大气中CO2浓度的升高，理论上有利于农作物产量的提高，但研究发现，小麦长期生长在高CO2浓度环境下会存在“光合适应”现象，即小麦在高CO2浓度环境下生长，初始期出现的光合作用增强效果会逐渐减弱，甚至消失。科研工作者提出假说：在CO2浓度升高条件下，小麦叶片和茎秆（“源端”）会积累更多的淀粉等光合产物，光合产物运输到籽粒（“库端”）中的速率下降，从而抑制了光合作用相关基因的表达，导致光合速率下降。回答下列问题：

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1. 大气中CO₂浓度的升高，理论上有利于农作物产量的提高，但研究发现，小麦长期生长在高CO₂浓度环境下会存在“光合适应”现象，即小麦在高CO₂浓度环境下生长，初始期出现的光合作用增强效果会逐渐减弱，甚至消失。科研工作者提出假说：在CO₂浓度升高条件下，小麦叶片和茎秆（“源端”）会积累更多的淀粉等光合产物，光合产物运输到籽粒（“库端”）中的速率下降，从而抑制了光合作用相关基因的表达，导致光合速率下降。回答下列问题：

(1) 从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生；光能转化为电能，再转化为中储存的化学能，用于暗反应的过程。

(2) 小麦在进行光合作用时，CO₂与叶绿体内的结合而被固定，该过程发生的场所是。光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖，蔗糖可以进入，通过运输到植株各处。

(3) 现以某植物为材料，研究高CO₂浓度环境下不同库源比（用果实数量与叶片数量的比值表示）对叶片光合速率（单位时间、单位叶面积从外界环境吸收的CO₂量）和光合产物分配（果实重量）的影响，实验处理如表所示。

项目	甲组	乙组	丙组
处理
库源比	1/2	1/4	1/6

注：甲、乙、丙组均保留枝条顶部的1个果实并分别保留大小基本一致的2、4、6片成熟叶。

根据题中假说内容推测实验结果可能为。

(4) 豆科植物的根部附有根瘤，其中的根瘤菌进行固氮会消耗大量的能量。科研工作者进一步研究发现，高CO₂浓度环境下附有根瘤的豆科植物的“光合适应”现象要远弱于小麦的，请运用以上假说分析，其原因可能是。

【考点】

影响光合作用的环境因素; 光合作用原理的应用;

【答案】

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实验探究题普通

1. 在较强光照下，水稻叶肉细胞中的O₂与CO₂竞争性结合C₅。O₂和CO₂与RuBP羧化酶/加氧酶的亲和力与各自的相对浓度有关，相对浓度高则与酶的亲和力高。O₂与C₅结合后经一系列的反应，最终释放CO₂的过程称为光呼吸，如图所示。科研人员获得了水稻叶绿体中酶X缺陷型的突变植株，给予不同CO₂浓度后检测植株的生长情况与部分代谢产物的含量，结果如表所示。回答下列问题：

条件	0.5%CO₂	0.03%CO₂	0.03%CO₂	0.03%CO₂
指标	平均株高/cm	平均株高/cm	乙醇酸含量/（μg·g^-1叶重）	乙醛酸含量/（μg·g^-1叶重）
突变植株	42.45	24.47	825.54	1.26
野生植株	43.26	42.21	1.54	1.78

(1) 叶肉细胞中进行光呼吸的结构包括，产生乙醇酸的具体场所是。甘油酸转化为C₃会消耗ATP产生ADP和Pi，产生的ADP和Pi在叶绿体中被再利用的途径是。

(2) 结合实验结果分析，在光呼吸的过程中酶X的功能是。在较低的大气CO₂浓度（0.03%）条件下，突变植株的长势不如野生植株的，机制可是。

(3) 研究人员通过转基因技术使水稻叶绿体表达酶Y，酶Y能催化乙醇酸生成CO₂ ，并抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达。该途径提高了水稻的净光合速率，原因是___________（填写选项）。 A. 改变了乙醇酸的利用途径 B. 减少了叶绿体中碳的损失 C. 抑制了光呼吸 D. 提高了RuBP羧化酶/加氧酶的活性

实验探究题普通

2. 嫁接是一种传统的园艺技术。某实验小组以马铃薯为接穗、番茄为砧木探究了嫁接对苗期干旱胁迫对马铃薯光合作用的影响，该实验小组设置了未嫁接组和马铃薯番茄嫁接组，在不同的干旱处理下（PEG能模拟干旱环境，浓度越高干旱程度越大）测定了各组植株的最大根长和根数、单株总叶面积以及净光合作用速率，实验结果如表所示。回答下列问题：

干旱程度	处理方式	根数/条	总叶面积/cm²	净光合速率/μmol·m^-2·s^-1
正常水分	未嫁接组	19	179	14.5
正常水分	马铃薯番茄嫁接组	23	273	4.8
10%PEG处理	未嫁接组	21	145.79	1.46
10%PEG处理	马铃薯番茄嫁接组	33	127.36	5.21
20%PEG处理	未嫁接组	17	176.07	-0.56
20%PEG处理	马铃薯番茄嫁接组	38	145.03	3.85

(1) 水分胁迫是影响光合作用速率的重要因素。高等植物叶肉细胞光合作用过程中消耗水分并生成NADPH的场所是，NADPH的作用是。

(2) 该实验的自变量是。为了排除嫁接操作本身对实验结果的影响，应增设一组实验，该对照组的处理方式应为。

(3) 实验结果表明，嫁接能提高马铃薯在干旱环境下的光合作用，从而提高其抗旱性，试结合实验结果阐述嫁接提高马铃薯的抗旱性的机制：。

(4) 嫁接作为一种园艺技术，能够提高作物应对非生物胁迫的耐受能力，试据此提出一条在盐碱地培育不耐盐马铃薯的有效策略：。

实验探究题普通

3. 2023年8月 18日，东北农业大学研究团队发表研究论文，揭示了GmPLP1在大豆对高光胁迫的响应中以蓝光依赖的方式发挥负调控作用。研究中，他们作出GmPLP1参与强光胁迫响应的假设。为验证该假设，他们选用WT（野生型）、GmPLP1-ox（GmPLP1过表达）和GmPLP1-i（GmPLPl低表达）转基因大豆幼苗为材料进行相关实验，结果如图1所示。请回答下列问题。

(1) 强光胁迫时，过剩的光能会对光反应关键蛋白复合体（PSII）造成损伤，并产生活性氧（影响PSII的修复），进而影响的供应，导致碳反应（填生理过程）减弱，光补偿点（增大/减小），生成的有机物减少，致使植物减产。

(2) 图1中，光照强度大于1500μmol/m²/s时，随着光照强度的增加，三组实验大豆幼苗的净光合速率均增加缓慢，分析其原因可能是（试从碳反应角度答出2点）。该实验结果表明GmPLP1参与强光胁迫响应，判断依据是光照较强时，与WT相比，GmPLP1的表达量（填“增加”、“减少”），（填“促进”、“抑制”）大豆幼苗的光合作用。

(3) 研究小组在进一步的研究中发现，强光会诱导蛋白GmVTC2b的表达。为探究GmVTC2b是否参与大豆对强光胁迫的响应，他们测量了弱光和强光下WT（野生型）和GmVTC2b- ox（GmVTC2b过表达）转基因大豆幼苗中抗坏血酸（可清除活性氧）的含量，结果如图2所示。依据结果可推出在强光胁迫下GmVTC2b增强了大豆幼苗对强光胁迫的耐受性（生物对强光胁迫的忍耐程度），其原理是过表达GmVTC2b能够，从而提高了高光胁迫的耐受性。

(4) 经进一步的研究，研究人员发现GmPLP1通过抑制GmVTC2b的功能，减弱大豆幼苗对强光胁迫的耐受性。请在第（3）小题实验的基础上增设一个实验组，验证该研究。实验组可以为（请将所有满足条件的选项都选上）

A．GmVTC2b过表达和GmPLPl过表达的转基因大豆幼苗

B．GmVTC2b低表达和GmPLPl过表达的转基因大豆幼苗

C．GmVTC2b过表达和GmPLPl低表达的转基因大豆幼苗

D．GmVTC2b低表达和GmPLPl低表达的转基因大豆幼苗

根据以上信息，试提出一个可提高大豆对强光胁迫的耐受性，从而达到增产目的的思路：大豆细胞中GmPLP1的表达；大豆细胞中GmVTC2b的表达；增加大豆细胞中抗坏血酸含量，清除活性氧。

实验探究题普通