1. 水稻是我国重要的粮食作物,在大田常规栽培时,发现水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)在不同栽培条件下产量有差异。
(1) 测得两种水稻分别在弱光照和强光照条件下净光合速率的变化如下图1、图2所示:

①为水稻叶片提供18O2 , 产物中的葡萄糖会含18O,请写出元素18O转移的路径(用相关物质的名称及箭头表示)。

②据图分析,ygl有较高的光补偿点,这与其呼吸速率较(填“高”或“低”)有关。为提高产量,在常年阳光充足、光照强度大的地区,更适合种植水稻,依据是

(2) 为进一步探究在强光照条件下,突变体(ygl)水稻光合速率反而明显高于野生型(WT)的原因。研究者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻的相关生理指标见下表:

水稻材料

叶绿素

(mg/g)

类胡萝卜素

(mg/g)

类胡萝卜素

/叶绿素

RuBP羧化酶含量

(单位:略)

Vmax

(单位:略)

WT

4.08

0.63

0.15

4.6

129.5

ygl

1.73

0.47

0.27

7.5

164.5

注:RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶;Vmax表示RuBP羧化酶催化的最大速率

①ygl叶色黄绿的原因是,RuBP羧化酶存在于叶肉细胞中的(具体场所)。

②据表分析,在强光照条件下,突变体水稻光合速率反而明显高于野生型的原因是

【考点】
叶绿体结构及色素的分布和作用; 影响光合作用的环境因素; 有氧呼吸的过程和意义; 光合作用原理的应用;
【答案】

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1. 植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量,过多光能会对植物生长产生影响。植物采用多种策略适应不同的光照环境。回答下列问题:
(1) 太阳光中仅5%的能量被绿色植物转化为化学能,原因之一是光合色素主要吸收红光和。在提取叶片光合色素时,收集的滤液呈绿色,原因是光合色素几乎不吸收
(2) 植物通过改变叶的结构适应不同的光照环境。与阴生叶片相比,阳生叶片的栅栏组织更发达,栅栏组织细胞中的叶绿体数量和叶绿素含量更多,阳生叶片的这些特点有利于。在沙漠等阳光非常强烈的环境下,植物叶片着生绒毛或上表皮蜡质状,既避免对叶绿体的损伤,又可避免水分散失过多。
(3) 当暴露在过量的光强下,叶片必须耗散过剩的光能,避免叶绿体损伤。紫黄质(a)、玉米黄质(b)和单环氧玉米黄质(c)这三种色素的相互转化称为叶黄素循环,是一种有效耗散光能的方式,三种色素在一天中的含量变化如图所示,其中单环氧玉米黄质的含量在一天中相对平稳。

三种叶黄素中光能耗散能力最强的是,依据是。随光照增强,三种叶黄素的相互转化关系为。(用a、b、c和“→”表示)

(4) 植物还可以通过移动叶绿体改变光能的吸收,叶绿体的移动受到蓝光的诱导。取铁线蕨叶片直接制作临时装片,用强蓝光对其中一个细胞进行照射,观察叶绿体的移动,处理与结果如下:

处理

适宜红光照射0:00-0:20

适宜红光和局部强蓝光(细胞中间白斑区域)持续照射0:20-1:00

适宜红光照射1:00-1:40

结果

结果说明蓝光可诱导叶绿体移动,具体移动方向是。进一步研究发现,蓝光诱导叶绿体移动与向光素Phot1和Phot2有关。向光素Phot1和Phot2是由phot1和phot2基因控制合成的蛋白质。为验证Phot2与叶绿体的避蓝光有关,实验思路是

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