Question

15．对某植物甲进行如下实验操作：①取若干株长势相同的植物甲均分成6组，测得每组平均干重为2.8g；②第1组不遮光，2-6组分别进行程度为I-V的遮光处理（遮光程度依次增强，其他生长条件相同且适宜）；③培养相同时间后，测定植株干重、叶绿素a及叶绿素b的含量，结果如图．请回答：
（1）利用试剂无水乙醇分别提取6组植株的色素，并将每组色素均分为两份，分别进行下列操作：
①纸层析法分离所提取色素，得到的两条叶绿素的色素带中，距滤纸条上滤液细线较远 （远或近）的色素带较宽．
②对提取的色素进行可见光吸收能力测试，随遮光程度的增强，光吸收量增强．
（2）遮光程度Ⅴ时，光照强度最小，此时光合作用速率和呼吸作用速率的大小关系是相等．
（3）设叶绿素a与叶绿素b的比值为N，则根据实验数据分析，在遮光程度Ⅱ-Ⅴ之间，甲的净光合作用强度与N呈正相关．
（4）进一步探究光照强度对该植物生理代谢的影响，测得的相关代谢数据为下表所示．那么此植物在2.5千勒克司（光饱和点）时CO₂的固定量为1.4mol•cm^-2•h^-1．（假设实验过程中呼吸强度不变）

光照强度 （单位：千勒克司）	释放气体的相对值 （单位：mol•cm-2•h-1）
0	CO2：0.4
3.0	O2：1

Answer 1

分析 1、绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，如无水乙醇、丙酮．因此可以用无水乙醇或丙酮提取色素．色素能溶解在层析液中，但是溶解度不同，在滤纸条上层析出色素带，并距滤液细线由远到近的依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 和叶绿素b．叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光．
2、净光合作用强度=光合作用强度-呼吸作用，净光合作用强度可以体现为植物的增重量．光照强度大，植物蒸腾作用强，为了防止水分流失过多气孔关闭，气孔关闭了CO₂摄入量少，暗反应减弱，光合作用速率减小，有机物积累．

解答 解：（1）绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂中，如无水乙醇、丙酮．所以可以用无水乙醇或丙酮提取色素．
①各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散的快，反之，则慢．离层析液由远到近的依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a 和叶绿素b．叶绿素中叶绿素a的量较多．
②叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光．据图可知，随遮光程度的增强，叶绿素a和叶绿素b量增多，吸收光谱能力增强．
（2）遮光程度Ⅴ时，光照强度最小，植株干重为2.8g，植物干重没有发生变化，说明此时净光合作用为0，即光合作用速率等于呼吸速率．  
（3）在遮光程度Ⅱ-Ⅴ之间，叶绿素a与叶绿素b的比值N（$\frac{2.15}{0.45}$→$\frac{2.37}{0.58}$→$\frac{2.55}{0.66}$→$\frac{2.51}{0.78}$）逐渐减少，植物的干重也逐渐减少，因此可推知甲的净光合作用强度与N呈正相关．
（4）此植物在2.5千勒克司（光饱和点）时CO₂的固定量为其总光合量，实验过程中呼吸强度不变，光合作用释放的氧气量等于消耗的二氧化碳量，为其价净光合强度，总光合速率=呼吸速率+净光合速率=0.4+1.0=1.4mol•cm^-2•h^-1．
故答案为：
（1）无水乙醇    ①远    ②增强
（2）相等     
（3）正    
（4）1.4

点评 本题考查了叶绿体色素的提取和分离实验、光合作用的相关内容，意在考查考生识图和理解能力，难度不大．