Question

马铃薯植株的叶肉细胞光合作用合成的有机物以蔗糖的形式通过韧皮部的筛管运输到地下的根、茎等器官，用于分解供能或储存。图1为马铃薯叶肉细胞内光合作用与需氧呼吸的部分过程示意图，其中①～⑤表示相关生理过程，a～f表示相关物质；图2为三碳糖磷酸、蔗糖与淀粉合成代谢途径，叶绿体上的磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi（磷酸分子）。回答下列问题：

（1）图1中b代表__________________，代表卡尔文循环的是__________________（填数字序号）。

（2）叶绿体内淀粉的合成与细胞溶胶中蔗糖的合成都需要碳反应产生的三碳糖磷酸，据图2分析，当细胞溶胶中Pi浓度__________________时，会限制三碳糖磷酸从叶绿体中运出，从而__________________淀粉在叶绿体内的合成。

（3）筛管中的蔗糖可积累到很高的浓度，猜测蔗糖可能通过__________________方式进入韧皮部筛管。

（4）为验证光合产物以蔗糖形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现：转基因植物出现严重的短根、短茎现象，其原因是__________________；该酶还导致叶肉细胞外__________________含量升高，被叶肉细胞吸收后，通过转运蛋白运至叶绿体内__________________（填“促进”或“抑制”）光合作用进行。

Answer

氧气 ② 较低 促进 主动转运 叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解胞外的蔗糖，导致进入筛管的蔗糖减少，根和茎得到的糖不足，生长困难 葡萄糖和果糖 抑制

【解析】

分析图1：①过程为光合作用的光反应阶段，在叶绿体类囊体薄膜上进行；②过程为光合作用暗反应阶段，在叶绿体基质上进行；③过程为有氧呼吸第一阶段，在细胞质基质进行；④过程为有氧呼吸第二阶段，在线粒体基质上进行；⑤过程为有氧呼吸第三阶段，在线粒体内膜上进行；a为NADPH， b为氧气，c为水，d为二氧化碳，e为丙酮酸，f为NADH。

（1）图1中b代表氧气；卡尔文循环（碳循环）即过程②。

（2）叶绿体内淀粉的合成与细胞溶胶中蔗糖的合成都需要碳反应产生的三碳糖磷酸，叶绿体上的磷酸转运器转运出1分子三碳糖磷酸的同时转运进1分子Pi（磷酸分子），当细胞溶胶中Pi浓度较低时，会限制三碳糖磷酸从叶绿体中运出，从而促进淀粉在叶绿体内的合成。

（3）筛管中的蔗糖可积累到很高的浓度，蔗糖可能通过主动转运从低浓度进入到高浓度韧皮部筛管中。

（4）为验证光合产物以蔗糖形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现：转基因植物出现严重的短根、短茎现象，说明植物生长严重缺乏糖类等能源物质，其原因是叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解胞外的蔗糖，导致进入筛管的蔗糖减少，根和茎得到的糖不足，生长困难；该酶水解胞外的蔗糖生成果糖和葡萄糖，导致叶肉细胞外果糖和葡萄糖含量升高，被叶肉细胞吸收后，通过转运蛋白运至叶绿体内，导致淀粉的含量增加，从而抑制光合作用进行。