Question

【題目】研究人員發(fā)現(xiàn)一種根短、白化的水稻突變體sral，利用該突變體可以深入研究植物葉綠體發(fā)育和光合作用的調(diào)控機(jī)制。下表為長(zhǎng)勢(shì)一致且生長(zhǎng)狀況良好的野生型水稻WT和突變體水稻sral植株，在適宜條件下測(cè)定的光合參數(shù)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

水稻品種	光合速率	氣孔導(dǎo)度	胞間濃度
WT	11.77	0.30	298.44
sral	-3.61	0.18	424.52

（1）的固定量直接反映植物光合作用過(guò)程中的____反應(yīng)速率，光合速率為負(fù)值表明___________。據(jù)上表分析，sra1植株光合速率的顯著降低_____（填“是”或“不是”）由攝入的量變化引起的。

（2）利用分光光度計(jì)對(duì)WT和sral植株進(jìn)行光合色素含量的測(cè)定，推測(cè)sral植株中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量_______。

（3）研究還發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化氫酶（CAT）參與水稻細(xì)胞內(nèi)有害物質(zhì)（超氧自由基）的分解，膜脂過(guò)氧化物（MDA）的增多會(huì)加劇膜的損傷。下圖為WT和sral植株中上述兩種物質(zhì)相對(duì)含量的測(cè)定結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，sral植株中的CAT含量比WT植株中的低，推測(cè)sral植株光合速率下降的原因是__________導(dǎo)致超氧自由基含量增加，加速MDA的積累，造成____________膜結(jié)構(gòu)的損傷。

（4）綜上所述，sral植株白化的根本原因可能是_________。此外，該突變體根明顯變短，所以對(duì)__________，加劇水稻光合速率的降低。

Answer 1

【答案】碳 呼吸速率大于光合速率 不是 極低（都接近于零） CAT相對(duì)含量下降 類囊體（葉綠體） CAT合成基因表達(dá)量減少引起葉綠體損傷 水分和無(wú)機(jī)鹽的吸收減少

【解析】

（1）分析題文描述和表格信息：sral植株為白化的水稻突變體，缺乏葉綠體，其氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度分別低于、高于WT植株，說(shuō)明sral植株的光合速率的降低不是由于CO2量攝入不足引起。表中的光合速率出現(xiàn)了負(fù)值，表示的是凈光合速率。（2）分析題文描述和柱形圖可知：sral植株中過(guò)氧化氫酶（CAT）的含量比WT植株中的低，分解細(xì)胞內(nèi)有害物質(zhì)（超氧自由基）的能力較WT植株弱，造成膜脂過(guò)氧化物（MDA）在細(xì)胞內(nèi)積累，加劇膜的損傷。

(1) CO2是碳反應(yīng)的原料，直接參與碳反應(yīng)階段的CO2固定過(guò)程，因此CO2的固定量直接反映植物光合作用過(guò)程中的碳反應(yīng)速率。表中的光合速率為負(fù)值，表示的是凈光合速率，而凈光合速率＝（實(shí)際）光合速率－呼吸速率�？梢�(jiàn)，光合速率為負(fù)值表明呼吸速率大于光合速率。表中信息顯示：sral植株胞間CO2濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于WT植株胞間CO2濃度，說(shuō)明sra1植株光合速率的顯著降低不是由攝入CO2量的變化引起。

(2) sral植株為白化的水稻突變體，缺乏葉綠體，而葉綠體中含有的光合色素為葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素，因此sral植株中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量極低（都接近于零）。

(3)柱形圖顯示：sral植株中過(guò)氧化氫酶（CAT）的含量比WT植株中的低，膜脂過(guò)氧化物（MDA）的含量比WT植株中的高，而過(guò)氧化氫酶（CAT）參與水稻細(xì)胞內(nèi)有害物質(zhì)（超氧自由基）的分解，膜脂過(guò)氧化物（MDA）的增多會(huì)加劇膜的損傷，據(jù)此可推測(cè)sral植株光合速率下降的原因是CAT相對(duì)含量下降導(dǎo)致超氧自由基含量增加，加速MDA的積累，造成類囊體（葉綠體）膜結(jié)構(gòu)的損傷。

(4) 綜上所述，sral植株白化的根本原因可能是CAT合成基因表達(dá)量減少引起葉綠體損傷。該突變體根明顯變短，導(dǎo)致對(duì)水分和無(wú)機(jī)鹽的吸收減少，加劇水稻光合速率的降低。