Question

【題目】研究人員發現一種根短、白化的水稻突變體sral，利用該突變體可以深入研究植物葉綠體發育和光合作用的調控機制。下表為長勢一致且生長狀況良好的野生型水稻WT和突變體水稻sral植株，在適宜條件下測定的光合參數。請回答下列問題：

水稻品種	光合速率	氣孔導度	胞間濃度
WT	11.77	0.30	298.44
sral	-3.61	0.18	424.52

（1）的固定量直接反映植物光合作用過程中的____反應速率，光合速率為負值表明___________。據上表分析，sra1植株光合速率的顯著降低_____（填“是”或“不是”）由攝入的量變化引起的。

（2）利用分光光度計對WT和sral植株進行光合色素含量的測定，推測sral植株中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量_______。

（3）研究還發現過氧化氫酶（CAT）參與水稻細胞內有害物質（超氧自由基）的分解，膜脂過氧化物（MDA）的增多會加劇膜的損傷。下圖為WT和sral植株中上述兩種物質相對含量的測定結果：

實驗結果表明，sral植株中的CAT含量比WT植株中的低，推測sral植株光合速率下降的原因是__________導致超氧自由基含量增加，加速MDA的積累，造成____________膜結構的損傷。

（4）綜上所述，sral植株白化的根本原因可能是_________。此外，該突變體根明顯變短，所以對__________，加劇水稻光合速率的降低。

Answer 1

【答案】碳 呼吸速率大于光合速率 不是 極低（都接近于零） CAT相對含量下降 類囊體（葉綠體） CAT合成基因表達量減少引起葉綠體損傷 水分和無機鹽的吸收減少

【解析】

（1）分析題文描述和表格信息：sral植株為白化的水稻突變體，缺乏葉綠體，其氣孔導度、胞間CO2濃度分別低于、高于WT植株，說明sral植株的光合速率的降低不是由于CO2量攝入不足引起。表中的光合速率出現了負值，表示的是凈光合速率。（2）分析題文描述和柱形圖可知：sral植株中過氧化氫酶（CAT）的含量比WT植株中的低，分解細胞內有害物質（超氧自由基）的能力較WT植株弱，造成膜脂過氧化物（MDA）在細胞內積累，加劇膜的損傷。

(1) CO2是碳反應的原料，直接參與碳反應階段的CO2固定過程，因此CO2的固定量直接反映植物光合作用過程中的碳反應速率。表中的光合速率為負值，表示的是凈光合速率，而凈光合速率＝（實際）光合速率－呼吸速率。可見，光合速率為負值表明呼吸速率大于光合速率。表中信息顯示：sral植株胞間CO2濃度遠遠高于WT植株胞間CO2濃度，說明sra1植株光合速率的顯著降低不是由攝入CO2量的變化引起。

(2) sral植株為白化的水稻突變體，缺乏葉綠體，而葉綠體中含有的光合色素為葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素，因此sral植株中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量極低（都接近于零）。

(3)柱形圖顯示：sral植株中過氧化氫酶（CAT）的含量比WT植株中的低，膜脂過氧化物（MDA）的含量比WT植株中的高，而過氧化氫酶（CAT）參與水稻細胞內有害物質（超氧自由基）的分解，膜脂過氧化物（MDA）的增多會加劇膜的損傷，據此可推測sral植株光合速率下降的原因是CAT相對含量下降導致超氧自由基含量增加，加速MDA的積累，造成類囊體（葉綠體）膜結構的損傷。

(4) 綜上所述，sral植株白化的根本原因可能是CAT合成基因表達量減少引起葉綠體損傷。該突變體根明顯變短，導致對水分和無機鹽的吸收減少，加劇水稻光合速率的降低。