1. 自然水体pH通常在7到9之间,在此范围内水体中无机碳主要以HCO3-的形式存在,目前已的沉水植物中约50%物种可利用HCO3-作为无机碳源进行光合作用,具体过程如图所示:(Pyrenoid:水生植物叶绿体内的淀粉核,RuBisCO:核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶)。

(1) 沉水植物的叶片通常会发育成条形、卵圆形、丝状或羽毛状,且非常薄,据统计全球沉水植物的叶片均厚度约为130μm,即大约两到三个细胞的厚度,而陆生植物叶片的平均厚度约240μm,该结构增大细胞表面积和体积比值。结合题意从光合作用原料角度推测,该特征出现的生物学意义是
(2) 沉水植物利用HCO3-的方式多样,如离子交换通道 AE 直接吸收HCO3- , 产生或分泌碳酸酐酶CA催化HCO3-和CO2之间的转化,无机碳最终在 Pyrenoid中作用于RuBisCO的初步活化(过程见图2),分析可知RuBisCO的初步活化因素包括
(3) 图3中物质 X 是。据图3解释该物质保障暗反应CO2的供应的原因:。综合分析,氢源(H+)的作用是
(4) 水生生态系统中的植物凋落物和动物的尸体残渣大部分会沉积到底泥里,经微生物分解,产生CO2。有些沉水植物根部和叶片中有大量连续的空洞,为CO2从沉积物扩散到叶片提供了路径。CO2从根部到叶片的扩散速率限制了植物的大小。故沉水植物在株高和根数量上通常表现为
【考点】
影响光合作用的环境因素; 细胞不能无限长大的原因; 主动运输; 光合作用原理的应用;
【答案】

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1. 为提高水稻产量和磷肥利用率,科研人员开展相关研究。
(1) 农作物根部从土壤中吸收的氮、磷、钾等元素,可参与多种生命活动。其中,磷元素可用于合成(至少写两种)等有机物,参与光合作用。
(2) 农作物将光合作用产生的有机物运输至籽粒中,并以淀粉形式储存,称为“籽粒灌浆”,籽粒灌浆情况直接决定农作物产量。

研究人员分别检测野生型(WT)和P基因缺失突变型( pho )水稻籽粒重量和有机物合成量,结果如图1和图2所示。据图1可知,相对于WT,; 结合图2结果推测,P蛋白的作用可能是

(3) 研究表明,P基因在籽粒胚乳高表达。据推测,P蛋白可能是一种磷的转运蛋白,且参与内运和外排两个过程。为进一步 确认P蛋白的作用机制,科研人员完成下列实验。

①科研人员分别测定WT和pho水稻胚乳细胞中磷的含量,若,则可作为P蛋白参与磷的外排过程的证据之一,且以外排作用为主。

②已知ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化胚乳细胞中葡萄糖和磷的利用,最终合成淀粉。科研人员检测WT和pho水稻胚乳细胞中AGPase的表达量和AGPase的活性,结果如图3和图4所示。结果表明,pho水稻胚乳细胞中异常含量的磷

③在正常水稻籽粒灌浆时,磷和葡萄糖等被运入胚乳细胞中,用于淀粉的合成,生成淀粉的同时又会产生磷。基于上述研究分析,该过程产生的“无用”的磷需要,这种机制可保证胚乳细胞持续合成淀粉。

(4) 在缺乏磷的土壤中,农作物高效利用和重新分配磷对产量提升显得尤为重要。基于上述研究,对该环境中水稻育种提出一条合理性建议:
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2. 套种是农业生产中常见的种植模式,是指在同一块田地前季作物生长后期的株行间种植后季作物。某科研单位研究了3种具有代表性的种植模式对植烟土壤脲酶活性与烟 叶光合特性的影响,试验共设3个处理:烟麦套种、烟薯套种、烟草连作(连续种植烟草)。在烟草移栽后30d 、60d 和90d 分别测定各组土壤脲酶活性,结果如表1。

表1不同种植模式对植烟土壤脲酶活性的影响

处理

不同移栽时间的酶活性/(mg·g¹·d-¹)

30d

60d

90d

烟草连作

0.43

0.83

0.73

烟麦套种

0.62

1.09

0.88

烟薯套种

0.66

1.33

1.15

在移栽后90d 测定各组标记叶片的净光合速率、胞间CO2浓度和气孔导度(表示气孔张开的程度),结果如表2。

表2不同种植模式对烟叶光合特性的影响

处理

净光合速率

(μmol·m-2·s-!)

胞间CO2浓度

(μmol·m-2·s-!)

气孔导度 (mol·m2·s¹)

烟草连作

20.32

310.36

0.21

烟麦套种

23.31

273.45

0.29

烟薯套种

25.73

265.55

0.36

(1) 土壤脲酶能够催化土壤中尿素水解为氨,形成NH4+以利于烟株吸收并可用于合成(至少填3种)等化合物参与光合作用。
(2) 分析表1数据,可得出两个结论①:随着烟草种植时间的增加,不同模式土壤脲酶活性均表现出的趋势;②
(3) 分析表2数据,相比于连作,套种模式的烟草叶片的总光合速率(填“更大”或“更小”或“不能确定”)。
(4) 分析表2数据,相比于连作,套种模式烟叶气孔导度更大但胞间CO2浓度更低,原因是
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3.

玉米是重要的粮食产物,土壤氮量作为化学信号会影响玉米的代谢和发育。图1示不同浓度的NO3-对玉米根部细胞中生长素合成基因(M)部分碱基序列的影响。

(1)植物细胞中含有氮元素的化合物包括:________(编号选填)

①脱氧核糖核酸                           ②纤维素                            ③ATP                                   ④ATP合酶

(2)欲研究M基因的表达情况,可检测细胞内是否存在相应的(       )

A. M基因B. mRNAC. tRNAD. rRNA

(3)据图1及所学知识推测 ,土壤氮条件对玉米根部细胞的影响是(       )

A. 氮含量差异改变了M基因的碱基序列
B. 低氮条件改变了遗传信息的传递方向
C. 高氮条件抑制了M基因的转录
D. 低氮条件和生长素对根的生长具有协同作用

研究小组通过大田试验,研究某种玉米在不同种植密度、不同施氮水平下叶片的光合作用能力。

种植密度:87000株/hm2(D1);99000株/hm2(D2);施氮水平:不施氮组(N0);高氮组360kg/hm2(N360);检测方法:在叶表面安装可检测CO2气体量变化的仪器。

在晴朗天气条件下实验并处理数据,玉米叶片的净光合速率(Pn)如图2所示。

(4)玉米的光合作用离不开ATP的参与,以下相关说法正确的是(       )

A. 低温会破坏ATP合酶结构,从而降低光合速率
B. ATP合酶的作用与类囊体膜内外的H+浓度差有关
C. 固定CO2时,需要ATP提供能量
D. 三碳化合物的还原需要ATP合酶的驱动

(5)欲获得不同条件下玉米的光合速率,本实验设计中可检测并记录的数据有(       )

A. 检测白天CO2的吸收速率,得到净光合作用速率
B. 检测白天CO2的吸收速率,得到总光合作用速率
C. 检测白天O2的释放速率,得到净光合作用速率
D. 检测夜间CO2的释放速率,得到呼吸作用速率

(6)下列能说明种植密度与净光合速率关系的实验组合是(       )

A. N0D1和N0D2B. N0D2和N360D2
C. N360D1和N360D2D. N0D1和N360D1

(7)研究者欲增加施氮水平为180kg/hm2的低氮组(N180),基于上述资料和研究,预测该组实验的结果更接近________(N0/N360)组实验,分析产生该现象的原因。________。

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