圖1
圖2
(1)據(jù)圖分析,H+進(jìn)入液泡的方式為 。Na+借助NHX從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入液泡,所需要的能量來自 。海水稻通過調(diào)節(jié)相關(guān)物質(zhì)的運(yùn)輸,使根部成熟區(qū)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度比普通水稻的 (填“高”或“低”),提高了根細(xì)胞的 能力,從而提高了海水稻的耐鹽堿性。
(2)某研究小組在高鹽脅迫條件下(NaCl濃度為200 mml/L)進(jìn)行了海水稻的相關(guān)實(shí)驗(yàn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制如圖2所示曲線。
①如圖2所示,實(shí)驗(yàn)前15 d時(shí),海水稻胞間CO2相對(duì)濃度逐漸下降,原因可能是 。
②據(jù)圖2分析,第15 d之后胞間CO2相對(duì)濃度逐漸上升,原因可能是 。
(3)結(jié)合所學(xué)知識(shí)和生活實(shí)際,寫出海水稻具有的兩點(diǎn)價(jià)值: 。
答案(1)主動(dòng)運(yùn)輸 H+順濃度梯度從液泡運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)形成的電化學(xué)勢(shì)能 高 吸水
(2)高鹽脅迫條件下,海水稻根細(xì)胞失水較多,為降低蒸騰失水,氣孔導(dǎo)度降低 第15 d后海水稻光合色素相對(duì)含量明顯降低,光反應(yīng)速率降低,導(dǎo)致暗反應(yīng)所需的ATP和NADPH供應(yīng)減少,CO2固定速率減慢,胞間CO2消耗較少
(3)增加糧食產(chǎn)量和保障糧食安全,改良土壤和改善生態(tài)環(huán)境,可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
解析(1)據(jù)圖1分析可知,H+進(jìn)入液泡需要載體蛋白協(xié)助并消耗能量,運(yùn)輸方式為主動(dòng)運(yùn)輸。Na+借助NHX從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入液泡,方式為主動(dòng)運(yùn)輸,所需要的能量來自H+順濃度梯度從液泡運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)基質(zhì)形成的電化學(xué)勢(shì)能。相比普通水稻,海水稻通過調(diào)節(jié)相關(guān)物質(zhì)的運(yùn)輸,使根部成熟區(qū)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度升高,提高了根細(xì)胞的吸水能力,從而提高了海水稻的耐鹽堿性。
(2)①高鹽脅迫條件下,海水稻根細(xì)胞失水較多,為降低蒸騰失水,氣孔導(dǎo)度降低,使得胞間CO2濃度逐漸下降。②第15 d后海水稻光合色素相對(duì)含量明顯降低,光反應(yīng)速率降低,導(dǎo)致暗反應(yīng)所需的ATP和NADPH供應(yīng)減少,CO2固定速率減慢,胞間CO2消耗較少,導(dǎo)致胞間CO2濃度逐漸上升。
(3)海水稻具有的價(jià)值:增加糧食產(chǎn)量和保障糧食安全,改良土壤和改善生態(tài)環(huán)境,可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等。
2.(2024·重慶二模)(14分)植物含有葉綠體的細(xì)胞在光照下不僅能進(jìn)行CO2同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的耗能反應(yīng),稱為光呼吸。其大致過程如圖所示。
(1)由圖可知,光呼吸過程中消耗O2的細(xì)胞器是 ,判斷依據(jù)是 。產(chǎn)生CO2的細(xì)胞器是 。
(2)引起光呼吸作用的基礎(chǔ)是光合作用中固定CO2的酶Rubisc具有雙重功能,既能催化CO2固定又能催化O2與C5結(jié)合,形成C3和C2,導(dǎo)致光合效率下降。CO2和O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisc的同一活性位點(diǎn)。據(jù)此推測(cè),在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過 (至少填一種措施)增加作物產(chǎn)量。
(3)當(dāng)CO2和O2分壓比降低時(shí),暗反應(yīng)減慢, 積累導(dǎo)致H2O光解產(chǎn)生的電子與O2結(jié)合產(chǎn)生自由基對(duì)膜結(jié)構(gòu)造成傷害。光呼吸途徑的存在可減輕這種傷害,其機(jī)理是 。
(4)嘗試從能量和反應(yīng)條件(光)兩方面說明光呼吸和細(xì)胞呼吸的不同點(diǎn): 。
答案(1)葉綠體 光呼吸過程中O2需要與葉綠體中的RuBP結(jié)合 線粒體
(2)適當(dāng)提高CO2濃度
(3)NADPH 光呼吸產(chǎn)生的C3和CO2可加快暗反應(yīng)的進(jìn)行,促進(jìn)水光解產(chǎn)生的電子與NADP+結(jié)合,減少與O2結(jié)合(產(chǎn)生自由基),從而避免其對(duì)葉綠體結(jié)構(gòu)造成傷害
(4)光呼吸不產(chǎn)生ATP,需要光;細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP,有光無光均能進(jìn)行
解析(1)植物含有葉綠體的細(xì)胞在光照下不僅能進(jìn)行CO2同化,而且存在依賴光的消耗O2釋放CO2的耗能反應(yīng),稱為光呼吸。根據(jù)圖示信息可知,光呼吸過程中O2需要與葉綠體中的RuBP結(jié)合并在酶的作用下生成乙醇酸,所以消耗O2的場(chǎng)所在葉綠體。產(chǎn)生CO2的細(xì)胞器是線粒體。(2)根據(jù)題意可知,Rubisc具有雙重功能,既能催化CO2固定又能催化O2與C5結(jié)合,形成C3和C2,導(dǎo)致光合效率下降。CO2和O2競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合Rubisc的同一活性位點(diǎn),因此可通過適當(dāng)提高CO2濃度,促進(jìn)CO2和Rubisc的活性位點(diǎn)結(jié)合,進(jìn)而提高光合作用,增加作物產(chǎn)量。(3)當(dāng)CO2和O2分壓比降低時(shí),暗反應(yīng)減慢,NADPH的消耗速率減慢,光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH會(huì)積累,導(dǎo)致H2O光解產(chǎn)生的電子與O2結(jié)合產(chǎn)生自由基對(duì)膜結(jié)構(gòu)造成傷害。光呼吸產(chǎn)生的C3和CO2可加快暗反應(yīng)的進(jìn)行,促進(jìn)水光解產(chǎn)生的電子與NADP+結(jié)合,減少與O2結(jié)合(產(chǎn)生自由基),從而避免其對(duì)葉綠體結(jié)構(gòu)造成傷害。(4)從能量的角度來看,光呼吸不產(chǎn)生ATP,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP;從反應(yīng)條件(光)的角度來看,光呼吸需要光才能進(jìn)行,細(xì)胞呼吸有光無光均能進(jìn)行。
3.(2024·山東聊城三模)(14分)為探究光照強(qiáng)度對(duì)蓮葉桐幼苗生理特性的影響,研究人員選取生長(zhǎng)狀態(tài)良好且長(zhǎng)勢(shì)一致的蓮葉桐幼苗,用一、二、三層遮陰網(wǎng)分別對(duì)蓮葉桐幼苗進(jìn)行遮陰處理(記為T1、T2、T3,網(wǎng)層數(shù)越多,遮陰效果越好),對(duì)照組不遮陰處理,其他條件一致。一段時(shí)間后,測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)見下表(表中葉綠素SPAD值越大,表示葉綠素含量越高)?；卮鹣铝袉栴}。
(1)經(jīng)過遮陰處理后,T1、T2組葉綠素SPAD的值反而高于對(duì)照組,其生理意義是 。T1、T2的葉片可溶性糖含量比對(duì)照組低,但T1、T2單株總干重比對(duì)照組高,其原因是 。
(2)在采用紙層析法定性比較T3組與對(duì)照組的葉綠素含量變化時(shí),為了形成整齊的色素帶,對(duì)干燥的定性濾紙條的處理方法是 。待觀測(cè)比較的條帶位于濾紙條(自上而下)的第 條,觀測(cè)的指標(biāo)是 。
(3)一氧化氮(NO)是一種氣體信號(hào)分子,對(duì)植物的生命活動(dòng)具有重要的調(diào)控作用。某研究小組為探究NO對(duì)植物光合作用強(qiáng)度的影響,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn),甲組噴施適量蒸餾水于葉片背面,乙組噴施等量一定濃度的SNP(硝普鈉,作為NO的供體)溶液于葉片背面,一段時(shí)間后,測(cè)定葉片中的NO含量、葉綠素含量、類胡蘿卜素含量和氣孔導(dǎo)度,結(jié)果如圖所示。相較于甲組,推測(cè)乙組葉片的光合作用強(qiáng)度較弱,其依據(jù)是 。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),適宜濃度的SNP會(huì)提高植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫的能力,推測(cè)其原因是 。
答案(1)在遮陰的條件下,光照強(qiáng)度由強(qiáng)到弱,植物通過增加葉綠素的含量可增強(qiáng)對(duì)光能的吸收和利用,從而保障一定的光合作用效率 在適當(dāng)遮陰條件下,葉片合成的有機(jī)物運(yùn)輸?shù)礁蚯o儲(chǔ)存的速率增加,有利于葉肉細(xì)胞光合作用的進(jìn)行,加上葉綠素含量的增加,植物的凈光合作用速率增大
(2)在干燥的定性濾紙條一端剪去兩角,并在這一端底部1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線 三、四 色素帶的寬度
(3)乙組葉片中光合色素含量低,抑制光反應(yīng)階段,氣孔導(dǎo)度低,CO2吸收少,抑制暗反應(yīng)階段 適宜濃度的SNP會(huì)通過降低氣孔導(dǎo)度而降低蒸騰作用,另外,適宜濃度的SNP還可能通過提高植物的滲透壓,增強(qiáng)植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫的能力
解析(1)在遮陰的條件下,光照強(qiáng)度由強(qiáng)到弱,植物通過增加葉綠素的含量可增強(qiáng)對(duì)光能的吸收和利用,從而保障一定的光合作用效率,所以經(jīng)過遮陰處理后,T1、T2組葉綠素SPAD的值反而高于對(duì)照組。在適當(dāng)遮陰條件下,葉片合成的有機(jī)物運(yùn)輸?shù)礁蚯o儲(chǔ)存的速率增加,有利于葉肉細(xì)胞光合作用的進(jìn)行,加上葉綠素含量的增加,植物的凈光合作用速率增大,所以T1、T2的葉片可溶性糖含量比對(duì)照組低,但T1、T2單株總干重比對(duì)照組高。
(2)在干燥的定性濾紙條一端剪去兩角,并在這一端底部1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線,可形成整齊的色素帶。濾紙條(自上而下)的第三、四條分別代表葉綠素a和葉綠素b,所以要觀察濾紙條(自上而下)的第三、四條條帶,色素帶的寬度代表了色素的含量,所以通過觀察色素帶的寬度可判斷色素含量的多少。
(3)根據(jù)圖示結(jié)果可知,與甲組相比,乙組葉片中光合色素含量低,抑制光反應(yīng)階段,氣孔導(dǎo)度低,可以減少水分的蒸發(fā),響應(yīng)干旱脅迫,但是會(huì)抑制CO2的吸收,影響暗反應(yīng)過程,從而直接影響光合速率。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),適宜濃度的SNP會(huì)提高植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫的能力,推測(cè)其原因是適宜濃度的SNP會(huì)通過降低氣孔導(dǎo)度而降低蒸騰作用,另外,適宜濃度的SNP還可能有效提高植物的滲透壓,增強(qiáng)植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫的能力。
4.(2024·山東棗莊二模)(12分)小麥、水稻等大多數(shù)植物,在暗反應(yīng)階段,CO2被C5固定以后形成C3,進(jìn)而被還原成(CH2O),這類植物稱為C3植物。而玉米、甘蔗等原產(chǎn)在熱帶的植物,CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到草酰乙酸(C4)中,然后轉(zhuǎn)移到C3中,這類植物稱為C4植物,其固定CO2的途徑如圖1所示。蘆薈、仙人掌等植物白天氣孔關(guān)閉,夜間氣孔開放,這類植物在進(jìn)化中形成了特殊的固碳途徑,如圖2所示,這類植物稱為CAM植物。(注:PEP羧化酶比RuBP羧化酶對(duì)CO2的親和力更強(qiáng))
圖1
圖2
(1)C4植物的光反應(yīng)發(fā)生在 細(xì)胞中。在夏季炎熱干旱的中午,C4植物比C3植物的優(yōu)越性表現(xiàn)為 。
(2)CAM植物參與卡爾文循環(huán)的CO2直接來源于 過程,夜晚其葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所是 。
(3)蝴蝶蘭因花色艷麗、花姿優(yōu)美、開花期長(zhǎng),一直以來深受愛花者的青睞。有人想在室內(nèi)大量培養(yǎng)蝴蝶蘭,又擔(dān)心植物多,在夜晚會(huì)釋放大量的CO2不利于健康。請(qǐng)你根據(jù)圖1、圖2的固碳途徑,利用CO2傳感器,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究蝴蝶蘭是否屬于CAM植物。
實(shí)驗(yàn)思路: 。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論: 。
答案(1)葉肉 夏季炎熱干旱的中午,植物氣孔大量關(guān)閉,使得空氣中的CO2不易進(jìn)入細(xì)胞,細(xì)胞內(nèi)CO2濃度較低,而C4植物的PEP羧化酶比RuBP羧化酶對(duì)CO2的親和力更強(qiáng),可以利用低濃度的CO2進(jìn)行光合作用
(2)蘋果酸分解和細(xì)胞呼吸(有氧呼吸) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
(3)在密閉裝置內(nèi)種植蝴蝶蘭,利用CO2傳感器測(cè)定其白天和夜晚CO2含量變化的差異 若密閉容器內(nèi)白天CO2含量不變,晚上CO2含量下降,則為CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,則不是CAM植物
解析(1)結(jié)合圖1可知,葉肉細(xì)胞的葉綠體中有類囊體沒有RuBP羧化酶,因此可以進(jìn)行光反應(yīng),不能進(jìn)行暗反應(yīng);C4植物的PEP羧化酶活性較強(qiáng),對(duì)CO2的親和力很大,這種酶就起一個(gè)“二氧化碳泵”的作用,把外界CO2“壓”進(jìn)維管束鞘薄壁細(xì)胞中去,增加維管束鞘薄壁細(xì)胞內(nèi)的CO2濃度。所以,在炎熱干旱環(huán)境中,葉片關(guān)閉氣孔以減少水分的喪失,導(dǎo)致葉片中CO2濃度大大下降,因此在這樣的環(huán)境中,C4植物在較低CO2濃度時(shí)光合速率高于C3植物。(2)結(jié)合圖2可知,CAM植物參與卡爾文循環(huán)的CO2直接來源于呼吸過程(有氧呼吸)釋放和蘋果酸分解;夜晚其葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的過程是細(xì)胞呼吸,場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。(3)CAM植物白天氣孔關(guān)閉,夜間氣孔開放,因此要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究蝴蝶蘭是否屬于CAM植物,可從密閉容器內(nèi)白天和晚上CO2的濃度變化可知,將蝴蝶蘭培養(yǎng)在透明的密閉容器內(nèi),置于自然環(huán)境中,若白天CO2含量不變,晚上CO2含量下降,則為CAM植物;若白天CO2含量下降,晚上CO2含量增多,則不是CAM植物。
5.(2024·河南模擬)(16分)光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ是植物光合作用的捕光復(fù)合物、放氧復(fù)合物和電子傳遞復(fù)合物等。藻藍(lán)蛋白是海洋藻類中吸收光能的一類蛋白質(zhì),能吸收550~650 nm內(nèi)不同波長(zhǎng)的光,影響光合作用的效率。為研究藻藍(lán)蛋白的功能,研究人員以缺失細(xì)胞壁的萊茵衣藻突變體(cc849)、基于cc849制備的高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314的轉(zhuǎn)基因萊茵衣藻藻株(Cr-PC)和高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314及FACHB314合成酶的萊茵衣藻藻株(Cr-PCHP)為材料,研究相關(guān)光合參數(shù),結(jié)果如圖1和圖2所示?；卮鹣铝袉栴}。
圖1
圖2
(1)萊茵衣藻屬于單細(xì)胞真核生物。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ分布在葉綠體的 上,捕光復(fù)合物中的葉綠素主要吸收可見光中的 。不能用低滲溶液培養(yǎng)cc849藻株,原因是 。
(2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,藻藍(lán)蛋白FACHB314吸收的光 (填“能”或“不能”)輸入光合作用系統(tǒng),判斷依據(jù)是 。
(3)檢測(cè)以上三種萊茵衣藻的生長(zhǎng)曲線和干重(有機(jī)干物質(zhì)量),結(jié)果如圖3和圖4所示。
圖3
圖4
在培養(yǎng)過程中,檢測(cè)培養(yǎng)液中萊茵衣藻的細(xì)胞數(shù)量時(shí),可采用的方法是 。重組藻藍(lán)蛋白FACHB314的表達(dá)對(duì)萊茵衣藻生長(zhǎng)和有機(jī)物的積累具有 作用,基于上述研究,原因是 。
答案(1)類囊體薄膜 紅光和藍(lán)紫光 cc849藻株的細(xì)胞壁缺失,在低滲溶液中會(huì)吸水漲破
(2)能 Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314,兩者的光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ的電子傳遞速率均高于cc849藻株
(3)抽樣檢測(cè)法(或顯微鏡直接計(jì)數(shù)法) 促進(jìn) 藻藍(lán)蛋白FACHB314能提高光系統(tǒng)的電子傳遞速率,提高光合速率,增加有機(jī)物的積累量
解析(1)萊茵衣藻屬于單細(xì)胞真核生物。光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ參與光反應(yīng),存在于萊茵衣藻葉綠體的類囊體薄膜上。葉綠素主要吸收可見光中的紅光和藍(lán)紫光。cc849藻株的細(xì)胞壁缺失,在低滲溶液中容易吸水漲破,因而不能用低滲溶液培養(yǎng)cc849藻株。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314,二者的光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ的電子傳遞速率均高于cc849藻株,說明藻藍(lán)蛋白FACHB314吸收的光能輸入光合作用系統(tǒng),從而能提高光合速率。(3)在培養(yǎng)過程中,檢測(cè)培養(yǎng)液中萊茵衣藻的細(xì)胞數(shù)量時(shí),可采用抽樣檢測(cè)法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,Cr-PC和Cr-PCHP藻株均高表達(dá)藻藍(lán)蛋白FACHB314,其細(xì)胞密度和干重均大于cc849藻株,說明重組藻藍(lán)蛋白的表達(dá)對(duì)萊茵衣藻生長(zhǎng)和有機(jī)物的積累具有促進(jìn)作用,原因是藻藍(lán)蛋白吸收光能,提高了光系統(tǒng)的電子傳遞速率,提高了光合速率。
6.(2024·廣東韶關(guān)二模)(14分)研究人員發(fā)現(xiàn)大豆細(xì)胞中GmPLP1(一種光受體蛋白)的表達(dá)量在強(qiáng)光下顯著下降。據(jù)此,他們作出GmPLP1參與強(qiáng)光脅迫響應(yīng)的假設(shè)。為驗(yàn)證該假設(shè),他們選用WT(野生型)、GmPLP1-x(GmPLP1過表達(dá))和GmPLP1-i(GmPLP1低表達(dá))轉(zhuǎn)基因大豆幼苗為材料進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖1所示。請(qǐng)回答下列問題。
圖1
(1)強(qiáng)光脅迫時(shí),過剩的光能會(huì)對(duì)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白復(fù)合體(PSⅡ)造成損傷,并產(chǎn)生活性氧(影響PSⅡ的修復(fù)),進(jìn)而影響 和ATP的供應(yīng),導(dǎo)致暗反應(yīng)中 (填生理過程)減弱,生成的有機(jī)物減少,致使植物減產(chǎn)。
(2)圖1中,光照強(qiáng)度大于1 500 μml/(m2·s)時(shí),隨著光照強(qiáng)度的增加,三組實(shí)驗(yàn)大豆幼苗的凈光合速率均增加緩慢,分析其原因可能是 (試從暗反應(yīng)角度答出2點(diǎn))。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明GmPLP1參與強(qiáng)光脅迫響應(yīng),判斷依據(jù)是 。
(3)研究小組在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn),強(qiáng)光會(huì)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)GmVTC2b的表達(dá)。為探究GmVTC2b是否參與大豆對(duì)強(qiáng)光脅迫的響應(yīng),他們測(cè)量了弱光和強(qiáng)光下WT(野生型)和GmVTC2b-x(GmVTC2b過表達(dá))轉(zhuǎn)基因大豆幼苗中抗壞血酸(可清除活性氧)的含量,結(jié)果如圖2所示。
圖2
依據(jù)結(jié)果可推出在強(qiáng)光脅迫下GmVTC2b增強(qiáng)了大豆幼苗對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性(生物對(duì)強(qiáng)光脅迫的忍耐程度),其原理是 。
(4)經(jīng)進(jìn)一步的研究,研究人員發(fā)現(xiàn)GmPLP1通過抑制GmVTC2b的功能,減弱大豆幼苗對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性。若在第(3)小題實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行驗(yàn)證,該實(shí)驗(yàn)組的選材為 的轉(zhuǎn)基因大豆幼苗(提示:可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到相應(yīng)基因過表達(dá)和低表達(dá)的植物)。根據(jù)以上信息,試提出一個(gè)可提高大豆對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性,從而達(dá)到增產(chǎn)目的的思路: (答出1點(diǎn)即可)。
答案(1)NADPH C3的還原
(2)受胞間CO2濃度的限制;受光合作用有關(guān)酶的數(shù)量(活性)的限制;受溫度的影響 一定范圍內(nèi),光照較強(qiáng)時(shí),與WT相比,GmPLP1的表達(dá)量增加會(huì)抑制大豆幼苗的光合作用,GmPLP1的表達(dá)量減少會(huì)促進(jìn)大豆幼苗的光合作用
(3)GmVTC2b通過增加抗壞血酸含量進(jìn)而提高大豆清除活性氧的能力,從而增加植株對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性
(4)GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1過表達(dá)(或GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1低表達(dá)) 抑制大豆細(xì)胞中GmPLP1的表達(dá);促進(jìn)大豆細(xì)胞中GmVTC2b的表達(dá);增加大豆細(xì)胞中抗壞血酸的含量
解析(1)強(qiáng)光脅迫時(shí),過剩的光能會(huì)對(duì)光反應(yīng)關(guān)鍵蛋白復(fù)合體(PSⅡ)造成損傷,光反應(yīng)減弱,光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH減少,而暗反應(yīng)階段中C3的還原需要光反應(yīng)提供ATP和NADPH,因此會(huì)導(dǎo)致暗反應(yīng)中C3的還原減弱,生成的有機(jī)物減少,致使植物減產(chǎn)。(2)由于胞間CO2濃度的限制,二氧化碳吸收速率有限,光合作用有關(guān)酶的數(shù)量(活性)的限制以及溫度的影響等,導(dǎo)致光照強(qiáng)度大于1 500 μml/(m2·s)時(shí),隨著光照強(qiáng)度的增加,三組實(shí)驗(yàn)大豆幼苗的凈光合速率均增加緩慢。由圖1可知一定范圍內(nèi),光照較強(qiáng)時(shí),與WT相比,GmPLP1的表達(dá)量增加(GmPLP1-x組)會(huì)抑制大豆幼苗的光合作用,GmPLP1的表達(dá)量減少(GmPLP1-i組)會(huì)促進(jìn)大豆幼苗的光合作用,該結(jié)果表明GmPLP1參與強(qiáng)光脅迫響應(yīng)。(3)由圖2可知,GmVTC2b通過增加抗壞血酸含量進(jìn)而提高大豆清除活性氧的能力,從而增加植株對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性,因此在強(qiáng)光脅迫下GmVTC2b增強(qiáng)了大豆幼苗對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性(生物對(duì)強(qiáng)光脅迫的忍耐程度)。(4)為了驗(yàn)證GmPLP1通過抑制GmVTC2b的功能,減弱大豆幼苗對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性,因此可通過設(shè)置GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1過表達(dá)(或GmVTC2b過表達(dá)和GmPLP1低表達(dá))的轉(zhuǎn)基因大豆幼苗來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)以上信息,可通過抑制大豆細(xì)胞中GmPLP1的表達(dá),促進(jìn)大豆細(xì)胞中GmVTC2b的表達(dá),增加大豆細(xì)胞中抗壞血酸的含量等方法,提高大豆對(duì)強(qiáng)光脅迫的耐受性,達(dá)到增產(chǎn)的目的。
測(cè)量指標(biāo)
組別
對(duì)照組
T1
T2
T3
單株總
干重/g
7.02
9.01
7.75
6.15
葉綠素
(SPAD)
41.52
46.49
43.84
35.03
葉片可溶性糖/
(mg·g-1)
25.09
20.41
15.41
11.14

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