Question

【题目】德国景天可以生活在高温、干旱的环境中，科研人员对其进行了研究。

（1）植物适应不同环境有不同代谢途径，图1为两类常见的碳固定模式。

进行模式一代谢的植物固定CO2的具体部位是______。模式一和二都在多种酶的催化作用下，与光反应产生的________________反应，将三碳酸还原成________________。

（2）为确定德国景天的碳固定模式，研究人员将德国景天分为甲、乙两组，一次性浇足水后，甲组正常浇水，乙组停止浇水，每隔10天，测定叶片的胞间CO2浓度和PEP羧化酶的活性，结果如图2。

据上述实验结果分析，德国景天的碳固定模式为______，请从下列证据中，选出所有支持判断的证据______。

①甲组的胞间CO2浓度较高，且无明显变化

②乙组胞间CO2浓度明显降低，且低于实验初期

③甲组的PEP羧化酶活性较低，且无明显变化

④乙组PEP羧化酶活性明显升高，且高于实验初期

（3）综合上述研究，德国景天适应高温、干旱环境的机制是：①提高________________；②白天虽然气孔关闭，但进行光合作用所需的CO2的来源有________________，不影响光合作用进行。从进化角度看，这种特点的形成是________________的结果。

Answer 1

【答案】叶绿体基质 ATP和NADPH 三碳糖 模式一和模式二 ①②③④ PEP羧化酶活性 苹果酸分解和细胞呼吸产生 自然选择

【解析】

高温、干旱的环境中，植物白天为了减少蒸腾作用，会关闭气孔，导致白天不能吸收CO2，而要在夜晚开放气孔，利用PEP羧化酶将吸收的CO2与PEP结合形成苹果酸（C4），而在白天则将固定的CO2释放到叶绿体中参与光合作用，即多了一个C4循环，从而提高对环境的适应性。

（1）模式一是C3植物，植物固定CO2的部位是叶绿体基质。两种模式（C3植物和 C4植物）都在多种酶的催化作用下，与光反应产生的ATP和NADPH反应，将三碳酸还原成三碳糖。

（2）根据图中的实验结果分析，德国景天的在水分充足的情况下（甲组和乙组早期），气孔开放，胞间CO2浓度高，PEP羧化酶的活性低，说明固定CO2的模式是模式一的，而在缺水情况下（乙组后期），气孔关闭，胞间CO2浓度下降，PEP羧化酶的活性则升高，说明固定CO2的模式变为模式二了，故德国景天的碳固定模式既有模式一，也有模式二。

（3）综合上述研究，德国景天适应高温、干旱环境的机制是：①通过提高PEP羧化酶活性在夜间固定足够的CO2供白天光反应使用；②白天虽然气孔关闭，但进行光合作用所需的CO2的来源有二，一是夜间形成的苹果酸分解，二是自身细胞呼吸产生。从进化角度看，生物进化的适应性特点都是自然选择的结果。