Question

【題目】小麥?zhǔn)俏覈�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(yīng)利用光能分解______________，之后利用光反應(yīng)產(chǎn)生的______________，將 CO2轉(zhuǎn)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(rèn)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(xì)胞失水導(dǎo)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(biāo)，結(jié)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(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)致光合作用的光反應(yīng)過程速率下降，進(jìn)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(guān)鍵蛋白，科研人員使用蛋白質(zhì)凝膠電泳技術(shù)檢測不同光照條件下的 D1 含量，結(jié)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(jié)果的影響，分析可知_____，從而在一定程度上導(dǎo)致“午睡”現(xiàn)象。

（5）水楊酸（SA）是一種與植物抗熱性有關(guān)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(jié)果如圖 2 所示，可推測，SA 對小麥午間光合作用的影響及機(jī)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(yīng) 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(xì)胞中D1蛋白的含量降低，導(dǎo)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(dǎo)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(dá)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(dá)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(dǎo)致葉片氣孔開度下降，氣孔開度下降又引起細(xì)胞吸收的CO2減少，導(dǎo)致葉肉細(xì)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(jī)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(dǎo)致葉肉細(xì)胞間的CO2不足，影響了光合作用碳反應(yīng)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(yīng)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(dǎo)致光反應(yīng)的速率下降；D1是對光系統(tǒng)Ⅱ活性起調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵蛋白，科研人員使用蛋白質(zhì)凝膠電泳技術(shù)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(jié)果的影響，圖1中數(shù)據(jù)顯示，強光照會導(dǎo)致D1含量下降，因此“午睡”原因可能是午間較強光照使細(xì)胞中D1蛋白的含量降低，從而導(dǎo)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(dá)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(dá)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。