Question

【题目】2017年诺贝尔生理医学奖授予了节律时钟（由若干蛋白质组分构成）调控装置的发现者。植物的节律时钟控制很多生理过程，如向性生长和光合作用等。

左图显示，向日葵幼苗白天表现出向光性，但在夜间却能重新转向东方。

（1）在单侧光下，向日葵幼苗表现出向光性，导致向光性的原因是________________。

A. 背光侧和向光侧脱落酸合成量不同

B. 背光侧和向光侧脱落酸分布不均匀

C. 背光侧和向光侧生长素合成量不同

D. 背光侧和向光侧生长素分布不均匀

（2）为了揭示向日葵幼苗夜间重新转向东方的机理，科学家提出了两种假设：（1）环境昼夜交替引起该现象（外因）；（2）植物自身存在昼长和夜长均恒定的生物时钟（内因）。下列实验设计有助于区分上述两种假设的是________________。

A. 在温度不同的暗室内分别测定幼苗顶芽的转向速率

B. 在装有全天候定向光照的温室内观察是否出现节律性转向

C. 在若干个光照强度不同的温室内分别测定幼苗顶芽的转向速率

D. 在夏至（昼长夜短）和秋分（昼夜等长）夜间分别测定大田幼苗顶芽转向速率

为了探究节律时钟对光合作用的影响，科学家构建了TOC和ZTL两种拟南芥突变株（两者的节律时钟周期分别为20和28小时，昼夜时长为1﹕1），并测定两者在不同条件下（T20和T28）光合作用相关指标。其中T20和T28表示室内控制光照/黑暗循环周期分别为20和28小时（光照与黑暗时长为1﹕1）。测定结果如右图所示。

（3）叶绿素存在于叶绿体中的________________，参与了光合作用的________________过程。

（4）植物的干重能反映光合作用的强度，因此科学家在研究中比较了两种突变株的干重。作为光合作用强度的观测指标还可以采用_______吸收量和________释放量。

（5）对某些农作物而言，干重的提高意味着产量的增加。下列能影响植物干重的因素是________。

A. 色素含量 B. 光照强度

C. 环境温度 D. 昼夜时长

（）6根据右图，分析实验数据并得出结论：________________________________。

Answer 1

【答案】D BD 类囊体 光反应 二氧化碳 氧气 A、B、C、D 当拟南芥体内的节律时钟和外界的光照/黑暗循环周期相吻合时，植物体内叶绿素的含量较高，这有利于光合作用的进行，进而增加植物的干重

【解析】

由图中数据可知，T20条件下，接近TOC突变体的节律时钟，TOC突变体比ZTL突变体叶绿素含量高，植物干重较高。在T28条件下，接近ZTL突变体的节律时钟，ZTL突变体比TOC突变体叶绿素含量高，干重较大。

（1）在单侧光下，尖端的生长素发生横向运输，背光侧生长素含量高于向光侧，背光侧生长速度快，向日葵幼苗表现出向光性。故选D。

（2）要区分环境昼夜交替引起该现象还是植物自身存在昼长和夜长均恒定的生物时钟引起的该现象，可以选择在装有全天候定向光照的温室内观察是否出现节律性转向，若植物仍出现白天表现出向光性，但在夜间却能重新转向东方，说明假设2成立；也可以选择在夏至（昼长夜短）和秋分（昼夜等长）夜间分别测定大田幼苗顶芽转向速率，若二者的测定结果一样，说明假设2成立。故选BD。

（3）叶绿素存在于叶绿体中的类囊体薄膜上，可以吸收传递、转化光能，参与光合作用的光反应过程。

（4）光合作用强度的观测指标有植物的干重，二氧化碳的吸收量和氧气的释放量。

（5）色素含量、光照强度、环境温度和昼夜时长均会影响光合速率，进而影响植物的干重。故选ABCD。

（6）由图可知，当拟南芥体内的节律时钟和外界的光照/黑暗循环周期相吻合时，植物体内叶绿素的含量较高，这有利于光合作用的进行，进而增加植物的干重。