3.5 环境因素对光合作用的影响及光合作用的应用(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 不定项版）

第5课时　环境因素对光合作用的影响及光合作用的应用 【课标要求】1.探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响。2.关注光合作用与农业生产及生活的联系。 考点1　探究环境因素对光合作用强度的影响[探究·实践] 整合必备知识 1.光合作用强度 (1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 (2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 2.探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)实验原理：叶片含有气体，上浮叶片下沉 充满细胞间隙，叶片上浮。 (2)实验变量 变量 实验操作 自变量 光照强度 通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小 因变量 光合作用强度 通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱 (3)实验流程 [提醒]　①打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 ②为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 (4)实验结果：光照越强，单位时间烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。 3.影响光合作用强度的因素 (1)影响光合作用强度的内部因素：色素的含量、酶的含量和活性、叶龄等。 (2)影响光合作用强度的环境因素：光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分等。只要影响到原料(CO2、水)、能量的供应(动力——光能)，都可能是影响光合作用强度的因素。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)在探究光照强度对光合作用强度的影响中，增加光照强度或温度，都能明显缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。(×) 提示：当达到光饱和点后，增加光照强度不会缩短圆形小叶片上浮至液面所用的时间。适当地提高温度，可能会增加圆形小叶片上浮至液面所用的时间。 (2)探究光照强度对光合作用强度影响的实验改变条件后，能得出其真正的光合速率。(√) (3)农作物栽种密度越大，接受光照的叶面积也越大，单位面积产量越高。(×) 提示：在一定范围内，农作物栽种密度越大，接受光照的叶面积也越大，单位面积产量越高。如果超过一定范围，种植密度再增大，接受光照的叶面积不会增大，但是细胞呼吸的程度增大，反而造成单位面积产量减少。 提升关键能力 为了探究不同外界因素对植物光合作用强度的影响，甲、乙两个研究性学习小组的同学用相同方法、相同装置在适宜温度下对A、B两种植物进行了实验，获得的实验结果如下表所示，请根据各组的结果回答下列问题： 甲组：A植物在不同条件下单位时间内O2释放量(mL) CO2浓度 灯泡的功率/W 20 50 75 100 200 300 0.1% 3.4 16.0 28.2 40.5 56.5 56.5 0.03% 2.3 11.2 19.8 27.6 27.5 27.6 乙组：B植物在不同条件下单位时间内O2释放量(mL) CO2浓度 灯泡的功率/W 20 50 75 100 200 300 0.1% 2.6 9.1 19.5 55.7 75.6 102.6 0.03% 1.8 8.4 18.9 54.2 75.2 101.8 丙组：下图表示在密闭恒温(温度为25 ℃)小室内测定的a、b两种不同植物光合作用强度和光照强度的关系。 (1)甲组的实验方案中自变量是什么？ 提示：光照强度、CO2浓度。 (2)分析甲、乙组数据可知，当A植物在灯泡功率为100 W、CO2浓度为0.03%时，可以采取增大CO2浓度的措施来显著提高光合作用强度。在阳光不充足地区，大棚种植A、B两种植物时，光照最可能成为限制B植物正常生长的主要环境因素。暗反应会给光反应提供NADP＋、ADP和Pi。 (3)B植物在CO2浓度为0.1%时，若将灯泡功率由300 W逐渐增大至400 W，请预测O2释放量的变化趋势。 提示：保持相对稳定或继续增大。 (4)根据丙组实验结果判断，属于阳生植物的是a(填“a”或“b”)，判断依据是a植物光饱和点比b植物大。 落实素养题组 1.(2023·江西南昌二模)某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片，在适宜条件下探究NaHCO3溶液浓度对光合作用强度的影响，结果如图所示（①～⑦组的NaHCO3溶液浓度逐渐增大）。下列说法正确的是(　　) A.叶圆片上浮情况只与光合作用强度有关，与呼吸作用强度无关 B.②～⑤组幼叶圆片上浮的速度比成熟叶圆片上浮的速度快 C.若适当加大光照强度，⑥⑦组的叶圆片也会上浮 D.取叶圆片时应避开大的叶脉，以减少无关变量对实验的干扰 解析：选D。叶圆片的沉浮取决于与光合作用和呼吸作用有关的气体是否在细胞间积累，即净光合速率是否为0，因此叶圆片上浮情况与光合作用强度和呼吸作用强度都有关，A错误；上浮时间越短，光合速率越强，据图可知，②～⑤组幼叶圆片上浮时间大于成熟叶圆片，说明②～⑤组幼叶圆片上浮的速度较慢，光合作用较弱，B错误；⑥⑦组叶圆片不上浮的原因是NaHCO3溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡，因此若适当加大光照强度，⑥⑦组的叶圆片已死亡，不会上浮，C错误；叶脉上没有叶绿体，叶绿体都在叶面上，不避开大的叶脉会影响实验结果，因此取叶圆片时应避开大的叶脉，以减少无关变量对实验的干扰，D正确。 题后点击　环境因素对光合作用强度的影响的三提醒 (1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量，释放O2，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 (2)所用光源产生热量不应对实验产生影响，可选用冷光源，或在光源和烧杯之间添加盛水玻璃柱。 (3)不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。 2.(多选)光抑制指的是光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能下降的现象。为了探究强光和其他环境胁迫因素对植物光合速率的影响，某同学设计了如下实验： 分组 温度/℃ 光照/W 小圆形叶片上浮数量/个 A 10 50 3 B 10 150 2 C 10 250 1 D 30 50 8 E 30 150 5 F 30 250 4 G 50 50 0 H 50 150 0 I 50 250 0 下列说法错误的是(　　) A.若小圆形叶片取自大叶脉处，则所测得的光合作用强度会较当前值偏高 B.实验中可以通过改变距离达到改变光照强度的目的 C.强光下低温增加了光抑制，可以通过对比C和D得出 D.表中数据显示当温度为50 ℃时，小圆形叶片上浮数量为0，分析原因可能为酶变性失活 解析：选AC。大叶脉上没有叶绿体，所以若小圆形叶片取自大叶脉处，则所测得的光合作用强度会较当前值偏低，A错误；可改变光源与实验装置之间的距离来获得不同强度的光照，B正确；由图可知，对比C组和F组，可得强光下低温增加了光抑制，C错误；表中数据显示当温度为50 ℃时小圆形叶片上浮数量为0，意味着光合作用停止，分析原因可能由于温度太高，导致酶变性失活，D正确。 考点2　光合作用的影响因素及其应用 整合必备知识 1.外部环境因素 (1)光照强度 ①原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3还原过程加快，从而使光合作用产物增加。 ②曲线分析 曲线点、段 项目 生理过程 气体交换 生理状态模型 A点 只进行呼吸作用 吸收O2、释放CO2 AB段 呼吸作用>光合作用 吸收O2、释放CO2 B点 呼吸作用＝光合作用 不与外界进行气体交换 B点以后 呼吸作用<光合作用 吸收CO2、释放O2 ③应用：温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。 (2)CO2浓度 ①原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。 ②曲线分析 图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点都表示CO2饱和点。 ③应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。 (3)温度 ①原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。 ②曲线分析 AB段 在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点 酶的最适温度，光合速率最大 BC段 随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50 ℃左右光合速率几乎为零 ③应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 (4)水分和矿质元素 ①原理：a.水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。 b.矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 ②应用：施肥的同时，往往适当浇水，农作物的光合速率会更大，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证农作物吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。 2.内部因素 (1)植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 (3)植物叶面积指数 3.多因子变量对光合速率的影响 [提醒]　A点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为光照强度、CO2浓度和光照强度；B点之后：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素。 【深挖教材·必修1 P106“拓展应用”】 绿色植物的光合午休： 如图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。 ①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增强。 ②10～12时的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔开度减小，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。 ③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。 ④从图中可以看出，限制光合作用的因素有光照强度、温度。 ⑤提高绿色植物光合作用强度的一些措施：可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)光照强度只影响光反应，不影响暗反应。(×) 提示：光照强度改变会使光反应速率改变，产生NADPH和ATP的速率改变，从而使暗反应中C3的还原速率改变，所以光照强度不只会影响到光反应，也会影响到暗反应。 (2)整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等。(×) 提示：整株的植物细胞都进行呼吸作用，而光合作用只在叶肉细胞等部分植物细胞中进行，所以在叶肉细胞中的光合作用强度应大于叶肉细胞的呼吸作用强度。 (3)延长光照时间能提高光合作用强度。(×) 提示：大棚内安装太阳能灯泡，延长光照时间，能提高光能利用率，合成更多有机物，即延长光照时间是提高光能利用率而不是提高光合作用强度。 提升关键能力 农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的光合作用等生理活动，也可以影响环境。如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。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。间作套种是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式。 (1)中耕松土能促进植物生长的原因是什么？ 提示：减少杂草与农作物对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸，进而促进根细胞对无机盐的吸收。 (2)缺磷影响光合作用的原因是什么？ 提示：缺磷植株照光后叶片中ATP和NADPH的含量明显下降，暗反应速率随之降低，从而使光合作用受到影响。 (3)轮作的好处有哪些？ 提示：防止土壤养分失衡。 (4)玉米和大豆的根系深浅不同，植株高矮不同。玉米间作套种大豆可充分利用哪些资源提高农作物产量？ 提示：不同层次土壤内的水分和养分(无机盐)、光能、空间等。 落实素养题组 1.(2023·新课标卷)我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。 ①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放 ②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理 ③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏 ④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长 ⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理 ⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物 关于这些措施，下列说法合理的是(　　) A.措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系 B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗 C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用 D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度 解析：选A。措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系；④光周期处理，反映了昼夜长短与作物开花的关系，A符合题意。措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗；措施⑤合理密植的主要目的是提高CO2浓度，促进光合作用，B不符合题意。措施②春化处理是为了促进花芽形成，措施⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C不符合题意。措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度；措施④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，D不符合题意。 2.薇甘菊是外来入侵物种，研究人员测量薇甘菊在不同光照强度下的ATP和淀粉含量变化。以12：00时的光照强度表示为100%，8：00时的光照强度为40%，17：00时的光照强度为20%，18：00时的光照强度为0，结果如图所示。下列说法正确的是(　　) A.17：00～18：00淀粉含量下降是因为呼吸作用大于光合作用 B.8：00～12：00薇甘菊ATP含量未提高，说明此时光合速率较低 C.8：00时薇甘菊叶肉细胞中产生ATP的细胞结构只有线粒体和叶绿体 D.薇甘菊长期在弱光下生长时，叶片厚度会变厚，有利于捕获更多光能适应弱光环境 解析：选A。17：00～18：00光照强度由20%降为0，光合作用速率下降直至黑暗下无光合作用，此时细胞呼吸消耗量大于光合作用合成量，淀粉含量下降，A正确；图中8：00～12：00光合作用速率较高，但光合作用光反应阶段合成的ATP迅速水解用于暗反应合成有机物供能，所以ATP含量不提高，B错误；光照条件下，薇甘菊叶肉细胞可进行光合作用和有氧呼吸，产生ATP的场所有叶绿体(类囊体薄膜)、细胞质基质、线粒体(基质和内膜)，C错误；薇甘菊长期在弱光下生长时，为捕获更多的光，叶面积就会增大，叶片厚度会变薄，有利于适应弱光环境，D错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　[高考真题·感悟试做]　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(多选)(2022·湖南高考)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 解析：选AD。夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱，A符合题意；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶不受影响(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量，B不符合题意；光合色素分布在叶绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜，C不符合题意；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱，D符合题意。 2.(2023·全国乙卷)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。 解析：(1)气孔的开闭会影响CO2的吸收(光合作用)、O2的吸收(有氧呼吸)、蒸腾作用等生理过程。(2)气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成，保卫细胞中含有叶绿体，在光下可进行光合作用，在红光照射下，保卫细胞进行光合作用，产生有机物，保卫细胞的渗透压增加，发生渗透吸水，体积膨大，气孔开放。(3)用饱和红光照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右，补加蓝光照射叶片，可促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞的渗透压进一步增大，保卫细胞吸水，体积膨大，气孔开度进一步增大。(4)已知某除草剂能阻断光合作用的光反应，用该除草剂处理后的叶片不能进行光合作用，从而不能产生有机物以维持气孔开放，但阳光照射下保卫细胞可逆浓度梯度吸收K＋，使气孔维持一定的开度。 答案：(1)光合作用、呼吸作用　(2)在红光照射下，保卫细胞进行光合作用，产生有机物，保卫细胞的渗透压增加，发生渗透吸水，体积膨大，气孔开放　(3)蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋，使保卫细胞的渗透压进一步增大，保卫细胞吸水，体积膨大，气孔开度进一步增大　(4)能 3. (2023·广东高考)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。(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：____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________。 解析：(1)水稻叶绿体中的光合色素有4种：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)。据表格信息可知，与野生型水稻相比，黄绿叶突变体(ygl)的叶绿素含量低，类胡萝卜素/叶绿素的值较高，导致ygl叶色黄绿。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。(2)光饱和点是光合速率不再随光照强度增加时的光照强度。据图a可知，ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。根据图c可知，与WT相比，ygl的呼吸速率较高。据表格信息可知，与WT相比，ygl的叶绿素含量较低，当光照强度较低时，叶绿素含量低会导致光反应为暗反应提供的NADPH和ATP较少，使光合速率降低。综合上述分析可知，ygl具有较高的光补偿点的原因可能是其叶绿素含量较低和细胞呼吸速率较高。(3)与WT相比，在高密度栽培条件下，更多的光可到达ygl下层叶片，导致ygl下层叶片的光合速率较高；与WT相比，ygl的叶绿素含量低，但ygl群体的净光合速率较高，表明该群体的光能利用率较高，有机物积累量大。(4)绘制曲线图时要注意：ygl的呼吸速率约为0.9 μmol(CO2)·m－2·s－1，WT的呼吸速率约为0.6 μmol(CO2)·m－2·s－1，而且ygl的光补偿点(约为30 μmol·m－2·s－1)大于WT的光补偿点(约为15 μmol·m－2·s－1)，具体曲线图见答案。由题可知，为保证水稻高产，可关注最适栽培密度或最适光照强度，因此可以继续探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度。 答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素的值较高　红光和蓝紫　(2)高于　细胞呼吸速率较高　(3)光能利用率较高 (4) 探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度) 4.(2023·山东高考)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________________________________________________________________________。 解析：(1)据题意，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，结合题图分析实验的自变量有拟南芥种类和光照强度；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分等。(2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的NPQ强度高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ强度高，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。 答案：(1)拟南芥种类、光照强度　CO2浓度、温度　(2)不能　强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的NPQ强度高，能减少强光对PSⅡ复合体造成损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱　(3)少　突变体的NPQ强度大，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用 5.(2023·湖南高考)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L-1(Km越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是________________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过____________长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度________(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是______________________________________(答出三点即可)。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是 ________________________________________________________________________(答出1点即可)。 解析：(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的来源不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3­磷酸甘油酸，然后直接被还原成3­磷酸甘油醛。3­磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，通过维管组织运输。(2)干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶与CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2进行光合作用，同时抑制植物的光呼吸，且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 答案：(1)3­磷酸甘油醛　蔗糖　维管组织　 (2)高于　高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 学科网（北京）股份有限公司 $$