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科学探究2 光合速率的测定方法及实验探究
一轮 · 生物
(2022·湖北卷)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。
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【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。
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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”)。
解析:限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度等,图1中,在高浓度O3处理期间,当光照强度增大到一定程度时,净光合速率不再增大,出现了光饱和现象,若适当增加环境中的CO2浓度,甲、乙植物的光饱和点会增大。
增大
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(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____________________________________________________________________________________________________________________________。
解析:用某一高浓度O3连续处理甲植物不同时间,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,表明高浓度O3处理甲的时间越短,对甲植物光合作用的影响越小。
高浓度O3处理甲的时间越短,对甲植物光合作用的影响越小
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(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______________________
_____________________________________。
实验组的净光合速率均明显小于对照组
长时间高浓度O3对不同种
类植物光合作用产生的抑制效果有差异
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解析:据图3可见,O3处理75天后,曲线3净光合速率小于曲线1、曲线4净光合速率小于曲线2,即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组,表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制;曲线4净光合速率比曲线3下降更大,即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物,表明长时间高浓度O3对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。
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(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。
A基因过量表达与表达量下
降时,乙植物的净光合速率相同
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解析:用高浓度O3处理乙植物75天(乙植物的基因A表达量下降),测定乙植物净光合速率;使乙植物中A基因过量表达后用高浓度O3处理75天,测定其净光合速率;若A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关,则实验现象为A基因过量表达的乙植物的净光合速率与A基因表达量下降的乙植物的净光合速率相同。
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1.光合速率与呼吸速率的探究方法
(1)利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率
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①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
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(2)叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
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净光合速率=(z-y)/2S;
呼吸速率=(x-y)/2S;
总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。
(3)黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的题目,其中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:
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规律1:有初始值的