Question

【題目】光合能力是作物產(chǎn)量的重要決定因素。為研究水稻控制光合能力的基因，科研人員獲得了一種植株高度和籽粒重量都明顯下降的水稻突變體，并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

（1）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(yīng)階段生成的ATP和[H]參與在__________（場(chǎng)所）中進(jìn)行的C3_________過(guò)程，該過(guò)程的產(chǎn)物可以在一系列酶的作用下轉(zhuǎn)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(jié)果如下圖所示。與野生型相比，突變體的葉綠體出現(xiàn)了兩方面的明顯變化：①_____________；②_____________。此實(shí)驗(yàn)從_________水平分析了突變體光合產(chǎn)量變化的原因。

（3）半乳糖脂是類囊體膜的主要脂質(zhì)成分，對(duì)于維持類囊體結(jié)構(gòu)具有重要作用，酶G參與其合成過(guò)程。測(cè)序發(fā)現(xiàn)，該突變體的酶G基因出現(xiàn)異常。科研人員測(cè)定了野生型、突變體和轉(zhuǎn)入酶G基因的突變體中的半乳糖脂及葉綠素含量，結(jié)果如下表所示。

	野生型	突變體	轉(zhuǎn)入酶G基因的突變體
半乳糖脂相對(duì)值	34	26	33
葉綠素含量相對(duì)值	3．42	2．53	3．41

對(duì)比三種擬南芥的測(cè)定結(jié)果可知，________________________________。

（4）綜合上述研究，請(qǐng)解釋在相同光照條件下，突變體產(chǎn)量下降的原因____________。

（5）若要利用酶G基因培育高產(chǎn)水稻，一種可能的思路是：將酶G基因轉(zhuǎn)入___________（選填野生型或突變體）水稻，檢測(cè)__________是否提高。

Answer 1

【答案】吸收 葉綠體基質(zhì) 還原 突變體的葉綠體類囊體結(jié)構(gòu)散亂 淀粉粒數(shù)量減少 細(xì)胞 突變體的半乳糖脂和葉綠素含量均低于野生型，轉(zhuǎn)入酶G基因后兩者含量恢復(fù) 酶G基因異常，半乳糖脂和葉綠素含量降低，影響類囊體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響光反應(yīng)，導(dǎo)致暗（碳）反應(yīng)合成的蔗糖和淀粉減少 野生型 產(chǎn)量或光合速率

【解析】

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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分布散亂，且葉綠體中合成的淀粉粒數(shù)量明顯減少；根據(jù)測(cè)序發(fā)現(xiàn)，突變體的酶G基因出現(xiàn)異常，科研人員測(cè)定了野生型、突變體和轉(zhuǎn)入酶G基因的突變體中的半乳糖脂及葉綠素含量，根據(jù)結(jié)果可知酶G基因影響了葉綠體的結(jié)構(gòu)和色素含量。

（1）光合色素可以吸收和利用光能，光反應(yīng)階段生成的ATP和[H]參與在葉綠體基質(zhì)中的C3的還原過(guò)程。

（2）與野生型相比，突變體的葉綠體類囊體結(jié)構(gòu)散亂，淀粉粒數(shù)量減少；圖片是在電鏡下觀察到的圖像，所以是在細(xì)胞水平上分析了突變體光合產(chǎn)量變化的原因。

（3）突變體G基因出現(xiàn)異常，所以半乳糖脂相對(duì)值和葉綠素含量相對(duì)值都下降，而轉(zhuǎn)入酶G基因后，兩項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)，所以得出結(jié)論：突變體的半乳糖脂和葉綠素含量均低于野生型，轉(zhuǎn)入酶G基因后兩者含量恢復(fù)。

（4）突變體產(chǎn)量下降的原因是酶G基因異常，半乳糖脂和葉綠素含量降低，影響類囊體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響光反應(yīng)，導(dǎo)致暗（碳）反應(yīng)合成的蔗糖和淀粉減少。

（5）根據(jù)題干中的信息酶G基因可以提高葉綠素含量的相對(duì)值從而提高產(chǎn)量，所以可以將酶G基因轉(zhuǎn)入野生型水稻，檢測(cè)產(chǎn)量或光合速率是否提高。