植物与太阳光的关系可谓“爱恨交加”，一方面光对于植物进行光合作用是必需的，另一方面过量的光又会导致植物氧化性损伤。研究发现，在强光条件下，植物类囊体中的pH会由正常条件下的6.5降低至5.5-5.8，H+浓度的升高激活了类囊体膜上的光保护蛋白PSBS，激活的PSBS抑制类囊体膜上电子的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物造成损伤。下图为具体过程，图中A~G分别表示不同物质，F代表糖类，回答下列问题：

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1. 植物与太阳光的关系可谓“爱恨交加”，一方面光对于植物进行光合作用是必需的，另一方面过量的光又会导致植物氧化性损伤。研究发现，在强光条件下，植物类囊体中的pH会由正常条件下的6.5降低至5.5-5.8，H⁺浓度的升高激活了类囊体膜上的光保护蛋白PSBS，激活的PSBS抑制类囊体膜上电子的传递，最终将过量的光能转换成热能释放，从而防止强光对植物造成损伤。下图为具体过程，图中A~G分别表示不同物质，F代表糖类，回答下列问题：

(1) 图中C表示，图中ATP合成酶的作用是。

(2) 图中E表示，图中反应Ⅱ发生在中。

(3) 研究发现，抑制ATP合成酶的活性（填“有利于”或“不利于”）PSBS发挥功能，原因是。

(4) 据图可知A物质为O₂ ，它来自水的分解，而不是来自物质G。现以大豆为实验材料，验证这一结论，请补充实验过程。

实验思路：将的多株大豆随机均分为A、B两组。向A组提供，向B组提供与A组等量的，其他条件相同且适宜。一段时间后，检测A、B两组释放的氧气。

结果：A组释放的都是¹⁸O₂ ， B组释放的都是O₂。

【考点】

光合作用的过程和意义; 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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实验探究题困难

1. 农科院对培育的某新型经济作物进行研究，研究结果如下表、图1和图2。回答下列问题：

[提示：图1表示该作物相对光合速率（即不同叶龄时的净光合速率与B点时的比值）与叶龄的关系，A点表示幼叶成折叠状，B点表示叶片充分展开；图2中曲线1、2分别表示作物在适宜的光照强度下不同温度时的总光合量和净光合量。]

光照强度/klux	0	2	4	6
O₂释放量/（uL·cm^-2·min^-1）	-0.2	0	0.2	0.4
光照强度/klux	8	10	12	14
O₂释放量/（uL·cm^-2·min^-1）	0.8	1.2	1.2	1.2

(1) 由表可知，在光照强度为4klux时，该作物的总光合速率为μL⋅cm^-2min^-1。实验条件下，该作物的光饱和点为。

(2) 图1中AB段相对光合速率上升，从光反应角度分析原因是，CD段相对光合速率明显下降的原因是，在B点对叶片喷施适量可延缓相对光合速率的下降。

(3) 由图2分析，假如植物生活在12小时光照，12小时黑暗的环境中，则在环境温度约高于℃时该植物就不能正常生长，原因是。

(4) 根据以上研究结果，该温室作物白天生长的最佳环境条件是。

实验探究题普通

2. I．气孔有利于二氧化碳流入植物叶片进行光合作用，但同时也是蒸腾作用丧失水分的门户。科研人员通过基因工程在拟南芥气孔的保卫细胞中表达了一种K⁺载体蛋白（BLINK1），如下图1所示。该载体蛋白能调控气孔快速开启与关闭，而野生拟南芥无BLINK1，气孔开闭较慢。下图2表示拟南芥在一天中连续光照和间隔光照（强光和弱光交替光照）下的实验结果。回答下列问题：

(1) 为确定拟南芥叶片光合产物的去向，可采用法。由图2可知，间隔光照条件下，转基因植株每升水可产生植物茎的干重大于野生植株，其原因可能是。

II．番茄植株不耐高温，其生长适宜温度和光照分别为 15～32℃、500～800μmol。我国北方日光温室夏季栽培过程中常遭遇 35℃亚高温并伴有强光辐射，会造成作物减产。

(2) 图1表示光合作用的过程。PSⅡ中的色素吸收光能后，将H₂O分解，产生的物质有。据图1分析，建立类囊体薄膜两侧H⁺浓度差的过程有。

(3) 为研究亚高温高光强对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标如下表。

组别	温度	光照强度(μmol·m⁻²·s⁻¹)	净光合速率(μmol·m⁻²·s⁻¹)	气孔导度(mmol·m⁻²·s⁻¹)	胞间CO₂浓度(ppm)	Rubisco(酶)活性(U·mL⁻¹)
对照组(CK)	25℃	500	12.1	114.2	308	189
亚高温高光强组(HH)	35℃	1000	1.8	31.2	448	61

结合表中数据及图1，你认为净光合速率下降的主要原因是。

(4) 植物通常会有一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSⅡ复合物的组成部分，对维持PSⅡ的结构和功能起重要作用。已有研究表明在高温高光强下，过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光强逆境的关系进行了如下研究。

①利用番茄植株进行了三组实验，1组的处理同（3）中的CK，3组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光强（HH）下培养。定期测定各组植株的净光合速率（Pn）。实验结果如图2，请写出2组的处理：。根据实验结果解释植物缓解亚高温高光强抑制光合作用的机制：。

②Dcg蛋白酶位于类囊体腔侧，主要负责催化受损D1蛋白的降解。研究者通过抑制Dcg蛋白酶的活性，发现在亚高温高光强下番茄光合作用受抑制程度会加剧，结合上述研究结果和信息，请给出一种合理的解释：。

(5) 综合以上信息，提出一个改良番茄品种的思路：。

实验探究题困难

3. 红叶石楠是常见的景观植物，其上部新发嫩叶为红色，下部成熟叶片为绿色，现欲通过实验对红叶石楠的红叶和绿叶的光合蒸腾特性进行分析。回答下列问题：

(1) 实验步骤：

①材料选择及测定：挑选6棵在同一生长环境中的的红叶石楠样株；在每株样的株冠部分别选择6片向阳、健康且叶片形状及大小基本一致的红叶和绿叶。

②实验数据收集：利用便捷式光合测定仪在测定各叶片的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率等数据，每片叶片测定重复3次，记录。

③。

部分实验结果如下：

(2) 光合作用在红叶石楠叶肉细胞的中进行，其中将CO₂固定还原形成糖的反应被称为，该反应中的还原剂是。据图1分析，红叶石楠的红叶比绿叶净光合速率更高，可能的内因是。

(3) WUE是研究植物有效利用水资源的指标，计算公式为WUE=Pn/Tr。随着外界环境不断变化，红叶的WUE始终低于绿叶，说明与绿叶相比，红叶通过以适应试验期间的外部环境。

(4) 研究者继续对实验中的各项指标进行相关性分析。

表1各检测指标的相关性分析汇总表

指标	净光合速率P_n	气孔导度G_s	胞间CO₂浓度C_i	蒸腾速率T_r	光合有效辐PAR	大气CO₂浓度C_i	空气温T_s	相对湿度RH
G_s	0.959**
C_i	00.303	0.419
T_r	0.975**	0.964**	0.367
PAR_i	0.591*	0.591*	-0.142	0.53
C_i	0.651*	0.645*	0.253	-0.668*	-0.749**
T_s	0.517	0.538	-0.071	0.43	0.961**	-0.651*
RH	-0.295	0.353	0.073	-0.233	-0.867**	0.415	-0.89**
WUE	-0.857**	0.867**	-0.242	-0.907	-0.55	0.808*	-0.438	0.171

注；数值>0，代表正相关，数值<0，代表负相关，**代表极且著相关，*代表显著相关。

据表分析，与红叶石楠净光合速率呈极显著正相关的指标有。表中数据显示，气孔导度与胞间CO₂浓度这两个值之间不存在显著相关性，最可能原因是：。绿叶在12：00蒸腾速率出现低谷，其最可能原因（填“是”或“不是”）受气孔导度限制。请根据相关性关系，画出红叶石楠红叶和绿叶的气孔导度（Gs）的日变化曲线。

实验探究题困难