Question

光合能力是作物产量的重要决定因素。为研究水稻控制光合能力的基因，科研人员获得了一种植株高度和籽粒重量都明显下降的水稻突变体，并对其进行了相关实验。

（1）叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，能够______________和利用光能，光反应阶段生成的ATP和[H]参与在__________（场所）中进行的C₃_________过程，该过程的产物可以在一系列酶的作用下转化为蔗糖和淀粉。

（2）科研人员用电镜观察野生型和突变体水稻的叶绿体，结果如下图所示。与野生型相比，突变体的叶绿体出现了两方面的明显变化：①_____________；②_____________。此实验从_________水平分析了突变体光合产量变化的原因。

（3）半乳糖脂是类囊体膜的主要脂质成分，对于维持类囊体结构具有重要作用，酶G参与其合成过程。测序发现，该突变体的酶G基因出现异常。科研人员测定了野生型、突变体和转入酶G基因的突变体中的半乳糖脂及叶绿素含量，结果如下表所示。

	野生型	突变体	转入酶G基因的突变体
半乳糖脂相对值	34	26	33
叶绿素含量相对值	3．42	2．53	3．41

对比三种拟南芥的测定结果可知，________________________________。

（4）综合上述研究，请解释在相同光照条件下，突变体产量下降的原因____________。

（5）若要利用酶G基因培育高产水稻，一种可能的思路是：将酶G基因转入___________（选填野生型或突变体）水稻，检测__________是否提高。

Answer

吸收 叶绿体基质 还原 突变体的叶绿体类囊体结构散乱 淀粉粒数量减少 细胞 突变体的半乳糖脂和叶绿素含量均低于野生型，转入酶G基因后两者含量恢复 酶G基因异常，半乳糖脂和叶绿素含量降低，影响类囊体结构，进而影响光反应，导致暗（碳）反应合成的蔗糖和淀粉减少 野生型 产量或光合速率

【解析】

分析题意可知，该题以突变体水稻为材料研究控制光合能力的基因，比较电镜下观察到的野生型和突变体水稻的叶绿体结构可知，与野生型水稻的叶绿体相比，突变体水稻的叶绿体中类囊体结构分布散乱，且叶绿体中合成的淀粉粒数量明显减少；根据测序发现，突变体的酶G基因出现异常，科研人员测定了野生型、突变体和转入酶G基因的突变体中的半乳糖脂及叶绿素含量，根据结果可知酶G基因影响了叶绿体的结构和色素含量。

（1）光合色素可以吸收和利用光能，光反应阶段生成的ATP和[H]参与在叶绿体基质中的C3的还原过程。

（2）与野生型相比，突变体的叶绿体类囊体结构散乱，淀粉粒数量减少；图片是在电镜下观察到的图像，所以是在细胞水平上分析了突变体光合产量变化的原因。

（3）突变体G基因出现异常，所以半乳糖脂相对值和叶绿素含量相对值都下降，而转入酶G基因后，两项指标恢复，所以得出结论：突变体的半乳糖脂和叶绿素含量均低于野生型，转入酶G基因后两者含量恢复。

（4）突变体产量下降的原因是酶G基因异常，半乳糖脂和叶绿素含量降低，影响类囊体结构，进而影响光反应，导致暗（碳）反应合成的蔗糖和淀粉减少。

（5）根据题干中的信息酶G基因可以提高叶绿素含量的相对值从而提高产量，所以可以将酶G基因转入野生型水稻，检测产量或光合速率是否提高。