為提高水稻產量和磷肥利用率,科研人員開展相關研究。
(1)農作物根部從土壤中吸收的氮、磷、鉀等元素,可參與多種生命活動。其中,磷元素可用于合成 ATP、NADPHATP、NADPH(至少寫兩種)等有機物,參與光合作用。
(2)農作物將光合作用產生的有機物運輸至籽粒中,并以淀粉形式儲存,稱為“籽粒灌漿”,籽粒灌漿情況直接決定農作物產量。研究人員分別檢測野生型(WT)和P基因缺失突變型(pho)水稻籽粒重量和有機物合成量,結果如圖1和圖2所示。據圖1可知,相對于WT,隨授粉后時間增加,P基因缺失突變型的水稻籽粒重量比WT型增加得慢隨授粉后時間增加,P基因缺失突變型的水稻籽粒重量比WT型增加得慢;結合圖2結果推測,P蛋白的作用可能是 促進葡萄糖合成淀粉促進葡萄糖合成淀粉。
(3)研究表明,P基因在籽粒胚乳高表達。據推測,P蛋白可能是一種磷的轉運蛋白,且參與內運和外排兩個過程。為進一步確認P蛋白的作用機制,科研人員完成下列實驗。
①科研人員分別測定WT和pho水稻胚乳細胞中磷的含量,若 WT水稻胚乳細胞中磷的含量明顯低于pho水稻WT水稻胚乳細胞中磷的含量明顯低于pho水稻,則可作為P蛋白參與磷的外排過程的證據之一,且以外排作用為主。
②已知ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化胚乳細胞中葡萄糖和磷的利用,最終合成淀粉。科研人員檢測WT和pho水稻胚乳細胞中AGPase的表達量和AGPase的活性,結果如圖3和圖4所示。
結果表明,pho水稻胚乳細胞中異常含量的磷 既抑制AGPase的基因表達,也抑制AGPase的活性既抑制AGPase的基因表達,也抑制AGPase的活性。
③在正常水稻籽粒灌漿時,磷和葡萄糖等被運入胚乳細胞中,用于淀粉的合成,生成淀粉的同時又會產生磷。基于上述研究分析,該過程產生的“無用”的磷需要 維持在一定含量維持在一定含量,這種機制可保證胚乳細胞持續合成淀粉。
(4)在缺乏磷的土壤中,農作物高效利用和重新分配磷對產量提升顯得尤為重要。基于上述研究,對該環境中水稻育種提出一條合理性建議:在水稻籽粒灌漿時給水稻適當釋放磷肥在水稻籽粒灌漿時給水稻適當釋放磷肥。
【答案】ATP、NADPH;隨授粉后時間增加,P基因缺失突變型的水稻籽粒重量比WT型增加得慢;促進葡萄糖合成淀粉;WT水稻胚乳細胞中磷的含量明顯低于pho水稻;既抑制AGPase的基因表達,也抑制AGPase的活性;維持在一定含量;在水稻籽粒灌漿時給水稻適當釋放磷肥
【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:60引用:3難度:0.9
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