(2025秋•深圳校级期中)CO
2浓度增加会对植物光合作用产生影响。研究人员以大豆、红薯、花生、水稻、棉花作为实验材料,分别进行了三种不同实验处理,甲组提供大气CO
2浓度(375μmol/mol),乙组提供CO
2浓度倍增环境(750μmol/mol),丙组先在CO
2浓度倍增环境中培养60天(d),测定前一周恢复为大气CO
2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应,选择晴天上午测定各组的光合速率。结果如表所示。
不同作物的光合作用受CO
2浓度的影响(光合速率单位:μmol•m
-2•
s-1)
| 大豆 | 红薯 | 花生 | 水稻 | 棉花 |
| 甲(大气CO2浓度) | 23.5 | 26.2 | 24.9 | 24.6 | 26.0 |
| 乙(CO2浓度倍增环境) | 36.5 | 33.6 | 31.0 | 32.1 | 30.8 |
| 丙(60dCO2浓度倍增环境,恢复大气CO2浓度7d) | 17.2 | 16.8 | 16.9 | 14.2 | 18.2 |
可以看出丙组的光合速率低于甲乙组,推测在高CO
2浓度条件下,植物体内发生了相应的适应性变化,对于这种光适应现象的原理,目前主要有以下三种假说:①高浓度CO
2引起RuBP羧化酶的含量和活性的降低:②植物体内源—库比的增加引起了一种负反馈调节;③高浓度CO
2或者积累的光合产物引起了叶绿体类囊体膜的机械损伤(源—库比是指叶片数量与果实等非光合器官数量的比值)。
回答下列问题:
(1)根据光合作用的过程分析,高浓度CO
2先影响了光合作用的
碳反应
碳反应
阶段,进而促进了光合作用的全过程。但在CO
2浓度倍增条件下,光合速率并未倍增,此时限制光合作用的主要外界因素最可能是
温度
温度
。
(2)科学家提出光适应的原因假说①,是因为RuBP羧化酶催化卡尔文循环的
CO2固定
CO2固定
反应,这个过程
不需要
不需要
(填“需要”或“不需要”)光反应提供的ATP和NADPH。
(3)如果光适应的原因是假说②,这个调节过程中的关键因素是叶肉细胞叶绿体中葡萄糖的积累抑制了光合作用的进行。想要解除这种抑制,有两种方法,一是在农业生产中增加“库”的量或者“库”的储备能力,例如对农作物
及时摘掉果实,促进新生果实发育
及时摘掉果实,促进新生果实发育
;二是设法减少葡萄糖在叶片的积累,促进葡萄糖转化为蔗糖,这个操作已经有科学家通过转基因番茄的实验验证,给番茄转入高表达量的SPS(蔗糖磷酸合成酶)基因,只要发现转基因植株中
不发生
不发生
(填“发生”或“不发生”)光适应现象,即可证明假说②成立。
(4)如果上述假说③成立,则可以提取各组植物叶片叶绿体中的类囊体,研究类囊体的量或者色素的含量,高中生物实验中对光合色素进行提取和分离所用的溶剂分别是
95%乙醇
95%乙醇
和
层析液
层析液
,这些光合色素在光合作用中的功能是
吸收、传递、利用光能
吸收、传递、利用光能
,如果假说③成立,则
甲
甲
组的光合色素含量较高。