Question

【題目】增施CO2是提高溫室植物產量的主要措施之一。但有人發(fā)現(xiàn)，隨著增施CO2時間的延長，植物光合作用逐漸減弱。力探究其原因，研究者以黃瓜為材料進行實驗，結果如下圖。

（1）CO2進入葉綠體，被位于___________的酶催化，與__________化合物結合而被固定，此過程__________（“需”、“不需”）ATP供能。

（2）由圖可知，常溫+CO2處理組在超過29天后，凈光合速率開始下降，直至低于常溫處理組。此階段，常溫+CO2組淀粉含量與光合速率的變化趨勢__________，據此推測光合速率下降可能是由于淀粉積累過多。葉綠體中淀粉的積累一方面會導致____________________膜結構被破壞而影響光反應。另一方面有限的氮素營養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的_________等含氮化合物合成不足，進而抑制了光合作用。

（3）由圖可知，在增施CO2情況下，適當升高溫度可以______________光合作用速率。有人認為，這是由于升髙溫度促進了淀粉分解為可溶性糖，減弱了淀粉大量積累對光合作用的抑制。圖中支持該假設的證據是__________。

（4）請根據本研究的結果，對解決“長時間增施CO2抑制光合作用”這一問題，提出兩項合理化建議：__________。

Answer 1

【答案】葉綠體基質 C5 不需 相反 類囊體 酶 提高（促進/加速） 高溫+CO2組淀粉含量一直低于常溫+CO2組，可溶性糖相反 單獨增施CO2時間不宜超過30天； 增施CO2的同時合理補充氮肥；增施CO2時適當提高溫度

【解析】

據圖分析，該實驗的自變量有溫度、是否用二氧化碳處理和處理時間，因變量是凈光合速率、淀粉含量、可溶性糖含量，圖1顯示高溫+C02處理的凈光合速率較高，且處理36小時時最高；圖2顯示四種條件下淀粉的含量都先快速降低，然后不斷升高，各個處理時間下，常溫+C02處理的淀粉含量最高；圖3顯示高溫+C02處理的可溶性糖含量較高，且處理36小時時最高。

（1）二氧化碳是光合作用暗反應的原料，在葉綠體基質中與五碳化合物結合生成三碳化合物，此過程不需ATP供能。
（2）據圖分析，圖1中常溫+C02處理組在超過29天后，凈光合速率開始下降，直至低于常溫處理組；而圖2中29天后，常溫+C02組淀粉含量反而增加，據此推測光合速率下降可能是由于淀粉積累過多。光反應的場所是類囊體薄膜，因此葉綠體中淀粉的積累一方面會導致類囊體薄膜結構被破壞而影響光反應；另一方面有限的氮素營養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的葉綠素、酶等含氮化合物合成不足，進而抑制了光合作用。
（3）根據圖1可知，高溫+C02組的凈光合速率在36h前都是最高的，說明在增施C02情況下，適當升高溫度可以提高光合作用速率。高溫+C02組淀粉含量一直低于常溫+CO2組，而可溶性糖相反，可能是因為升髙溫度促進了淀粉分解為可溶性糖，減弱了淀粉大量積累對光合作用的抑制。
（4）根據本研究的結果，對解決“長時間增施C02抑制光合作用”這一問題的措施有：單獨增施C02時間不宜超過30天、增施CO2的同時合理補充氮肥；增施C02時適當提高溫度。