Question

【題目】葉片含量會影響光合作用。研究人員利用水稻進行了低鉀脅迫對植物光合作用影響的研究。圖1為葉肉細胞內(nèi)白天的部分物質的轉化和轉運示意圖。圖2為不同鉀濃度處理下細胞溶膠、細胞液濃度的變化。

回答下列問題：

（1）圖1中物質A是______，蔗糖運出葉肉細胞的能量來自的細胞內(nèi)外濃度差，而這種濃度差的產(chǎn)生是通過_____方式實現(xiàn)的。葉肉細胞晚上仍能持續(xù)向外輸送蔗糖，此時蔗糖來源于_______。

（2）正常條件下生長的植物遭遇低鉀脅迫時，葉片含量下降會導致細胞吸水能力______，細胞溶膠濃度在一定范圍內(nèi)維持穩(wěn)定的原因是_______。葉片含量進步下降，會抑制與DNA合成相關酶活性，從而抑制植物細胞的_______和生長。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，低鉀脅迫會導致葉肉細胞上的酶含量減少，推測葉綠體內(nèi)淀粉含量變化為_____，從而使光合強度_______。

（4）根據(jù)上述研究結果，低鉀脅迫對水稻光合作用的影響是通過影響兩個方面導致的：①_____；②______。

Answer 1

【答案】三碳糖磷酸 主動轉運 淀粉 下降 液泡中的持續(xù)運到細胞溶膠中 分裂 增加 降低 光合面積降低 葉肉細胞蔗糖輸出量減少

【解析】

1、分析圖1，在葉綠體中進行了碳反應后形成的物質A可在葉綠體中轉化合成為淀粉儲存起來，也能在細胞質基質中轉化合成蔗糖，可推斷物質A是三碳糖磷酸（C3化合物）。在細胞膜出蔗糖被轉運出細胞同時伴隨著H+的順濃度梯度運輸，說明蔗糖運出葉肉細胞的能量來自H+的細胞內(nèi)外濃度差，由圖可知，將膜外的H+轉運至細胞內(nèi)即需要載體協(xié)助也需要消耗能量，H+的細胞內(nèi)外濃度差是通過主動運輸實現(xiàn)的。

2、分析圖2，隨著葉片K+含量下降液泡內(nèi)細胞液內(nèi)K+濃度持續(xù)下降，細胞溶膠中的K+濃度在一定范圍內(nèi)維持溫度后下降，可推測，在葉片K+容量下降的情況下細胞液內(nèi)的K+能夠向細胞溶膠中運輸。

（1）在光合作用的暗反應過程中，三碳酸磷酸經(jīng)過進一步反應能夠合成淀粉、蔗糖等有機物，故圖1中物質A是三碳酸磷酸；由分析可知，蔗糖運出葉肉細胞的能量來自的細胞內(nèi)外濃度差，而這種濃度差的產(chǎn)生是通過主動運輸方式實現(xiàn)的。葉肉細胞晚上能夠通過淀粉分解產(chǎn)生蔗糖，故仍能持續(xù)向外輸送蔗糖。

（2）正常條件下生長的植物遭遇低鉀脅迫時，葉片含量下降會導致細胞液濃度低于外界溶液濃度，細胞吸水能力下降，由圖可推測，在葉片K+容量下降的情況下細胞液內(nèi)的K+能夠向細胞溶膠中運輸，使細胞溶膠濃度在一定范圍內(nèi)維持穩(wěn)定。葉片含量進一步下降，會抑制與DNA合成相關酶活性，使得細胞分裂被抑制在細胞分裂間期的S期，從而抑制植物細胞的分裂和生長。

（3）低鉀脅迫會導致葉肉細胞上的酶含量減少，H+的細胞內(nèi)外濃度差下降，抑制蔗糖向細胞外的轉運過程，細胞內(nèi)蔗糖含量增多，抑制三碳糖磷酸合成蔗糖，使三碳糖磷酸更多在葉綠體內(nèi)合成淀粉，使其含量增加，抑制光合作用暗反應過程，從而使光合強度降低。

（4）根據(jù)上述研究結果，低鉀脅迫對水稻光合作用的影響是通過影響兩個方面導致的：①導致葉肉細胞上的酶含量減少，從而導致葉肉細胞蔗糖輸出量減少；②葉片含量進一步下降，會抑制與DNA合成相關酶活性，使得細胞分裂被抑制在細胞分裂間期的S期，從而抑制植物細胞的分裂和生長，使得植物弱小，光合面積降低。