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课时4　环境胁迫对光合作用的影响及细胞代谢与生产实践
【知识盘查】
1.传统农业生产模式及应用
2.胁迫(逆境)对光合作用的影响
胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高温和低温)、盐碱、环境污染等理化逆境。生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
非生物胁迫的主要类型：
类型 影响原理 主要表现
光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤
CO2 CO2是光合作用的反应物，CO2浓度低于CO2补偿点，会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降
温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性或气孔开放程度而影响光合作用强度 叶绿体和酶的结构受到破坏，进而影响两者的功能；引起气孔关闭，影响CO2的吸收
水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害
无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2＋)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性
【曾经这样考】
(2020·全国卷Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有___________________________________________
________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_________________________________________________________________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是_____________________________________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/ (μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
【还会这样考】
1.(2023·广东六校联考)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量的目的。回答下列问题：
(1)光照强度对玉米、甘蔗和大豆植株净光合速率的影响如图所示，据图可知光照强度为a时，玉米植株叶肉细胞中光合作用产生O2的去向是____________________。光照强度由a增大到b时，暗反应速率增大的原因是_________________________________________________________________。
(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物的种植方式。农业生产中应将玉米植株和________(填“甘蔗”或“大豆”)植株间作，好处是____________________________________________________________
______________________________________________(答出一点即可)。
(3)轮作是指在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式。农民通常将玉米植株和大豆植株按不同的年份进行轮作，好处是_______________________________________________________________________________________________________________________(答出一点即可)。
(4)套种是在某种作物生长后期，在行间播种另一种作物的种植方式，以充分利用土地资源，增加产量。大蒜套种玉米时，大蒜分泌的大蒜素具有辛辣气味，能驱散玉米蚜虫。大蒜向玉米蚜虫传递的是________信息，体现了信息具有________________________的功能。
2.(2024·西工大附中调研)在作物生长过程中，常会遇到两种胁迫：生物胁迫和非生物胁迫。生物胁迫是指虫、草害和病毒等，非生物胁迫包括物理和化学两个方面，物理方面有温度、水分、辐射、机械损伤等，化学方面有空气污染、农药、土壤酸碱度、土壤盐碱化等。科研人员研究了干旱胁迫、烟草花叶病毒胁迫对烟草幼苗净光合速率的影响，得到如图甲所示实验结果；研究了干旱胁迫下添加水、烟草花叶病毒胁迫下添加宁南霉素处理对恢复期烟草幼苗净光合速率的影响，结果如图乙所示。
(1)植物的光合作用是将____________________转变为有机化合物并释放出氧气的过程，分析图甲，干旱胁迫能降低烟草幼苗的净光合速率，主要原因可能是______________________________________________________________。
(2)对比图甲、图乙结果，可以得出恢复期________组烟草幼苗的净光合速率恢复程度最大；宁南霉素的作用可能是_______________________________
_______________________________________________________________。
(3)与干旱胁迫相比，烟草花叶病毒胁迫下，烟草幼苗含有的有机物的量________(填“较多”“较少”或“基本相等”)，依据是
_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)有研究表明，长时间处于干旱土壤中的烟草幼苗，重新种回湿润土壤中，烟草幼苗的光合速率反而降低。请设计实验进行验证，简要写出实验思路： _______________________________________________________________________________________________________________________________________。
课时4　环境胁迫对光合作用的影响及细胞代谢与生产实践
曾经这样考
(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤中氧气含量，促进根系的呼吸作用
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　(3)A和C　作物A光饱和点高且长得高，可利用上层较强光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
解析　(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的浓度，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
还会这样考
1.(1)进入线粒体和释放到细胞外　光照强度增强，光反应产生的NADPH和ATP的含量增加，C3的还原增强，暗反应速率增大　(2)大豆　利于通风、透光或提高光能的利用率(充分利用光能)；与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可以增加土壤肥力　(3)防止土壤养分失衡(充分利用土壤营养或者矿质元素)；防止杂草大量滋生；与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可以增加土壤肥力；可防止专一寄生的病虫害等　(4)化学　调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡和稳定
解析　(1)据题图可知，光照强度为a时，玉米植株的净光合速率等于0，但玉米植株叶肉细胞的净光合速率大于0，因此玉米植株叶肉细胞光合作用产生O2的去向是进入线粒体和释放到细胞外。光照强度由a增大到b时，光照强度进一步增加，光反应产生的NADPH和ATP的含量增加，C3的还原过程增强，暗反应速率增大。(2)农业生产中应将喜阳和喜阴的植株间作，以达到增产的目的，玉米植株和甘蔗植株都是喜阳的植株，大豆植株的光饱和点要远低于玉米植株和甘蔗植株的，因此应将玉米植株和大豆植株间作，这种高矮搭配的种植方式，利于通风、透光或提高光能的利用率(充分利用光能)，且与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可以增加土壤肥力。(3)见答案。(4)大蒜分泌的大蒜素有辛辣气味，能驱散玉米蚜虫，大蒜素属于化学信息，体现了信息具有调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡和稳定的功能。
2.(1)水和二氧化碳　干旱导致叶片的气孔开放程度降低，使烟草幼苗吸收的CO2减少(合理即可)　(2)E　减少烟草花叶病毒对烟草幼苗的侵害　(3)较少　图甲中，烟草花叶病毒胁迫下，烟草幼苗的净光合速率小于干旱胁迫下的(合理即可)
(4)将长时间处于干旱土壤中的烟草幼苗均分为两组，一组移栽到湿润土壤中种植，另一组在原条件下继续种植，间隔相同时间后分别测定并比较二者的光合速率大小
解析　(1)与对照组相比，D组的净光合速率下降，即干旱胁迫能降低烟草幼苗的净光合速率，干旱胁迫能降低净光合速率的原因可能是干旱导致叶片的气孔开放程度降低，使烟草幼苗吸收的CO2减少。(2)对比图甲、图乙结果，恢复期E组即干旱胁迫后加水组的烟草幼苗的净光合速率恢复程度最大，恢复期，向有烟草花叶病毒胁迫的两组加宁南霉素，故宁南霉素的作用可能是减少烟草花叶病毒对烟草幼苗的侵害。(3)分析图甲实验结果可知，烟草花叶病毒胁迫下，烟草幼苗的净光合速率小于干旱胁迫下的，即与干旱胁迫相比，烟草花叶病毒胁迫下的烟草幼苗含有的有机物的量较少。(共18张PPT)
环境胁迫对光合作用的影响及细胞代谢与生产实践
课 时 4
1.传统农业生产模式及应用
2.胁迫(逆境)对光合作用的影响
胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高温和低温)、盐碱、环境污染等理化逆境。生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。
非生物胁迫的主要类型：
类型 影响原理 主要表现
光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤
CO2 CO2是光合作用的反应物，CO2浓度低于CO2补偿点，会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降
类型 影响原理 主要表现
温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性或气孔开放程度而影响光合作用强度 叶绿体和酶的结构受到破坏，进而影响两者的功能；引起气孔关闭，影响CO2的吸收
水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害
无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响细胞中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2＋)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用有关酶的活性
(2020·全国卷Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有__________________________________________
___________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_________________________________________________(答出1点即可)。
减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤中氧气含量，促进根系的呼吸作用
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/ (μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
A和C
作物A光饱和点高且长得高，可利用上层较强光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
解析　(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的浓度，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
1.(2023·广东六校联考)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量的目的。回答下列问题：
(1)光照强度对玉米、甘蔗和大豆植株净光合速率的影响如图所示，据图可知光照强度为a时，玉米植株叶肉细胞中光合作用产生O2的去向是________________________。光照强度由a增大到b时，暗反应速率增大的原因是__________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
进入线粒体和释放到细胞外
光照强度增强，光反应产生的NADPH和ATP的含量增加，C3的还原增强，暗反应速率增大
(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物的种植方式。农业生产中应将玉米植株和________(填“甘蔗”或“大豆”)植株间作，好处是_______________________________________
____________________________________________________________________(答出一点即可)。
大豆
利于提高光能的利用率(充分利用光能)；与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可以增加土壤肥力
(3)轮作是指在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式。农民通常将玉米植株和大豆植株按不同的年份进行轮作，好处是______________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出一点即可)。
防止土壤养分失衡(充分利用土壤营养或者矿质元素)；防止杂草大量滋生；与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可以增加土壤肥力；可防止专一寄生的病虫害等
(4)套种是在某种作物生长后期，在行间播种另一种作物的种植方式，以充分利用土地资源，增加产量。大蒜套种玉米时，大蒜分泌的大蒜素具有辛辣气味，能驱散玉米蚜虫。大蒜向玉米蚜虫传递的是________信息，体现了信息具有_________________
________________________________的功能。
化学
调节生物的种间关系，
进而维持生态系统的平衡和稳定
解析　(1)据题图可知，光照强度为a时，玉米植株的净光合速率等于0，但玉米植株叶肉细胞的净光合速率大于0，因此玉米植株叶肉细胞光合作用产生O2的去向是进入线粒体和释放到细胞外。光照强度由a增大到b时，光照强度进一步增加，光反应产生的NADPH和ATP的含量增加，C3的还原过程增强，暗反应速率增大。(2)农业生产中应将喜阳和喜阴的植株间作，以达到增产的目的，玉米植株和甘蔗植株都是喜阳的植株，大豆植株的光饱和点要远低于玉米植株和甘蔗植株的，因此应将玉米植株和大豆植株间作，这种高矮搭配的种植方式，利于提高光能的利用率(充分利用光能)，且与大豆共生的根瘤菌具有固氮能力，可以增加土壤肥力。(3)见答案。(4)大蒜分泌的大蒜素有辛辣气味，能驱散玉米蚜虫，大蒜素属于化学信息，体现了信息具有调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡和稳定的功能。
2.(2024·西工大附中调研)在作物生长过程中，常会遇到两种胁迫：生物胁迫和非生物胁迫。生物胁迫是指虫、草害和病毒等，非生物胁迫包括物理和化学两个方面，物理方面有温度、水分、辐射、机械损伤等，化学方面有空气污染、农药、土壤酸碱度、土壤盐碱化等。科研人员研究了干旱胁迫、烟草花叶病毒胁迫对烟草幼苗净光合速率的影响，得到如图甲所示实验结果；研究了干旱胁迫下添加水、烟草花叶病毒胁迫下添加宁南霉素处理对恢复期烟草幼苗净光合速率的影响，结果如图乙所示。
(1)植物的光合作用是将______________转变为有机化合物并释放出氧气的过程，分析图甲，干旱胁迫能降低烟草幼苗的净光合速率，主要原因可能是__________________________________________________________________。
(2)对比图甲、图乙结果，可以得出恢复期________组烟草幼苗的净光合速率恢复程度最大；宁南霉素的作用可能是__________________________________。
水和二氧化碳
干旱导致叶片的气孔开放程度降低，使烟草幼苗吸收的CO2减少(合理即可)
E
减轻烟草花叶病毒对烟草幼苗的侵害
(3)与干旱胁迫相比，烟草花叶病毒胁迫下，烟草幼苗含有的有机物的量________(填“较多”“较少”或“基本相等”)，依据是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)有研究表明，长时间处于干旱土壤中的烟草幼苗，重新种回湿润土壤中，烟草幼苗的光合速率反而降低。请设计实验进行验证，简要写出实验思路：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
较少
图甲中，烟草花叶病毒胁迫下，烟草幼苗的净光合速率小于干旱胁迫下的(合理即可)
将长时间处于干旱土壤中的烟草幼苗均分为两组，一组移栽到湿润土壤中种植，另一组在原条件下继续种植，间隔相同时间后分别测定并比较二者的光合速率大小
解析　(1)与对照组相比，D组的净光合速率下降，即干旱胁迫能降低烟草幼苗的净光合速率，干旱胁迫能降低净光合速率的原因可能是干旱导致叶片的气孔开放程度降低，使烟草幼苗吸收的CO2减少。(2)对比图甲、图乙结果，恢复期E组即干旱胁迫后加水组的烟草幼苗的净光合速率恢复程度最大，恢复期，向有烟草花叶病毒胁迫的两组加宁南霉素，故宁南霉素的作用可能是减轻烟草花叶病毒对烟草幼苗的侵害。(3)分析图甲实验结果可知，烟草花叶病毒胁迫下，烟草幼苗的净光合速率小于干旱胁迫下的，即与干旱胁迫相比，烟草花叶病毒胁迫下的烟草幼苗含有的有机物的量较少。限时练6　环境胁迫对光合作用的影响及细胞代谢与生产实践
(时间：40分钟　分值：50分)
【综合提升】
1.(8分)(2024·九省联考甘肃卷，17)我国西北地区干旱少雨，生长于此的植物形成了适应干旱环境的对策，为探究植物适应干旱的机理，某科研小组分别对植物甲、乙进行干旱处理，对照组正常浇水，测定两种植物叶片的光合生理指标，结果如下表所示。回答下列问题。
净光合速率/(μmolCO2·m－2·s－1) 气孔导度/(molH2O·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
处理 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙 植物甲 植物乙
正常浇水 19.34 9.36 0.45 0.42 5.56 3.25
干旱5天 10.26 7.38 0.42 0.29 2.36 3.08
干旱10天 3.23 6.25 0.38 0.11 1.22 2.91
注：气孔导度是度量植物气孔开度的指标，气孔导度越大，气孔开度越大。
(1)(2分)植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气、________、________。
(2)(2分)根据表中数据判断，随干旱天数的增加，植物乙净光合速率的下降主要与______________________________________________________________
有关，植物甲净光合速率下降的主要原因是________________。
(3)(2分)若给对照组植物提供HO和CO2，合成的(CH2O)中________(填“能”或“不能”)检测到18O，原因是_____________________________________
_________________________________________________________________。
(4)(2分)干旱环境下，一些植物叶片叶面积减小、气孔下陷，其适应环境的意义是____________________________________________________________。
2.(15分)(2024·江西临川一中调研)镉是农业生态环境中广泛存在的重金属污染物，农作物吸收积累的镉会对农作物的生长发育、产量和品质等产生影响。研究小组探究在石灰性土壤中施用硅和硒对镉胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响。实验结果如表所示。
处理 对照组 镉组 镉＋硅组 镉＋硒组 镉＋硅＋硒组
叶绿素含量/ (mg·kg－1) 2.62 1.87 2.23 2.14 2.97
净光合速率/ (μmol CO2·m－2·s－1) 18.1 13.2 15.5 14.5 16.2
蒸腾速率/ (mmol·m－2·s－1) 12.5 9.2 12.6 12.4 13.5
胞间CO2浓度/ (μmol·mol－1) 220 380 320 290 295
气孔导度/ (mmol·m－2·s－1) 0.38 0.15 0.21 0.22 0.31
(1)(5分)本实验选择长势一致的黄瓜幼苗进行移栽，这是控制变量中的____________。本实验测量净光合速率的指标是____________________。当黄瓜幼苗植株净光合速率为0时，黄瓜叶肉细胞中CO2的来源是_____________________________________________________________。
(2)(4分)在提取绿叶色素时需加入适量的CaCO3，加入CaCO3的目的是_______________________________________________________________；
黄瓜叶绿体中含有多种光合色素，常用________法分离。
(3)(4分)通过实验结果可知，镉处理组的胞间CO2浓度明显高于其他组，分析其原因可能是__________________________________________________；镉处理组的黄瓜净光合速率和蒸腾速率均下降，其主要原因分别是________________________________________________________________
________________________________________________。
(4)(2分)通过实验数据结果可知，施用硅和硒对镉胁迫下黄瓜幼苗植株叶片光合速率的影响为___________________________________________________
_________________________________________________________________。
3.(12分)(2024·甘肃卷，17)类胡萝卜素不仅参与光合作用，还是一些植物激素的合成前体。研究者发现了某作物的一种胎萌突变体，其种子大部分为黄色，少部分呈白色，白色种子未完全成熟即可在母体上萌发。经鉴定，白色种子为某基因的纯合突变体。在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失。将野生型和纯合突变体种子在黑暗中萌发后转移到正常光和弱光(1 μmol·m－2·s－1)下培养一周，提取并测定叶片叶绿素和类胡萝卜素含量，结果如图所示。回答下列问题。
(1)(2分)提取叶片中叶绿素和类胡萝卜素常使用的溶剂是________，加入少许碳酸钙可以________________。
(2)(2分)野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高，其原因是_______________________________________________________________。
(3)(2分)正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子，因为_________________________________________________________________
_____________________________________________________。
(4)(2分)现已知此突变体与类胡萝卜素合成有关，本研究中支持此结论的证据有：
①纯合突变体种子为白色；
②____________________________________________________________。
(5)(4分)纯合突变体中可能存在某种植物激素X的合成缺陷，X最可能是________，若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X的含量，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，请完成下面的实验设计：
①植物培养和处理：取野生型和纯合突变体种子，萌发后在________条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株均分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。
②测量指标：每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的________。
③预期结果：______________________________________________________
_________________________________________________________________。
4.(7分)(2024·广东惠州调研)研究发现，某种突变体水稻(TB)比正常水稻(ZC)更耐高温与干旱。研究人员在高温干旱地区晴朗的某天上午测得突变体水稻和正常水稻的叶片卷曲度变化如图所示，测得两种水稻叶片在11：00时各项生理指标如表。回答下列相关问题。
品种指标　　　　　　 ZC TB
果胶含量/(g·kg－1) 9.05 15.23
细胞含水量/% 52 66
气孔相对开度/% 34 73
O2释放速率相对值 1.91 2.78
(1)(3分)水稻叶片发生自然卷曲是对其________生活环境的适应。与正常水稻(ZC)叶片相比，8：30时突变体水稻(TB)叶片卷曲度较小，突变体水稻叶片________过程产生的ATP、NADPH较正常水稻叶片的________(填“少”或“多”)。
(2)(2分)果胶是________的重要组成成分，突变体水稻(TB)叶片果胶含量比正常水稻(ZC)叶片的果胶含量大，推测果胶的主要作用是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)(1分)根据表中信息分析，细胞含水量的升高能够促进光合作用的原因是___________________________________________________________________
_______________________________________________(答出2点)。
(4)(1分)研究人员在实验过程中发现另一株突变型水稻(TD)，该水稻叶片的叶绿素含量约为TB的一半，但固定CO2的酶活性显著高于TB，研究人员测得11：30时，TD的光合作用强度显著高于TB，请解释其原因：__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
5.(8分)(2024·重庆一中质检)为研究干旱胁迫对植物光合作用的影响，研究人员以草决明为实验材料，进行盆栽控水实验。正常灌水为田间最大持水量的75%～85%，轻度干旱和重度干旱分别为田间最大持水量的55%～65%、35%～45%，每个处理重复3次。处理15天后，每株选取受光相同、叶龄和叶位相对一致的3个成熟型功能叶片作为被测对象，测量结果如图。
(1)(3分)上述实验中，自变量是________，实验操作中每个处理重复3次，目的是_____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
在色素的提取和分离实验中，为充分提取叶绿体色素并防止其被破坏，通常采用的措施是__________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)(2分)从实验结果分析，干旱处理会使草决明的净光合作用________，理由是_________________________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)(3分)研究表明，植物在逆境胁迫下光合速率降低主要取决于气孔因素和非气孔因素。从胞间CO2浓度检测结果可看出，重度干旱胁迫下草决明的胞间CO2浓度高于轻度干旱胁迫下的，推测出现这种现象的原因是__________________________________________________________________
_____________________________________________________________。
限时练6　环境胁迫对光合作用的影响及细胞代谢与生产实践
1.(1)ATP　NADPH
(2)叶绿素含量下降、气孔导度下降　叶绿素含量下降
(3)能　HO能参与有氧呼吸第二阶段产生C18O2，C18O2可参与光合作用暗反应形成(CHO) (4)减少水分散失
解析　(1)光反应阶段可进行水的光解和NADPH、ATP的合成，因此植物光合作用中光反应阶段的终产物有氧气、ATP和NADPH。
(2)根据表格数据可知，随着干旱天数的增加，植物乙叶绿素的含量降低，吸收光能减少，光反应减弱，同时气孔导度也下降，使外界环境进入细胞的CO2减少，暗反应减弱，因此植物乙净光合速率下降。随着干旱天数的增加，植物甲叶绿素的含量明显降低，吸收光能减少，光反应减弱，但气孔导度下降不明显，因此植物甲净光合速率下降的主要原因是叶绿素含量降低。
(3)由于HO可参与有氧呼吸产生C18O2，C18O2通过光合作用暗反应可形成
(CHO)，因此若给对照组植物提供HO和CO2，合成的(CH2O)中能检测到18O。
(4)干旱环境下，一些植物叶片叶面积减小、气孔下陷，可减少叶片上气孔的数量和气孔的开度，进而减少水分的散失，从而使其适应干旱环境。
2.(1)无关变量　(单位时间单位叶面积)CO2吸收量　叶肉细胞和植株其他细胞的呼吸作用　(2)防止研磨过程中色素被破坏　纸层析　(3)镉胁迫下光合速率低，消耗的CO2少，胞间未利用的CO2多　叶绿素含量降低、气孔导度下降　(4)硅和硒的施用均可减轻镉对黄瓜叶片光合速率的影响，且两者同时施用的作用效果更明显，但仍不能彻底消除镉的毒害作用(合理即可)
解析　(1)本实验选择长势一致的黄瓜幼苗进行移栽，这是控制变量中的无关变量，使无关变量保持相同或等量(依据：实验设计的等量原则)。表格中净光合速率的单位是μmol CO2·m－2·s－1，因此可以知道其测量指标为单位时间单位叶面积CO2吸收量。当黄瓜幼苗植株净光合速率为0时，植株的光合速率等于呼吸速率，黄瓜叶肉细胞的光合速率大于细胞呼吸速率，因此CO2的来源是叶肉细胞和其他细胞的呼吸作用。(2)在提取黄瓜绿叶色素时需加入适量的CaCO3，目的是防止研磨过程中色素被破坏；黄瓜叶绿体中含有多种光合色素，常用纸层析法分离色素。(3)通过实验结果可知，镉处理组的胞间CO2浓度明显高于其他各组，分析其原因可能是镉胁迫下光合速率低，消耗的CO2少，胞间未利用的CO2多；镉处理组的黄瓜净光合速率下降的主要原因是叶绿素含量降低，蒸腾速率下降的主要原因是气孔导度下降。(4)通过实验数据结果可知，硅和硒的施用均可减轻镉对黄瓜叶片光合速率的影响，且两者同时施用的作用效果更明显，但仍不能彻底消除镉的毒害作用。
3.(1)无水乙醇　防止研磨中色素被破坏
(2)适宜的光照强度有利于叶绿素合成
(3)正常光照下纯合突变体中的叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求
(4)②在正常光和弱光下，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量都极低
(5)脱落酸　①弱光　②气孔开度　③B组气孔开度明显小于A组，C、D两组气孔开度基本相同
解析　(1)叶片中的叶绿素和类胡萝卜素都能溶解在有机溶剂中，所以常使用无水乙醇提取，加入少许碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。(2)叶绿素的形成需要光照，适宜的光照强度有利于叶绿素的形成，所以野生型植株叶片叶绿素含量在正常光下比弱光下高。(3)在正常光照下(400 μmol·m－2·s－1)，纯合突变体叶片中叶绿体发育异常、类囊体消失，叶绿素和类胡萝卜素的相对含量都极低，分别为0.3和0.1，说明纯合突变体的光合作用极弱，无法满足植株生长对有机物的需求，使得植株难以生长，因此正常光照条件下种植纯合突变体将无法获得种子。(4)由图可知：在正常光和弱光下，与野生型相比，纯合突变体叶片中类胡萝卜素含量都极低(几乎为零)，说明此突变体与类胡萝卜素合成有关。(5)由题干信息白色种子未完全成熟即可在母体上萌发可知，纯合突变体中可能存在某种植物激素X(脱落酸)的合成缺陷。若以上推断合理，则干旱处理能够提高野生型中激素X(脱落酸)的含量，而影响气孔的开闭，但不影响纯合突变体中X的含量。为检验上述假设，实验设计如下：①取野生型和纯合突变体种子，萌发后在弱光条件下培养一周，然后将野生型植株均分为A、B两组，将突变体植株分为C、D两组，A、C组为对照，B、D组干旱处理4小时。②每组取3～5株植物的叶片，在显微镜下观察、测量并记录各组的气孔开度。③预期结果：B组气孔开度明显小于A组，C、D两组气孔开度基本相同。
4.(1)高温干旱　光反应　多
(2)植物细胞壁　增加细胞壁厚度，减少水分的散失(合理即可)
(3)水可参与光合作用、有利于光合产物的运输
(4)TD固定CO2的酶活性显著高于TB，使得TD的CO2固定速率大于TB，因此TD的光合作用强度显著高于TB
解析　(1)生物的结构与功能相适应，水稻叶片发生自然卷曲是其对高温干旱的生活环境的适应。与正常水稻(ZC)叶片相比，8：30时突变体水稻(TB)叶片卷曲度较小，其光反应速率较正常水稻的大，ATP、NADPH的合成较多。(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，叶片的果胶含量增加，使细胞壁的厚度增加，减少水分的散失。(3)细胞中自由水可参与光合作用，也有利于光合产物的运输，因此细胞含水量的升高能够促进光合作用。(4)题干信息显示，TD固定CO2的酶活性显著高于TB，使得TD的CO2固定速率大于TB，因此TD的光合作用强度显著高于TB。
5.(1)干旱胁迫程度　减小实验误差，增加实验结果的可靠性　添加二氧化硅和少量的碳酸钙　(2)下降　叶片的气孔导度下降幅度大，但胞间CO2浓度下降幅度较小，说明叶片利用的CO2较少，植物的净光合速率下降　(3)重度干旱导致叶片中叶绿体结构破坏，碳的同化能力降低
解析　(1)由题中信息可知，本实验的目的是研究干旱胁迫对植物光合作用的影响，实验中设置了正常灌水、轻度干旱和重度干旱三个组别，故干旱胁迫程度是本实验的自变量。为了减小实验误差，增加实验结果的可靠性，每个组别都要进行3次重复。在色素的提取和分离实验中，添加二氧化硅有助于研磨得充分，添加碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。(2)分析题图可知，与正常灌水组对比，两个干旱胁迫组的胞间CO2浓度下降幅度较小，气孔导度下降幅度较大，可推出干旱胁迫组叶片利用的CO2较少，植物的净光合速率下降。(3)分析可知，重度干旱胁迫下植株的气孔导度小于轻度干旱胁迫下植株的气孔导度，但是重度干旱胁迫下植株的胞间CO2浓度却高于轻度干旱胁迫下植株的胞间CO2浓度，说明气孔导度不是导致光合速率降低的关键因素，可能是由于重度干旱导致叶片中叶绿体结构破坏，光反应减弱，产生ATP和NADPH的能力下降，碳的同化能力降低。

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