【简答题】拟南芥是生物科学家进行研究的重要模式生物，分析下列相关研究，回答问题。
（1）遭受强光损伤的拟南芥幼叶细胞中，叶绿素酶（CLH）基因表达量明显上升，科研人员为研究幼叶应对强光影响的机制，分别测定野生型（WT）、CLH基因缺失的突变型（clh−1）和CLH基因过量表达的突变型（clh−2）拟南芥在强光照射后的生存率，结果如图1所示。据图可知，CLH基因可以____拟南芥在强光照射后的生存能力。

（2）科研人员研究发现，拟南芥的H基因突变体在22℃下生长与野生型无差别，而30℃下生长则叶片呈白色。
①30℃时，叶片呈白色的原因是叶绿体发育异常，____合成受阻所致。
②科研人员用特定抗体检测H蛋白在叶绿体内的分布，结果如图2所示（各泳道的蛋白上样量均保持一致），依据实验结果可以得出的结论是____________。
③H蛋白是一种热应激蛋白（温度升高时表达），调控叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。据此推测，H基因突变体在30℃时叶子呈白色的原因是________。
（3）干旱环境中植物的光合速率明显降低，进而造成农作物减产，科研人员发现低水平的H2S可增强植物抵御干旱的能力，他们选取拟南芥为实验材料进行以下实验（Rubisco酶可催化CO2与C5结合生成2分子C3），测得试验数据如图3所示，据图推测施加低浓度的H2S提高拟南芥的抗干旱能力的原因可能是____________________（回答两点）。

 

 

【答案】：

（1）提高

（2）    ①. 光合色素或叶绿素    ②. H蛋白主要分布于类囊体上    ③. H基因突变导致H蛋白30℃时不表达（H蛋白失活），叶绿体中RNA聚合酶活性降低，影响类囊体上与光合色素合成相关的基因转录，使光合色素合成受阻

（3）通过降低气孔导度从而减少水分的散失，通过提高Rubisco酶的活性来提高光合速率，增加有机物的生成量

【解析】：只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。例如，环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素（如温度），也是影响因子。
【详解】（1）图1曲线显示野生型拟南芥（WT）在强光照射时间超过一天后，生存率开始降低；CLH基因缺失的突变型拟南芥（clh−1）在强光照射时间超过一天后，生存率也开始降低，且降低幅度大于野生型拟南芥；CLH基因过表达的突变型拟南芥（clh−2）在强光照射时间超过一天后，生存率不变，可以推测CLH基因可以提高拟南芥在强光照射后的生存能力。
（2）①在正常情况下，叶片呈绿色是因为叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素等色素的原因，30℃时，叶片呈白色的原因是叶绿体发育异常，这是由于光合色素合成受阻所致。
②由图可知H蛋白在叶绿体中的存在部位是叶绿体基质中含量低，而在类囊体薄膜中含量高，根据实验结果可知：H蛋白主要分布于类囊体上。
③H蛋白是一种热应激蛋白（温度升高时表达），调控叶绿体基因编码的RNA聚合酶的活性。据此推测，H基因突变体在30℃时叶子呈白色的原因是H基因突变导致H蛋白30℃时不表达（H蛋白失活），叶绿体中RNA聚合酶活性降低，影响类囊体上光合色素合成相关基因转录，使光合色素合成受阻。
（3）对比C、D两组的实验数据可知，干旱条件下施加低浓度的HS后，气孔导度明显降低，可减少水分的散失，避免植物因过度失水而干枯死亡，同时，H2S还可通过提高Rubisco酶的活性来提高光合速率，从而增加有机物的生成量，在干旱条件下仍能生长。