1. 番茄植株生长发育适宜的温度及光照分别为15~32℃、500~800μmol·m-2·s-1。我国北方日光温室夏季栽培生产过程中常遭遇35℃亚高温并伴有强光辐射的环境,会造成作物减产。

请回答下列问题。

(1) 如图为番茄叶绿体类囊体膜上发生的部分反应过程。

①图中PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物,具有光能的作用。

②据图可知,如图过程最终实现光能转变为和ATP中的能量,其中促进ATP合成的直接动力是

(2) 为研究亚高温高光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活性(U·m-1

对照组(CK)

25

500

12.1

114.2

308

189

亚高温高光组(HH)

35

1000

1.8

31.2

448

61

①从表中数据可知,亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的,理由是

②Rubisco是催化暗反应阶段中(过程)的关键酶,亚高温高光条件下该酶活性的下降导致暗反应速率下降,光反应产物NADPH和ATP在细胞中的含量,进而抑制光反应。

(3) 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,在亚高温高光下,过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究,请完成下表。

实验步骤的目的

简要操作过程

实验材料的准备

选取①的番茄植株18株,均分为甲、乙、丙三组

对照组处理

甲组的处理如(2)中的CK组

实验组处理

乙组的处理为②;丙组用适量的SM(SM可抑制D1蛋白的合成)处理番茄植株并在亚高温高光(HH)下培养

结果测定和处理

定期测定各组植株的净光合速率(Pn),绘制曲线如图

实验结果分析

根据实验结果分析番茄植株缓解亚高温高光对光合作用抑制的机制:③

Deg蛋白酶位于类囊体腔侧,主要负责受损D1蛋白的降解,如果抑制Deg蛋白酶的活性,请你预测在亚高温高光下番茄光合作用受抑制程度并说明理由;④

【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; 光合作用和呼吸作用的区别与联系; 光合作用原理的应用;
【答案】

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实验探究题 困难
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1. 如图是某高等生物细胞内发生的生理过程示意图,1、2、3、4、5、6表示生理过程,A、B、C、D表示化学物质。请回答:

(1)图中代表光合作用暗反应的是,代表有氧呼吸中释放能量最多的过程是,A、B代表的物质分别是

(2)上图所示代谢过程中,可以发生于高等动物细胞内的生理过程有 (填写标号)。

在可以调节温度的温室里栽培番茄,以研究昼夜温差对番茄生长的影响,实验结果如下图所示。曲线A是根据番茄植株在日温为26℃、夜温如横坐标所示的温度范围内测定的数据绘制的。曲线B是根据番茄植株在昼夜恒温的情况下,如横坐标所示的温度范围内测定的数据绘制的。

(3)①在夜间温度为5℃时,曲线A反映出的茎的生长速率比曲线B反映出的茎的生长速率要快,你认为其中的原因是什么?

②是否昼夜温差越大,对番茄的生长就越有利?能够证明你的观点的曲线是哪条?

科研人员为研究氧气浓度与光合作用的关系,测定了某植物叶片在25℃时,不同氧气浓度下的光合作用速率(以CO2的吸收速率为指标),部分数据如下表。

氧气浓度

2%

20%

CO2的吸收速率(mg/h·cm2

23

9

为了探究O2浓度对光合作用是否构成影响,在上表所获得数据的基础上,还需测定黑暗条件下对应的呼吸速率。假设在温度为25℃,氧浓度为2%时,呼吸速率为X(mg/h·cm2);氧浓度为20%时,呼吸速率为Y(mg/h·cm2)。

(4)如果23+X=9+Y,说明:如果23+X>9+Y,说明:     

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