光合作用是作物产量形成的基础，玉米籽粒干物质90%以上来源于叶片光合作用。玉米生长期遇高温天气对籽粒产量会产生不良影响。科研人员采用室内盆栽实验，将灌浆期的玉米植株进行白天平均温度为（37±2）℃、持续处理30d的高温处理（HT组），以自然温度为对照（CK组），白天平均温度为（31±2）℃，测定相关代谢指标，结果如图所示。回答下列问题：

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1. 光合作用是作物产量形成的基础，玉米籽粒干物质90%以上来源于叶片光合作用。玉米生长期遇高温天气对籽粒产量会产生不良影响。科研人员采用室内盆栽实验，将灌浆期的玉米植株进行白天平均温度为（37±2）℃、持续处理30d的高温处理（HT组），以自然温度为对照（CK组），白天平均温度为（31±2）℃，测定相关代谢指标，结果如图所示。回答下列问题：

(1) 光合色素是光合作用的基础，叶绿素主要吸收可见光中的。根据实验结果可知，高温可能促进叶绿素而使其含量降低。灌浆期的玉米对高温胁迫的抵御能力较弱，支持该结论的实验结果是。

(2) 胞间CO₂浓度是指叶片内叶肉细胞之间的CO₂浓度，其浓度主要取决于气孔导度和净光合速率。根据实验结果，推测高温胁迫下玉米的净光合速率，理由是。影响HT组玉米净光合速率的环境因素是（答出1点）。

(3) 基于上述研究，为进一步探究高温天气对玉米籽粒产量的影响，实验的思路是。

【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;

【答案】

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实验探究题普通

1. 玉米大豆带状套作是西南地区主推的种植模式，可在增加大豆种植面积的同时不影响玉米产量。为探究玉米大豆套作模式下大豆叶片叶绿体超微结构对玉米荫蔽的响应，研究者分别以大豆品种南豆12、桂夏3号为试验材料，设置大豆单作（CK）、单行玉米行间套作大豆（A1）和两行玉米带间套作大豆（A2）3个处理，开展了相关实验，实验结果如下表。回答下列问题：

玉米荫蔽对大豆叶片叶绿体超微结构的影响

大豆品种	处理	基粒厚度（μm）	基粒数量	基粒面积/叶绿体面积	淀粉粒面积（μm²）	淀粉粒面积/叶绿体面积
南豆12	CK	0.18	23	0.18	4.24	0.21
	A1	0.28	34	0.28	9.14	0.40
	A2	0.21	31	0.21	4.33	0.22
桂夏3号	CK	0.16	32	0.16	0.52	0.09
	A1	0.27	24	0.27	6.73	0.28
	A2	0.18	31	0.18	1.58	0.13

注：A1玉米行距100cm，大豆放置在玉米行间，大豆行与玉米行间距为50cm；A2玉米窄行40cm，宽行160cm，两行大豆放置在玉米宽行内，大豆行与玉米行间距为70cm。A2荫蔽程度低于A1。

(1) 叶绿体是玉米、大豆等绿色植物进行光合作用的场所。从结构上看，叶绿体内含有许多，极大地扩展了受光面积；从组成上看，叶绿体内具有实现其功能所必需的物质，如（列举2点）。

(2) 据表可知，玉米荫蔽条件下会导致两种大豆叶片叶绿体的基粒厚度和基粒面积/叶绿体面积（填“增加”、“降低”或“不变”）。由此推测，大豆受荫蔽胁迫后，叶绿体可能通过来增加光合膜面积，提高光能捕获能力。

(3) 据表分析可知，玉米荫蔽条件下大豆品种（填“南豆12”或“桂夏3号”）制造光合产物的能力更强，判断的依据是。

实验探究题普通

2. 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。

实验探究题困难

3. 为研究耐盐植物的抗盐机理，研究人员选择盐芥与拟南芥为材料，研究盐胁迫对两种植物光合作用的影响。实验中将两种植物置于不同浓度 NaCl 培养液中培养（其余环境条件相同且适宜），分别测得气孔导度（气孔张开程度）及叶片叶绿素 a/叶绿素 b 比值（该比值在一定程度上可以反应类囊体膜的稳定性，比值高则稳定性强，反之也成立），结果如下表：

处理	盐芥		拟南芥
处理	叶绿素a /叶绿素b比值	气孔导度（molH₂O/m²·s）	叶绿素a /叶绿素b比值	气孔导度（molH₂O/m²·s）
CK	3.321	0.47	3.421	0.41
NaCl（50mmol/L）	3.159	0.51	3.075	0.32
NaCl（100mmol/L）	3.162	0.53	2.805	0.21
NaCl（200mmol/L）	3.164	0.49	2.812	0.15
NaCl（300mmol/L）	3.161	0.50	2.807	0.02

(1) 叶绿素的作用是，其含量多少直接影响光合作用的过程。若要研究上述植物光合作用暗反应阶段CO₂的固定机制时，可以采用的研究方法是。

(2) 分析表格可知，对高盐环境耐受性较高的植物是盐芥，请写出得出此结论的理由：；请分析叶绿素a/叶绿素b比值下降对拟南芥光合作用光反应过程的影响，通过测量发现，当 NaCl浓度大于 100 mmol/L 时，拟南芥光合速率会进一步下降，试分析可能的原因是。

(3) 结合所学知识，选出植物适应高盐环境的生理特性有____。 A. 细胞膜上离子转运蛋白增加 B. 能从外界环境中吸收无机盐离子至液泡中 C. 细胞质内合成可溶性有机小分子 D. 细胞内产生一类具有调节渗透作用的蛋白

实验探究题普通

样品	叶绿素a（mg·g^-1）	叶绿素b（mg·g^-1）
上层	0.199	0.123
中层	0.228	0.123
下层	0.684	0.453