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专题六　光合作用与能量转化
考典1420影响光合作用的因素及其应用
A、五年高考真题（2020-2024）
（山东五年三考）
1.(2023·北京,3,2分,难度★★)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是( )
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
2.(2022·北京,2,2分,难度★★)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出( )
A.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
3.(2022·海南,3,3分,难度★★)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如下图。下列有关叙述正确的是( )
A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
4.(2022·湖南,13,4分,难度★★★)(多选)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是( )
A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
5.(2021·北京,3,2分,难度★★)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是( )
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
6.(2021·辽宁,2,2分,难度★)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统,常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是( )
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
7.(2021·浙江,23,2分,难度★★)渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示,图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响,图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HC形式提供,山梨醇为渗透压调节剂,0.33 mol·L-1时叶绿体处于等渗状态。据图分析,下列叙述错误的是( )
甲 乙
A.与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,光合速率大小相似
B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下,放氧率差异较大
C.低渗条件下,即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降
D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大,放氧率越低
8.(2020·浙江,25,2分,难度★★★)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是( )
A.测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B.若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,光合速率偏大
C.若该植物较长时间处于遮阴环境,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B—C段对应的关系相似
D.若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A—B段对应的关系相似
9.(2024·山东,21,9分,难度★★★★)从开花至籽粒成熟,小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比,某突变体叶片变黄的速度慢,籽粒淀粉含量低。研究发现,该突变体内细胞分裂素合成异常,进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性,而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示,开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示,其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂,KT为细胞分裂素类植物生长调节剂,气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度/ (μmol CO2·mol-1) 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度/ (mol H2O·m-2·s-1) 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)光反应在类囊体上进行,生成可供暗反应利用的物质有　　　　　　　。结合细胞分裂素的作用,据图分析,与野生型相比,开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是　 　。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析,与野生型相比,开花14天后突变体的光饱和点　　　　(填“高”或“低”),理由是　
　。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析,突变体籽粒淀粉含量低的原因是 　。
10.(2024·湖北,21,14分,难度★★★★)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小,控制CO2进入和水分的散失,影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料,研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r),进行了相关实验,结果如图2所示。
图1 图2
回答下列问题。
(1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致保卫细胞　　　　(填“吸水”或“失水”),引起气孔关闭,进而使植物光合作用速率　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)图2中的wt组和r组对比,说明高浓度CO2时rhc1基因产物　　　　(填“促进”或“抑制”)气孔关闭。
(3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是 　。
(4)根据实验结果判断:编码蛋白甲的基因是　　　　(填“ht1”或“rhc1”)。
11.(2023·全国甲,29,10分,难度★★★★)某同学将从菠菜叶中分离到的叶绿体悬浮于缓冲液中,给该叶绿体悬浮液照光后有糖产生。回答下列问题。
(1)叶片是分离制备叶绿体的常用材料,若要将叶肉细胞中的叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,可以采用的方法是　　　　　　　　(答出1种即可)。叶绿体中光合色素分布在　　　　　　　　上,其中类胡萝卜素主要吸收　　　　　　(填“蓝紫光”“红光”或“绿光”)。
(2)将叶绿体的内膜和外膜破坏后,加入缓冲液形成悬浮液,发现黑暗条件下在悬浮液中不能产生糖,原因是 　。
(3)叶片进行光合作用时,叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在,简要写出实验思路和预期结果。
12.(2023·全国乙,29,10分,难度★★★★)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭。保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。有研究发现,用饱和红光(只用红光照射时,植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时,气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。
(1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、　　　　　　　　　　　(答出2点即可)等生理过程。
(2)红光可通过光合作用促进气孔开放,其原因是　。
(3)某研究小组发现在饱和红光的基础上补加蓝光照射叶片,气孔开度可进一步增大,因此他们认为气孔开度进一步增大的原因是,蓝光促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+。请推测该研究小组得出这一结论的依据是　。
(4)已知某种除草剂能阻断光合作用的光反应,用该除草剂处理的叶片在阳光照射下气孔　　　(填“能”或“不能”) 维持一定的开度。
13.(2023·广东,18,13分,难度★★★★)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时,水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显,但在高密度栽培条件下ygl产量更高,其相关生理特征见下表和图6。(光饱和点:光合速率不再随光照强度增加时的光照强度;光补偿点:光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)
水稻 材料 类胡萝卜素 /叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
a b c
分析图表,回答下列问题。
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和　　　　　,叶片主要吸收可见光中的　　　　　　　　光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m-2·s-1时,ygl的净光合速率较WT更高,但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加,比较两者的光饱和点,可得ygl　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点,可能的原因是叶绿素含量较低和　　　　　　　　。
(3)与WT相比,ygl叶绿素含量低,高密度栽培条件下,更多的光可到达下层叶片,且ygl群体的净光合速率较高,表明该群体　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,是其高产的原因之一。
(4)试分析在0~50 μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下,WT和ygl净光合速率的变化,在答题卡给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上,分析图a和你绘制的曲线,比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率,提出一个科学问题:　　　　　　　　　
14.(2023·浙江,22,10分,难度★★★★)植物工厂是一种新兴的农业生产模式,可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示,不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下:CK组(白光)、A组(红光∶蓝光=1∶2)、B组(红光∶蓝光=3∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1),每组输出的功率相同。
甲
乙 丙
回答下列问题:
(1)光为生菜的光合作用提供　,
又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求,若营养液中的离子浓度过高,根细胞会因　　　　　　　　　作用失水造成生菜萎蔫。
(2)由图乙可知,A、B、C组的干重都比CK组高,原因是 　。
由图甲、图乙可知,选用红、蓝光配比为　　　　　　,最有利于生菜产量的提高,原因是　 　。
(3)进一步探究在不同温度条件下,增施CO2对生菜光合速率的影响,结果如图丙所示。由图可知,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳,判断依据是 　。
植物工厂利用秸秆发酵生产沼气,冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度,还可以　　　　　　　　　　　　　　　,使光合速率进一步提高,从农业生态工程角度分析,优点还有　 　。
15.(2023·山东,21,10分,难度★★★)当植物吸收的光能过多时,过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤,使PSⅡ活性降低,进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散,减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能:①修复损伤的PSⅡ;②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验,结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同,且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。
(1)该实验的自变量为　　　　。该实验的无关变量中,影响光合作用强度的主要环境因素有　　　　(答出2个因素即可)。
(2)根据本实验,　　　　(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱,理由是　 　。
(3)据图分析,与野生型相比,强光照射下突变体中流向光合作用的能量　　　　(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型,根据本实验推测,原因是　 　。
16.(2023·江苏,19,12分,难度★★★★)气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要,气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题:
图1
(1)光照下,光驱动产生的NADPH主要出现在　　　　　(从①~④中选填);NADPH可用于CO2固定产物的还原,其场所有　　　　　(从①~④中选填)(2分)。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、　 　(填写2种)(2分)等。
(2)研究证实气孔运动需要ATP,产生ATP的场所有　　　　(从①~④中选填)。保卫细胞中的糖分解为PEP,PEP再转化为　　　　进入线粒体,经过TCA循环产生的　　　　最终通过电子传递链氧化产生ATP。
(3)蓝光可刺激气孔张开,其机理是蓝光激活质膜上的AHA,消耗ATP将H+泵出膜外,形成跨膜的　　　　　　　　,驱动细胞吸收K+等离子。
(4)细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA,并进一步转化成Mal,使细胞内水势下降(溶质浓度提高),导致保卫细胞　　　　,促进气孔张开。
(5)保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关,为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系,对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1(叶绿体失去运入ATP的能力)保卫细胞的淀粉粒进行了研究,其大小的变化如图2。下列相关叙述合理的有　　　　。(2分)
图2
A.淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP
B.光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关
C.光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用
D.长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉
17.(2023·辽宁,21,11分,难度★★★)花生抗逆性强,部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值(SPAD)(图1)和净光合速率(图2)。回答下列问题:
图1
图2
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括　　　　,主要吸收　　　　光,可用　　　　等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下,叶绿素含量受影响最显著的品种是　　　　。
(3)在光照强度为500 μmol·m-2·s-1、无NaCl添加的条件下,LH12的光合速率　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)HH1的光合速率,判断的依据是　 　。
在光照强度为1500 μmol·m-2·s-1、NaCl添加量为3.0 g·kg-1的条件下,HY25的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率,原因可能是HY25的　　　　含量高,光反应生成更多的　　　　,促进了暗反应进行。
(4)依据图2,在中盐(2.0 g·kg-1)土区适宜选择种植　　　　品种。
18.(2023·重庆,19,11分,难度★★★)水稻是我国重要的粮食作物,光合能力是影响水稻产量的重要因素。
(1)通常情况下,叶绿素含量与植物的光合速率成正相关。但有研究发现,叶绿素含量降低的某一突变体水稻,在强光照条件下,其光合速率反而明显高于野生型。为探究其原因,有研究者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻的相关生理指标(单位省略),结果如下表。
水稻 类型 光反应 暗反应
光能转化效率 类囊体薄膜电子传递速率 RuBP羧化酶含量 Vmax
野生型 0.49 180.1 4.6 129.5
突变体 0.66 199.5 7.5 164.5
注:RuBP羧化酶为催化CO2固定的酶;Vmax为RuBP羧化酶催化的最大速率。
①类囊体薄膜电子传递的最终产物是　　　　。RuBP羧化酶催化的底物是CO2和　　　　。
②据表分析,突变体水稻光合速率高于野生型的原因是　。
(2)研究人员进一步测定了田间光照和遮阴条件下两种水稻的产量(单位省略),结果如下表。
水稻类型 田间光照产量 田间遮阴产量
野生型 6.93 6.20
突变体 7.35 3.68
①在田间遮阴条件下,突变体水稻产量却明显低于野生型,造成这个结果的内因是　　　　　　　　　　,外因是　。
②水稻叶肉细胞的光合产物有淀粉和　　　　,两者可以相互转化,后者是光合产物的主要运输形式,在开花结实期主要运往籽粒。
③根据以上结果,推测两种水稻的光补偿点(光合速率和呼吸速率相等时的光照强度),突变体水稻较野生型　　　(填“高”“低”或“相等”)。
19.(2022·山东,21,8分,难度★★★)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR+L
　
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是　　　　　　。
(2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　(答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是　　　　　　　　　。
(3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制　　　　(填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过　　　　　　　　　　　　　发挥作用。
20.(2022·河北,19,10分,难度★★★)某品种茶树叶片呈现阶段性白化:绿色的嫩叶在生长过程中逐渐转为乳白色,而后又恢复为绿色。白化期叶绿体内部结构解体(仅残留少量片层结构)。阶段性白化过程中相关生理指标检测结果如下图。
回答下列问题。
(1)从叶片中分离叶绿体可采用　　　　法。
(2)经检测,白化过程中叶绿体合成ATP和[H]的量显著降低,其原因是
　　　　　　　(答出两点即可)。
(3)白化过程中气孔导度下降,既能够满足光合作用对CO2的需求,又有助于减少　　　　。
(4)叶片复绿过程中需合成大量直接参与光反应的蛋白质。其中部分蛋白质由存在于　　　　中的基因编码,需通过特定的机制完成跨膜运输;其余蛋白质由存在于　　　　中的基因编码。
21.(2022·辽宁,22,10分,难度★★★)浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起,形成大量的“藻席”,造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系,进行如下实验:
Ⅰ.光合色素的提取、分离和含量测定
(1)在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料,提取、分离色素,发现浒苔甲的光合色素种类与高等植物相同,包括叶绿素和　　　　。在细胞中,这些光合色素分布在　　　　。
(2)测定三个样品的叶绿素含量,结果见下表。
样品 叶绿素a/(mg·g-1) 叶绿素b/(mg·g-1)
上层 0.199 0.123
中层 0.228 0.123
下层 0.684 0.453
数据表明,取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高,这是因为　。
Ⅱ.光合作用关键酶Y的粗酶液制备和活性测定
(3)研究发现,浒苔细胞质基质中存在酶Y,参与CO2的转运过程,利于对碳的固定。
酶Y粗酶液制备:定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙,制备不同光照强度下样品的粗酶液,流程如图1。
图1
粗酶液制备过程保持低温,目的是防止酶降解和　　　　。研磨时加入缓冲液的主要作用是　　　　稳定。离心后的　　　　为粗酶液。
(4)酶Y活性测定:取一定量的粗酶液加入到酶Y活性测试反应液中进行检测,结果如图2。
图2
在图2中,不考虑其他因素的影响,浒苔甲酶Y活性最高时的光照强度为　　　　μmol·m-2·s-1(填具体数字),强光照会　　　　浒苔乙酶Y的活性。
22.(2022·浙江,27,8分,难度★★)通过研究遮阴对花生光合作用的影响,为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟,每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如下表所示。
处理 指标
光饱和点(klx) 光补偿点(lx) 低于5 klx光合曲线的斜率(mgCO2·dm-2·hr-1·klx-1) 叶绿素含量(mg·dm-2) 单株光合产量(g干重) 单株叶光合产量(g干重) 单株果实光合产量(g干重)
不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25
遮阴2小时 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21
遮阴4小时 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13
注:光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题:
(1)从实验结果可知,花生可适应弱光环境,原因是在遮阴条件下,植株通过增加　　　　　　　　　,提高吸收光的能力;结合光饱和点的变化趋势,说明植株在较低光强度下也能达到最大的　　　　　　　　　　;结合光补偿点的变化趋势,说明植株通过降低　　　　　　　　　　,使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中　　　　　　　　　的指标可以判断,实验范围内,遮阴时间越长,植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以　　　　　　　形式提供给各器官。根据相关指标的分析,表明较长遮阴处理下,植株优先将光合产物分配至　　　　　中。
(3)与不遮阴相比,两种遮阴处理的光合产量均　　　　。根据实验结果推测,在花生与其他高秆作物进行间种时,高秆作物一天内对花生的遮阴时间为　　　　　　　(A.<2小时　B.2小时　C.4小时　D.>4小时),才能获得较高的花生产量。
23.(2022·广东,18,14分,难度★★★★)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图1),测定相关指标(图2),探究遮阴比例对植物的影响。
图1
图2
回答下列问题。
(1)结果显示,与A组相比,C组叶片叶绿素含量　　　　　,原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)比较图2中B1与A组指标的差异,并结合B2相关数据,推测B组的玉米植株可能会积累更多的　　　　　　　　,因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果,作出该条件可能会提高作物产量的推测,由此设计了初步实验方案进行探究。
实验材料:选择前期　　　　　一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法:按图1所示的条件,分A、B、C三组培养玉米幼苗,每组30株;其中以　　　　　为对照,并保证除　　　　　外其他环境条件一致。收获后分别记录各组玉米的籽粒重量。
结果统计:比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论:如果提高玉米产量的结论成立,下一步探究实验的思路是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
24.(2022·湖北,21,13分,难度★★★)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内,随光照强度的增加,光合速率增大,达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同,研究证实高浓度臭氧(O3)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天,在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率,结果如图1、图2和图3所示。
图1　 图2 图3
注:曲线1:甲对照组,曲线2:乙对照组,曲线3:甲实验组,曲线4:乙实验组。
回答下列问题。
(1)图1中,在高浓度O3处理期间,若适当增加环境中的CO2浓度,甲、乙植物的光饱和点会　　　　(填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)与图3相比,图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小,表明　。
(3)从图3分析可得到两个结论:①O3处理75天后,甲、乙两种植物的　　　　,表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制;②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物,表明　 　。
(4)实验发现,处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降,为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系,使乙植物中A基因过量表达,并用高浓度O3处理75天。若实验现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　,则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
25.(2021·浙江,27,8分,难度★★★)不同光强度下,无机磷浓度对大豆叶片净光合速率的影响如图甲;16 h光照、8 h黑暗条件下,无机磷浓度对大豆叶片淀粉和蔗糖积累的影响如图乙。
甲 乙
回答下列问题:
(1)叶片细胞中,无机磷主要贮存于　　　　　,还存在于细胞溶胶、线粒体和叶绿体等结构。光合作用过程中,磷酸基团是光反应产物　　　　　的组分,也是卡尔文循环产生并可运至叶绿体外的化合物　　　　　的组分。
(2)图甲的O~A段表明无机磷不是光合作用中　　　　　过程的主要限制因素。由图乙可知,光照下,与高磷相比,低磷条件的蔗糖和淀粉含量分别是　　　　　;不论高磷、低磷、24 h内淀粉含量的变化是　　　　　。
(3)实验可用光电比色法测定淀粉含量,其依据是　　　　　　　　　　　　　。为确定叶片光合产物的去向,可采用　　　　法。
26.(2021·湖南,18,12分,难度★★★)图a为叶绿体的结构示意图,图b为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。回答下列问题:
图a
图b
注:e-表示电子
(1)图b表示图a中的　　　　　结构,膜上发生的光反应过程将水分解成O2、H+和e-,光能转化成电能,最终转化为　　　　　和ATP中活跃的化学能。若CO2浓度降低,暗反应速率减慢,叶绿体中电子受体NADP+减少,则图b中电子传递速率会　　　　　(填“加快”或“减慢”)。
(2)为研究叶绿体的完整性与光反应的关系,研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体,在离体条件下进行实验,用Fecy或DCIP替代NADP+为电子受体,以相对放氧量表示光反应速率,实验结果如表所示。
相 对 值 实验 项目 叶绿体类型
叶绿体A:双层膜结构完整 叶绿体B:双层膜局部受损,类囊体略有损伤 叶绿体C:双层膜瓦解,类囊体松散但未断裂 叶绿体D:所有膜结构解体破裂成颗粒或片段
实验一:以Fecy为电子受体时的放氧量 100 167.0 425.1 281.3
实验二:以DCIP为电子受体时的放氧量 100 106.7 471.1 109.6
注:Fecy具有亲水性,DCIP具有亲脂性。
据此分析:
①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明,叶绿体双层膜对以　　　　　(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是　。
②该实验中,光反应速率最高的是叶绿体C,表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下,更有利于　　　　　,从而提高光反应速率。
③以DCIP为电子受体进行实验,发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图b对实验结果进行解释　。
27.(2021·河北,19,10分,难度★★★★)为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:(1)对照组;(2)施氮组,补充尿素(12 g/m2);(3)水+氮组,补充尿素(12 g/m2)同时补水。检测相关生理指标,结果见下表。
生理指标 对照组 施氮组 水+氮组
自由水/结合水 6.2 6.8 7.8
气孔导度/(mmol·m-2·s-1) 85 65 196
叶绿素含量/(mg·g-1) 9.8 11.8 12.6
RuBP羧化酶活性/ (μmol·h-1·g-1) 316 640 716
光合速率/(μmol·m-2·s-1) 6.5 8.5 11.4
注:气孔导度反映气孔开放的程度
回答下列问题。
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的　　　　　　　　　,提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与　　离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动　　　　　　　　两种物质的合成以及　　　的分解;RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到　　　分子上,反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO2供应。据实验结果分析,叶肉细胞CO2供应量增加的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
28.(2021·重庆,24,12分,难度★★★)GR24是新型植物激素独脚金内酯的人工合成类似物,在农业生产上合理应用可提高农作物的抗逆性和产量。
(1)某小组研究了弱光条件下GR24对番茄幼苗生长的影响,结果(均值)见下表。
处理 叶绿素 a/b 单株 干重/g 单株分 枝数/个
弱光+ 水 1.39 0.61 2.28 1.11 1.83
弱光+ GR24 1.98 0.98 2.02 1.30 1.54
①结果表明,GR24处理使幼苗叶绿素含量上升、叶绿素a/b　　　　(填“上升”或“下降”),净光合速率　　　　,提高了幼苗对弱光的利用能力。GR24处理抑制了幼苗分枝,与该作用效应相似的另一类激素是　。
②若幼苗长期处于弱光下,叶绿体的发育会产生适应性变化,类囊体数目会　　　　。若保持其他条件不变,适度增加光照强度,气孔开放程度会　　　　。
(2)列当是根寄生性杂草。土壤中的列当种子会被番茄根部释放的独脚金内酯诱导萌发,然后寄生在番茄根部使其减产;若缺乏宿主,则很快死亡。
①应用GR24降低列当对番茄危害的措施为　。
②为获得被列当寄生可能性小的番茄品种,应筛选出释放独脚金内酯能力　　　　的植株。
29.(2020·全国1,30,10分,难度★★)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·(m2·s)-1〕 1 200 1 180 560 623
30.(2020·北京,19,12分,难度★★★★)阅读以下材料,回答(1)~(4)题。
创建D1合成新途径,提高植物光合效率
植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所,高温或强光常抑制光合作用过程,导致作物严重减产。光合复合体PSⅡ是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所,D1是PSⅡ的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧(ROS)的大量累积。相对于组成PSⅡ的其他蛋白,D1对ROS尤为敏感,极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代,使PSⅡ得以修复。因此,D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSⅡ的修复,进而影响光合效率。
叶绿体为半自主性的细胞器,具有自身的基因组和遗传信息表达系统。叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码,一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA位于叶绿体基因组,叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA mRNA的翻译过程,导致PSⅡ修复效率降低。如何提高高温或强光下PSⅡ的修复效率,进而提高作物的光合效率和产量,是长期困扰这一领域科学家的问题。
近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA,并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接,构建融合基因,再与高温响应的启动子连接,导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明,与野生型相比,转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加,高温下大幅增加;在高温下,PSⅡ的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明,与野生型相比,转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量(干重)均有大幅提高,增产幅度在8.1%~21.0%之间。
该研究通过基因工程手段,在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径,从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制,具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧,全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁,该研究为这一问题提供了解决方案。
(1)光合作用的　　　　反应在叶绿体类囊体膜上进行,类囊体膜上的蛋白与　　　　形成的复合体吸收、传递并转化光能。
(2)运用文中信息解释高温导致D1不足的原因。 　。
(3)若从物质和能量的角度分析,选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是: 　。
(4)对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解,正确的叙述包括　　　　。
A.细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位
B.细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同
C.细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译
D.细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同
E.细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同
31.(2020·海南,21,9分,难度★★★)在晴朗无云的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化,结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是　　　　;从10时到12时,该蔬菜的光合作用强度　　　　。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因是 　。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,测得棚内温度比B菜地高,一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比,C菜地蔬菜产量低,从光合作用和呼吸作用的原理分析,原因是 　。
32.(2020·天津,13,10分,难度★★★)鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生态系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见下图。
据图回答:
(1)CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物,同时将光能转变为有机物中的化学能,体现了植物在生态系统　　　　　　　　和　　　　　　　　中的重要作用。
(2)本研究中,仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为　　　　　　　　　　　　　,仅温度升高对两种植物的影响分别为　
　。
(3)两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测,在群落水平,温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立,应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路: 　。若推测成立,
说明温室效应加剧可能影响群落　　　　的速度与方向。
B、二年山东一模试题（2024-2025）
1．（2024聊城一模）生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系。后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述错误的是（ ）
A. “探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析有光和无光条件下光合作用速率的不同
B. “光合作用的探究历程”中的实验主要是定性分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等
C. “探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件
D. “探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用O2释放量作为观测指标
2.（2024潍坊滨州一模，不定项）在弱光及黑暗条件下，衣藻无氧呼吸产生的丙酮酸可进一步代谢产生弱酸（HA），导致类囊体酸化，过程如图1，类囊体酸化对氧气释放情况的影响如图2，下列说法正确的是（　　）
A. H 运出类囊体受阻是类囊体酸化的关键原因
B. 类囊体内 pH 与细胞内弱酸的总积累量呈正相关
C. 图2结果说明 KOH 对最大氧气释放量无影响
D. 弱光条件下，类囊体酸化促进了衣藻加速释放氧气
3.（2025 临沂一模）植物光合产物的产生器官被称作“源”，光合产物卸出和储存的部位被称作“库”。下图为棉花植株光合产物合成及运输过程示意图。
(1)暗反应进行的场所是 。研究表明，缺磷会抑制光反应过程，原因是 。
(2)据图分析，叶绿体中的淀粉在夜间被降解的意义是 。
(3)光合产物从“源”向“库”运输的物质形式主要是蔗糖，与葡萄糖相比，以蔗糖作为运输物质的优点是 。
(4)为研究棉花去棉铃后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的蔗糖和淀粉含量以及固定速率。结果如图2所示。
去除棉铃处理降低了 （填“库”或“源”）的大小，进而抑制棉花的光合作用，结合图1分析，机制是 。
4. （2025菏泽一模）早春出现的“倒春寒”易导致植物发生光抑制现象，即植物对光能的吸收量超过利用量，过剩的光能抑制了光合作用。科研人员用低温弱光模拟这种环境胁迫来研究桃树光抑制发生的机制。回答下列问题：
（1）图1中，高等植物叶肉细胞的叶绿体内含有吸收、传递、转化光能的两个光系统：光系统I（PSI）和光系统Ⅱ（PSⅡ），其中PSII是叶绿体类囊体薄膜上由蛋白质和_______组成的复合物，可将H2O分解，产生的H 通过ATP合酶顺浓度梯度进入叶绿体基质驱动ATP的合成，这表明ATP合酶具有_______的功能。
（2）桃树叶片在不同实验条件下处理，并每隔1h取样置于25℃和正常光照条件下测得相关生理指标如图2。
①仅低温胁迫_______（填“会”或“不会”）破坏光系统。
②低温前提下，弱光导致的光抑制现象可能是由于_______（填“PSI”、“PSII”或“PSI和PSII”）被破坏而导致的，判断依据是_______。
③低温弱光胁迫的0~3h内，桃树叶片的qN升高的原因是_______；推测3~6h内，qN降低的原因是_______。
（3）农业上常通过补充蓝光来改善“倒春寒”引起的光抑制现象，请结合上述研究，推测相关机理为_______。
5. （2025枣庄一模）土壤盐溶液浓度过大对植物造成的危害称为盐胁迫，植物表现为吸水困难、生理功能紊乱等。研究人员用高浓度NaCl溶液处理玉米苗研究盐胁迫对玉米光合特性的影响，结果如图所示；同时研究了盐胁迫环境下对玉米苗喷施脱落酸（ABA）对光合特性的影响，结果如表所示。
参数 无盐胁迫对照组 喷施脱落酸浓度（μmol·L-1）
0 1 2.5 5 10
光合速率（μmol·m-2·s-1） 11.11 5.62 596 10.58 12.77 6.17
气孔导度（mmol·m-2·s-1 1.50 0.23 0.43 0.99 1.19 0.35
胞间CO2浓度（μmol·mol-1） 248 221 252 249 246 242
（1）图中色素含量可以通过纸层析法进行研究，实验时层析液不能超过滤液细线的原因是______________，距离滤液细线最近的色素条带呈现______________色，主要吸收_______________光。
（2）盐胁迫会导致玉米光合速率降低，但不同时期导致降低的原因有所不同，据图分析0-15天主要是因为______________；15—30天主要是因为______________。
（3）据表分析，喷施ABA对盐胁迫条件下玉米光合速率的影响是______________，为进一步探究缓解盐胁迫的最适ABA浓度，可采用的实验思路是______________。
6.（2025青岛一模）银杏叶中的黄酮醇具有重要的药用价值。为探究红蓝光质比例对银杏幼苗光合特性及黄酮醇含量的影响，科研人员以银杏幼苗为实验材料，在适宜的光照强度下，设置红蓝光组合比例分别为1∶1（1R1B）、1∶3（1R3B）、1∶5（1R5B）和白光（W，对照）4种光质处理，处理20d后检测银杏净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及总黄酮醇含量，结果如图所示。
（1）由图可知，实验组净光合速率都比对照组高，原因是_________。实验组净光合速率的变化主要由非气孔因素导致，原因是_________。
（2）不同比例红蓝光对银杏叶总黄酮醇含量的影响为_________。黄酮醇是银杏叶细胞的次生代谢物，与传统的从银杏叶中提取黄酮醇相比，_________技术可实现黄酮醇的工厂化生产，培养过程中需要定期更换培养液的目的_________。（答出两点）
（3）除光质外，光照和黑暗交替频率也可以影响银杏的光合产物积累量。研究人员采用光照、黑暗交替进行的方式处理生理状态相同的银杏幼苗，其中光照和黑暗的总时长相同。结果发现随着光暗交替次数的增加和交换频率的加快，银杏幼苗有机物的积累量逐渐增加，请从光合作用的过程角度分析，出现上述现象的原因_________。
7.（2025山东名校考试联盟联考）植物叶片从黑暗或弱光环境转变为强光环境时，会迅速提高光合速率并达到最大值，此过程涉及气孔导度的增大和光合作用相关酶的激活，该过程称为光合诱导。光斑是指在森林中阳光穿过林冠层投射到地面的光点，会随太阳移动和枝叶摆动而变化，是林下植物光能的主要来源。研究者探究了全光照100%、透光率 36%、透光率5%三种不同光照条件对蕨类植物芒萁形态特征、生物量特征、光合诱导能力、光合诱导状态维持能力的影响，这有助于了解芒萁对光斑的利用能力。相关实验数据如下表1、表2所示：
表1
透光率（%） 形态特征 生物量特征
羽叶长/ cm 羽叶宽/ cm 羽干质量/g 地上茎干质量/g 根状茎干质量/g 不定根干质量/g 总干 质量/g
100 10.22 3.89 3.59 0.88 2.10 1.02 7.59
36 14.22 5.28 6.89 1.60 4.10 1.47 14.06
5 16.78 6.17 6.24 2.07 1.96 0.90 11.17
表2
透光率 （%） 光合诱导能力 光合诱导状态维持能力（%）
气孔导度mol·m ·S 达到最大气孔导度的时间/ min 达到最大光合速率的时间/ min
100 0.06 32.67 2.07 8.56
36 0.10 11.67 1.10 16.81
5 0.04 14.67 3.93 2.06
（1）清晨，随着光斑强度的增加，林下植物光合速率达到最大值后不再增加，从类囊体膜成分的角度分析，此时限制光合速率的主要因素是________（答出两个因素）。
（2）根据表1可知，实验条件中最适合芒萁生长的透光率为_________，理由是_________。5%透光率条件下，芒萁会将更多比例的营养分配到________（填“地上部分”或“地下部分”），原因是________。
（3）根据表2可知，当透光率为________时，光合诱导能力最强，理由是_________。光合诱导状态维持能力是指光照消失后 CO2 固定量占光照消失前后 CO2 固定总量的比例。综合分析，光合诱导能力和光合诱导状态维持能力对芒萁生长的意义是________。
8.（2025聊城一模）光照强度是影响光合速率的重要环境因素。当光照过强时，植物吸收的光能会超过光合作用所能利用的量，致使电子积累过多而产生活性氧，活性氧会使光系统变性失活，最终引起光能转化效率降低，这种现象被称为光抑制。植物为适应不断变化的光照条件，形成了多种光保护机制，主要包括依赖于叶黄素循环的热耗散机制（NPQ）和D1蛋白周转依赖的PSⅡ损伤修复机制。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化。光系统PSⅡ是一种光合色素和蛋白质的复合体，D1蛋白是PSⅡ的核心蛋白，铁氰化钾是能接收电子的人工电子梭，可有效解除植物的光抑制现象。据图回答下列问题：
（1）据图1分析，光系统PSⅡ分布在叶绿体的______上，电子的最终供体是______，加入铁氰化钾后光抑制解除的机制是______
（2）图2为夏季白天对番茄光合作用相关指标的测量结果（Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率），则在叶片内叶黄素总量基本保持不变的前提下，12~14时，叶黄素种类发生了______（填“V→A→Z”或“Z→A→V”）的转化，该转化有利于防止光损伤。16时以后Fv/Fm的比值升高的原因是______。
（3）研究发现过剩的光能会损伤D1蛋白进而影响植物的光合作用。研究人员对番茄进行亚高温强光（HH）处理，实验结果如图3所示。据图分析，HH条件下，光合速率降低的原因不是气孔因素引起的，理由是______，试推测其可能的原因是______。
9. （2025泰安一模）小型黄瓜（也叫“水果黄瓜”）是经济效益颇高的温室栽培蔬菜品种，为科学施肥提质增产，某大棚生产基地研究了黄瓜开花结果期镁胁迫对生长和光合特性的影响机制：利用不同浓度的硫酸镁，分别设置适镁A1（2.5mol/L）、多镁A2（5mol/L）、缺镁A3（0mol/L）三组实验，营养液中其它元素按照黄瓜生长需求配置。幼苗期每2d浇营养液0.25L/株，开花结果期每2d浇营养液0.5L/株，每隔10d浇1次清水洗盐，其他条件相同。在开花结果期进行相关数据检测，结果如下表所示（羧化效率指植物叶片在单位时间单位面积固定的最大CO2摩尔数；光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光照强度；光饱和点指光合速率达到最大时的最低光照强度）。
处理 叶绿素a mg·g-1 叶绿素b mg·g-1 类胡萝卜素mg·g-1 羧化效率 umol·m-2·s-1 光饱和点 umol·m-2·s-1 光补偿点 umol·m-2·s-1
A1 2.159 0.539 0.421 0.0734 910.0 53.08
A2 2.259 0.548 0.363 0.0748 952.5 50.51
A3 1.746 0.406 0.353 0.0678 827.5 58.55
（1）叶绿素a、b分布在叶绿体的______上。为比较黄瓜幼苗叶片色素含量的差异，需用无水乙醇提取黄瓜幼苗叶片色素，提取的原理是______，研磨时加碳酸钙的目的是______，最后再测定其含量。
（2）A3处理下的光饱和点低于A1的原因是______，结合实验结果归纳Mg2+的功能是______（答出2点）。
（3）CO2是光合作用的重要原料，从光能利用和适应的角度分析，CO2浓度升高时植物光补偿点和光饱和点发生的变化及所具有的生物学意义是______。
（4）利用以下实验材料：足量生理状态基本相同的正常黄瓜幼苗、含适宜浓度Mg2+的培养液、细胞呼吸抑制剂、蒸馏水等，进一步探究黄瓜吸收Mg2+是主动运输还是被动运输。简要写出实验思路：______。
10.（2025潍坊一模）(9分)茉莉酸是一种植物激素，可以通过调节植物的代谢提高染病植物的抗病性。为探究茉莉酸对茶树光合作用的影响，研究人员进行了相关实验检测各组光合参数的相对值如表所示，茉莉酸处理对叶片有氧呼吸的影响忽略不计，净光合速率指单位时间内植物吸收CO 的量。
(1)绿叶可通过光合色素吸收光能将水分解，并释放两个电子用于____的合
成。若用纸层析法测定叶绿素的相对值，可以测量比较滤纸条上____。
(2)据表分析，喷洒不同浓度的茉莉酸均可提高茶树的_(填“光反应”
“暗反应”或“光反应和暗反应”)速率。茉莉酸可以提高染病植株的抗病性，结合表中光合参数推测其原因是___。
(3)暗反应中CO 的固定是由Rubisco酶催化进行的，但02也能与C02竟争结合该酶，使该酶催化C 和0 反应，最终生成C 和C02，该过程称为光呼吸，光呼吸会消耗ATP和NADPH。科研人员用250μmol·L-'茉莉酸处理正常植株，测量一周内Rubisco 酶结合CO 的效率以及Rubisco酶结合CO 和0 效率比值变化如图所示。
光呼吸过程中，C5和02反应的场所为__。若光反应速率降低，光呼吸速率
会_(填“升高”“降低”或“不变”)。据图表推测，250μmol·L'茉莉酸处
理正常植株导致净光合速率下降的原因是_____。
11.（2025日照一模）(9分)随着全球海洋暖化趋势明显,海水温度升高可能会对大型海藻造成伤害。科研人员研究了不同温度对大型海藻光合作用过程中电子传递速率和叶绿体中D1蛋白(参与电子传递的主要蛋白之一)的影响，实验结果如图1、2所示。
(注:r值表示受损 D1蛋白的修复速率，k值表示强光下 D1蛋白的损伤速率。)
(1)海藻叶肉细胞中分解 H20 并产生氧气的过程发生在上 (填场所)，H20 分解产生的H+和电子经传递后与 结合，形成NADPH。
(2)由图1推测，当光合有效辐射超过200μmol·m2·s后，与20℃条件下相比，25℃时该大型海藻的光合作用速率较低，作出该推测的依据是 。
(3)根据图2分析，高温影响大型海藻电子传递速率的机制是 。
12.（2025淄博滨州一模）光照强度过大会对植物造成损害，类胡萝卜素参与叶黄素循环，可促进非光化学淬灭（NPQ）对过量光能的耗散。大狼耙草为北美洲入侵种，研究人员以株高一致的大狼耙草种苗及当地物种山莴苣种苗为材料，在不同光照强度下培养一段时间，测定最大净光合速率（Pmax）、呼吸速率（Rd）、色素含量等，结果如下表。
物种 光照强度 Pmax Rd 叶绿素含量 类胡萝卜素含量
大狼耙草 100% 22.96 3.00 0.16 0.038
40% 14.43 1.08 0.20 0.041
14% 9.80 0.92 0.27 0.045
山莴苣 100% 7.41 2.92 0.13 0.029
40% 13.32 1.26 0.21 0.039
14% 8.20 1.23 0.22 0.037
（1）光照对植物的作用有______，遮光下因______（填物质）减少，C3的还原速率降低。植物激素______可促进叶绿素的合成。
（2）光照强度从14%增加到100%的过程中，山莴苣的光合速率变化是______。在光照强度为100%时，大狼耙草的光合速率明显高于山莴苣，原因是______。
（3）SOQ1蛋白和HHL1蛋白是NPQ的调控因子，为探究两者对NPQ的调控机制，以野生型植株（Col-0）、soqⅠ突变体、hhlⅠ突变体及hhlⅠ和soqⅠ双突变体为材料进行实验，并测定强光下相应蛋白质的表达量，结果如图。强光下，soqⅠ基因和hhlⅠ基因对NPQ的调控起______作用（填“协同”或“相抗衡”），在soqⅠ突变体中，hhlⅠ基因对NPQ调控的响应机制是______。
13.（2025济南协作校联考）光照条件下，叶肉细胞中CO2与O2能竞争性结合Rubisco，分别催化C2（RuBP）的羧化与氧化。C2羧化固定CO2合成（CH2O）；C4氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体作用下，完成光呼吸碳氧化循环。图示为叶肉细胞中部分物质代谢过程，其中虚线表示光呼吸途径，①~⑥代表相关生理过程。请回答下列问题：
（1）过程①发生在_____，过程④⑤表示_____。
（2）与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是_____。从气体的角度分析，卡尔文循环和光呼吸的主要区别是_____。
（3）减弱Rubisco的活性从而减弱光呼吸不能达到增产的目的，理由是_____。
（4）为探究不同浓度光呼吸抑制剂SoBS对水稻光合作用强度（用CO2固定量表示）和光呼吸强度的影响，研究人员开展了相关实验研究（SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计）。请完成下表。
实验步骤 简要操作过程
配制不同浓度的SoBS溶液 用清水配制100mg·L-1、200mg·L-1、300mg·L-1、400mg·L-1、500mg·L-1、600mg·L-1的SoBS溶液
设置对照处理组 ①__________________________________________
②_____ 用不同浓度SoBS溶液均匀喷施叶片正反面
实验结果测定 一段时间后，分别测定各组光合作用强度与光呼吸强度，结果如下表
实验结果分析 ③与未喷施SoBS溶液相比，喷施100mg·L-1SoBS溶液的水稻，相同时间、相同面积的叶片吸收CO2量相等时所需的光照强度_____（填“高”或“低”），原因是_____； ④光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，应在_____mg·L-1之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
14.（2024淄博一模）高等植物依赖光系统J（PSI） 和光系统Ⅱ（PSII） 完成光反应。 图甲中的 PQ、Cytb f、PC 是电子传递载体， 实线为电子传递过程，虚线为H 运输过程。科研人员用低温光胁迫处0℃，理黄瓜新叶 6h（－6~0h）后， 在室温（25℃）、不同光照条件下测得PSI和PSII活性的变化如图乙。
（1）PSI和PSII位于________， 其主要功能是_______。
（2）图甲中的电子供体和最终电子受体分别为_______，通过光反应，光能最终转移到_______中。合成 ATP 依赖于类囊体膜两侧的 H 浓度差，图中使膜两侧H 浓度差变大的过程有_______。
（3）低温光胁迫对黄瓜新叶_______（填“PSI”“PSII”）的活性影响较大。 在PSII早期恢复（0~48h） 过程中，较强光照________（填“利于”“不利于”） 其活性恢复。
（4）光反应的运作是以PSⅡ和PSI为中心的线性模式。光照初期（0~3h），光反应速率并没有上升，从电子传递的角度分析，出现上述现象的原因是________（答出2 点）。
15.（2024烟台德州一模）为研究纳豆芽孢杆菌菌剂对芒萁耐热能力的影响，科研人员测定了正常温度(25℃),高温胁迫(35℃、45℃)条件下，不同肥料处理当年生芒萁的相关生理指标。结果如下图所示。
（1）实验结果表明芒萁具有一定的耐高温能力，判断依据是________。
（2）根据上述实验，________(填“能”或“不能”)说明高温条件下纳豆芽孢杆菌是通过分解有机肥增加CO 浓度来提高芒萁净光合速率的，理由是________。
（3）高温胁迫可导致芒萁细胞内自由基增多，自由基可攻击和破坏________,进而破坏类囊体结构，造成电子传递最终产物______减少，进一步影响暗反应。自由基可被抗氧化酶清除，结合上述实验结果推测，施用纳豆芽孢杆菌菌剂可增强芒萁耐高温能力的原因可能是_________。
16.（2024泰安一模）下图甲表示某同学利用轮叶黑藻（一种沉水植物）探究“光照强度对光合速率影响”的实验装置；图乙是轮叶黑藻细胞光合作用相关过程示意图（有研究表明，水中CO2浓度降低能诱导轮叶黑藻光合途径由C3途径向光合效率更高的C4途径转变，而且两条途径在同一细胞中进行）。
（1）光照强度适宜时，图甲中有色液滴的移动方向是____（填：“向左”或“向右”）。若要测轮叶黑藻有氧呼吸速率的大小，则应将图甲装置进行____处理，此时有色液滴向左移动，其原因是____。
（2）图乙CO2转变为HCO3-过程中，生成的H＋以____的方式运出细胞；催化过程①和过程④中CO2固定的两种酶（PEPC、Rubisco）中，与CO2亲和力较高的是____，原因是____。过程②消耗的NADPH主要来源于____上进行的光反应过程；丙酮酸产生的场所除了图示③以外，还可能有____（填：“细胞质基质”或“线粒体基质”）。
（3）研究人员通过测定并比较不同CO2浓度下PEPC酶的活性。证明低浓度CO2能诱导轮叶黑藻光合途径转变。请写出实验思路并预期实验结果____。
C、山东考题原创预测
【命题趋势】
1. 情境多元化：涵盖高温、遮荫、CO 浓度、矿质营养、光质、盐胁迫等生产与科研热点。
2. 图表结合：包含表格、曲线图、柱状图，考查数据转化与逻辑推理能力。
3. 分层设问：从现象分析（直接结论）→机制阐释（原理应用）→实践评价（开放性思维）。
4. 核心考点覆盖：光反应与暗反应的联系、环境因素对光合的调控、植物适应性策略、实验设计与分析，符合山东卷注重“关键能力”考查的特点。
（一）单项选择题
1.为探究光照强度对光反应产物的影响，某同学用离体叶绿体进行实验。下列操作或现象正确的是（ ）
A. 实验需在黑暗条件下检测NADPH含量
B. 光照强度增加时，ATP含量持续上升
C. 加入DCMU（抑制电子传递）后，O 释放停止
D. 光反应产物可直接用于线粒体的呼吸作用
2.（农业生产间作模式）某地区推广玉米与大豆间作模式以提高农田光能利用率。已知玉米株高较高（约2米），光饱和点为1200 μmol·m ·s ；大豆株高较矮（约0.5米），光饱和点为600 μmol·m ·s 。下列分析正确的是（ ）
A. 玉米适合在弱光条件下种植，大豆适合强光环境
B. 间作可分层利用光能，因两者光饱和点差异显著
C. 大豆叶片中叶绿素b含量高于玉米，以适应弱光
D. 玉米光合午休现象更明显，因其气孔导度下降快
3.（农业温室调控）某农业园区为提升冬季番茄产量，采用LED补光技术，研究不同光质（红光、蓝光、红光+蓝光）对番茄叶片光合速率的影响，实验结果如下图。下列说法正确的是（ ）
A. 红光更适合作为弱光条件下的补光光源
B. 蓝光促进光合作用的主要原因是直接为暗反应提供能量
C. 混合光组光合速率最高，说明光反应中不同色素吸收光谱无重叠
D. 若将温度从25℃升至30℃，图中所有曲线均会下移
4.（生态工程）某盐碱地种植的耐盐植物通过液泡储存Na 降低细胞质基质盐浓度。此机制对光合作用的直接影响是（ ）
A. 提高细胞渗透压，促进水分吸收
B. 减少盐分对暗反应酶的抑制作用
C. 增强叶绿体类囊体膜的光能捕获
D. 促进叶肉细胞中淀粉的合成
5．仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是（　　）
A．细胞失水过程中，细胞液浓度增大
B．干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C．失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离
D．干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用
（二）不定项选择题（每题3分，少选得1分，错选不得分）
6.（生态修复工程）某湿地公园为治理水体富营养化，引入沉水植物苦草。研究发现，苦草叶片中叶绿素a/b比值较低，且其光合速率受水下光照强度影响显著。下列分析正确的是（ ）
A. 苦草叶绿素b含量较高，利于吸收蓝紫光
B. 苦草适应弱光环境与其类胡萝卜素含量高有关
C. 若水体浑浊度增加，苦草的光补偿点将升高
D. 苦草通过光合作用增加水体溶解氧，抑制藻类生长
7.（气候变化与植物代谢）为探究CO2浓度升高对植物光合作用的影响，研究人员测定小麦在两种CO2浓度下的光合参数如下表：
CO2浓度（μmol/mol） 光饱和点（μmol/m ·s） 最大净光合速率（μmol/m ·s）
400（大气浓度） 1200 25
800（倍增浓度） 1500 30
下列推测合理的是（ ）
A. CO2浓度升高可能缓解强光下的光抑制现象
B. 高CO2浓度下，光反应产生的ATP和NADPH更多
C. 实验中需控制温度、水分等无关变量一致
D. 温室栽培可通过增施CO2提高作物产量
（三）非选择题
8.（高温胁迫对光合作用的影响）高温会导致植物光合速率下降。科研人员测定了小麦在25℃（对照组）和40℃（高温组）处理下叶片的相关参数，结果如下表：
组别 Rubisco酶活性（μmol·mg ·min ） 气孔导度（mmol·m ·s ） 胞间CO 浓度（μmol·mol ） 净光合速率（μmol·m ·s ）
对照组 3.2 250 280 20
高温组 1.8 180 320 12
(1) 高温组净光合速率下降的主要限制因素是光反应还是暗反应？请结合表中数据说明理由。
(2) 高温导致Rubisco酶活性降低的机理可能与________（填细胞结构）损伤有关。若对高温组补充外源ATP和NADPH，其光合速率能否恢复至对照组水平？请说明原因。
(3) 有人认为高温下气孔导度下降是植物避免过度失水的适应性反应，但表中数据表明胞间CO 浓度反而升高。请解释这一矛盾现象。
9.（遮荫对植物光合特性的影响）为探究遮荫对阳生植物长春花（A）和阴生植物绿萝（B）光合作用的影响，科研人员测定两种植物在遮荫处理后的光响应曲线，结果如图所示。
(1) 遮荫处理后，植物A的光补偿点________（填“升高”或“降低”），判断依据是________________。
(2) 植物B在遮荫后光饱和点对应的净光合速率高于对照组，推测其原因是________________。
(3) 农业生产中，间作高秆作物（如玉米）与矮秆阴生作物（如大豆）可提高产量。请结合本实验说明原理。
10.（CO 浓度倍增对干旱胁迫的缓解效应）为研究CO 浓度升高对干旱条件下小麦光合作用的影响，实验设计如下表。测定各组叶片的净光合速率（Pn）和水分利用效率（WUE=净光合速率/蒸腾速率），结果如图。
组别 处理 气孔导度（mol/m /s） 胞间CO 浓度（μmol/mol） 净光合速率（μmol/m /s） | 蒸腾速率（mmol/m /s）
甲 正常CO + 正常供水 ０.４０ ３８０ ３０ ６
乙 正常CO + 干旱 ０.２０ ３００ １５ ３
丙 高CO + 干旱 ０.１５ ５００ ２５ ２.５
(1) 与甲组相比，乙组Pn下降的原因是________和________。
(2) 丙组的WUE显著高于乙组，结合气孔导度和胞间CO 浓度变化，分析其机理。
(3) 全球气候变化背景下，CO 浓度升高可能缓解干旱地区作物减产。请评价这一观点的科学性。
11.（镁缺乏对水稻光合作用的影响）某水稻田出现叶片黄化现象，检测发现土壤中镁含量极低。科研人员测定正常供镁（+Mg）和缺镁（-Mg）水稻的叶绿素含量及光合参数如下：
组别 叶绿素总量（mg·g ） 类胡萝卜素含量（mg·g ） 光反应电子传递速率（μmol·m ·s ） Rubisco酶活性（%）
+Mg 2.5 0.8 150 100
-Mg 1.2 0.7 90 85
(1) 缺镁导致叶片黄化的原因是________________。
(2) 缺镁组光反应电子传递速率下降，直接影响暗反应中________的供应。
(3) 某同学认为缺镁水稻喷施叶面肥（含蔗糖）可缓解黄化，请结合表中数据评价该方案的合理性。
12.（不同光质对设施生菜生长的影响）为优化植物工厂LED光源配方，研究红蓝光比例（R/B）对生菜光合速率和生物量的影响，结果如表：
光质处理 光合速率(μmol/m /s) 生物量(g/plant) 叶绿素总含量(mg/g) 呼吸速率(μmol/m /s)
白光对照 12.5±0.8 35.2±2.1 2.1±0.3 3.2±0.5
纯红光 9.8±0.6 28.6±1.8 3.5±0.4 4.1±0.6
纯蓝光 10.3±0.7 24.3±1.5 1.8±0.2 3.8±0.5
R/B=2:1 14.2±1.0 38.4±2.3 2.8±0.3 3.5±0.4
R/B=1:1 15.6±1.1 42.7±2.5 2.5±0.3 3.1±0.3
R/B=1:2 16.8±1.2 36.9±2.2 2.3±0.2 4.5±0.6
(1) 与白光相比，纯红光处理下生菜叶片呈深绿色，原因是________________。
(2) 当R/B为1:2时，生菜光合速率最高，但生物量却低于R/B为1:1的组别，推测其原因是________________。
(3) 若要在阴雨天补充光照，请根据实验结果提出合理的补光方案并说明依据。
13.（盐胁迫下外源海藻糖的缓解效应）图1是光反应过程示意图。光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）是植物在理想条件下（通常是暗适应后）能够将吸收的光能转化为化学能的最大能力。Fm 是暗适应下光系统Ⅱ全部开放时的最大荧光产量，Fo 是暗适应下 光系统Ⅱ处于完全开放状态时的初始荧光产量，Fv 为可变荧光，Fv = Fm - Fo。用不同浓度海藻糖处理盐胁迫下的水稻幼苗，测定Fv/Fm和丙二醛（MDA，膜脂过氧化产物）含量，结果如图2。回答下列有关问题：
图1 图2
（1）图1中H+跨膜运输①与②的方式分别是________________。
(2) Fv/Fm可反映________的损伤程度。盐胁迫导致MDA含量升高的原因是________________。
(3) 外源海藻糖通过提高水稻的________（生理过程）缓解盐胁迫损伤，其原理可能是 。
(4) 农业生产中，能否直接喷施海藻糖溶液提高盐碱地作物产量？请说明理由。
（答出两条理由即可）
14．（共11分，除特殊情况外，每空1分）植物的光保护机制是植物在面对过多的光照时，用来降低或防止光损伤的一系列反应。叶黄素循环的热耗散和D1蛋白周转（D1蛋白是色素-蛋白复合体PSII的一个核心蛋白）是其中的两种重要光保护机制。叶黄素循环是指依照光照条件的改变，植物体内的叶黄素V和叶黄素Z可以经过叶黄素A发生相互转化（叶黄素循环）。重金属镉（Cd）很难被植物分解，可破坏PSII（参与水光解的色素-蛋白质复合体），进而影响植物的光合作用。
Ⅰ．图1为在夏季晴朗的一天中，科研人员对番茄光合作用相关指标的测量结果，Pn表示净光合速率，Fv/Fm表示光合色素对光能的转化效率。请回答问题：
(1)强光下，叶片内的叶黄素总量基本保持不变。据图1分析12～14时，叶黄素种类发生了 （填“V→A→Z”或“Z→A→V”）（2分） 的转化，该转化有利于防止光损伤；根据Fv/Fm比值变化推测，上述转化过程引起光反应效率 （填“下降”或“上升”），进而影响碳同化。
(2)根据影响光合作用的环境因素，结合图1数据分析，16时以后Fv/Fm的比值升高的原因是 。（2分）
(3)紫黄质脱环氧化酶（VDE）是催化上述叶黄素转化的关键酶，该酶定位于类囊体膜内侧，在酸性环境中具有较高活性。在12～14时，较强的光照通过促进 （填过程）产生H+；同时，H+借助质子传递体由 转运至 ，从而产生维持VDE高活性的pH条件。
Ⅱ．为了探究D1蛋白周转和叶黄素循环在番茄光保护机制中的作用，科研人员用叶黄素循环抑制剂（DTT）、D1蛋白周转抑制剂（SM）和5 mmol/L的CdCl2处理离体的番茄叶片，检测PI值（性能指数，反映PSII的整体功能），结果如图2。
据图2分析，镉胁迫条件下，叶黄素循环对番茄的保护比D1周转蛋白对番茄的保护 （填“强”“弱”或“相等”），判断依据是 。（2分）
15．（共10分，除特殊情况外，每空2分）光系统Ⅱ（PSⅡ）、Cb6/f和光系统I（PSJ）等结构形成线性电子传递和环式电子传递两条途径，两条途径在光反应过程中均产生ATP。亲环素蛋白C37调控电子传递效率，提高植物对强光的适应性（如图）。在强光下，C37缺失会导致电子传递受阻产生大量活性氧，活性氧积累使叶绿素降解增加，活性氧积累到一定量使细胞凋亡。回答下列问题：

(1)①光合色素吸收光能后，将水分解为O2和H ，同时产生电子；电子经过电子传递链，最终与 结合形成NADPH。强光环境会导致气孔关闭，CO 供应不足，短时间内暗反应中C3含量 。环式电子传递与线性电子传递相比，NADPH/ATP的比值 （填“较大”、“较小”或“相等”）。
②根据题干信息，对强光下植物光合电子传递链调控机制的理解，说法正确的有 。
A．强光下，C37仅调控光合电子传递链中的线性电子传递过程
B．强光下，C37通过与Cb6/f'结合，提高Cb6/f到PSI的电子传递效率
C．C37缺失使电子传递受阻，进而降低活性氧的含量，可导致植物叶片变黄
D．C37缺失突变体转入高表达的C37基因，可降低强光下的细胞凋亡率
(2)现有分离得到的分别含PSI和PSII的类囊体，根据题干光反应机制，简要写出鉴定这两种类囊体的实验设计思路： 。
16．为探究钾基纳米材料（纳米钼酸钾）对作物生长的影响，研究人员将生长状态一致的某种作物幼苗均分为5组，其中T1～T4组分别喷施适量的浓度为275、550、850和1100mg·L–1的纳米钼酸钾，在适宜条件下培养一段时间后，测定的生理指标如表所示。
组别 类胡萝卜素含量 /（mg·g–1） 叶绿素含量 / （mg·g–1） 胞间CO2浓度 / （μmol·mol–1） 气孔限制值 / 相对值 净光合速率 / （μmol·m–2·s–1）
CK组 0.087 0.626 312.538 0.219 15.296
T1组 0.091 0.638 304.210 0.239 16.368
T2组 0.090 0.643 303.795 0.241 16.424
T3组 0.092 0.659 304.064 0.240 16.360
T4组 0.098 0,709 305.064 0.238 16.330
(1)实验中CK组进行的处理是 。
(2)在叶绿体中，类胡萝卜素和叶绿素分布在 上。由表可知，经纳米钼酸钾处理后，作物体内的类胡萝卜素含量和叶绿素含量较处理前 （填“增加”或“减少”），在光反应过程中可以产生更多的 用于暗反应。
(3)有专家提出，胞间CO2浓度降低、气孔限制值增大，表明气孔因素是影响光合速率的主要因素，反之则为非气孔因素。根据这一观点推测，与低浓度的纳米钼酸钾相比，高浓度的纳米钼酸钾主要通过 （填“气孔因素”或“非气孔因素”）影响光合速率，依据是 。
(4)R酶是卡尔文循环中催化RuBP和CO2发生反应的酶，有人认为，纳米钼酸钾能通过提高R酶活性来提高作物幼苗的光合速率。请设计实验来验证这一观点的正确性，简要写出实验思路： 。
17．大豆是我国主要的油料作物之一。为研究高温条件下不同干旱水平对大豆光合作用的影响，研究人员选取生理状态基本一致的大豆幼苗，在高温条件下进行实验，其结果如图1所示。图2为大豆的光合作用和光呼吸过程中C的部分转移途径，其中过程①②属于卡尔文循环，过程③④属于光呼吸。
(1)观察发现，随着高温干旱胁迫时间的延长，大豆叶片逐渐变黄，可采用 法分离色素。由图2可知，过程③中O 与CO 竞争性结合C ，由此可推测出过程③发生的场所为 。结合图1、图2分析，4~6d气孔导度下降，但大豆胞间CO 浓度上升的原因可能是 。
(2)图2中,过程②③均需 Rubisco 催化, (填“能”或“不能”)说明 Rubisco具有专一性。图1中，高温干旱胁迫2~4d时，由于蒸腾作用，大豆叶片的气孔导度下降，胞间CO 浓度也随之降低，大豆的光呼吸强度 (填“增强”或“减弱”)。光呼吸的进行会抑制光合作用，请说明原因： 。
(3)光呼吸与有氧呼吸虽然都吸收O 、释放CO ，但二者有本质上的区别。请从能量的角度说明二者的区别： 。
(4)生产中常将大豆和玉米进行间作，试分析大豆、玉米间作的优点： (答出两点即可)。
18．茉莉酸是一种植物激素，可以通过调节植物的代谢提高染病植物的抗病性。为探究茉莉酸对茶树光合作用的影响，研究人员进行了相关实验检测各组光合参数的相对值如表所示，茉莉酸处理对叶片有氧呼吸的影响忽略不计，净光合速率指单位时间内植物吸收CO2的量。
植株 处理浓度（μmol·L-1） 胞间CO2浓度 净光合速率 气孔导度 叶绿素含量
正常 0 336 6.8 98 30
正常 0.25 340 7.2 112 41
正常 2.5 329 8.0 130 42
正常 250 338 4.2 99 39
染病 0 380 3.4 60 11
染病 0.25 400 5.8 82 19
(1)绿叶可通过光合色素吸收光能将水分解，并释放两个电子用于 的合成。若用纸层析法测定叶绿素的相对值，可以测量比较滤纸条上 。
(2)据表分析，喷洒不同浓度的茉莉酸均可提高茶树的 （填“光反应”“暗反应”或“光反应和暗反应”）速率。茉莉酸可以提高染病植株的抗病性，结合表中光合参数推测其原因是 。
(3)暗反应中CO2的固定是由Rubisco酶催化进行的，但O2也能与CO2竞争结合该酶，使该酶催化C 和O2反应，最终生成C3和CO2，该过程称为光呼吸，光呼吸会消耗ATP和NADPH。科研人员用250μmol·L-1茉莉酸处理正常植株，测量一周内Rubisco酶结合CO2的效率以及Rubisco酶结合CO2和O2效率比值变化如图所示。
光呼吸过程中，C5和O2反应的场所为 。若光反应速率降低，光呼吸速率会 （填“升高”“降低”或“不变”）。据图表推测，250μmol·L-1茉莉酸处理正常植株导致净光合速率下降的原因是 。
19．从开花至籽粒成熟，小麦叶片逐渐变黄。与野生型相比，某突变体叶片变黄的速度慢，籽粒淀粉含量低。研究发现，该突变体内细胞分裂素合成异常，进而影响了类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性，而呼吸代谢不受影响。类囊体膜蛋白稳定性和蔗糖转化酶活性检测结果如图所示，开花14天后植株的胞间CO2浓度和气孔导度如表所示，其中Lov为细胞分裂素合成抑制剂，KT为细胞分裂素类植物生长调节剂，气孔导度表示气孔张开的程度。已知蔗糖转化酶催化蔗糖分解为单糖。
检测指标 植株 14天 21天 28天
胞间CO2浓度（μmolCO2mol-1） 野生型 140 151 270
突变体 110 140 205
气孔导度（molH2Om-2s-1） 野生型 125 95 41
突变体 140 112 78
(1)光反应在类囊体上进行，生成可供暗反应利用的物质有 。结合细胞分裂素的作用，据图分析，与野生型相比，开花后突变体叶片变黄的速度慢的原因是 。
(2)光饱和点是光合速率达到最大时的最低光照强度。据表分析，与野生型相比，开花14天后突变体的光饱和点 （填“高”或“低”），理由是 。
(3)已知叶片的光合产物主要以蔗糖的形式运输到植株各处。据图分析，突变体籽粒淀粉含量低的原因是 。
20. 研究人员对油菜素内酯（EBR）对茶树光合作用影响的生理机制进行了深入研究。研究人员通过外源EBR（用乙醇配成的0.1mg·L-1的EBR）处理A、B、C三种不同的茶树品种，探究其对茶树光合速率和Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶）最大羧化速率的影响，结果分别如图1、图2所示。
（1）茶树进行光合作用时，水光解的过程可以产生______和电子，电子在类囊体膜上经传递后用于______。ATP与NADPH在类囊体膜的外侧产生，更有利于______。
（2）Rubisco羧化速率就是指CO2固定速率。生产实践中，为提高Rubisco最大羧化速率，还可以采取的具体措施是______（答出2点）。
（3）CK组为对照组，其处理为______。据图1可知，外源EBR处理能显著提高茶树叶片的光合速率，结合图2分析，其原因是______，其中光合效率提高最显著的是品种______。
【附】2015-2019年高考
1.(2018·江苏,18,2分,难度★★★)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率,下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A.横坐标是CO2浓度,甲表示较高温度,乙表示较低温度
B.横坐标是温度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2浓度,乙表示较低CO2浓度
2.(2019·全国1,29,12分,难度★★)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物根细胞中溶质浓度增大,叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。回答下列问题。
(1)经干旱处理后,该植物根细胞的吸水能力　　　　　。
(2)与干旱处理前相比,干旱处理后该植物的光合速率会　　　　　,出现这种变化的主要原因是　 　。
(3)有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
3.(2017·江苏,29,9分,难度★★★★)科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列研究。图1为光合放氧测定装置示意图,图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线。请回答下列问题。
图1 图2
(1)取果肉薄片放入含乙醇的试管,并加入适量　　　　,以防止叶绿素降解。长时间浸泡在乙醇中的果肉薄片会变成白色,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)图1中影响光合放氧速率的因素有　　　　　　　　　　　　　　　　。氧电极可以检测反应液中氧气的浓度,测定前应排除反应液中　　　　　的干扰。
(3)图1在反应室中加入NaHCO3 的主要作用是　　　　　　　　。若提高反应液中NaHCO3 浓度,果肉放氧速率的变化是　　　　　　　　(填“增大”“减小”“增大后稳定”或“稳定后减小”)。
(4)图2中不同时间段曲线的斜率代表光合放氧的速率,对15~20 min 曲线的斜率几乎不变的合理解释是 　;
若在20 min 后停止光照,则短时间内叶绿体中含量减少的物质有　　　　　　　　　(填序号:①C5　②ATP　③[H]　④C3),可推测20~25 min 曲线的斜率为　　　　(填“正值”“负值”或“零”)。
4.(2016·江苏,32,8分,难度★★★★)为了选择适宜栽种的作物品种,研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点,结果如图1和图2。请回答以下问题。
(1)最适宜在果树林下套种的品种是　,
最适应较高光强的品种是　　　　　　　。
(2)增加环境中CO2浓度后,测得S2的光饱和点显著提高,但S3的光饱和点却没有显著改变,原因可能是在超过原光饱和点的光强下,S2的光反应产生了过剩的　　　　　　　,而S3在光饱和点时可能　　　　　　　　(填序号)。
①光反应已基本饱和　②暗反应已基本饱和
③光、暗反应都已基本饱和
(3)叶绿体中光反应产生的能量既用于固定CO2,也参与叶绿体中生物大分子　　　　　　　的合成。
(4)在光合作用过程中,CO2与RuBP(五碳化合物)结合的直接产物是磷酸丙糖(TP),TP的去向主要有三个。下图为叶肉细胞中部分代谢途径示意图。
淀粉是暂时存储的光合作用产物,其合成场所应该在叶绿体的　　　　　　　。淀粉运出叶绿体时先水解成TP或　　　　　　　,后者通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中,合成由　　　　　　　　糖构成的蔗糖,运出叶肉细胞。
参考答案与详细解析
考典1420影响光合作用的因素及其应用
A、五年高考真题（2020-2024）
（山东五年三考）
1.(2023·北京,3,2分,难度★★)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是 (C)
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
解析 由题图分析可知,CO2吸收速率代表净光合速率,在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是在一定温度范围内,细胞呼吸作用增强,从外界吸收的CO2减少,A正确;在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高的主要原因是随叶温升高,光合酶的活性增强,光合速率增大,B正确;图中CP点处CO2吸收速率为0,此时植物的呼吸速率等于光合速率,植物进行光合作用,C错误;图中M点处CO2吸收速率最大,即净光合速率最大,也就是光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。
2.(2022·北京,2,2分,难度★★)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(D)
A.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
解析 由题图可知,当CO2浓度一定时,光合速率会随着温度的升高而增大,达到最适温度时,光合速率达到最高值,之后随着温度的继续升高而减小,A项正确;对比题图中三条曲线可知,CO2浓度为200 μL·L-1时,光合作用的最适温度为25 ℃左右,CO2浓度为370 μL·L-1时,光合作用的最适温度为30 ℃,CO2浓度为1 000 μL·L-1时,光合作用的最适温度接近40 ℃,可推测在一定范围内,CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高,B项正确;由题图可知,当CO2浓度为200 μL·L-1时,光合速率随温度变化而变化的幅度最小,可推断该CO2浓度下,温度对光合速率的影响小,C项正确;题图中10 ℃条件下,CO2浓度为370 μL·L-1或1 000 μL·L-1时,光合速率无明显的提高趋势,所以不能表明10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高,D项错误。
3.(2022·海南,3,3分,难度★★)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如下图。下列有关叙述正确的是 (B)
A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
解析 本实验探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液的浓度),温度和光照为无关变量,A项错误;光合作用产生的氧气量大于细胞呼吸消耗的氧气量时,叶圆片上浮,叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率,B项正确;四组实验中,0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长,说明叶圆片的光合速率最小,C项错误;本实验在适宜温度下进行,此时酶活性最高,若在4 ℃条件下进行,由于低温会降低酶活性,故叶圆片的净光合速率可能降低,各组叶圆片上浮所需时间可能均会延长,D项错误。
4.(2022·湖南,13,4分,难度★★★)(多选)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是 (AD)
A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降
解析 夏季,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右由于温度过高,光合作用强度明显减弱,这时叶片的蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少,导致有机物积累减少,A项正确;12时左右温度较高,无论是光合酶还是呼吸酶,活性均受影响,光合固定的CO2量仍大于呼吸释放的CO2量,B项错误;叶绿体内膜上没有光合色素,C项错误;由于光照过强,光反应产物NADPH和ATP积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降,D项正确。
5.(2021·北京,3,2分,难度★★)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是 (B)
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
解析 由题图可知,CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致,都接近于3 nmol·cm-2·s-1,A项正确;由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较,B项错误;50 ℃时HT植株的净光合速率大于零,说明能积累有机物,而CT植株的净光合速率不大于零,说明不能积累有机物,C项正确;在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零,能积累有机物进行生长发育,体现了HT植株对高温环境适应性,D项正确。
6.(2021·辽宁,2,2分,难度★)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统,常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是 (B)
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
解析 不同植物对光的波长和光照强度的需求不同,可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度,A项正确;为保证植物的根能够正常吸收水分,该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度,B项错误;适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行,让植物合成更多的有机物,而夜晚适当降温则可以抑制其细胞呼吸,使其少分解有机物,合理控制昼夜温差有利于提高作物产量,C项正确;适时通风可提高生产系统内的CO2浓度,进而提高光合作用的速率,D项正确。
7.(2021·浙江,23,2分,难度★★)渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示,图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响,图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO2以HC形式提供,山梨醇为渗透压调节剂,0.33 mol·L-1时叶绿体处于等渗状态。据图分析,下列叙述错误的是 (A)
甲 乙
A.与等渗相比,低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大,光合速率大小相似
B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下,放氧率差异较大
C.低渗条件下,即使叶绿体不破裂,卡尔文循环效率也下降
D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大,放氧率越低
解析 由图乙结果可知,在山梨醇浓度为0.33 mol·L-1和0.165 mol·L-1时,完整叶绿体的ATP合成量基本相同,但放氧量差别很大,A项错误,B项正确;低渗条件下,完整叶绿体的放氧量很低,光合速率下降,暗反应卡尔文循环降低,C项正确;由图甲知,在低渗条件下,叶绿体破碎比例越高,放氧量越低,D项正确。
8.(2020·浙江,25,2分,难度★★★)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是(A)
A.测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率
B.若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,光合速率偏大
C.若该植物较长时间处于遮阴环境,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B—C段对应的关系相似
D.若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中A—B段对应的关系相似
解析 测得植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率,而分离得到的叶绿体的光合速率,就是总光合速率,A项正确;破碎叶绿体,其叶绿素释放出来,被破坏,导致消耗二氧化碳减少,测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,光合速率偏小,B项错误;若该植物较长时间处于遮阴环境,光照不足,光反应减弱,影响碳反应速率,蔗糖合成一直较少,C项错误;若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣,在叶片积累,光合速率下降,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中B—C段对应的关系相似,D项错误。
判定净光合速率和真正光合速率的方法
绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸,在光下测定植物的光合速率时,实际测得的数值应为光合作用与呼吸作用的差值。真正(或实际或总)光合速率=测得(净)光合速率+呼吸速率,表示方法如下:
项　目 表示方法
净光合速率(又叫表观光合速率) CO2吸收量、O2释放量、C6H12O6积累量
真正光合速率(实际或总光合速率) CO2固定值、O2产生量、C6H12O6制造量
呼吸速率(遮光条件下测得) CO2

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