Question

【题目】植物的生长离不开适宜的温度，过高的温度往往使植物抑制生长甚至引起死亡。阅读资料回答下列有关问题。

（1）科学家通过一些实验，获得了小麦在大田中的相关的数据，如图1：

曲线a：光照非常弱，CO2浓度最低（远小于0.03%）；

曲线b：适当遮荫（相当于全光照的1/25），CO2浓度为0.03%；

曲线c：全光照（晴天不遮荫），CO2浓度为0.03%；

曲线d：全光照，CO2浓度为1.22%

①该实验中，科学家研究了________与______之间的相互关系。

②本实验中，在________条件下净光合速率最大，当超过一定温度范围时，净光合速率都下降，其主要原因是________。

（2）研究人员发现高温还能诱导细胞产生自由基从而影响到膜的稳定性。

①从图中数据可以看出，高温均会诱导自由基产生，极端高温自由基产生速率随时间的延长而________，中度高温自由基的产生速率与对照比在7d前________，但在7d后会缓慢上升。

②自由基的产生和积累对膜稳定性的影响，可能是自由基攻击膜主要成分________，使膜的结构和功能受到破坏。

③欲探究高温热害造成的损伤是否可逆，研究人员将植株幼苗在中度高温、极端高温条件进行处理，并分别在处理的第1、3、5、7、9、11天转入正常温度条件进行恢复生长，测定各处理恢复5d后的净光合速率，得到如下数据：由图中数据表明，____________。

（3）进一步研究显示，光合速率的下降与类囊体膜被破坏有关。位于类囊体的叶绿素a接受光照后通过一系列反应将H+泵入类囊体腔构建H+浓度梯度。为证明“跨类囊体膜H+浓度梯度的推动下合成ATP”。配置pH4和pH8的缓冲液若干，设计如下：

①在黑暗时把类囊体放在pH4的溶液中，让基粒类囊体膜腔的pH值下降至4。

②实验组将酸性类囊体移入pH________并含有________的缓冲溶液中。在________（黑暗或光照）条件下一段时间后，有ATP产生。

Answer 1

【答案】净光合速率 光照强度、温度和CO2浓度 全光照、CO2浓度为1.22%、温度在30℃左右 呼吸速率的增长大于光合速率的增长 逐渐增加 无明显差异 磷脂和蛋白质 中度高温对作物造成的损伤在7d内可恢复，极端高温对作物造成的损伤在3d内可恢复 8 ADP、Pi 黑暗

【解析】

分析第（1）小题题图可知，横坐标为温度，纵坐标是净光合速率，曲线a表示非常弱光照、极低CO2浓度，曲线b表示遮荫、低CO2浓度，曲线c为全光照、低CO2浓度，曲线d全光照，高CO2浓度，故曲线表示的是光照强度、温度和CO2浓度对净光合速率的影响。第（2）小题题图研究的是温度对自由基产生速率的影响，观察图可知，在正常温度、中等高温和极端高温处理后，随着时间的延长，极端高温组中自由基产生的速率明显高于中度高温组和正常温度组，说明高温能诱导细胞产生自由基从而影响到膜的稳定性。第（3）小题题图表示中度高温、极端高温条件处理对植物损伤的可逆研究，根据曲线可知，经过中度高温处理后转入正常温度条件进行恢复生长，测得第1、3、5、7天转入的植物净光合速率无明显区别，在第9、11天转入的植株净光合速率明显下降，说明中度高温处理后对作物造成的损伤在7d内可恢复；而经极端高温处理后转入正常温度条件进行恢复生长，测得第1、3天转入的植物净光合速率无明显区别，在第5、7、9、11天后转入的植株净光合速率明显下降，说明极端高温对作物造成的损伤在3d内可恢复。

（1）①据图1可知，该实验研究了光照强度、温度和CO2浓度与净光合速率之间的关系。

②根据曲线d可知，实验中，在全光照、CO2浓度为1.22%、温度在30℃左右条件下净光合速率最大，当超过一定温度范围时，净光合速率都下降，主要原因是温度过高，呼吸速率的增长大于光合速率的增长，导致净光合速率下降。

（2）①从图中数据可以看出，高温均会诱导自由基产生，极端高温自由基产生速率随时间的延长而逐渐增加，中度高温自由基的产生速率与对照比在7d前无明显差异，但在7d后会缓慢上升。

②自由基的产生和积累对膜稳定性的影响，可能是自由基攻击膜主要成分磷脂和蛋白质，使膜的结构和功能受到破坏。

③根据图中曲线可知，中度高温处理组中第9、11天转入正常温度条件进行恢复生长的植株净光合速率明显下降，而经极端高温处理组中第5、7、9、11天后转入正常温度条件进行恢复生长的植株净光合速率明显下降，说明中度高温对作物造成的损伤在7d内可恢复，极端高温对作物造成的损伤在3d内可恢复。

（3）实验目的是证明“跨类囊体膜H+浓度梯度的推动下合成ATP”，故应设置跨类囊体膜H+浓度梯度，观察是否形成ATP，需要加入原理ADP、Pi，故实验组应将酸性类囊体移入pH8并含有ADP、Pi的缓冲溶液中，在黑暗条件下一段时间后，有ATP产生。