Question

【題目】小麥是我國北方的主要農(nóng)作物，研究環(huán)境條件變化對其產(chǎn)量的影響對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。

（1）光合作用光反應利用光能分解______________，之后利用光反應產(chǎn)生的______________，將 CO2轉化為糖類。其中，影響光合作用的內(nèi)部因素包括______________（寫出兩個）。

（2）科研人員測定小麥一晝夜凈光合速率（Pn）的變化，發(fā)現(xiàn)小麥與其他植物一樣出現(xiàn)了“午睡”現(xiàn)象。一般認為，午后溫度較高，植物通過蒸騰作用使葉片降溫，同時，由于保衛(wèi)細胞失水導致葉片氣孔開度_____。這一變化影響了光合作用的_____過程，使午后小麥光合速率降低。

（3）科研人員測定了同一株小麥兩種不同向光角度的葉片（接收直射光照面積不同）午后部分指標，結果如下表。

	凈光合速率（Pn）	葉片溫度（TL）	胞間 CO2 濃度（Ci）
直立葉	12．9	37．5	250
平展葉	8．8	37．7	264

對相關數(shù)據(jù)進行直立葉和平展葉葉片溫度無明顯差異，說明二者的氣孔開度________，但平展葉凈光合速率卻_____，此時胞間 CO2 濃度較高，說明氣孔開閉引起的胞間 CO2 濃度不足不是造成“午睡”現(xiàn)象的唯一因素。

（4）科研人員推測，午間強光照可能會導致_____上的由色素和蛋白質(zhì)組成的光系統(tǒng)II 發(fā)生損傷，導致光合作用的光反應過程速率下降，進而抑制葉片的光合作用速率。D1 是對光系統(tǒng)Ⅱ 活性起調(diào)節(jié)作用的關鍵蛋白，科研人員使用蛋白質(zhì)凝膠電泳技術檢測不同光照條件下的 D1 含量，結果如圖 1 所示，實驗中微管蛋白的作用是做參照以排除_____ 對實驗結果的影響，分析可知_____，從而在一定程度上導致“午睡”現(xiàn)象。

（5）水楊酸（SA）是一種與植物抗熱性有關的植物激素，科研人員用適宜濃度的 SA 噴灑小麥葉片后，測定兩種光照條件下的 D1 蛋白含量，結果如圖 2 所示，可推測，SA 對小麥午間光合作用的影響及機制是：_____。

（6）綜合上述研究，請?zhí)岢鰞身椶r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中減少“午睡”現(xiàn)象提高小麥產(chǎn)量的合理措施_____。

Answer 1

【答案】水 ATP 和 [H]（ATP 和 NADPH） 葉齡、葉綠體數(shù)量、色素含量、酶含量與活性等 降低 碳反應 基本相同 明顯低于直立葉 類囊體膜上 樣量不同等因素 午間較強光照使細胞中D1蛋白的含量降低，導致光系統(tǒng)Ⅱ活性降低 SA能減弱強光照造成的D1蛋白含量下降，及由此導致的光系統(tǒng)Ⅱ活性降低程度，提高了光合速率，緩解小麥的“午睡”現(xiàn)象 在中午光照達到最大強度之前向小麥噴灑適宜濃度的水楊酸；在中午時，增加遮陽裝置；培育高光強下 D1 基因表達量高的小麥品種；培育高光強下水楊酸合成量增加的小麥品種

【解析】

植物蒸騰作用旺盛會導致葉片氣孔開度下降，氣孔開度下降又引起細胞吸收的CO2減少，導致葉肉細胞間的CO2不足，使午后小麥光合速率降低。根據(jù)表格中數(shù)據(jù)顯示，直立葉和平展葉葉片溫度無明顯差異，直立葉凈光合速率大于平展葉的凈光合速率，但直立葉胞間CO2濃度小于平展葉的胞間CO2濃度；圖1顯示，較強光照會導致D1蛋白含量下降，圖2說明噴灑適宜濃度的SA會減弱較強光照造成的D1蛋白含量降低，對小麥的“午睡” 現(xiàn)象起到緩解作用，據(jù)此，若要減少“午睡”現(xiàn)象提高小麥產(chǎn)量，從外源因素考慮，可噴灑適宜濃度的水楊酸，從分子水平考慮，可通過提高D1蛋白的含量來實現(xiàn)，據(jù)此作答。

（1）光合作用光反應階段，利用光能將水分解，產(chǎn)生[H]和氧氣，同時產(chǎn)生ATP，然后產(chǎn)生的[H]和ATP用于碳反應階段，將二氧化碳固定產(chǎn)生的三碳化合物還原成糖類等有機物；影響光合作用的內(nèi)因有葉齡、葉綠體數(shù)量、色素含量、酶的含量與活性等。

（2）午后溫度較高，植物蒸騰作用旺盛，植物會降低葉片氣孔開度來避免過度失水，這會導致葉肉細胞間的CO2不足，影響了光合作用碳反應過程，使午后小麥光合速率降低。

（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，直立葉和平展葉葉片溫度無明顯差異，因此二者的氣孔開度基本相同，但平展葉凈光合速率明顯低于直立葉，而胞間CO2濃度是平展葉高于直立葉，說明氣孔開閉引起的胞間CO2濃度不足不是造成“午睡”現(xiàn)象的唯一因素。

（4）由色素和蛋白質(zhì)組成的光系統(tǒng)Ⅱ應該位于類囊體膜上，強光照引起光系統(tǒng)Ⅱ發(fā)生損傷，會導致光反應的速率下降；D1是對光系統(tǒng)Ⅱ活性起調(diào)節(jié)作用的關鍵蛋白，科研人員使用蛋白質(zhì)凝膠電泳技術檢測不同光照條件下的 D1 含量，實驗中微管蛋白的作用是做參照以排除樣量不同等因素對實驗結果的影響，圖1中數(shù)據(jù)顯示，強光照會導致D1含量下降，因此“午睡”原因可能是午間較強光照使細胞中D1蛋白的含量降低，從而導致光系統(tǒng)Ⅱ活性降低。

（5）根據(jù)圖2中D1蛋白含量所示，可推測經(jīng)SA處理后，能減弱較強光照造成的D1蛋白含量降低以及光系統(tǒng)Ⅱ活性降低的程度，提高了光合速率，緩解了小麥的“午睡”現(xiàn)象。

（6）根據(jù)以上所述，減少“午睡”現(xiàn)象提高小麥產(chǎn)量的措施有：在中午光照達到最大強度之前向小麥嘖灑適宜濃度的水楊酸；小麥種植在中午時，增加遮陽裝置；培育高光強下D1基因表達量高的小麥品種；培育高光強下水楊酸合成量增加的小麥品種。