- 探究：环境因素对光合作用强度的影响
- 共1687题
将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如图1所示．在连续60分钟监测的过程中，植物一段时间以固定的光照强度持续照光，其余时间则处于完全黑暗中，其他条件相同且适宜，测得瓶内CO2浓度变化结果如图2所示．据此分析可知（ ）
正确答案
解析
解：A、最初10min内，以固定的光照强度持续照光，植物的光合作用强度大于呼吸作用强度，导致瓶内CO2浓度逐渐下降，曲线的斜率代表二氧化碳的减少速率，逐渐减少说明光合作用强度逐渐减弱，A错误；
B、题中提出“植物一段时间以固定的光照强度持续照光，其余时间则处于完全黑暗中”，因此不存在有光照时光合作用会小于呼吸作用，而第20～30min内，瓶内CO2浓度上升，这是呼吸作用的结果，B错误；
C、同B项可得，第40～60min内，瓶内植物无光照，植物只进行呼吸作用，导致CO2浓度升高，C错误；
D、瓶内植物在20min之前一直光照，在照光时段内净光合作用速率平均为（1750-150）÷20=80ppmCO2/min，呼吸速率平均为（550-150）÷40=10ppmCO2/min，所以实际的光合作用速率平均为90ppmCO2/min，D正确．
故选：D．
将盛有等量小球藻的8支密闭试管，在暗室中放置一段时间后，用下表中强度相同的光分别照射每支试管1-2h，下列叙述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、由于色素对绿光吸收最少，光反应产生的[H]和ATP最少，还原的二氧化碳最少，导致试管中二氧化碳最多，所以分别向2-8支试管加入酸碱指示剂，5号试管中溶液酸性最强，A正确；
B、照光前将小球藻在暗室放置一段时间目的是消耗掉已有的淀粉，属于饥饿处理，以排除原有淀粉对实验的干扰，B正确；
C、紫外光照射的1号试管中的小球藻最容易发生基因突变，C正确；
D、只有小球藻进行的光合作用大于其呼吸作用时，才有淀粉积累，所以分别向8支试管滴加碘液，不能检测小球藻是否进行光合作用，D错误．
故选：D．
玉米的碳同化效率明显高于水稻，PEPC酶是玉米进行CO2固定的关键酶．请回答相关问题：
（1）PEPC酶基因的表达与其功能有关．为培育转PEPC酶基因水稻，科学家应从玉米的______细胞中获取PEPC酶的mRNA，然后在______酶的作用下合成目的基因．
（2）科研工作者测得光照强度对转PEPC酶基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果，如图所示（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）．
①水稻细胞产生和消耗O2的具体场所依次是______．
②据图分析，光照强度低于8×102μmol•m-2•s-1时，影响原种水稻光合速率的主要环境因素是______．
③根据图1、图2，光照强度为10×102μmol•m-2•s-1时，转基因水稻的光合速率高于原种水稻，其主要原因是______；光照强度为14×102μmol•m-2•s-1时，转基因水稻依然比原种水稻光合速率高，推测在强光下PEPC酶催化固定CO2的能力______．
④根据研究结果，转基因水稻更适宜栽种在______环境中．
（3）以上的研究不能证明转PEPC酶基因植物的光合速率都比原种的植物高．要得到此结论应如何进一步设计实验？______．
正确答案
解：（1）为培育转PEPC酶基因水稻，科学家应从玉米的叶肉细胞细胞中获取PEPC酶的mRNA，然后在逆转录酶的作用下合成目的基因．
（2）①水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是叶绿体，叶绿体类囊体薄膜捕获光能进行水的光解产生氧气．线粒体进行有氧呼吸，有氧呼吸的第三阶段线粒体内膜将[H]与氧气结合24[H]+6O
②分析题图曲线可知，当光照强度低于8×102μmol•m-2•s-1时，随光照强度增加，气孔导度和光合作用速率增强，说明影响光合作用的因素主要是光照强度．
③当光照强度大于10×102μmol•s-1时，影响原种水稻光合速率的内在因素是色素、酶的含量；光照强度为10～14×102μmol•s-1时，由于酶的活性等光照强度增加与CO2供应不足对光合速率的正负影响相互抵消，所以原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变．
④由气孔导度与光强度关系曲线可看出转基因水稻较普通水稻的气孔度大，其原因为转基因水稻导入了PEPC酶的因素，说明此酶有促进气孔打开或增大作用，同时转基因水稻在较强光照下光合速率却更强说明更能适应较强光照环境．
（3）为证明转PEPC酶基因植物的光合速率都比原种的植物高，进一步设计实验：将PEPC酶基因转入不同种类的植物，测量并比较转基因植物与非转基因植物的光合速率的大小．
故答案为：
（1）叶肉细胞；逆转录
（2）①叶绿体类囊体薄膜、线粒体内膜
②光照强度
③气孔导度大，CO2供给充分；增强
④强光
（3）将PEPC酶基因转入不同种类的植物，测量并比较转基因植物与非转基因植物的光合速率的大小
解析
解：（1）为培育转PEPC酶基因水稻，科学家应从玉米的叶肉细胞细胞中获取PEPC酶的mRNA，然后在逆转录酶的作用下合成目的基因．
（2）①水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是叶绿体，叶绿体类囊体薄膜捕获光能进行水的光解产生氧气．线粒体进行有氧呼吸，有氧呼吸的第三阶段线粒体内膜将[H]与氧气结合24[H]+6O
②分析题图曲线可知，当光照强度低于8×102μmol•m-2•s-1时，随光照强度增加，气孔导度和光合作用速率增强，说明影响光合作用的因素主要是光照强度．
③当光照强度大于10×102μmol•s-1时，影响原种水稻光合速率的内在因素是色素、酶的含量；光照强度为10～14×102μmol•s-1时，由于酶的活性等光照强度增加与CO2供应不足对光合速率的正负影响相互抵消，所以原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变．
④由气孔导度与光强度关系曲线可看出转基因水稻较普通水稻的气孔度大，其原因为转基因水稻导入了PEPC酶的因素，说明此酶有促进气孔打开或增大作用，同时转基因水稻在较强光照下光合速率却更强说明更能适应较强光照环境．
（3）为证明转PEPC酶基因植物的光合速率都比原种的植物高，进一步设计实验：将PEPC酶基因转入不同种类的植物，测量并比较转基因植物与非转基因植物的光合速率的大小．
故答案为：
（1）叶肉细胞；逆转录
（2）①叶绿体类囊体薄膜、线粒体内膜
②光照强度
③气孔导度大，CO2供给充分；增强
④强光
（3）将PEPC酶基因转入不同种类的植物，测量并比较转基因植物与非转基因植物的光合速率的大小
为了研究钙离子对NaCl胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响，研究人员设计了如下实验，结果见下表．
请回答：
（1）丙组和甲组相比，光合速率下降的原因可能是：
①______减少，使光反应减弱，导致碳反应中______的过程减弱；
②高盐处理下，植物根系细胞吸水减少，导致______，使二氧化碳的吸收量减少，光合速率下降．
③高盐处理下，黄瓜幼苗细胞的______中合成的淀粉积累，阻碍了光合作用的进行．
（2）丁组和丙组对比，黄瓜施加外源钙离子后，对NaCl的耐受性更______（“强”、“弱”）
（3）该实验的结论是______．
正确答案
解：（1）丙组和甲组相比，自变量是含高NaCl的全营养液培养，所以光合速率下降的原因可能是：
①叶绿素含量减少，由2.607mg．g-1减少到2.071mg．g-1，吸收光能的能力减弱，从而使光反应减弱，导致碳反应中三碳酸的还原的过程减弱；
②高盐处理下，植物根系细胞吸水减少，导致气孔导度减小，由0.598mmol．m-2．s-1减少到0.128mmol．m-2．s-1，使二氧化碳的吸收量减少，光合速率下降；
③高盐处理下，黄瓜幼苗细胞的中叶绿体合成的淀粉积累量增多，由95.2mg．g-1增加到110.1mg．g-1，阻碍了光合作用的进行．
（2）丁组和丙组对比，黄瓜施加外源钙离子后，叶绿素含量减少量、气孔导度的减少量和淀粉的积累量都变小，因而对NaCl的耐受性更强．
（3）根据题意和图表分析可知：该实验的结论是钙离子可缓解NaCl对黄瓜幼苗光合作用的抑制作用．
故答案为：
（1）①叶绿素含量 三碳酸的还原 ②气孔导度减小 ③叶绿体
（2）强
（3）钙离子可缓解NaCl对黄瓜幼苗光合作用的抑制作用
解析
解：（1）丙组和甲组相比，自变量是含高NaCl的全营养液培养，所以光合速率下降的原因可能是：
①叶绿素含量减少，由2.607mg．g-1减少到2.071mg．g-1，吸收光能的能力减弱，从而使光反应减弱，导致碳反应中三碳酸的还原的过程减弱；
②高盐处理下，植物根系细胞吸水减少，导致气孔导度减小，由0.598mmol．m-2．s-1减少到0.128mmol．m-2．s-1，使二氧化碳的吸收量减少，光合速率下降；
③高盐处理下，黄瓜幼苗细胞的中叶绿体合成的淀粉积累量增多，由95.2mg．g-1增加到110.1mg．g-1，阻碍了光合作用的进行．
（2）丁组和丙组对比，黄瓜施加外源钙离子后，叶绿素含量减少量、气孔导度的减少量和淀粉的积累量都变小，因而对NaCl的耐受性更强．
（3）根据题意和图表分析可知：该实验的结论是钙离子可缓解NaCl对黄瓜幼苗光合作用的抑制作用．
故答案为：
（1）①叶绿素含量 三碳酸的还原 ②气孔导度减小 ③叶绿体
（2）强
（3）钙离子可缓解NaCl对黄瓜幼苗光合作用的抑制作用
有人对不同光照强度下两种果树的光合特性进行研究，结果如下表（净光合速率以CO2的吸收速率表示，其他条件适宜且相对恒定）．下列相关分析不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、表格中可以看出，光强大于0.1mmol光子/m2•s，随光照增强两种果树的光能利用率逐渐减少，A正确；
B、光强小于0.5mmol光子/m2•s，随着光照的增强，光合作用速率不断增强，因此限制净光合速率的主要因素是光照强度，B错误；
C、光照强度大于0.7时，龙眼和芒果的净光合速率均不再增加，因此光照强度不再是限制因素，限制净光合速率的主要环境因素是CO2浓度和温度等条件，C正确；
D、表格中看出龙眼的最大光能利用率（2.30）大于芒果（1.20），但龙眼的最大总光合速率（8.50+0.60=9.10）反而小于芒果（7.60+2.10=9.70），D正确．
故选：B．
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