Question

【题目】增施CO2是提高温室植物产量的主要措施之一。但有人发现，随着增施CO2时间的延长，植物光合作用逐渐减弱。力探究其原因，研究者以黄瓜为材料进行实验，结果如下图。

（1）CO2进入叶绿体，被位于___________的酶催化，与__________化合物结合而被固定，此过程__________（“需”、“不需”）ATP供能。

（2）由图可知，常温+CO2处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组。此阶段，常温+CO2组淀粉含量与光合速率的变化趋势__________，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。叶绿体中淀粉的积累一方面会导致____________________膜结构被破坏而影响光反应。另一方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的_________等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。

（3）由图可知，在增施CO2情况下，适当升高温度可以______________光合作用速率。有人认为，这是由于升髙温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。图中支持该假设的证据是__________。

（4）请根据本研究的结果，对解决“长时间增施CO2抑制光合作用”这一问题，提出两项合理化建议：__________。

Answer 1

【答案】叶绿体基质 C5 不需 相反 类囊体 酶 提高（促进/加速） 高温+CO2组淀粉含量一直低于常温+CO2组，可溶性糖相反 单独增施CO2时间不宜超过30天； 增施CO2的同时合理补充氮肥；增施CO2时适当提高温度

【解析】

据图分析，该实验的自变量有温度、是否用二氧化碳处理和处理时间，因变量是净光合速率、淀粉含量、可溶性糖含量，图1显示高温+C02处理的净光合速率较高，且处理36小时时最高；图2显示四种条件下淀粉的含量都先快速降低，然后不断升高，各个处理时间下，常温+C02处理的淀粉含量最高；图3显示高温+C02处理的可溶性糖含量较高，且处理36小时时最高。

（1）二氧化碳是光合作用暗反应的原料，在叶绿体基质中与五碳化合物结合生成三碳化合物，此过程不需ATP供能。
（2）据图分析，图1中常温+C02处理组在超过29天后，净光合速率开始下降，直至低于常温处理组；而图2中29天后，常温+C02组淀粉含量反而增加，据此推测光合速率下降可能是由于淀粉积累过多。光反应的场所是类囊体薄膜，因此叶绿体中淀粉的积累一方面会导致类囊体薄膜结构被破坏而影响光反应；另一方面有限的氮素营养被优先分配到淀粉的分解代谢中，因此造成光合作用所需的叶绿素、酶等含氮化合物合成不足，进而抑制了光合作用。
（3）根据图1可知，高温+C02组的净光合速率在36h前都是最高的，说明在增施C02情况下，适当升高温度可以提高光合作用速率。高温+C02组淀粉含量一直低于常温+CO2组，而可溶性糖相反，可能是因为升髙温度促进了淀粉分解为可溶性糖，减弱了淀粉大量积累对光合作用的抑制。
（4）根据本研究的结果，对解决“长时间增施C02抑制光合作用”这一问题的措施有：单独增施C02时间不宜超过30天、增施CO2的同时合理补充氮肥；增施C02时适当提高温度。