閱讀以下材料，回答（1）~（4）題。建立D1合成新途徑，提高植物光合效率植物細胞中葉綠體是進行光合作用的場所，...

問題詳情：

閱讀以下材料，回答（1）~（4）題。

建立D1合成新途徑，提高植物光合效率

植物細胞中葉綠體是進行光合作用的場所，高溫或強光常抑制光合作用過程，導致作物嚴重減產。光合複合體PSII是光反應中吸收、傳遞並轉化光能的一個重要場所，D1是PSII的核心蛋白。高溫或強光會造成葉綠體內活*氧（ROS）的大量累積。相對於組成PSII的其他蛋白，D1對ROS尤為敏感，極易受到破壞。損傷的D1可不斷被新合成的D1取代，使PSII得以修復。因此，D1在葉綠體中的合成效率直接影響PSII的修復，進而影響光合效率。

葉綠體為半自主*的細胞器，具有自身的基因組和遺傳資訊表達系統。葉綠體中的蛋白一部分由葉綠體基因編碼，一部分由核基因編碼。核基因編碼的葉綠體蛋白在N端的轉運肽引導下進入葉綠體。編碼D1的基因psbA位於葉綠體基因組，葉綠體中積累的ROS也會顯著抑制psbAmRNA的翻譯過程，導致PSII修復效率降低。如何提高高溫或強光下PSII的修復效率，進而提高作物的光合效率和產量，是長期困擾這一領城科學家的問題。

近期我國科學家克隆了擬南芥葉綠體中的基因psbA，並將psbA與編碼轉運肽的DNA片段連線，構建融合基因，再與高溫響應的啟動子連線，匯入擬南芥和水稻細胞的核基因組中。檢測表明，與野生型相比，轉基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增加，高溫下大幅增加；在高溫下，PSII的光能利用能力也顯著提高。在南方育種基地進行的田間實驗結果表明，與野生型相比，轉基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（乾重）均有大幅提高，增產幅度在8．1%~21．0%之間。

該研究通過基因工程手段，在擬南芥和水稻中補充了一條由高溫響應啟動子驅動的D1合成途徑，從而建立了植物細胞D1合成的“雙途徑”機制，具有重要的理論意義與應用價值。隨著溫室效應的加劇，全球氣候變暖造成的高溫脅迫日益成為許多地區糧食生產的嚴重威脅，該研究為這一問題提供瞭解決方案。

（1）光合作用的__________反應在葉綠體類囊體膜上進行，類囊體膜上的蛋白與__________形成的複合體吸收、傳遞並轉化光能。

（2）運用文中資訊解釋高溫導致D1不足的原因___________。

（3）若從物質和能量的角度分析，選用高溫響應的啟動子驅動psbA基因表達的優點是： ________________。

（4）對文中轉基因植物細胞D1合成“雙途徑”的理解，正確的敘述包括__________。

A．細胞原有的和補充的psbA基因位於細胞不同的部位

B．細胞原有的和補充的D1的mRNA轉錄場所不同

C．細胞原有的和補充的D1在不同部位的核糖體上翻譯

D．細胞原有的和補充的D1發揮作用的場所不同

E．細胞原有的和補充的D1發揮的作用不同

【回答】

光反應    葉綠體的*素    ①高溫導致ROS積累，使D1受到破壞；②ROS積累抑制了psbAmRNA的翻譯，影響了D1的合成    提高了光能利用率和植物的淨光合作用速率，使植物增產    ABC   

【解析】

【分析】

葉綠體呈扁平的橢球形或球形，具有雙層膜，主要存在綠*植物葉肉細胞裡，葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，是植物細胞的“養料製造車間”和“能量轉換站”，含有葉綠素和類胡蘿蔔素，還有少量DNA和RNA，葉綠素分佈在基粒片層的膜上．在片層結構的膜上和葉綠體內的基質中，含有光合作用需要的酶；葉綠體是半自主細胞器。

【詳解】

（1）光合作用的光反應過程在葉綠體類囊體膜上進行，類囊體膜上的蛋白與葉綠體的*素形成複合體。

（2）根據文中資訊“高溫或強光會造成葉綠體內活*氧（ROS）的大量累積。相對於組成PSII的其他蛋白，D1對ROS尤為敏感，極易受到破壞，編碼D1的基因psbA位於葉綠體基因組，葉綠體中積累的ROS也會顯著抑制psbAmRNA的翻譯過程”，所以高溫導致D1不足的原因有：①高溫導致ROS積累，使D1受到破壞；②ROS積累抑制了psbAmRNA的翻譯，影響了D1的合成。

（3）根據題幹資訊“與野生型相比，轉基因植物中D1的mRNA和蛋白在常溫下有所增加高溫下大幅增加；在高溫下，PSII的光能利用能力也顯著，提高轉基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量（乾重）均有大幅提高”，所以選擇高溫相應啟動子psbA基因表達的優點是提高了光能利用率和植物的淨光合作用速率，使植物增產。

（4）D1合成雙途徑只①編碼D1的基因psbA 位於葉綠體基因組，所以D1在葉綠體中編碼合成；②將psbA與編碼轉運肽的DNA片段連線，構建融合基因，再與高溫響應的啟動子連線，匯入擬南芥和水稻細胞的核基因組中，所以D1也可以通過細胞核基因編碼控制合成。

A、根據以上分析，細胞原有的基因位於葉綠體中，而補充的psbA基因位於細胞核中，A正確；

B、細胞原有的的轉錄場所在葉綠體，而補充的D1的mRNA轉錄場所在細胞核中，B正確；

C、細胞原有的的翻譯場所在位於葉綠體的核糖體上進行，而補充的D1在位於細胞質中的核糖體進行翻譯過程，C正確；

D、細胞原有的和補充的D1發揮作用的場所都是在葉綠體中合成PSII，D錯誤；

E根據D項分析，二者作用都是去合成PSII，E錯誤。

故選ABC。

【點睛】

本題需要考生仔細閱讀文章，從文章中找到有用的資訊同時結合光合作用的過程進行分析作答。

知識點：光合作用

題型：綜合題