Question

7．为探究CO₂浓度上升及紫外线辐射对农业生产的影响，研究人员分别用紫外线辐射番茄幼苗和用一定浓度的CO₂处理番茄幼苗，直至果实成熟，期间测定了番茄株高及光合作用相关的生理指标，结果见下表．回答下列问题：

分组及实验处理		株高（cm）			叶绿素含量（mg•g-1 gc1）			光合速率 （umol•m-2•s-1）
		15天	30天	45天	15天	30天	45 天
A	对照（自然条件）	21.5	35.2	54.3	1.65	2.0	2.0	8.86
B	紫外线辐射	21.1	31.6	48.3	1.5	1.8	1.8	6.52
C	O2浓度倍增	21.9	38.3	61.2	1.75	2.4	2.45	14.28

（1）C组番茄叶肉细胞中产生和利用CO₂的部位分别是线粒体基质 和叶绿体基质 （填具体部位）．
（2）根据实验结果可知，紫外线辐射导致番茄幼苗光合作用减弱是因为紫外线辐射使植物叶绿素含量 降低．叶绿素具有的作用是吸收光能（吸收、传递、转换光能）．
（3）据表分析，C组光合速率明显高于对照组，其原因一方面是由于C0₂浓度倍增，加快了暗反应的速率，另一方面是由于叶绿素含量增加，使光反应速率也加快．
（4）由表可知，CO₂浓度倍增可促进番茄幼苗生长．有研究者认为，这可能与CO₂参与了植物生长素的合成启动有关．要检验此假设，还需要测定A、C组植株中生长素的含量． 若检测结果是C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量，则支持假设．
（5）将长势相同的番茄幼苗分成若干组，在不同的温度下先暗处理1h，测得其干重的变化如甲曲线所示．再将每组置于光照充足的条件下照射1h，测得其干重的变化如乙曲线所示．

①在充足光照条件下植物生长最快的温度是28℃．
②光合作用酶最适温度是28℃．

Answer 1

分析 1、由表格信息可知，B与A组相比，该实验的自变量是否用紫外线辐射，与A组相比，B组在相同时间株高，叶绿素含量、光合作用速率都降低，因此可以推测辐射最可能能引起叶绿素含量降低，影响光反应进而影响暗反应，从而使光合速率和株高降低；A、C相比，自变量是二氧化碳浓度，C组二氧化碳浓度倍增，与A组相比相同时间内株高、叶绿素含量及光合速率增加，C组光合速率明显高于对照组的原因是二氧化碳是光合作用的原料，二氧化碳浓度大，暗反应加快，同时叶绿素含量增加，光反应速度增大．
2、由题图曲线可知，将长势相同的番茄幼苗分成若干组，在不同的温度下先暗处理1h，干重变化是29℃干重达到最低值，说明呼吸作用的最适宜温度是29℃；低于29℃，温度低酶活性降低，细胞呼吸分解的有机物少，高于29℃，温度升高，酶活性降低甚至失去活性，干重减少量小，甚至不减少；再将每组置于光照充足的条件下照射1h，测得其干重的变化，说明28℃时有机物积累最多，是植物生长的最适宜温度．

解答 解：（1）叶肉细胞中产生二氧化碳的过程是有氧呼吸第二阶段，发生在线粒体中，消耗二氧化碳的过程是暗反应，发生在叶绿体基质中．
（2）叶绿素具有吸收、传递和转换光能的作用，由分析可知，紫外线辐射导致番茄幼苗叶绿素含量降低而影响光合作用．
（3）二氧化碳浓度是光合作用的原料，二氧化碳倍增能加快暗反应的进行进而使光合作用合成的有机物增加，叶绿体具有吸收、传递和转换光能的作用，叶绿素含量增加，通过促进光反应而加快光合作用过程中有机物的合成．
（4）由题意知，该实验的目的是探究CO₂是否参与了植物生长素的合成启动，实验的自变量是二氧化碳浓度，因变量是生长素含量，因此可以通过测定A组、C组生长素浓度进行判断，如果C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量，则说明CO₂参与了植物生长素的合成启动．
（5）①由分析可知，在充足光照条件下，28℃温度条件下，有机物积累量最大，是植物生长最快的温度．
②由曲线可知，28℃时植物实际光合作用强度最大，是光合作用的最适宜温度．
故答案为：
（1）线粒体基质      叶绿体基质
（2）紫外线辐射使植物叶绿素含量降低        吸收光能（吸收、传递、转换光能）
（3）C0₂浓度倍增        叶绿素
（4）C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量
①28℃②28℃

点评 本题旨在考查学生理解光反应和暗反应之间的关系、细胞呼吸与光合作用之间的关系、影响光合作用的因素、温度对光合作用和细胞呼吸的影响，把握知识的内在联系，形成知识网络，并学会应用相关知识结合实验数据和曲线进行推理、综合解答问题．