微专题04 气孔、植物激素等对光合作用的调节-备战2025年高考生物二轮复习热点微专题

气孔、植物激素等对光合作用的 二轮微专题 1 气孔、植物激素等对光合作用的 考法1 气孔导度与光合作用的关系 * 考法2 水分，化学元素等对植物的影响 考法3 植物激素参与植物生理的调节 —— 上一讲提到光质影响气孔开合。这一讲将继续沿着气孔深入剖析题型 1. 气孔是两个保卫细胞之间形成的的小孔 考法1 气孔导度与光合作用的关系 凸透镜状 2. 表述类题型：光和午休的原因： 夏季晴朗白天，正午温度过高，蒸腾作用增强（保卫细胞失水）， 叶表面气孔导度下降，CO2吸收不足。 考法1 气孔导度与光合作用的关系 关于气孔与光合午休 气孔 胞间 CO2 3. 胞间CO2浓度取决于？ 从外界吸收CO2速率（气孔导度） 叶肉细胞利用CO2速率 考法1 气孔导度与光合作用的关系 [2024安徽芜湖期末] 某种番茄的黄化突变体与野生型相比，叶片中的叶绿素、类胡萝卜素含量均降低。净光合作用速率(实际光合作用速率－呼吸速率)、呼吸速率及相关指标如表所示： 1) 番茄的黄化突变可能________(填“促进”或“抑制”)叶绿素a向叶绿素b转化的过程。 2) 突变体叶片中叶绿体对CO2的消耗速率比野生型降低了______ μ mol·m－2·s－1。研究人员认为气孔因素不是导致突变体光合速率降低的限制因素，依据是___(找数据)____________________________________________。 材料 叶绿素a/b 类胡萝卜素/叶绿素 净光合作用速率(μmol CO2·m－2·s－1) 细胞间CO2浓度(μmol CO2·m－2·s－1) 呼吸速率(μmol CO2·m－2·s－1) 突变体 9. 30 0. 32 5. 66 239. 07 3. 60 野生型 6. 94 0. 28 8. 13 210. 86 4. 07 2. 94 突变体叶片中的细胞间CO2浓度高 提到叶绿体！那就是实际光合速率！ 抑制 4. 光质调节气孔的机理 蓝光引起的气孔开放主要是蓝光激活蓝光受体(向光素phot1和phot2)驱动保卫细胞质膜上的H+泵使质膜内外建立起 质子电化学势梯度。 在H+电化学势梯度的驱动下, 钾离子内向通道打开，细胞内K+浓度升高，苹果酸根进入细胞与K+在电学上保持平衡。 胞内K+和苹果酸的存在提高了细胞浓度，使细胞吸水膨胀。 绿光能够逆转以上作用，这类似于光敏色素对红光和远红光的可逆性反应 [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_________________________。 光合作用和呼吸作用 叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放 (1)光合作用和呼吸作用 (2)叶绿体中的叶绿素对红光有较高的吸收峰值，红光照射下保卫细胞进行光合作用制造有机物，使保卫细胞的渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔开放 (3) (4)能 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。 蓝光作为信号能促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+, 借此可以使保卫细胞渗透压上升，细胞吸水膨胀，气孔张开 能 解析：保卫细胞渗透压的调节有光合作用产生有机物的因素，还有非光合作用因素----蓝光照射引起钾离子的吸收。所以当光合作用被阻断，钾离子在蓝光的调节下仍可以进入细胞，提高细胞的渗透压，引起细胞吸水，气孔维持一定开度。 [2023江苏高考] 气孔对植物的气体交换和水分代谢至关重要，气孔运动具有复杂的调控机制。图1所示为叶片气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中部分的结构和物质代谢途径。①~④表示场所。请回答下列问题： 1)光照下，光驱动产生的NADPH主要出现在________（从①~④中选填）；NADPH可用于CO2固定产物的还原，其场所有____ （从①~④中选填）。液泡中与气孔开闭相关的主要成分有H2O、________________________________（填写2种）等。 ④ ①④ K+等无机离子、苹果酸（Mal）等有机酸 2) 研究证实气孔运动需要ATP，产生ATP的场所有____ （从①~④中选填）。保卫细胞中的糖分解为PEP，PEP再转化为_________进入线粒体，经过TCA循环产生的 最终通过电子传递链氧化产生ATP。3) 蓝光可刺激气孔张开，其机理是蓝光激活质膜上的AHA，消耗ATP将H+泵出膜外，形成跨膜的___________________，驱动细胞吸收K+等离子。4) 细胞中的PEP可以在酶作用下合成四碳酸OAA，并进一步转化成Mal，使细胞内水势下降（溶质浓度提高），导致保卫细胞________ ，促进气孔张开。 ①②④ 丙酮酸 NADH 氢离子电化学势能 吸水膨胀 5) 保卫细胞叶绿体中的淀粉合成和分解与气孔开闭有关，为了研究淀粉合成与细胞质中ATP的关系，对拟南芥野生型WT和NTT突变体ntt1（叶绿体失去运入ATP的能力）保卫细胞的淀粉粒进行了研究，其大小的变化如图2．下列相关叙述合理的有______。 A．淀粉大量合成需要依赖呼吸作用提供ATP B．光照诱导WT气孔张开与叶绿体淀粉的水解有关 C．光照条件下突变体ntt1几乎不能进行光合作用 D．长时间光照可使WT叶绿体积累较多的淀粉 ABD 5. 影响气孔的关键因素（结合光合午休） 是温度还是水分 ？？？ 对照组 实验组一 实验组二 实验组三 实验组四 实验处理 温度/℃ 36 36 36 31 25 相对湿度/% 17 27 52 52 52 实验结果 光合速率/mgCO2·dm﹣2·h 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 [2016新课标III卷] 为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同，与中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示： 考法1 气孔导度与光合作用的关系 1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是_______________；并可推测，_____（填“增加”或“降低”）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。 2）在实验组中，若适当提高第_____组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是_____。 3）小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程_____（填“需要”或“不需要”）载体蛋白，_____（填“需要”或“不需要”）消耗ATP。 不需要 相对湿度 增加 在实验组中，比较实验组二、三、四可推知，小麦光合作用的最适温度在31℃左右，而第四组的25℃还远低于最适温度 四 不需要 对照组 实验组一 实验组二 实验组三 实验组四 实验处理 温度/℃ 36 36 36 31 25 相对湿度/% 17 27 52 52 52 实验结果 光合速率/mgCO2·dm﹣2·h 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 [概念] 胞间CO2浓度与大气中CO2浓度、气孔导度和净光合速率都有关。如果某外界因素引起光合速率下降是通过影响气孔导度进而使CO2供应不足引起的，我们把这种因素称为气孔因素，否则就是非气孔因素。在气孔因素中，气孔导度_________（填“增大”、“不变”或“减小”），胞间CO2浓度______ （填“升高”、“不变”或“降低”），使得光合作用的____________（填过程）减慢，从而使净光合速率降低，比如很多植物在夏季晴朗的中午的“午休”现象多数是气孔元素。 减小 降低 暗反应 6. 常考：气孔因素和非气孔因素 考法1 气孔导度与光合作用的关系 [2022重庆一中高三阶段考节选] 为探究干旱胁迫对农作物光合作用的影响，科学家通过使用20%聚乙二醇（PEG）模拟干旱环境，探究干旱胁迫对三种不同品种的甘薯的影响，结果如下表所示： 2）实验结果可确定干旱胁迫抑制甘薯光合作用存在非气孔限制，理由是_________________________________________________________________。 品种 组别 气孔导度[mol/（m2·s）] 胞间CO2浓度（μmmol/mol） 净光合速率[μmol/（m2·s）] 可溶性糖（%） 有机酸（%） 潮薯1号 CK组（对照） 0.034 298.8 2.18 13.85 0.49 PEG组 0.01 548.3 －1.06 11.79 0.58 福薯7号 CK组（对照） 0.077 254.6 6.31 16.77 0.27 PEG组 0.009 607.7 －1.15 9.15 0.61 徐薯18号 CK组（对照） 0.044 291.2 2.69 14.56 0.45 PEG组 0.014 586.9 －1.75 10.89 0.52 结果显示干旱胁迫后甘薯的净光合速率下降，气孔导度降低，但胞间CO2浓度增大, 说明干旱胁迫导致光合作用利用CO2能力下降，存在非气孔限制 1. 水分和湿度对植物的影响仅仅在气孔方面吗？ [典例] 科研人员为探究土壤含水量、CO2浓度对某作物生长的影响，在最适温度和光照强度的智能温室内进行实验的结果如下表。请分析回答： (1)与C组相比，限制B组作物光合作用的环境因素有________________________；若在D组的基础上适当提高温度，则该作物净光合速率会_____________；提高CO2浓度，作物对水分的利用效率会________________。 (AC组对比、或BD组对比发现) 提高 下降(题眼) 含水量、CO2浓度 组别 土壤含水量 CO2浓度(%) 净光合速率(μmol CO2·m－2·s－1) 相对气孔开度(%) 水分利用效率 A 适宜 0. 03 12 100 1. 78 B 干旱 0. 03 7. 5 62 1. 81 C 适宜 0. 06 15 83 3. 10 D 干旱 0. 06 9. 5 47 3. 25 考法2 水分胁迫等因素对植物的影响 2) 研究发现，干旱胁迫导致类囊体结构破坏、光合色素含量和光反应中水的供应减少，导致为暗反应提供的______________________减少。因此，有人认为干旱主要通过影响光反应进而影响光合作用，结合表中数据分析，上述观点__________________(填“合理”或“不合理”)，理由是_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 干旱也通过影响气孔开度而严重影响暗反应； 所以干旱对光反应和暗反应的影响大小无从判定 不合理 ATP和NADPH 组别 土壤含水量 CO2浓度(%) 净光合速率(μmol CO2·m－2·s－1) 相对气孔开度(%) 水分利用效率 A 适宜 0. 03 12 100 1. 78 B 干旱 0. 03 7. 5 62 1. 81 C 适宜 0. 06 15 83 3. 10 D 干旱 0. 06 9. 5 47 3. 25 [2023衡水一模] 一个研究性学习小组采用盆栽幼苗的方式，探究土壤干旱对叶片光合速率的影响原因。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，根据实验数据，绘制坐标曲线如下。 1. 水分和湿度对植物的影响仅仅在气孔方面吗？ 考法2 水分胁迫等因素对植物的影响 据甲、乙图，分析植物光合速率下降的原因有： ① 干旱初期2—4天，由于 ， 此时细胞内C3化合物的含量下降； ② 干旱后期4～8天，由于 ， 进而进一步影响暗反应的进行。 缺水导致气孔关闭，二氧化碳供应不足 叶片中的叶绿素含量下降，使光反应减弱 2. 总结：水分和湿度对植物的影响 ① 影响气孔导度，进一步影响暗反应 ② 影响叶绿素的合成，进一步影响光反应 ③ 水是光合作用的原料，由根系吸收，但是 注意水主要去向是蒸腾，而非光合（判断题） 以上原因可能有因果关系 从细胞层面分析涉及水的4个作用（填空题）： ③ 细胞内良好的溶剂， ④ 能够参与生化反应， ⑤ 能为细胞提供液体环境， ⑥ 还能运送营养物质和代谢废物 考法2 水分胁迫等因素对植物的影响 [河北2021] 为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：①对照组；②施氮组，补充尿素（12g·m-2）（3）水+氮组，补充尿素（12g·m-2）同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。 生理指标 对照组 施氮组 水+氮组 自由水/结合水 6.2 6.8 7.8 气孔导度（mmol·m-2s-1） 85 65 196 叶绿素含量（mg·g-1） 9.8 11.8 12.6 RuBP羧化酶活性（μmol·h-1g-1） 316 640 716 光合速率（μmol·m-2s-1） 6.5 8.5 11.4 1）植物细胞中自由水的生理作用包括____________________等（写出两点即可）。补充水分可以促进玉米根系对氮的__________，提高植株氮供应水平。 上一页ppt 主动吸收 3. 光合作用受部分矿质元素影响 考法2 水分胁迫等因素对植物的影响 2）参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与_____离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动___________________两种物质的合成以及______的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到_____________________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。 3）施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是______________________________。 生理指标 对照组 施氮组 水+氮组 自由水/结合水 6.2 6.8 7.8 气孔导度（mmol·m-2s-1） 85 65 196 叶绿素含量（mg·g-1） 9.8 11.8 12.6 RuBP羧化酶活性（μmol·h-1g-1） 316 640 716 光合速率（μmol·m-2s-1） 6.5 8.5 11.4 镁 ATP和NADPH 水 C5（或RuBP） ① 气孔导度增加，CO2吸收增多， ② 同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大 （与叶绿素无关） 4. 可再利用和不可再利用元素 植物体内的矿质元素，根据它在植株内能否移动和再利用可分为二类。 一类是非重复利用元素，如钙、硫、铁、铜等；一类是可重复利用的元素，如氮、磷、钾、镁等。（无需记忆） 在植株旺盛生长时，如果缺少非重复利用元素，缺素病症就首先出现在顶端幼嫩叶上，例如，大白菜缺钙时心叶呈褐色。 如果缺少重复利用元素，缺素病症就会出现在下部老叶上。 考法2 水分胁迫等因素对植物的影响 [2022汕头高三质检] 潮汕地区的特色佳果林擒，学名番荔枝，是世界五大热带水果之一 。分析回 答以下问题： 2)研究发现，番荔枝生长过程中，缺Mg和缺Fe都会导致叶片发黄，推测Mg/Fe均与__________的合成有关，该物质分布在叶绿体的____略____。植物缺Mg时， 该物质可以被分解后重新利用，据此推测缺Mg的植株在短期内表现为________(新叶/老叶)先变黄。 叶绿素 老叶 补充易错题：生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因______作用失水造成生菜萎蔫。 填渗透作用，而不是蒸腾作用！ [2024广东广州阶段练习] 叶面肥是一种将作物所需养分直接施用于叶面的肥料。光合菌肥是一种含有光合细菌的叶面肥。光合细菌能利用光能作为能量来源，并具有固氮能力。科研人员对果实膨大期的葡萄植株分别进行全株喷施0.3%尿素和2%的光合菌肥，研究两种叶面肥对葡萄生长的影响，测得葡萄的叶片净光合速率如下图所示。 1) 全株喷施叶面肥，叶片吸收的氮可参与_ ____________________________（至少写两种物质）的合成，从而提升植物光反应速率，对照组的处理是喷施 。 2) 气孔的横轴（指组成气孔的两个保卫细胞连接处的横向轴线）加宽不利于气孔的迅速开放，也不利于气孔充分开放。研究发现，喷施光合菌肥降低了叶片气孔的横轴，有利于 ，促进植物的光合作用。从为植物提供氮元素的角度分析，喷施光合菌肥比喷施尿素具有的优点是 。 ADP、NADP+(本题得分率很低) 等量的蒸馏水 气孔的充分开放，吸收更多的二氧化碳 直接固氮，含氮元素更高 3) 研究人员在检测喷施尿素组葡萄叶片的胞间CO2浓度时，发现在12：00左右，胞间CO2浓度较低。据图分析，可能的原因是 。 4) 基于合理施用叶面肥能够提高葡萄的产量，该研究小组可以进一步探究 ______________________________________________ (1) 酶、NADPH 等量的蒸馏水 (2) (3) (4) 喷洒尿素的组别中，净光合速率在12点时最大，消耗了较多的胞间二氧化碳 使净光合作用增大所施用叶面肥的最适浓度 [2019年新课标I卷] （12分）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。 1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_______________________。 2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会__________，出现这种变化的主要原因是___________________。 3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 考法3 植物激素参与植物的生理调节 1. 实际上气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。 增强 降低 略 3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 考法3 植物激素参与植物的生理调节 1. 实际上气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。 提示：干旱是一个前提。若不能合成ABA，预期结果气孔导度不变。 取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后， 再测定气孔开度，预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度， 预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 2. ABA引起气孔关闭的机制 [2024上海崇明一模节选] 研究人员发现，干旱胁迫下，植物体通过分泌脱落酸（ABA）调节保卫细胞的生理变化，帮助植物抵抗逆境伤害。调节机制如图4中A和B所示。 根据图4并结合已有知识，分析说明脱落酸（ABA） 通过调节气孔导度帮助植物抵抗干旱胁迫的机制。 干旱胁迫下，脱落酸促进保卫细胞对Ca离子的吸收，Ca离子促进液泡中K离子往细胞质运输，并通过细胞膜上的K离子向外通道运出细胞， 另一方面抑制了K离子通过向内通道进入细胞，并抑制K离子进入液泡，两者共同作用使保卫细胞的渗透压下降，保卫细胞失水，导致气孔关闭，植物蒸腾作用减弱 考法3 植物激素参与植物的生理调节 [典例] 科研人员以野生型拟南芥植株为材料进行了相关实验，其叶肉细胞渗透压、叶片ABA含量和气孔阻力(与气孔开闭程度有关，气孔全开时气孔阻力最小)之间的变化关系如图1所示，ABA调节气孔关闭与保卫细胞内K＋浓度有关，其作用机制如图2所示。 1) 拟南芥叶肉细胞中的光合色素分布在__略___，作用是__略三个词_。 2) 据图分析可知，恢复浇水能提高拟南芥光合作用强度，理由是___________________________________________________________________________。 ABA含量降低，气孔阻力减小，CO2供应增加，光合作用增强 考法3 植物激素参与植物的生理调节 3) 由图2可知，ABA与受体结合后，通过关闭气孔和抑制气孔打开两条途径协同作用，即_____________________________________________ 调节保卫细胞内K＋浓度，使气孔维持关闭状态。为进一步研究ABA受体与气孔关闭的关系，研究者以野生型拟南芥植株和超表达ABA受体基因的拟南芥植株为材料设置对照实验，进行培养并定期测量叶片的____________。若_________________________________________________________________，则说明ABA受体增多能够加速气孔关闭。 促进保卫细胞内Ca2＋增加，促进K＋外流，同时抑制K＋内流 气孔阻力 实验组叶片的气孔阻力大于(或气孔直径小于)对照组 4) 研究发现，在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，请以拟南芥ABA缺失突变体为材料，设计实验验证该结论，写出实验思路和预期结果(光合色素含量的测定方法不作要求)。 实验思路： 取经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干并分组编号，用不同浓度的ABA溶液处理，再置于相同且适宜条件下培养。一段时间后测定各组叶片的光合色素含量　 预期结果： 随着ABA浓度的增大，拟南芥ABA缺失突变体中光合色素含量逐渐下降 3. 其他激素其实对气孔也有一定的影响 (但非常复杂，默认ABA即可，因为课本有该内容) 考法3 植物激素参与植物的生理调节 1）据表可知，赤霉素处理能够显著____________光合色素总含量。 2）赤霉素处理增加了功能叶气孔导度，但是胞间二氧化碳浓度没有显著改变，原因是_________________________________________________________________。 3）功能叶(光合产物输出大于输入的叶片)的光合产物主要以_________形式运输到果穗，从而促进葡萄果实长大，其中水是该物质运输的主要______________。摘除葡萄后，功能叶光合速率将会____________。 4）研究人员利用金纳米电极刺入葡萄叶绿体中，拦截了刚被太阳光激活处于高能量状态的电子，并产生微弱的电流，你推测该光反应的最终产物有 _______________________和少量ATP。 叶绿素a含量（mg/l） 叶绿素b含量（mg/l） 类胡萝卜素含量（mg/l） 光合速率（μmolCO2/m2·S） 细胞间隙CO2浓度（mg/l） 气孔导度（mmol/m2·s） 对照组 7．98 4．85 0．89 4．52 306．6 106．5 实验组 10．97 5．07 1．68 11．93 307．3 142．3 提高 [本章综合题] 用50mg/L的赤霉素处理葡萄果穗，14天后测定功能叶的各项生理指标见下表。 净光合速率增加程度比气孔导度大，胞间二氧化碳被快速消耗 蔗糖 降低 介质 H+（质子）和氧气 气孔导度—气孔开放程度； 功能叶—光合产物输出大于输入的叶片。 回答下列问题： $$