳與五碳化合物生成三碳化合物的過程不需要消耗光反應產生的ATP，而三碳化合物的還原需要；根據題意分析，光呼吸過程中，C5與O2反應產生了乙醇酸，而乙醇酸中僅有75%的碳又重新生成CO2和C3，說明該過程降低了光合作用效率，同時使細胞內O2/CO2的比值降低，有利于生物適應高氧低碳的環境。

（2）圖1顯示乙醇酸在葉綠體產生后需要運輸到線粒體，因此若利用RNA干擾技術，降低葉綠體膜上乙醇酸轉運蛋白的表達量，則乙醇酸從葉綠體向細胞質（過氧化物酶體）的轉運會減少。據圖2分析，當胞間CO2濃度較高時，AP+RNA干擾組的光合速率最高，AP組次之，而野生型組光合速率最弱，其原因可能是AP途徑能夠更快速高效地降解乙醇酸產生CO2，促進光合作用過程，且當乙醇酸轉運蛋白減少（葉綠體內乙醇酸濃度高）時AP途徑更高效。