大豆和玉米是两种重要的经济作物，生产中常将两者进行间作。大豆叶片及其根瘤中部分物质的代谢、运输途径如图1所示（图中类菌体是根瘤菌在根瘤细胞中的存在形式）。玉米光合作用的部分过程如图2所示。请回答下列问题：

1. 大豆和玉米是两种重要的经济作物，生产中常将两者进行间作。大豆叶片及其根瘤中部分物质的代谢、运输途径如图1所示（图中类菌体是根瘤菌在根瘤细胞中的存在形式）。玉米光合作用的部分过程如图2所示。请回答下列问题：

(1) 大豆与根瘤菌具有关系。图1中代表O₂的物质是（填字母），可用于类菌体的有氧呼吸，其中的三羧酸循环发生在（场所）。类菌体中固氮酶的活性及有氧呼吸的强度易受游离O₂浓度的影响，其周围的豆血红蛋白的作用是。

(2) 据图2，玉米中能固定CO₂的细胞有。在草酰乙酸转化为苹果酸的过程中，NADPH具有的作用。苹果酸经（结构）快速转移至维管束鞘细胞，在线粒体中产生丙酮酸并释放出CO₂ ，从而提高维管束鞘细胞中的CO₂浓度。

(3) 研究发现，玉米对大气中CO₂的利用率高于大豆，结合图例分析最可能的原因是。与单作相比，间作还可以使玉米获得更多的，产量提高。但大豆间作的产量却略低于单作，原因可能有。

【考点】

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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综合题困难

1. 光照条件下，叶肉细胞中的O₂与CO₂在 Rubisco酶的催化下，竞争性结合核酮糖-1，5二磷酸（C₃），O₂与C₅结合后经一系列反应释放CO₂的过程称为光呼吸。下图1表示叶肉细胞中有关代谢，其中①~④代表光呼吸过程。

(1) 在红光照射条件下，参与途径①的主要色素是，光呼吸中C₅与O₂结合的反应发生在叶绿体的中。

(2) 光呼吸可使大豆、水稻和小麦等作物的光合效率降低20%至50%，造成产量损失。生产实际中，常通过适当升高CO₂浓度达到增产的目的，请分析并解释其原理：（答2点即可）。

(3) 根据对光呼吸机理的研究，科研人员利用基因编辑手段设计了只在叶绿体中完成的光呼吸替代途径 AP（依然具有降解乙醇酸产生CO₂的能力）。同时利用RNA干扰技术，降低叶绿体膜上 PLGGI（乙醇酸转运蛋白）的表达量。检测三种不同类型植株的光合速率，实验结果如图2所示。据此回答：当胞间CO₂浓度较高时，三种类型植株中，AP+RNA干扰型光合速率最高的原因可能是、，进而促进光合作用过程。

(4) 研究表明，强光下ATP和NADPH的积累会产生O^2-（超氧阴离子自由基），而O^2-会对叶绿体光合作用的反应中心造成伤害。结合题干信息，分析干旱天气和过强光照下，植物进行光呼吸的积极意义：。

综合题普通

2. 光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O₂/CO₂值异常情况下发生的一个生理过程。在光下叶绿体中的C₅能与CO₂反应形成C₃；当CO₂/O₂比值低时，C₅也能与O₂反应形成C₂等化合物。C₂在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图甲。光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：

(1) 据图可知，光呼吸与光合作用暗反应都利用了为原料，但区别是光合作用在暗反应阶段同化CO₂ ，合成有机物，而光呼吸最终。

(2) 光呼吸被冠以“呼吸”二字，你认为理由是。（提示：从与呼吸作用进行比较的角度回答）

(3) 我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图乙、图丙。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是。

(4) 减少不必要的光呼吸损耗，对提高作物产量具有重要意义，某同学以此作为研究课题提出了两种可以抑制光呼吸的思路，第一种思路：适当降低温度；第二种思路：适当提高CO₂浓度。你赞同哪一种思路？（填“第一种”“第二种”或“两种都可”），并说明理由。

综合题普通

3. 如图是光合作用过程示意图（字母代表物质），PSBS是一种类囊体膜蛋白，能感应类囊体腔内H⁺的浓度而被激活，激活的PSBS抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，防止强光对植物细胞造成损伤。

回答下列问题。

(1) 若将水中的氧元素用¹⁸O标记，则光照一段时间后叶肉细胞中上图中除水外能检测到¹⁸O的物质有（填图中字母）。

(2) H⁺通过Z蛋白外流的同时促进了C的合成，说明Z蛋白的功能有。

(3) 据图分析，光照过强会导致类囊体腔内pH（填“升高”或“下降”），从而激活PsbS。此时，光合作用产生的有机物会减少，原因是。

(4) 在自然条件下，某种植物在幼苗时期全部为条形叶，随着树龄增长会逐渐出现条形叶、卵形叶和锯齿叶。在最适温度及大气CO₂浓度下测得数据如下表所示（单位：μmol·m^-2·s^-1）：

叶型	净光合速率	光补偿点	光饱和点	呼吸作用	光呼吸	叶绿素a/b
卵形叶	17.47	1881	2891	2.31	8.90	4.337
锯齿叶	16.54	2066	4260	3.08	9.12	4.397
条形叶	12.56	1428	2542	1.38	6.65	3.996

注：光呼吸有保护光合结构免受强光伤害的功能；叶绿素b对荫蔽条件下占优势的漫射光的吸收能力大于叶绿素a。

①据表中数据推测，条形叶分布在植株的（填“上”、“中”或“下”）部，依据为。（答出2点）

②据表可知，当光照为1881μmol·m^-2·s^-1时，锯齿叶的光合作用主要受外界因素的限制（答2点）。

综合题普通