内容正文:
重难点5 环境胁迫对光合作用的影响及农作物增产
1.(2023·湖南卷)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平,影响H2O2的跨膜转运,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制,促进H2O2外排,从而减轻其对细胞的毒害
C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
解析 由题图右侧的信息可知,AT1蛋白缺陷,可以促进PIP2s蛋白的磷酸化,进而促进H2O2排出膜外,A正确;据题图左侧的信息可知,AT1蛋白能够抑制PIP2s蛋白的磷酸化,减少了H2O2从细胞内输出到细胞外的量,导致抗氧化胁迫能力弱,不能减轻其对细胞的毒害,B错误;结合对A选项的分析可推测,敲除AT1基因或降低其表达,可提高禾本科农作物抗氧化胁迫的能力,进而提高其成活率,C正确;从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因,可通过基因工程技术改良农作物抗逆性,D正确。
答案 B
2.(2023·湖北卷)胁迫是指一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件。水杨酸可以减轻胁迫对植物的不利影响。在镉的胁迫下,添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统,降低丙二醛和H2O2含量,有效缓解镉对苦草的氧化胁迫。下列叙述错误的是( )
A.水杨酸能缓解H2O2对苦草的氧化作用
B.在胁迫环境下,苦草种群的环境容纳量下降
C.通过生物富集作用,镉能沿食物链传递到更高营养级
D.在镉的胁迫下,苦草能通过自身的调节作用维持稳态
解析 水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统,故能缓解H2O2对苦草的氧化作用,A正确;环境容纳量取决于生物所生存的环境,在胁迫环境下,苦草种群的环境容纳量下降,B正确;镉属于重金属,能够通过生物富集作用,沿食物链传递到更高营养级,C正确;胁迫是一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件,因此在镉的胁迫下,苦草已经不能通过自身的调节作用维持稳态,D错误。
答案 D
1.逆境胁迫与植物细胞代谢
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有关酶的活性
2.传统农业生产模式及应用
1.(环境胁迫)(2024·湖南长郡中学月考)低温胁迫能引起细胞中过氧化物增多而对细胞产生损伤,而超氧化物歧化酶(SOD)则可以减少细胞中的过氧化物。研究人员将大豆种子分别在常温(25 ℃)下萌发24 h(T24)和48 h(T48)后转移至4 ℃低温胁迫处理24 h,而后转移至常温继续发芽至第5天,研究不同浓度褪黑素浸种处理(0 μmol·L-1,50 μmol·L-1,100 μmol·L-1,200 μmol·L-1,400 μmol·L-1)对大豆种子萌发的影响。据图分析,下列说法正确的是( )
A.本实验的自变量是不同浓度的褪黑素
B.萌发大豆种子遭遇低温的时间越晚,使用褪黑素处理的效果越差
C.褪黑素可以通过提高SOD的活性缓解低温对种子发芽的影响
D.实验浓度范围内,褪黑素浓度越高,SOD的活性越高,对大豆种子发芽率的促进作用越强
解析 分析题图可知,本实验的自变量有两个,一个是褪黑素的浓度,一个是低温胁迫前的培养时间,A错误;分析题图可知,萌发的大豆种子遭遇低温的时间越晚,使用褪黑素处理的效果越好,B错误;低温胁迫能引起细胞中过氧化物增多而对细胞产生损伤,而SOD可以减少细胞中的过氧化物,实验结果表明,使用褪黑素后超氧化物歧化酶(SOD)的活性提高,发芽率也提高,因此,褪黑素可通过提高SOD的活性缓解低温对种子发芽的影响,C正确;T24400处理组的褪黑素浓度比T2450处理组、T24100处理组、T24200处理组的高,但SOD的活性比其他三组低,且T24400处理组大豆种子发芽率也低于其他三组;虽然T48处理组,随着褪黑素浓度的提高,SOD的活性越高,但T48400处理组的大豆种子发芽率低于其他三组,D错误。
答案 C
2.(农作物的增产)(2024·长沙三模)我国农业古书中记载了“凡耕之本,在于趣时和土,务粪泽,早锄早获”“区大小如上农夫区。禾收,区种”“又种薤十根,令周回瓮,居瓜子外。至五月瓜熟,薤可拔卖之,与瓜相避。又可种小豆于瓜中”等,其中提到了及时翻土、施肥浇水、轮作、间作等农业生产经验。下列有关说法错误的是( )
A.疏松土壤有利于农作物根系对无机盐的吸收和土壤微生物的繁殖
B.施加粪肥后农作物长得好是因为吸收了粪肥有机物中的能量和无机盐
C.及时锄草能够减小杂草和农作物的种间竞争,但是一定程度上会降低生态系统的稳定性
D.间作能从增大光照面积等方面提高光能的利用率
解析 疏松土壤有利于农作物根系和土壤微生物充分进行有氧呼吸,产生更多的能量,有利于植物根部细胞以主动运输的方式吸收更多的无机盐,也有利于土壤微生物的大量繁殖,A正确;粪肥的主要成分是有机物,有机物被土壤微生物分解后产生无机盐、二氧化碳和水,无机盐和二氧化碳等能被植物吸收利用,但植物不能直接吸收有机物,更不能利用有机物中的能量,B错误;及时锄草能够减小杂草和农作物对阳光、水分、无机盐等的竞争,但是会降低物种丰富度,即一定程度上降低生态系统的稳定性,C正确;间作能从增大光照面积等方面提高光能的利用率,D正确。
答案 B
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