基因C29是调控光合作用的重要基因，研究人员利用某品种水稻的野生型构建了基因C29的敲除突变体(甲)和基因C29过量表达株(乙)，并进行了相关实验。回答下列问题：

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1. 基因C29是调控光合作用的重要基因，研究人员利用某品种水稻的野生型构建了基因C29的敲除突变体(甲)和基因C29过量表达株(乙)，并进行了相关实验。回答下列问题：

(1) 水稻旗叶是水稻植株顶部的主茎叶片。研究人员测定了灌浆期旗叶的叶绿素含量，结果如图所示。在旗叶细胞中，叶绿素位于叶绿体的上。提取叶绿素时，为防止研磨中色素被破坏，常向研钵中加入。

(2) 据图分析，相同光照强度下，三种水稻中在单位时间内释放氧气最多的是，理由是。

(3) 光合作用的产物有部分是蔗糖，旗叶中的蔗糖含量过高反而会抑制旗叶的光合作用。研究人员测定了三种水稻中蔗糖转运蛋白C29的相对含量，结果如表所示。

水稻类型	野生型	甲	乙
蔗糖转运蛋白C29的相对含量	+++	+	+++++

注：“+”越多，相对含量越高

研究发现，甲的产量明显低于野生型和乙的。据表分析，其原因可能是。

【考点】

叶绿体色素的提取和分离实验; 影响光合作用的环境因素; 叶绿体的结构和功能;

【答案】

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实验探究题普通

1. 植物在长期进化过程中，为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSII损伤修复机制。重金属镉（Cd）很难被植物分解，可破坏PSII（参与水光解的色素-蛋白质复合体），进而影响植物的光合作用。

(1) 光合作用过程中，NADPH的作用是。PSII中的色素可用（溶剂）进行提取，分离各种色素所用到的方法是，溶解度最高的色素是，所呈现出的颜色是。

(2) 为初步探究转甜菜碱基因（BADH基因）番茄株系抵抗Cd²⁺毒害的机理，研究人员用野生型番茄（WT）和转BADH 番茄株系（L7、L10、L42）进行实验，检测其甜菜碱（GB）的表达量（图甲），再用5mmol/L的（CdCl₂培养液对其根系进行处理，检测番茄叶片的Cd²⁺含量，结果如图乙。

据上图推测，转BADH基因番茄株系抵抗Cd²⁺毒害的机理可能是（答出2点即可）

(3) 叶黄素循环是紫黄质脱环氧化物酶（VDE）和玉米黄质环氧酶（ZEP）介导的紫黄质（V）、花药黄质（A）和玉米黄质（Z）3种组分的相互转变。光能过剩时，V在 VDE的作用下发生脱环作用经A转化成Z，Z含量达到一定值时可激发并促进NPQ，耗散多余的光能，减少对 PSII的损伤。ZEP可催化Z重新环化并经 A 形成V。已知VDE 在酸性条件下被激活，ZEP在碱性条件下起作用，推测光照过强时植物NPQ 得以进行的原因是。

(4) 为进一步探究D1 蛋白周转和叶黄素循环在番茄光保护机制中的作用，科研人员用叶黄素循环抑制剂（DTT）、D1 蛋白周转抑制剂（SM）和5mmol/LPI20的CdCl₂处理离体的番茄叶片，检测PI值（性能指数，反映PSII的整体功能），结果如图丙。

据图分析，镉胁迫条件下，叶黄素循环对番茄的保护比D1周转蛋白对番茄的保护（填“强”“弱”“相等”），判断依据是。

实验探究题普通

2. 某野生绿色植物具有极高的种植价值，科研人员为了研究其叶片在不同光照强度下对密闭水浴箱内的CO₂浓度变化速率的影响，特设置图一装置，其中A～E时间段光源逐渐向左移动。假设实验过程中的呼吸强度不变，其他条件适宜，所测得结果如图二曲线所示。回答下列问题：

(1) 实验室中常用（试剂）提取该绿色植物叶片中的色素；用纸层析法分离色素时，叶绿素a和叶绿素b在层析液中溶解度较大的是。

(2) 叶片的呼吸速率为，影响叶片光合速率大小的主要内部因素是，水浴箱的作用是。

(3) AB时间段，小室内CO₂ ，浓度（填“增大”或“减小”）。解释AB时间曲线出现这种变化趋势的原因：。实验进行到E时，光源不再移动，F时限制叶片光合速率的主要环境因素是。

(4) 请设计一个实验以确定绿色植物的最适光照强度，写出实验思路：。

实验探究题普通

3. 交叉适应性是指植物在经历某种环境胁迫后，能够提高对另一种环境胁迫抗性的现象。某农科院开展实验探究了干旱预处理后水稻对高温胁迫的响应，以期为水稻抗逆性研究提供新思路，实验处理与结果如下表（PEG-6000 溶液可模拟干旱胁迫）。回答下列问题：

组别	实验处理	渗透调节物质含量			光合参数
组别	实验处理	可溶性糖 mg·g^-1	可溶性蛋白mg·g^-1	脯氨酸mg·g^-1	净光合速率μmol·（m²·g）^-1	气孔导度nmol·（m²·g）^-1	相对叶绿素含量
正常对照组	营养液中不添加PEG-6000，昼夜温度为30 ℃/25 ℃培养	1.9	0.26	0.1	18.42	0.53	37.99
单一干旱组	营养液中添加 PEG-6000，昼夜温度为30 ℃/25 ℃培养	2.8	0.45	0.2	16.13	0.38	38.99
单一高温组	营养液中不添加PEG -6000，昼夜温度为 38 ℃/25 ℃培养	2.8	0.42	0.2	16.06	0.40	37.47
干旱一高温组	?	4.2	0.55	0.3	16.53	0.42	39.41

(1) 表中“干旱一高温组”的实验处理首先是，再用不添加 PEG-6000的营养液恢复培养至正常，最后在环境下培养。

(2) 本实验采用分光光度法测定相对叶绿素含量，该方法根据有色物质对光的吸收程度来确定物质的含量。据此推测，实验设定的波长主要为光的波长。除此之外，还可通过纸层析法比较粗略判断叶绿素含量，在此之前提取叶绿素时加入碳酸钙的目的是。

(3) 实验结果显示胁迫对水稻生长影响最大，依据是。

(4) 实验结果表明适度的干旱预处理提高了水稻的耐热性，根据表格中相关物质含量和参数，推测调节机制可能是：①干旱预处理后，可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量升高，，以缓解高温对细胞的伤害；②干旱预处理下减弱了（答出一点），以使水稻植株在高温胁迫下仍能保持较高的光合作用强度。

实验探究题普通