第1篇 专题4 高考热点2 环境胁迫对光合作用的影响（word教参）-【创新教程】2025年高考生物大二轮专题增分方案（单选）

环境胁迫对光合作用的影响 1．传统农业生产模式及应用 [例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]　通过生活中对生物学原理的应用场景考查理论联系实际的能力。①果实、蔬菜低温存放是为了降低呼吸作用强度；②春化处理可以促进某些植物的开花；③风干处理后，减少了种子的水分从而抑制微生物的生长繁殖，延长储藏时间；④通过对光周期的处理可以调节植物的开花时间；⑤合理密植可以充分利用光照，提高光合作用效率；⑥间作种植可以提高土地利用率。综上可知，A选项正确。 [答案]　A 2．胁迫对光合作用的影响 胁迫可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。非生物胁迫主要有水分(干旱和淹涝)、温度(高温和低温)、盐碱、环境污染等理化逆境，生物胁迫主要包括病害、虫害、杂草等。 非生物胁迫的主要类型： 类型 影响原理 主要表现 光照 主要指不合乎植物生长要求的光照强度和光质条件，通过影响光反应来影响农作物的光合作用 影响植物叶绿素的合成；对类囊体膜造成损伤 CO2 CO2是光合作用的反应物，低于CO2补偿点的CO2浓度会通过影响暗反应速率而影响光合作用强度 光合作用原料CO2不足导致暗反应速率下降 温度 低温逆境和高温逆境，主要通过影响酶的活性和气孔开放程度来影响光合作用 叶绿体的结构和酶的功能受到破坏；引起气孔关闭，影响CO2的吸收 水分 水分胁迫包括干旱和水淹两种情况。干旱时气孔关闭，影响CO2吸收而影响暗反应，进而影响光合作用；农作物被水淹时，根细胞进行无氧呼吸产生酒精，对细胞造成毒害 无机盐 矿质营养对光合作用的影响主要包括：①影响叶绿体中物质和结构的形成，如叶绿素(Mg2＋)；②盐胁迫影响根系吸水，进而影响气孔开放程度；③重金属盐会影响叶绿素的合成和光合作用的有关酶的活性 [例2]　(2024·湖南卷，17节选)钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶(催化CO2的固定反应)活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题。 (1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生　________　；光能转化为电能，再转化为　__________________　中储存的化学能，用于暗反应的过程。 (2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量　________　，从叶绿素的合成角度分析，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (答出两点即可)。 [解析]　(1)植物光反应过程中水的光解会产生O2和H＋，H＋和NADP＋结合产生NADPH。该过程中光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。 (2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。 [答案]　(1)O2和H＋　ATP和NADPH (2)减少　缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少 1．(2024·黑龙江模拟)为研究外源脱落酸(ABA)对干旱胁迫下小麦的影响，科研人员将小麦分别进行如下处理：对照组：向根部施加营养液；干旱胁迫组：向根部施加聚乙二醇(PEG)；干旱胁迫和ABA组：根部施加PEG和叶片喷洒ABA结合处理。一段时间后检测叶片中叶绿素的含量，结果如下表。下列有关叙述错误的是(　　) 组别 对照组 干旱胁迫组 干旱胁迫和ABA组 叶片叶绿素含量(mg/g·FW) 0.65 0.42 0.62 A.为保证单一变量，应用营养液配制适宜浓度的PEG和ABA溶液 B．在根部施加聚乙二醇会造成成熟区细胞失水，模拟干旱缺水环境 C．脱落酸能促进气孔关闭以及叶和果实的成熟和脱落 D．ABA处理能够缓解由干旱造成的叶绿素含量的损失 解析：C　[由于对照组是用营养液处理小麦的，因此为了保证单一变量，应用营养液配制适宜浓度的PEG和ABA溶液，A正确；在根部施加聚乙二醇会造成成熟区细胞失水，模拟干旱缺水环境，B正确；脱落酸不具备促进果实成熟的功能，C错误；据表可知，干旱胁迫和ABA组叶片叶绿素含量高于干旱胁迫组，说明ABA处理能够缓解由干旱造成的叶绿素含量的损失，D正确。] 2．(2024·吉林长春模拟)吉林省是一个农业大省，源远流长的农耕文明是孕育中华文明的母体和基础。农业谚语是我国劳动人民在农业生产实践中总结出来的农事经验。下列叙述正确的是(　　) A．“一挑粪进，一挑谷出”，施加有机肥只能为植物补充无机盐，实现增产 B．“处暑里的雨，谷仓里的米”，补充水分可减弱植物光合午休，实现增产 C．“霜前霜米如糠，霜后霜谷满仓”，霜降前降温可减弱种子呼吸，实现增产 D．“春雨漫垄，麦子豌豆丢种”，雨水过多会增强种子无氧呼吸，实现增产 解析：B　[施加有机肥被土壤微生物分解，释放CO2，间接为植物补充CO2进而增加有机物积累，A错误；植物的光合午休是因为气温过高，蒸腾作用过强，导致气孔关闭，CO2吸收量减少引起的，补充水分可减弱植物的光合午休进而增加有机物积累，B正确；霜降前的降温如果过早，会导致稻谷等农作物收成不好，而霜降后的降温则对农作物有利，C错误； 如果土壤中的水分过多，会减少土壤中的氧气含量，从而限制了有氧呼吸的进行，导致植物缺氧，最终可能降低种子的萌发率和幼苗的生长速度，D错误。] 3．(2024·广东珠海模拟)间作是指同一块土地上，同一生长期内分行相间种植两种或两种以上的作物。为探究间作对玉米光合作用的影响，研究人员做了相关研究：对照组只种植玉米(单作)，实验组2行玉米和4行花生间作，结果见表和图。 处理 叶绿素(mg/g) 类胡萝卜素(mg/g) Fm Fv/Fm 单作 3.86 0.46 363.52 0.784 间作 3.95 0.49 351.15 0.784 (1)叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收可见光中的　__________　光，吸收的光可促进光反应产生　____________________　，用于暗反应。 (2)已知叶绿素在植物体内负责光能的吸收、传递和转化，类胡萝卜素具有吸收光能和防御强光对植物体破坏两大功能，Fm可衡量光能传递情况，与光能传递效率成正比，Fv/Fm可衡量光能转化效率。据表推测，间作提高了玉米对强光的利用能力的原因包括________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (回答两点)。 (3)实验表明，间作不仅明显提高玉米净光合作用，还促进了籽粒的生长。结合上图，写出判断依据： _________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)为进一步优化间作对农业生产中的应用，请提出一个新的研究课题________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收可见光中的蓝紫光，吸收的光可促进光反应水的光解和ATP的合成，产生的ATP和NADPH可用于暗反应。 (2)由表格数据可知，间作条件下，叶绿素含量升高，类胡萝卜素含量升高，叶绿素在植物体内负责光能的吸收、传递和转化，类胡萝卜素具有吸收光能和防御强光对植物体破坏的功能，同时Fm降低，减少光能传递。间作提高了玉米对强光的利用能力在于提高了光能的吸收和转化，同时减少强光对植物的破坏。 (3)由图可知，间作条件下总干物质量大于单作总干物质量，且单作和间作茎叶干物质相同，使更多的有机物运输到籽粒，促进籽粒生长。 (4)为进一步优化间作对农业生产中的应用，可研究不同植物间的间作模式。 答案：(1)蓝紫　ATP和NADPH (2)叶绿素含量升高，类胡萝卜素含量升高，间作提高了玉米对强光的利用能力在于提高了光能的吸收和转化；类胡萝卜素含量升高，Fm降低，减少强光对植物的破坏 (3)间作条件下总干物质量大于单作总干物质量，且单作和间作茎叶干物质相同，使更多的有机物运输到籽粒，促进籽粒生长 (4)研究不同植物间的间作模式 4．(2024·山东济宁模拟)持续强光照射会导致绿色植物光系统损伤，最终产生光抑制。绿色植物通过如图所示的三重防御机制有效避免光系统损伤。回答下列问题。 (1)持续强光照射前后，叶片中的叶绿素含量可通过实验测定，先用有机溶剂提取绿叶中的色素，然后将提取到的色素溶液置于　_________　(填“红光”“蓝紫光”或“白光”)下测定吸光度，使用该种光源的原因是　_____________________　。持续强光照射条件下，与正常植株相比，类胡萝卜素合成受阻突变体的光合速率下降更明显，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (答出2点)。 (2)强光条件下产生的光有毒产物，会攻击PSⅡ中的色素和D1蛋白，使D1蛋白高度磷酸化，并形成D1蛋白交联聚合物，随后发生D1蛋白降解。为探究D1蛋白降解过程是先发生D1蛋白去磷酸化，还是先发生D1蛋白交联聚合物解聚，科学家用氟化钠处理叶片抑制D1蛋白去磷酸化后，结果显示D1蛋白总量几乎无变化，但D1蛋白交联聚合物则明显减少。据此写出D1蛋白降解过程：形成D1蛋白交联聚合物→　_________________________________________　→蛋白降解。 (3)强光条件下，给植物提供35S标记的甲硫氨酸，发现短时间内PSⅡ中约有30～50%的放射性D1蛋白，但D1蛋白含量没有明显变化，其原因可能是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)叶片中的叶绿素含量可通过实验测定，先用有机溶剂提取绿叶中的色素，然后将提取到的色素溶液置于红光条件下，测定吸光度，使用该种光源的原因是叶绿素能吸收红光，类胡萝卜素不吸收红光；用红光检测可排除类胡萝卜素对结果的干扰；据图可知，第二道防线是类胡萝卜素的清除作用，类胡萝卜素合成受阻突变体的光合速率下降更明显，原因是对蓝紫光的吸收减少，无法及时清除光有毒产物。 (2)科学家用氟化钠处理叶片抑制D1蛋白去磷酸化后，结果显示D1蛋白总量几乎无变化，但D1蛋白交联聚合物则明显减少。说明D1蛋白降解过程：形成D1蛋白交联聚合物→D1蛋白交联聚合物解聚→D1蛋白去磷酸化→蛋白降解。 (3)强光条件下，给植物提供35S标记的甲硫氨酸，发现短时间内PSⅡ中约有30～50%的放射性D1蛋白，但D1蛋白含量没有明显变化，其原因可能是切除损伤的D1蛋白与新合成的D1蛋白速率基本相等，所以D1蛋白含量没有明显变化。 答案：(1)红光　叶绿素能吸收红光，类胡萝卜素不吸收红光；用红光检测可排除类胡萝卜素对结果的干扰　对蓝紫光的吸收减少，无法及时清除光有毒产物 (2)D1蛋白交联聚合物解聚→D1蛋白去磷酸化 (3)切除损伤的D1蛋白与新合成的D1蛋白速率基本相等 5．(2024·吉林长春模拟)盐渍化是影响吉林省生态环境的主要因素之一。甜菜是吉林省主要糖料作物之一具有良好的耐盐性。某研究组利用一定浓度NaCl溶液和Na2SO4溶液探究盐胁迫对甜菜幼苗光合作用的影响，部分实验结果如图1、图2所示。低温弱光是影响甜菜幼苗正常生长发育、限制稳产与高产的主要障碍因子。下表为该研究组在实验组温度为10 ℃、光照强度为4 klx，对照组温度为25 ℃、光照强度为20 klx，对不同品种甜菜的光合速率和叶绿素含量的测量结果。回答下列问题。 品种 光合速率 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素a＋b 品种1 －13.79 －23.94 －28.76 －25.34 品种2 －40.55 ＋24.77 ＋12.37 ＋21.28 品种3 －48.50 －61.20 －80.27 －69.09 品种4 －63.89 －24.73 ＋7.100 －16.79 品种5 －54.37 －62.42 －64.64 －63.08 注：表中数据为实验进行到第7天时的测量结果与对照组的±%；光合速率单位为μmol·m－2·s－1，叶绿素单位为mg·g－1。 (1)在实验期间，不管哪种盐胁迫，甜菜的光合作用强度均　_______　(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。 (2)据图分析，当Na＋浓度为140 mmol·L－1时，　________　(填“NaCl”“Na2SO4”或“混合盐”)胁迫对甜菜净光合速率影响最小。有同学据图1得出结论，“用NaCl和Na2SO4溶液对甜菜幼苗进行处理一定会减弱光合速率”，这种说法　___________　(填“正确”或“不正确”)。 (3)据表分析，与常温相比，低温条件下甜菜的光饱和点　__________　(填“增大”“不变”或“减小”)。根据5个甜菜品种的光合速率大小　_________　(填“能”或“不能”)判断它们的产量高低，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)据表推测，对低温弱光适应性较好的是品种1和品种2，判断依据是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)植物的净光合速率＝总光合速率－呼吸速率，据图可知，在实验期间，不管哪种盐胁迫，甜菜的净光合速率均＞0，说明光合作用强度大于呼吸作用强度。 (2)据图分析，当Na＋浓度为140 mmol·L－1时，NaCl胁迫净光合速率下降最少，说明其对甜菜净光合速率影响最小；图1中只有两种NaCl和Na2SO4溶液的混合处理，没有其他浓度的实验，故不能得出用NaCl和Na2SO4溶液对甜菜幼苗进行处理一定会减弱光合速率的结论。 (3)表中为该研究组在实验组温度为10 ℃、光照强度为4 klx，对照组温度为25 ℃、光照强度为20 klx，对不同品种甜菜的光合速率和叶绿素含量的测量结果，表中不同品种的光合速率均降低，说明低温条件下甜菜的光饱和点降低；由于甜菜产量取决于光合速率、呼吸速率、有机物在不同器官中的分配等，故根据5个甜菜品种的光合速率大小不能判断它们的产量高低。 (4)叶绿素可参与光合作用的光反应过程，而光合速率能反映植物的适应能力，据表可知，品种1光合速率下降比例最低，品种2叶绿素含量比例最高，故对低温弱光适应性较好的是品种1和品种2。 答案：(1)大于　(2)NaCl　不正确 (3)减小　不能　甜菜产量取决于光合速率、呼吸速率、有机物在不同器官中的分配 (4)品种1光合速率下降比例最低，品种2叶绿素含量比例最高 学科网（北京）股份有限公司 $$