题目内容
【题目】我国科学家袁隆平院士带领的研究团队在迪拜成功试种沙漠海水稻,该海水稻具有较强的耐盐碱能力。为探究高盐条件对植物光合速率的影响,某研究小组用海水稻为实验材料进行了一系列研究,并根据实验测得的数据绘制了甲、乙曲线图,请回答。
(1)海水稻进行光合作用时,光反应和暗反应的能量来源分别是________,进行暗反应所需要的条件是____________。
(2)本实验的实验目的是___________________________;用NaCl 溶液处理后,推测海水稻光合速率变化的原因可能是_______________________________。
(3)图甲中, A、B、C三组海水稻经NaCl溶液处理后短时间内,叶绿体基质中C3含量的大小关系是_________;图乙中,丙组光合速率在NaCl溶液处理前后一直不发生变化的原因是_______________________________。
(4)由图甲推测,随着NaCl溶液浓度增大,海水稻光饱和点的变化情况是_________;两图所示光合速率为海水稻的净光合速率,理由是________________。
【答案】光能ATP(和NADPH)中活跃的化学能 ATP、[H]、酶、CO2 探究NaCl溶液浓度和光照强度对海水稻光合作用速率的影响 NaCl溶液处理后,海水稻根部细胞液浓度低于外界溶液浓度,细胞失水导致植株气孔开放度下降,CO2吸收量减少,从而使光合速率下降 A>B>C 丙组水稻光合作用的限制因素是光照强度,而非CO2浓度 下降 只要在有光照的条件下,植物就会即进行光合作用也会进行细胞呼吸,可以测到的是净光合作用强度
【解析】
分析甲图,在500lx光照下,经过不同浓度NaCl溶液处理后短时间内,光合速率是A>B>C,说明NaCl浓度越高,光合速率越低;分析乙图,经过200mmolL-1NaCl处理后,100lx光照组光合速率不变,500lx光照和1000lx光照组光合速率下降至相同水平,且1000lx光照组光合速率下降程度更大。NaCl溶液主要影响细胞失水,导致细胞气孔开度下降,从而使CO2吸收量减少,据此答题。
(1)光反应能量来自光能,暗反应能量来自ATP(和NADPH)中活跃的化学能,进行暗反应需要光反应提供ATP 、[H],还需要酶、CO2。
(2)根据题意,实验是为了为探究高盐条件对植物光合速率的影响,结合题图可知实验自变量有NaCl浓度和光照强度,因此本实验的目的是探究NaCl溶液浓度和光照强度对海水稻光合作用速率的影响;用NaCl溶液处理后,海水稻光合速率发生变化,可能是NaCl溶液处理后,海水稻根部细胞液浓度低于外界溶液浓度,细胞失水导致植株气孔开放度下降,CO2吸收量减少,从而使光合速率下降。
(3)NaCl溶液处理后,A、B、C三组海水稻光合作用都下降,说明此时植物细胞液浓度低于NaCl溶液浓度,三组植物细胞都失水,引起气孔开放度下降,导致CO2吸收量下降,NaCl溶液浓度越高,气孔开放度越低,CO2吸收量越低。CO2吸收量下降,与C5固定产生的C3含量降低,因此A、B、C三组叶绿体基质中C3含量的大小关系是A组>B组>C组。图乙中,用200mmolL-1NaCl处理后,100lx光照组光合速率基本不变,说明200mmolL-1NaCl引起CO2吸收量减少后不影响光合速率,原因很有可能是CO2供应量不是光合作用的限制因素,故该组光合作用的限制因素很可能是光照强度,而不是CO2浓度。
(4)由图甲推测,随着NaCl溶液浓度增大,气孔开度越来越小,CO2吸收量也越来越少,暗反应速率下降,也就是单位时间内可以消耗的[H]和ATP将减少,此时只需要更弱的光照就能与最大的暗反应速率实现同步,因此此时的光饱和点下降。净光合速率表示在光照条件下人们测得的植物从外界环境吸收的CO2总量,上述甲图和乙图表示的是在光照条件下直接测量的数值,因此表示的是净光合速率。