Question

5．南疆塔里木是我国海岛棉的主要产区，棉花栽培中常常打顶摘心，有研究表明，棉花的早衰（蕾铃脱落增加、叶片过早衰老发黄）可能与打顶处理有关．研究人员利用相同条件下的同龄盆栽棉花植株，在打顶后第10天，通过测定距顶的第4叶片的净光合速率、呼吸速率及相关指标来探究打顶对棉花植株光合作用的影响，实验数据见下表．请分析并回答下列问题：

指标 类别	类胡萝卜素/叶绿素	净光合速率 （μmolCO2•m-2•s-1）	胞间CO2浓度 （μmolCO2•m-2•s-1）	呼吸速率 （μmolCO2•m-2•s-1）
不打顶组	0.28	8.13	210.36	4.07
打顶组	0.32	5.56	239.07	3.50

（1）据表分析，打顶后，叶片过早衰老发黄的原因之一是叶绿素的含量降低．打顶组叶片中叶绿体实际消耗CO₂的速率比不打顶组低3.14μmol CO₂•m^-2•s^-1，研究人员认为CO₂浓度不是导致打顶组出现该现象的限制因素，其判断依据是打顶组叶片中的胞间CO₂浓度较高．
（2）棉铃（果实）数量与光合速率大小也有密切关系．若要研究棉花去铃对距顶第4叶片的净光合速率的影响，请写出简要设计步骤（思路）：选取至少具有10个（或相同）棉铃数量的若干植株，均分为3～5组（或几组）每组去除不同比例棉铃，3～5天（或几天）后测定距顶第4片叶片的净光合速率（或CO₂吸收速率或淀粉含量）．
（3）研究进一步表明，棉花早衰的原因是打顶导致顶端优势丧失，植株体内细胞分裂素（CTK）/脱落酸（ABA）的值降低．为验证上述假说，科研人员通过高、低两个供氮水平，对盆栽棉花设3个处理组．打顶后第10天，取距顶的第4片时片测定CTK和ABA两种激素的含量，数据如下图所示：

两组施氮水平中，低氮（填“低氮”或“高氮”）组的实验数据更能支持假说．据图1、图2的第2、3组对比分析可知，在低氮水平下，打顶后涂抹NAA，解除的顶端优势得以部分恢复，延缓了叶片早衰，其判断依据是棉花体内细胞分裂素（CTK）的含量有所上升，脱落酸（ABA）的含量有所降低（或植物体内CTK/ABA的值有所上升）．

Answer 1

分析 1、叶绿体中的色素分为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素包括叶绿素a、叶绿素b，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，胡萝卜素是橙黄色，叶黄素是黄色，如果叶绿素含量降低，会呈现出类胡萝卜素的颜色，为黄色．
2、光合作用分为光反应和暗反应阶段，光反应是水光解，产生氧气和还原氢，暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原，三碳化合物还原过程中需要消耗光反应产生的还原氢和ATP．
3、植物实际光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度．
4、在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立的起作用，而是多种激素相互作用共同调节．有的相互促进，有的相互拮抗．

解答 解：（1）据表分析，打顶后，叶片过早衰老发黄的原因之一是叶绿素的含量降低．不打顶组叶片中叶绿体实际消耗CO₂的速率为8.13+4.07=12.20μmol CO₂•m^-2•s^-1，打顶组叶片中叶绿体实际消耗CO₂的速率为5.56+3.50=9.06μmol CO₂•m^-2•s^-1，因此打顶组叶片中叶绿体实际消耗CO₂的速率比不打顶组低12.20-9.06=3.14μmol CO₂•m^-2•s^-1．由于打顶组叶片中的胞间CO₂浓度较高，因此CO₂浓度不是导致打顶组出现该现象的限制因素．
（2）若要研究棉花去铃对距顶第4叶片的净光合速率的影响，则选取至少具有10个（或相同）棉铃数量的若干植株，均分为3～5组（或几组）每组去除不同比例棉铃，3～5天（或几天）后测定距顶第4片叶片的净光合速率（或CO₂吸收速率或淀粉含量）．
（3）由柱形图可知，两组施氮水平中，低氮组的实验数据更能支持假说．据图1、图2的第2、3组对比分析可知，在低氮水平下，打顶后涂抹NAA，解除的顶端优势得以部分恢复，延缓了叶片早衰，其判断依据是棉花体内细胞分裂素（CTK）的含量有所上升，脱落酸（ABA）的含量有所降低．
故答案为：
（1）叶绿素        3.14         打顶组叶片中的胞间CO₂浓度较高
（2）每组去除不同比例棉铃，3～5天（或几天）后测定距顶第4片叶片的净光合速率（或CO₂吸收速率或淀粉含量）
（3）低氮      棉花体内细胞分裂素（CTK）的含量有所上升，脱落酸（ABA）的含量有所降低（或植物体内CTK/ABA的值有所上升）

点评 本题综合考查生长素生理作用及特性、影响光合作用的因素等相关知识，意在考查学生理解所学知识的要点、识图分析能力和综合运用所学知识分析问题的能力，具备设计简单生物学实验的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析的能力．