《2025年创新设计高考总复习高中生物》

3. (2024·安徽卷，16)
为探究基因 OsNAC 对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC 敲除突变体(KO)及 OsNAC 过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。

回答下列问题。
(1)旗叶从外界吸收 1 分子 CO₂ 与核酮糖 - 1，5 - 二磷酸结合，在特定酶作用下形成 2 分子 3 - 磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3 - 磷酸甘油酸接受ATP和NADPH释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为糖类和$\mathrm{C_5}$。
(2)与 WT 相比，实验组 KO 与 OE 的设置分别采用了自变量控制中的减法原理、加法原理(填科学方法)。
(3)据表可知，OsNAC 过量表达会使旗叶净光合速率增大。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。

结合图表，分析 OsNAC 过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①_；②_。

答案：
(1)ATP和NADPH 糖类和$\mathrm{C_5}$
(2)减法原理 加法原理
(3)增大 ①与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用 ②与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)从叶绿体中运出，从而促进旗叶的光合作用
解析
(1)旗叶从外界吸收的$\mathrm{CO_2}$用于暗反应。在特定酶的作用下，1分子的$\mathrm{CO_2}$与核酮糖-1,5-二磷酸($\mathrm{C_5}$)结合，形成2分子的3-磷酸甘油酸($\mathrm{C_3}$)。接着在有关酶的催化作用下，$\mathrm{C_3}$接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，随后，一些接受能量并被还原的$\mathrm{C_3}$，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类，另一些接受能量并被还原的$\mathrm{C_3}$，经过一系列变化，又形成$\mathrm{C_5}$。
(2)在对照实验中，控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”，即与常态比较，人为增加或去除某种影响因素。根据题干信息，与WT相比，KO是$\mathrm{OsNAC}$敲除突变体，相当于人为去除了某种影响因素，属于“减法原理”；OE是$\mathrm{OsNAC}$过量表达株，相当于增加了某种影响因素，属于“加法原理”。
(3)据表中数据分析可知，WT组净光合速率为$24.0\ \mathrm{\mu mol\cdot m^{-2}\cdot s^{-1}}$，而OE组净光合速率为$27.7\ \mathrm{\mu mol\cdot m^{-2}\cdot s^{-1}}$，故$\mathrm{OsNAC}$过量表达会使旗叶净光合速率增大。①据表中数据分析可知，与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，可以使旗叶捕获更多的光能，促进其光合作用，使其净光合速率增大；②根据柱形图分析可知，与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，蔗糖转运蛋白可以及时将更多的光合产物(蔗糖)从叶绿体中运出，避免光合产物的积累影响光合作用的速率，从而促进旗叶的光合作用，使其净光合速率增大。

情境·探究·长句
黑白瓶法多用于研究浮游植物的生产量，所用白瓶完全透光，黑瓶不透光。用若干个黑白瓶，装入某湖泊一定水层的 1 L 湖水后密闭，进行实验测试，结果如图所示。

(1)a 光照强度下，24 h 黑瓶中溶解氧降低的原因是什么？其变化可用于反映什么指标？白瓶中溶解氧基本不变的原因是什么？
_
(2)瓶中生物 24 h 呼吸作用消耗的氧气量是多少？7 mg
(3)a 光照强度下，能否满足瓶中生物对氧气的需求量？此时瓶中生物光合作用释放的氧气量是多少？刚好满足；0

答案：
(1)黑瓶中生物呼吸作用消耗氧气，而不能产生氧气，溶解氧降低；其变化可用于反映瓶中生物的呼吸速率；白瓶中生物呼吸作用消耗的氧气量与光合作用产生的氧气量相等。
(2)$7\ \mathrm{mg}$。
(3)刚好满足；0。