Question

研究人员发现一种短根白化突变体水稻sra1，利用该突变体可以深入研究植物叶绿体发育和光合作用的调控机制。

（1）比较长势一致且生长状况良好的野生型水稻WT和突变体水稻sra1植株，在适宜条件下测定光合参数，结果见表。

水稻品种	净光合速率 （µmolm^-2s^-1）	气孔导度 （molm^-2s^-1）	胞间CO2浓度 （µmolm^-1）
WT	11.77	0.30	298.44
sra1	‒3.61	0.18	424.52

二氧化碳的固定量直接反映植物光合作用过程中的______反应速率，净光合速率为负值表明______。据上表分析，sra1净光合速率的显著降低______（填“是”或“不是”）由摄入二氧化碳量变化引起。

（2）对WT和sra1水稻植株相同位置的叶片进行观察，结果如图1所示，与WT相比sra1 植株______体积明显增大；叶绿体明显变少或没有，且内部的______松散或发育不完整。

（3）利用分光光度计对WT和sra1水稻植株进行光合色素含量的测定，发现sra1植株中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都接近于零，这与上述细胞结构变化及光合作用特征______（填“一致”或“不一致”）。

（4）研究发现过氧化氢酶（CAT）参与水稻细胞内有害物质（超氧自由基）的分解，膜脂过氧化物（MDA）的增多会加剧膜的损伤。图2为WT和sra1中上述两种物质相对含量的测定结果，sra1中CAT的含量比WT______，可能使超氧自由基含量______，会加速MDA的合成，造成______膜结构的损伤，从而导致sra1净光合速率下降。

（5）综上所述，sra1植株白化的根本原因可能是______。此外，该突变体根明显变短，所以对______，加剧水稻净光合速率的降低。

Answer

暗 呼吸速率大于光合速率 不是 液泡 类囊体 一致 低 增加（上升） 叶绿体 过氧化氢酶合成基因表达量减少引起叶绿体损伤 水分和无机盐的吸收减少

【解析】

1、光合作用的具体过程：

2、影响光合速率的因素有光照强度、温度、二氧化碳浓度、色素含量、酶的数量等。

（1）二氧化碳参与暗反应阶段的二氧化碳的固定过程，所以二氧化碳的固定量直接反映植物光合作用过程中的暗反应速率。如果呼吸作用大于光合作用，则净光合速率为负值。表格中，sra1组的胞间二氧化碳浓度远高于WT组的，说明sra1净光合速率的显著降低不是由摄入二氧化碳量变化引起。

（2）据图1分析，与WT相比sra1植株的液泡体积明显增大；叶绿体明显变少或没有，且内部的类囊体松散或发育不完整。

（3）光合色素中的叶绿素和类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光，sra1植株中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都接近于零，则不能进行光合作用，这与上述细胞结构变化及光合作用特征一致。

（4）图2中，sra1中CAT的含量比WT低，会使使超氧自由基含量升高，加速MDA的合成，造成叶绿体膜结构的损伤，从而导致sra1净光合速率下降。

（5）sra1植株白化的根本原因可能是过氧化氢酶合成基因表达量减少引起叶绿体损伤，该突变体根明显变短，造成对水分和无机盐的吸收减少，加剧水稻净光合速率的降低。