Question

植物体内存在一条在光照下才能进行的呼吸作用（光呼吸），如图1中虚线所示。光呼吸有其进化意义，但是它会降低净光合速率，因此降低光呼吸被认为是提高光合作用产量的有效途径之一。为了证实这一观点，2019年我国科研人员构建了转基因水稻（GOC），其新增的代谢路径如图1阴影所示（其中的GLO、OXO、CAT是催化该代谢路径的三种酶）。同时，他们还测定了GOC型转基因水稻和野生型水稻的净光合速率，结果如图2所示。

（1）GOC型转基因植物改造的重点是图1中的过程①，该过程的名称是______，反应进行的场所是______。

（2）在光照充足但胞间二氧化碳浓度相对不足的情况下，光呼吸会加强。根据所学知识和图1推测其生物学意义是______。（多选）

A．产生更多的C₃，生成更多的糖类

B．产生一定量的二氧化碳，弥补胞间二氧化碳相对不足

C．消耗光反应所产生的多余ATP和NADPH

D．使C₅化合物更多与氧气结合，减少C₅化合物与二氧化碳结合，降低光合速率

（3）研究者在测定GOC型和野生型水稻净光合速率时，共选用了三株转基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3），其目的是______。

A．减少误差        B．控制变量        C．设置对照        D．分析比较

（4）GOC型水稻净光合速率高于野生型水稻，据图1分析其原因是______。

A．GOC型水稻由C₅生成C₂的能力比野生型弱

B．GOC型水稻新增的代谢途径，直接加速了C₃再生C₅

C．GOC型水稻通过新增的代谢途径，减少了二氧化碳损失

D．GOC型水稻内GLO、OXO、CAT的酶活比光合作用酶活高

（5）据图2比较9-12点GOC型和野生型水稻对光强响应的差异______。

Answer

卡尔文循环/暗反应 叶绿体基质 B、C A C 9-12点GOC水稻净光合速率上升；野生型水稻净光合速率略有所下降；且光照越强，两者净光合速率的差值越大

【解析】

1、植物的光合作用原理是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物并放出氧气，同时把光能转变成化学能储存在制造的有机物里，光合作用又分为光反应和暗反应，光反应的物质变化有水的光解和ATP的合成，暗反应的物质变化为二氧化碳的固定和三碳化合物的还原。
2、题图图1中①过程是卡尔文循环，转基因水稻（GOC），通过新增的代谢路径可以把C2在GLO、OXO、CAT三种酶的催化下转化为CO2，再重新进入卡尔文循环，避免了C2在转变为CO2造成损失，因此可以提高光合作用产量。
由图2曲线可以看出，8点前GOC型转基因水稻比野生型水稻的净光合速率基本相同，自8点后GOC型转基因水稻比野生型水稻的净光合速率都高，并且9-12点GOC水稻净光合速率上升，而野生型水稻净光合速率略有下降，光照越强，两者净光合速率的差值越大；17点以后净光合速率基本相同。

（1）据图1分析可知，图1中的过程①，发生的是卡尔文循环/暗反应，反应进行的场所是叶绿体基质。

（2）据图1分析可知，在光照充足但胞间二氧化碳浓度相对不足的情况下，光呼吸会加强产生一定量的二氧化碳，弥补胞间二氧化碳相对不足；消耗光反应所产生的多余ATP和NADPH．故选BC。

（3）研究者在测定GOC型和野生型水稻净光合速率时，共选用了三株转基因水稻植株（2-3-7，3-6-6，4-2-3），其目的是减少实验误差，避免出现偶然性。故选A。

（4）GOC型转基因水稻水稻净光合速率高于野生型水稻，据图1分析其原因是转基因水稻（GOC），通过新增的代谢路径可以把C2在GLO、OXO、CAT三种酶的催化下转化为CO2，再重新进入卡尔文循环，避免了C2在转变为CO2造成损失，因此可以提高光合作用产量。故选C。

（5）据图2比较9-12点GOC型和野生型水稻对光强响应的差异表现在：9-12点GOC水稻净光合速率上升；野生型水稻净光合速率略有所下降；且光照越强，两者净光合速率的差值越大。