Question

【題目】為研究南瓜砧木嫁接對(duì)西瓜幼苗低溫抗性的影響機(jī)制，科研人員進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。

（1）以南瓜為砧木、西瓜為接穗構(gòu)建的南瓜砧木嫁接苗為實(shí)驗(yàn)組，以____為對(duì)照組，測(cè)定兩組西瓜苗的冷害指數(shù)（反映植物在寒冷環(huán)境的受損傷程度），得到如下結(jié)果：

結(jié)果顯示：______，說明南瓜砧木嫁接苗能更有效地抵抗低溫脅迫。

（2）葉綠體的____上有光系統(tǒng)I（PSI）和光系統(tǒng)II（PSII），它們可以吸收不同波長的光，將水光解釋放的電子進(jìn)行傳遞，促進(jìn)生成____，最終用于碳反應(yīng)。當(dāng)植物吸收的光能超過自身接受程度時(shí)，光系統(tǒng)會(huì)通過熱能散失等調(diào)節(jié)性能量耗散方式，將吸收的光能消耗掉來保護(hù)自身；未被消耗的能量會(huì)損傷光系統(tǒng)----這種方式為非調(diào)節(jié)性能量耗散。已有研究發(fā)現(xiàn)，低溫會(huì)引起PSII損傷。研究人員分別在常溫和低溫下對(duì)兩組幼苗的PSII所吸收光能的利用情況進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如下圖：

據(jù)圖分析，南瓜砧木嫁接能提高西瓜幼苗低溫抗性的機(jī)理：____

（3）研究人員還在低溫下測(cè)定了碳反應(yīng)中4個(gè)關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄情況，首先提取葉片中___，并使用特定的引物，____得到cDNA，定量PCR測(cè)定顯示：實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組的各基因轉(zhuǎn)錄水平均明顯提高，說明___

Answer 1

【答案】以西瓜為砧木和接穗的嫁接苗 實(shí)驗(yàn)組冷害指數(shù)始終低于對(duì)照組，且冷害指數(shù)不隨低溫脅迫的持續(xù)而上升 類囊體（膜） [H]和ATP 增加PSⅡ的電子傳遞效率和調(diào)節(jié)性能量耗散比例，降低非調(diào)節(jié)性能量耗散的比例，減少過多吸收的光能對(duì)PSⅡ的損傷程度 總RNA 反（逆）轉(zhuǎn)錄 南瓜嫁接苗在低溫下可以保持更高水平的碳反應(yīng)速率

【解析】

根據(jù)光合作用的過程：①光反應(yīng)階段：場(chǎng)所是類囊體薄膜；a．水的光解：2H2O→4[H]+O2；b．ATP的生成：ADP+Pi→ATP；

②暗反應(yīng)階段：場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)；a．CO2的固定：CO2 +C5→2C3；b．三碳化合物的還原：2C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5+H2O。

（1）實(shí)驗(yàn)遵循單因素變量原則，故以南瓜為砧木、西瓜為接穗構(gòu)建的南瓜砧木嫁接苗為實(shí)驗(yàn)組；則以西瓜為砧木和接穗的嫁接苗為對(duì)照組，測(cè)定兩組西瓜苗的冷害指數(shù)（反映植物在寒冷環(huán)境的受損傷程度）。通過曲線圖分析可知：實(shí)驗(yàn)組冷害指數(shù)始終低于對(duì)照組，且冷害指數(shù)不隨低溫脅迫的持續(xù)而上升，說明南瓜砧木嫁接苗能更有效地抵抗低溫脅迫。

（2）葉綠體的類囊體（膜）上有光系統(tǒng)I（PSI）和光系統(tǒng)II（PSII）。它們可以吸收不同波長的光，將水光解釋放的電子進(jìn)行傳遞，促進(jìn)生成[H]和ATP。據(jù)圖分析，增加PSⅡ的電子傳遞效率和調(diào)節(jié)性能量耗散比例，降低非調(diào)節(jié)性能量耗散的比例，減少過多吸收的光能對(duì)PSⅡ的損傷程度，可使南瓜砧木嫁接能提高西瓜幼苗低溫抗性。

（3）基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是RNA，故首先提取葉片中總RNA，并使用特定的引物，反（逆）轉(zhuǎn)錄得到cDNA。通過定量PCR測(cè)定顯示：實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組的各基因轉(zhuǎn)錄水平均明顯提高，說明南瓜嫁接苗在低溫下可以保持更高水平的碳反應(yīng)速率。