Question

16．番茄喜温不耐热，其适宜的生长温度为15～33℃．研究人员在实验室控制的条件下开展了一系列实验．
（1）探究单株番茄光合作用强度与种植密度的关系，结果如图1所示．与M点相比，N点限制单株光合作用强度最主要的外界因素是光照强度，图1给我们的启示是在栽培农作物时要注意合理密植．

（2）将该植物放在密闭恒温玻璃箱中，日光自然照射连续48小时，测得数据绘制成曲线，如图2．图中光合速率和呼吸速率相等的时间点有4个，30h时植物叶肉细胞内的CO₂移动方向是由线粒体到叶绿体．该植物前24小时平均光合作用强度小于（大于/小于/等于）后24h平均光合作用强度．
（3）在研究夜间低温条件对番茄光合作用影响的实验中，白天保持25℃，从每日16：00时至次日6：00时，对番茄幼苗进行15℃（对照组）和6℃的降温处理，在实验的第0、3、6、9天的9：00进行了番茄的净光合速率、气孔开放度和胞间CO₂浓度等指标的测定，结果如图3所示．图中结果表明：由于夜间6℃低温处理，导致气孔开放度下降，胞间CO₂浓度低，使CO₂供应不足的缘故，直接影响了光合作用过程中的暗反应，最终使净光合速率降低．

（4）光合作用过程中，Rubisco是一种极为关键的酶．研究人员在低夜温处理的第0天、第9天的9：00时取样，提取并检测Rubisco的量．结果发现番茄叶片Rubisco含量下降．提取Rubisco的过程需在0～4℃下进行，是为了避免高温改变了酶的活性．
（5）为研究Rubisco含量下降的原因，研究人员提取番茄叶片细胞总的RNA，经逆转录过程可获得总的DNA．再利用PCR技术扩增Rubisco合成基因，最后根据目的基因的产量，得出样品中Rubisco合成基因的mRNA的量．
（6）结果发现，低夜温处理组mRNA的量，第0天与对照组无差异，第9天则显著低于对照组．这说明低夜温主要抑制了Rubisco合成基因转录的过程，使Rubisco含量下降．

Answer 1

分析 据图分析：图1为种植密度和单株光合作用强度的关系，种植越密，叶子重叠越多，单株接受的光照越少，在栽培农作物时要注意合理密植；
图2中的CO₂吸收速率可表示该植物的净光合速率，前3h内，植物只进行呼吸作用；3～6h时，细胞呼吸速率大于光合速率；6h时，细胞呼吸速率与光合速率相等；6～18h时，光合速率大于呼吸速率，有机物在不断积累；18h时，细胞呼吸速率与光合速率相等；18h～21h时，细胞呼吸速率大于光合速率；21h～24h时，植物只进行呼吸作用
图3中，夜间15℃处理净光合速率、气孔开放程度和胞间二氧化碳浓度都增加，夜间6℃处理则都减少．影响光合作用的因素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度等．据此分析作答．

解答 解：（1）分析图乙可知：种植密度越大，单株光合作用强度越小，因为种植密度越大，叶子重叠越多，单株接受的光照越少，在栽培农作物时要注意合理密植；
（2）呼吸速率与光合速率相等时，从外界吸收CO₂速率为零，所以呼吸速率与光合速率相等的时间点有4个，即6、18、30、42小时．在18h时，光合速率等于呼吸速率，叶肉细胞中CO₂的移动方向为由线粒体到叶绿体．由温室内CO₂浓度曲线及植物CO₂吸收速率曲线可知，前24小时比后24小时CO₂浓度变化及CO₂吸收速率小，所以前24小时比后24小时的平均光照强度弱．
（3）据图3分析，夜间6℃低温处理，导致气孔开放度下降，胞间CO₂浓度低，二氧化碳供应不足，影响了光合作用过程中的暗反应，最终使净光合速率降低．
（4）提取Rubisco的过程在0～4℃下进行，是为了保证酶的活性，避免高温使酶失活．
（5）提取番茄叶片细胞的总RNA，经逆转录可以获得其基因文库总cDNA．根据番茄Rubisco合成基因的（特定）碱基序列设计引物，再利用PCR技术扩增Rubisco合成基因．
（6）题干实验说明低夜温抑制了Rubisco合成基因的转录过程，使Rubisco含量下降，结果导致低夜温处理组mRNA的量，第0天与对照组无差异，第9天则显著低于对照组．
故答案为：
（1）光照强度    合理密植
（2）4    由线粒体到叶绿体    小于
（3）夜间6℃低温处理，导致气孔开放度下降，胞间CO₂浓度低，使CO₂供应不足
（4）高温改变了酶的活性（或改变空间结构）
（5）逆转录        
（6）转录

点评 本题考查了环境因素对光合作用、呼吸作用的影响的有关知识，意在考查考生能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力；从题目所给的图形中获取有效信息的能力．