内容正文:
考向 光合作用与呼吸作用综合分析
[例](2023·广东卷)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,其相关生理特征如下图。 (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
叶绿素
(mg/g)
类胡萝卜
素(mg/g)
类胡萝卜素
/叶绿素
WT
4.08
0.63
0.15
ygl
1.73
0.47
0.27
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 WT(填“高于”“低于”或“等于”)。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 。
◆[教材知识迁移与运用]
设问
教材知识
关键信息
迁移与运用
(1)
叶绿素呈蓝绿色或黄绿色,主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素呈黄色或橙黄色,主要吸收蓝紫光
设问:ygl叶色黄绿的原因和主要吸收可见光的类型
信息提取:分析表格中WT水稻和ygl水稻中叶绿素和类胡萝卜素含量的差异,从而推断ygl叶色黄绿的原因
联系教材知识:明确不同种色素对光的吸收类型,并根据叶片中色素含量判断叶片主要吸收的可见光类型[详见解析]
表格:两种水稻材料中不同色素对应的含量及比值
解析:(3)与WT相比,ygl叶绿素含量较低,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,水稻ygl可通过充分利用光能来提高产量。
(4)由c图可知,WT和ygl的呼吸速率分别约为0.6 μmol(CO2)·m-2·s-1和0.9 μmol(CO2)·m-2·s-1,光照强度为0时,光合速率为0,故对应的净光合速率分别为-0.6 μmol(CO2)·m-2·s-1和-0.9 μmol(CO2)·m-2·s-1,由图b可知,WT的光补偿点约为15 μmol·m-2·s-1,ygl的光补偿点约为30 μmol·m-2·s-1,据此可绘制出两者净光合速率的趋势曲线,具体趋势见答案。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,可以提出的科学问题是WT与ygl的净光合速率与光照强度高低的关系是怎样的。
答案:(1)类胡萝卜素所占比例较大 红光和蓝紫
(2)高于 呼吸速率较高
(3)能充分利用光能
(4)
WT与ygl的净光合速率与光照强度高低的关系是怎样的
1.构建细胞呼吸与光合作用两种过程模型
2.掌握两种条件下的曲线分析
①自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线
a点:凌晨,温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少。
b点:有微弱光照,植物开始进行光合作用。
bc段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。
c点:上午7时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。
ce段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。
d点:温度过高,部分气孔关闭,出现“午休”现象。
e点:18时左右,光合作用强度等于细胞呼吸强度。
ef段:光合作用强度小于细胞呼吸强度。
fg段:没有光照,光合作用停止,只进行细胞呼吸。
bf段:制造有机物的时间段。
ce段:积累有机物的时间段。
一昼夜有机物的积累量=S1-(S2+S3)。
(S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积。)
②密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线
(注意:分析光合作用或细胞呼吸速率的变化时,应分析曲线变化趋势的快慢,也就是斜率)
AB段:无光照,植物只进行细胞呼吸。
BC段:温度降低,细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。
CD段:4时后,微弱光照,开始进行光合作用,但光合作用强度小于细胞呼吸强度。
D点:随光照增强,光合作用强度等于细胞呼吸强度。
DH段:光合作用强度大于细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
H点:随光照减弱,光合