内容正文:
专题6 光合作用
1.北方红叶李是公园里常见的树种,它枝繁叶茂,红叶、红枝,生长迅速,且喜光也稍耐阴、抗寒,适应性强,全年都有极高的观赏价值。某研究小组以北方红叶李为实验材料进行了相关实验,其中图1是北方红叶李叶肉细胞的光合作用过程图解,图2表示在一定CO2浓度和适宜温度下,光强度对北方红叶李光合速率的影响。请回答下列问题:
(1)由图1可知,甲、乙分别代表的物质是 、 。植物的光合产物主要以 形式提供给各器官,与葡萄糖相比,其作为运输物质的优点是 。
(2)据图2分析,40%光强处理下的光合速率与100%光强处理的差别不明显,其原因可能是▲ 。光照从15%光强度突然变为40%,红叶李叶肉细胞中三碳酸的合成速率将会 (增大/减小/基本不变)。
(3)图2实验的因变量是 ,在100%光强下,限制红叶李光合速率的环境因素主要是 ,为红叶李提供C18O2,叶肉细胞中C18O2被还原为 ,在对释放的氧气进行同位素的检测,发现含有18O2,请解释原因: 。
2.甜叶菊的叶片甜度高、热量低,具备降血糖、降血压等作用,已引起了人们关注和重视。为了研究红蓝光间断暗期处理(LED红蓝混合光在暗期每天打断1h)对幼苗期甜叶菊生长和光合作用的影响,某小组进行了相关实验,结果如下表。
组别
净光合速率
气孔导度
胞间浓度
叶绿素含量
对照组(CK)
9.25
0.21
610.45
1.74
暗期间断处理组(L)
12.38
0.48
708.47
1.62
分析并回答下列问题:
(1)实验中若要定性分析不同组叶绿素含量高低可通过______方法分离色素,然后比较各组滤纸条从上至下的第三、四条带的______;定量分析则常根据叶绿体色素提取液对可见光的吸收,利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度,即可用公式计算出提取液中各色素的含量,推测选择红光区域吸收峰波长检测叶绿素含量的原因是______。
(2)表格中L组叶绿素含量低于CK组,可能的原因是______。L组净光合速率增大的同时气孔导度也明显提高,推断该实验中影响甜叶菊幼苗光合速率的主要因素是______,说明气孔导度的增大一定程度上可以弥补叶绿素不足对光合作用的影响。
(3)科研人员还对甜叶菊幼苗的茎秆长势及干物质的分配进行了研究,结果如下图所示。
由图1可知,红蓝光间断暗期处理对甜叶菊茎秆长势及花芽形成分别具有______作用,推测甜叶菊属于______(长日照、短日照)植物。光合产物在叶绿体中合成后,常以______的形式运至植物各器官并用于细胞呼吸和生长,由图2结果推测,红蓝光间断暗期处理导致L组植株矮小可能的原因是______。
3.2022年7月22日,中国农业科学院作物科学研究所周文彬领衔的研究成果在国际著名学术期刊《科学》杂志以研究长文的形式在线发表。周文彬团队在水稻中研究发现了高产基因(OsDREBIC),此基因可同步实现高产早熟,被誉为基因界的“尖子生”。进行田间试验时,发现OsDREB1C基因过表达系植株的产量比野生型植株高41.3%~68.3%,具体的实验结果参数如下表。
比较
OsDREB1C基因表达情况
光合碳同化速率
氮的吸收和运输速率
抽穗开花
产量
野生型
+
++
++
早
+++
OsDREB1C基因过表达系
+++
++++
++++
更早
++++++
OsDREBIC基因敲除突变系
-
+
+
迟
+
(注:+的数目代表程度或者数量变化)
(1)水稻属于短日照植物,叶片中的_____能感受光周期的变化,控制其开花(抽穗)。根据实验结果可知,OsDREB1C基因过表达植株提前抽穗,缩短整个生育周期,抽穗具体能提前的时间除了OsDREB1C基因过表达量可能还受 _(答出两点即可)等因素的影响。
(2)科学家通过特殊的实验手段发现OsDREB1C基因主要参与调控多个其他相关基因的表达,从而促进_____以及抽穗开花,进而解析了OsDREB1C促进水稻高产早熟的分子机理。
(3)光合碳同化主要发生在水稻叶肉细胞的_____,_____可以为此过程提供能量和还原剂。OsDREB1C基因过表达植株在光下生长速度更快,光合碳同化形成的产物一部分转化成_____,通过韧皮部运输到水稻各处细胞供其利用,并且在生殖生长阶段将大量的碳氮同化产物分配至_____中,最终使水稻产量显著提升。此过程中可以运用_____方法研究光合碳同