植物光合作用速率受多种因素影响,研究人员获得了光合作用速率明显降低的CST1基因功能缺失突变体玉米,利用其研究了光合作用产物对光合作用的反馈调节机制。
(1)玉米在叶肉细胞中的__________ 合成了光合作用产物,完成传粉后,光合作用产物可运输到种子中积累、储存。
(2)研究人员检测了传粉后玉米叶片的气孔开放程度,结果如图1。结果说明野生型植株中CST1基因表达的蛋白能够__________ 气孔开放,突变体光合速率下降的原因是____________________________________ 。
(3)研究人员测定了野生型植株在不同条件下CST1基因的表达量,结果如图2所示:A组CST1基因表达量在光照时下降,黑暗时上升;B组CST1基因持续高水平表达;C组CST1基因持续低水平表达。(注:图2横坐标中所示“光照”与“黑暗”仅为对A组的处理。B处于连续黑暗;C组处于连续光照)
研究人员据此推测CST1基因表达受到光合作用产物(如蔗糖等)的影响,进而影响气孔开放程度,即光合产物的积累会__________ (填“促进”或“抑制”)CST1基因的表达。
研究人员在玉米传粉后第15天分别向野生型和突变体的茎注射蔗糖溶液,对照组注射等量蒸馏水,48小时后检测叶中气孔开放程度。实验结果验证了上述推测,请将蔗糖处理突变体的结果补充在图3中。
(1)玉米在叶肉细胞中的
(2)研究人员检测了传粉后玉米叶片的气孔开放程度,结果如图1。结果说明野生型植株中CST1基因表达的蛋白能够
(3)研究人员测定了野生型植株在不同条件下CST1基因的表达量,结果如图2所示:A组CST1基因表达量在光照时下降,黑暗时上升;B组CST1基因持续高水平表达;C组CST1基因持续低水平表达。(注:图2横坐标中所示“光照”与“黑暗”仅为对A组的处理。B处于连续黑暗;C组处于连续光照)
研究人员据此推测CST1基因表达受到光合作用产物(如蔗糖等)的影响,进而影响气孔开放程度,即光合产物的积累会
研究人员在玉米传粉后第15天分别向野生型和突变体的茎注射蔗糖溶液,对照组注射等量蒸馏水,48小时后检测叶中气孔开放程度。实验结果验证了上述推测,请将蔗糖处理突变体的结果补充在图3中。
更新时间:2023-05-14 16:22:00
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【推荐1】图甲是某种植物叶肉细胞内部分代谢示意图,图乙是该植物不同生物膜上进行的两个过程,请回答相关问题。
(1)在图甲中能与CO2结合的物质有____________________ ,有机物B能参与线粒体中的呼吸作用,则物质B为__________ 。
(2)下图是适宜条件下RuBP和PGA两种物质的含量,如果突然光照减弱,请在图中画出两种物质含量变化情况:__________ 。
(3)该植物气孔白天关闭、夜间开放,以适应高温干旱环境。请根据图甲解释说明:__________ 。
(4)将该植物放入充满N2与CO2的密闭容器中,用水培法栽培,得到图乙所示曲线,5〜12h容器内的CO2含量变化为___________________ ;9〜10h,甲膜生成O2的速率迅速下降,推测最可能发生变化的环境因素是______________________________ 。
(1)在图甲中能与CO2结合的物质有
(2)下图是适宜条件下RuBP和PGA两种物质的含量,如果突然光照减弱,请在图中画出两种物质含量变化情况:
(3)该植物气孔白天关闭、夜间开放,以适应高温干旱环境。请根据图甲解释说明:
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【推荐2】铁皮石斛为药用草本植物,图1为其叶肉细胞内的部分代谢过程;图2为某科研小组测定的其在光照和黑暗条件下的CO2吸收速率,请回答下列问题:
(1)据图1分析,组成膜结构的物质主要有___________ ,该膜与细胞膜具有的功能特性是_________ ;铁皮石斛进行光反应的场所是____________ 。研究发现铁皮石斛叶片变黄过程中叶绿素的含量明显减少,类胡萝卜的含量基本不变,但黄叶基本不能转化光能,由此推测参与光反应中能量转化的色素主要是____________ 。
(2)铁皮石斛由光下进入暗处,短时间内叶肉细胞中C5的含量变化是________ (填“增加”或“减少”)。据图2分析,铁皮石斛的CO2吸收速率始终大于零,但其在黑暗中并不能产生糖类等光合产物的原因是_______________________________ 。
(1)据图1分析,组成膜结构的物质主要有
(2)铁皮石斛由光下进入暗处,短时间内叶肉细胞中C5的含量变化是
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解题方法
【推荐3】根据光合作用中CO2固定方式的不同,可将植物分为C3植物和C4植物。C3植物最初的CO2固定是由Rubisco酶催化生成3-磷酸甘油酸,而C4植物最初的CO2固定是由PEPC酶催化生成草酰乙酸(四碳化合物)。如图为C4植物的CO2固定过程。请回答下列问题:
注:图中HCO3-是CO2溶解于水生成的。
(1)据图可知,C4植物在浓缩和固定CO2时同时具有C4途径和__________ 途径,在C4植物的叶肉细胞内,光反应可以为图中CO2浓缩过程提供的物质有_____________ ,C4途径和C3途径固定CO2时,与CO2结合的物质分别是________________ 和______________ 。
(2)研究发现PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍,据此分析C4植物更适应炎热干旱环境的原因:____________ 。
(3)绿色植物中Rubisco酶具有双重活性,当O2/CO2的值偏高时,Rubisco酶会催化C5与O2结合,生成C3和C2,C2会进一步被氧化分解为CO2,此过程称为光呼吸;光呼吸会消耗暗反应的底物C5,对光合作用造成不利影响。研究发现,在相同的环境条件下C4植物的光呼吸强度明显弱于C3植物,已知C4植物的叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周,形成花环状结构,根据此结构特点及前文所述推断,C4植物光呼吸比C3植物低很多是因为_____________ ,从而使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势,抑制光呼吸。
注:图中HCO3-是CO2溶解于水生成的。
(1)据图可知,C4植物在浓缩和固定CO2时同时具有C4途径和
(2)研究发现PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍,据此分析C4植物更适应炎热干旱环境的原因:
(3)绿色植物中Rubisco酶具有双重活性,当O2/CO2的值偏高时,Rubisco酶会催化C5与O2结合,生成C3和C2,C2会进一步被氧化分解为CO2,此过程称为光呼吸;光呼吸会消耗暗反应的底物C5,对光合作用造成不利影响。研究发现,在相同的环境条件下C4植物的光呼吸强度明显弱于C3植物,已知C4植物的叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周,形成花环状结构,根据此结构特点及前文所述推断,C4植物光呼吸比C3植物低很多是因为
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【推荐1】研究人员用正常生长的2、3年生的三七为实验材料,研究了低温胁迫对其光合作用的影响。下表为测定的与光合作用有关的几种主要生理指标:净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、丙二醛(MDA)、胞间CO2浓度(Ci)、环境CO2浓度(Ca)。
注:丙二醛是膜脂过氧化的最终分解产物,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度,膜脂过氧化产生自由基可使蛋白质活性下降。
不同温度对三七生理指标的影响
(1)叶绿素酶主要定位在叶绿体内膜上,三七在15℃和10℃时MDA的含量均高于20℃时,据此推测低温_____________ 叶绿素分解,原因是_____________ 。
(2)据表分析,随温度的降低2、3年生三七光合作用速率下降的共同原因是_____________ 。
(3)实验发现低温处理后叶绿体中淀粉粒数量会增多,进而抑制光合作用,I酶和A酶分别参与叶绿体中淀粉的合成与降解。我国科研人员进一步研究,发现了植物特有的能与I酶、A酶基因的启动子结合的Y蛋白,而Y基因过量表达株系的光合作用速率不会降低,试解释原因:_____________ 。
注:丙二醛是膜脂过氧化的最终分解产物,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度,膜脂过氧化产生自由基可使蛋白质活性下降。
不同温度对三七生理指标的影响
温度 | 生长年限 | 叶绿素a/(mg/g) | 叶绿素b/(mg/g) | Pn/[μmolCO2/(m2·s)] | Gs/[mmolH2O/(m2·s)] | MDA/[nmol/(g·FW)] | Ci/Ca |
10℃ | 3年生 2年生 | 12.05±1.93a 4.83±0.97a | 10.40±0.42a 2.33±0.79a | 1.53±0.09c 2.15±0.13a | 0.020±0.0010b 0.026±0.0098a | 10.18±1.06a 5.69±0.80a | 0.68±0.00a 0.65±0.08a |
15℃ | 3年生 2年生 | 10.66±1.00a 6.27±0.97a | 8.01±0.86b 2.48±0.64a | 1.92±0.25b 2.38±0.49a | 0.022±0.0040b 0.029±0.004a | 11.00±0.88 a5.41±0.31a | 0.64±0.02b 0.66±0.08a |
20℃ | 3年生 2年生 | 10.76±1.32a 4.75±1.64a | 11.23±1.44a 1.67±0.62a | 2.37±0.18a 2.55±0.14a | 0.027±0.0010a 0.036±0.005a | 9.71±1.30a 4.52±1.19a | 0.62±0.02b 0.70±0.04a |
(1)叶绿素酶主要定位在叶绿体内膜上,三七在15℃和10℃时MDA的含量均高于20℃时,据此推测低温
(2)据表分析,随温度的降低2、3年生三七光合作用速率下降的共同原因是
(3)实验发现低温处理后叶绿体中淀粉粒数量会增多,进而抑制光合作用,I酶和A酶分别参与叶绿体中淀粉的合成与降解。我国科研人员进一步研究,发现了植物特有的能与I酶、A酶基因的启动子结合的Y蛋白,而Y基因过量表达株系的光合作用速率不会降低,试解释原因:
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【推荐2】多年生草本植物紫花苜蓿的豆荚和种子早期呈绿色,研究者经测定发现它们含有叶绿素a,且含量随着种子的成熟逐渐下降。
(1)测定叶绿素a含量前要先制备色素提取液。方法是:将待测器官剪碎,放入研钵中,加入少许二氧化硅和碳酸钙,再加入适量__________ 进行充分研磨,_________ 后可获得色素提取液。
(2)紫花苜蓿早期豆荚和种子含有叶绿素a,推测豆荚和种子能进行光合作用的____________ ,研究者还在早期豆荚和种子中检测到了固定CO2的酶,其活性较高,推测豆荚和种子还能进行光合作用的____________ ,前一阶段为后一阶段提供了_____________ 。
(3)紫花苜蓿的豆荚和种子早期能进行光合作用,有助于种子中___________ 的积累。
(4)研究得到紫花苜蓿种子生长期和成熟期豆荚和叶片光合产物分配到种子的相对比例(CR),如图所示。
①据图可知,在种子生长期,将自身制造的有机物更多地分配到种子的器官是_________ 。
②在种子成熟期,豆荚对种子的CR下降,其原因之一是种子对光合产物的需求减少,导致豆荚光合产物的______ 量降低。
(5)由于紫花苜蓿越冬返青时需要营养,因而________ (器官)也是光合产物分配的重要碳库。
(1)测定叶绿素a含量前要先制备色素提取液。方法是:将待测器官剪碎,放入研钵中,加入少许二氧化硅和碳酸钙,再加入适量
(2)紫花苜蓿早期豆荚和种子含有叶绿素a,推测豆荚和种子能进行光合作用的
(3)紫花苜蓿的豆荚和种子早期能进行光合作用,有助于种子中
(4)研究得到紫花苜蓿种子生长期和成熟期豆荚和叶片光合产物分配到种子的相对比例(CR),如图所示。
①据图可知,在种子生长期,将自身制造的有机物更多地分配到种子的器官是
②在种子成熟期,豆荚对种子的CR下降,其原因之一是种子对光合产物的需求减少,导致豆荚光合产物的
(5)由于紫花苜蓿越冬返青时需要营养,因而
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【推荐3】某研究小组以大豆为材料进行了相关实验研究,结果如下图所示。据图回答:
(1)由图甲可推知,与P点相比,Q点限制单株光合强度的外界因素是________ (写出两种),图甲给我们的启示是:在栽培农作物时要注意________________________ 。
(2)种植大豆的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图乙所示。C→F段,叶绿体内ADP含量最高的场所是_________ ,一昼夜内有机物积累最多的点是________ 。B点产生ATP的场所有________ 。
(3)将对称叶片左侧遮光右侧曝光(如图丙),并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和 能量的转移。在适宜光照下照射12小时后,从左右两侧截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单位:克)。则b与a的差值所代表的是__________ 。请写出导致叶片左侧遮光部分重量变化的主要反应式_______________________ 。
(4)在一定的条件下,可用丁图所示装置来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置,可以确定该实验的因变量是_______ ,自变量是_________ 。
(1)由图甲可推知,与P点相比,Q点限制单株光合强度的外界因素是
(2)种植大豆的密闭大棚内一昼夜空气中的CO2含量变化如图乙所示。C→F段,叶绿体内ADP含量最高的场所是
(3)将对称叶片左侧遮光右侧曝光(如图丙),并采用适当的方法阻止两部分之间的物质和 能量的转移。在适宜光照下照射12小时后,从左右两侧截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为a和b(单位:克)。则b与a的差值所代表的是
(4)在一定的条件下,可用丁图所示装置来探究光照强度对光合作用强度的影响。根据该图的材料及设置,可以确定该实验的因变量是
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