专题二 课时3 光合作用与细胞呼吸的综合分析-【优化探究】2026年高考生物二轮专题复习配套课件（多选版）

细胞代谢 专题二 课时3　光合作用与细胞呼吸的综合分析 光呼吸与光抑制 热点情境5 热点情境6 气孔变化 重难突破 内容索引 NEIRONGSUOYIN 光合作用和细胞呼吸的综合分析 热点情境7 逆境胁迫 光合作用和细胞呼吸的综合分析 重难突破 核心整合 要点分析 1.光合作用、细胞呼吸的“三率”图分析 (1)“三率”的表示方法 ①呼吸速率:绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织 一定时间内CO2的释放量或O2的吸收量,即图1中OA 段对应的CO2的量。 ②净光合速率:绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2的释放量、CO2的吸收量或有机物的积累量,即图1中的C'C段对应的CO2的量,也称为表观光合速率。 ③实际(总)光合速率=净光合速率+呼吸速率,即图1中的AD段对应的CO2总量。 核心整合 要点分析 (2)图2中曲线c表示净光合速率,曲线d表示呼吸速率,c+d表示总光合速率。在G点时,总光合速率是呼吸速率的2倍。 核心整合 要点分析 2.光合作用、呼吸作用曲线中“关键点”及移动情况分析 核心整合 要点分析 (1)补偿点、饱和点与光合作用的关系及应用 ①饱和点代表植物在一定条件下的最大光合作用能力。在一定条件下,饱和点越大,表示植物的光合作用能力越强。 ②补偿点是植物在一定条件下开始生长(积累有机物)的临界点,高于补偿点,植物开始生长;低于补偿点,植物会净消耗有机物。补偿点低,说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。 ③通常,阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低,由此可以区分阴生植物和阳生植物。 核心整合 要点分析 (2)光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动分析 ①A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。 ②B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变) 其他条件 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(或光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(或光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2+ 右移 左移 核心整合 要点分析 注:细胞呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2补偿点(或光补偿点)应右移,反之左移。 ③D点:代表最大光合速率,若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。 核心整合 要点分析 3.开放和密闭环境中CO2、O2含量昼夜变化分析 (1)自然环境中,绿色植物一昼夜内CO2的吸收与释放速率的曲线分析 核心整合 要点分析 (2)相对密闭的环境中,绿色植物一昼夜内CO2含量的变化曲线分析 真题历练 感悟考情 1.(2025·新课标卷,2)在一定温度下,生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.光照强度为a时,该植物的干重不会增加 B.光照强度从a逐渐增加到b时,该植物生长 速率逐渐增大 C.光照强度小于b时,提高大田CO2浓度,CO2固定速率会增大 D.光照强度为b时,适当降低光反应速率,CO2固定速率会降低 C 解析:光照强度为a时,光合速率等于呼吸速率,即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物,净光合速率=总光合速率-呼吸速率,此时净光合速率为0,干重不会增加,A正确。光照强度从a逐渐增加到b时,光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大,植物积累有机物越多,生长速率逐渐增大,B正确。光照强度小于b时,光照强度未达饱和的阶段,在光照强度为主要限制因素时,提高大田CO2浓度,CO2固定速率不会增大(因为光照不足,光反应提供的ATP和NADPH有限,限制暗反应),只有当光照强度饱和后,提高 CO2浓度,CO2固定速率才会增大,C错误。光照强度为b时, 光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速 率,提供的ATP和NADPH减少,会使暗反应中CO2固定速率 降低,D正确。 【命题延伸　典题重组】 2.判正误 (1)(2024·广东卷)2019年,我国科考队在太平洋马里亚纳海沟采集到一种蓝细菌,其细胞内存在由两层膜组成的片层结构,此结构可进行光合作用与呼吸作用。据此推测,在该结构中可能存在的物质有ATP、NADP+、NADH、DNA。(　　) × (2)(2021·广东卷)与野生型拟南芥WT相比,突变体t1和t2在正常光照条件下,叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(如图a),造成叶绿体相对受光面积的不同(如图b),进而引起光合速率差异,但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,判断正误。 ①t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)。(　　) ②t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)。(　　) ③三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关。(　　) √ √ √ (3)(2020·浙江7月卷)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。判断正误。 ①测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分 离得到的叶绿体的光合速率。(　　) ②若该植物较长时间处于遮阴环境,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似。(　　) ③若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中AB段对应的关系相似。(　　) √ × × 3.练表达 (2024·全国甲卷)在自然条件下,某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。 (1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等,叶片有机物积累速率_____ (填“相等”或“不相等”),原因是　　　 　　　　　　　　　　　。  (2)在温度d时,该植物体的干重会减少,原因是_______________________ _____________________________________________________________  　 。  不相等 温度a和c时的呼吸速率不相等 温度d时,叶片的光合速率与呼吸速率相等,但植物的根部等细胞不进行光合作用,仍进行呼吸作用消耗有机物,导致植物体的干重减少 题组递进 素能提升 题组1　涉及光合作用与细胞呼吸影响因素的曲线分析及实验探究 1．(多选)(2025·河北衡水二模)环境因素对两种植物光合作用的影响如图所示。下列相关叙述不正确的是( 　　 ) A．光照强度大于p时，两种植物均能正常生长 B．光照强度为r时，两种植物单位时间内固定的CO2量相同 C．适当提高温度，则图1中a、b之间的差值会变小 D.呼吸作用较弱的是植物1，更适合林下种植的是植物2 ABD 解析：在图1中，光照强度大于p时，植物2的净光合速率大于0，能正常生长；植物1的净光合速率在光照强度大于p后有一段小于0，此时间段内不能正常生长，A错误。光照强度为r时，两种植物的净光合速率相等，净光合速率＝总光合速率-呼吸速率，由于两种植物的呼吸速率不同，所以总光合速率(单位时间内固定的CO2量)不相同，B错误。图1中a、b之间的差值代表植物1和植物2在相同光照强度下的净光合速率差值。由图2可知，在温度为M时，植物1的净光合速率相对较高，适当提高温度，植物1净光合速率下降幅度可能比植物2大，则a、b之间的差值会变小，C正确。由图1可知，植物1的呼吸作用强度大于植物2；植物2在较低光照强度下净光合速率大于0，更适合在光照较弱的林下种植，D错误。 2.(2024·安徽卷,16)为探究基因OsNAC对光合作用的影响研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE),测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见表。回答下列问题。   净光合速率/ (μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量/ (mg·g-1) WT 24.0 4.0 KO 20.3 3.2 OE 27.7 4.6 (1)与WT相比,实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的 　 　　　　、　　　　　 (填科学方法)。 解析:与某品种水稻的野生型(WT)相比,实验组KO为OsNAC敲除突变体,其设置采用了自变量控制中的减法原理;实验组OE为OsNAC过量表达株,其设置采用了自变量控制中的加法原理。 减法原理 加法原理 (2)据表可知,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率　　　　。为进一步探究该基因的功能,研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量,结果如图。  结合图表,分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因: 增大 ①____________________________________________________________ 　 ;  ②____________________________________________________________ ______________________________________________________________ 　。  与WT组相比,OE组叶绿素含量较高,增加了对光能的吸收、传递和转化,光反应增强,促进旗叶光合作用 与WT组相比,OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高,可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出,从而促进旗叶的光合作用速率 解析:由题图和表中信息可知,OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组,OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组,说明OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率增大,其原因有:①与WT组相比,OE组叶绿素含量较高,增加了对光能的吸收、传递和转化,光反应增强,促进旗叶光合作用;②与WT组相比,OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高,可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出,从而促进旗叶的光合作用速率。 题组2　涉及补偿点或饱和点的实验探究及光合速率或呼吸速率的曲线分析 3.(2025·重庆北碚二模)光补偿点是指光合过程中固定的CO2与呼吸过程中释放的CO2量相等时的光照强度。研究发现水稻中野生型(WT)和突变体(ygl)在不同栽培条件下产量有差异。测得两种水稻植株在弱光条件下净光合速率的变化如图。为进一步探究其原因,研究者在相同光照强度的强光条件下,测定了两种水稻植株的相关生理指标(见表格)。下列叙述错误的是(　　) 注:RuBP羧化酶是指催化CO2固定的酶。 水稻 植株 叶绿素 类胡萝卜素 RuBP羧化 酶含量 O2产 生速率 WT 4.08 0.63 4.6 25.6 ygl 1.73 0.47 7.5 30.9 (单位:略) A.ygl在光照强度下降到30 μmol·m-2·s-1时,叶片的总光合速率仍大于其呼吸速率 B.RuBP羧化酶能催化3-磷酸甘油酸形成,该过程不消耗ATP和NADPH C.相比ygl,WT的光合色素多,WT在此强光条件下光反应较强 D.相比ygl,WT光补偿点低,WT在光照不足的地区有较强的竞争优势 答案:C 解析:ygl在光照强度下降到30 μmol·m-2·s-1时,水稻植株的净光合速率为0,由于植株有些细胞不能进行光合作用,只进行呼吸作用,所以叶片的总光合速率仍大于其呼吸速率,A正确;RuBP羧化酶是催化CO2固定的酶,CO2的固定过程不需要消耗ATP和NADPH,B正确;由表格可知,WT的叶绿素含量显著高于ygl,但O2产生速率却低于ygl,O2产生速率由光反应效率决定,故虽然WT的光合色素更多,但在此强光条件下 光反应较弱,C错误;光补偿点低表明WT在弱光下 更易达到光合作用与呼吸作用平衡,适合光照不足 环境,D正确。 4.(2025·云南曲靖二模)连续48 h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收(或释放)速率,得到如图所示曲线(整个过程中呼吸作用强度恒定)。下列有关叙述正确的是(　　) A.实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所 是线粒体内膜和线粒体基质 B.若改用相同强度绿光进行实验,c点的位置 将下移,48小时净积累量为负值 C.由图可知在植物叶肉细胞中,呼吸作用速率与光合作用速率相等的时刻为第6、18、30、42小时 D.实验中该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量 D 解析:实验的前3小时CO2释放速率不变,说明叶肉细胞只进行呼吸作用,故叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质,A错误;植物吸收绿光最少,若改用相同强度绿光进行实验,光合作用减弱,吸收的CO2减少,c点的位置将上移,B错误;由题图可知,在第6、18、30、42小时4个时刻时CO2吸收/释放速率为0,但由于植物还有很多不进行光合作用的部位,故在这4个时刻,叶肉细胞光合作用速率大于呼吸作用速率,C错误;分析曲线可知,在24时,室内CO2浓度与0时相 等,48时室内CO2浓度低于24时,故该植物前24小 时有机物积累量小于后24小时有机物积累量, D正确。 光呼吸与光抑制 热点情境5 (2024·辽宁卷,21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2比值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 真题导向 在叶绿体中:C5+CO2 2C3 ① C5+O2 C3+C2 ② 在线粒体中:2C2+NAD+ C3+CO2+NADH+H+ ③ 注:C2表示不同种类的二碳化合物,C3也类似。 光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 (1)反应①是　　 　　　　过程。  解析:在光合作用的暗反应过程中,CO2在特定酶的作用下,与C5结合形成两个C3分子,这个过程称作CO2的固定,故反应①是CO2的固定过程。 CO2的固定 (2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 　　　　 　　　和　　　　　　　　　。  解析:有氧呼吸的第一、二、三阶段的发生场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH,合成少量ATP;第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和NADH,合成少量ATP,第三阶段是前两个阶段产生的NADH与O2结合生成水,合成大量ATP,故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 细胞质基质 线粒体基质 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自　　　　 　和 　　 　　(填生理过程)。7~10时,株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是___________________________________________________ ______________________________________________________________ 　  　。  光呼吸 细胞呼吸 7~10时,随着光照强度的增强,株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因,光呼吸速率降低,与O2反应的C5减少,更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系2的净光合速率较高 据图3中的数据　　　　　(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是________________________________________________________ ______________________________________________________________ 　 　 。  不能 总光合速率=净光合速率+呼吸速率,呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率,由图3无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率 解析:由图1可知,在光呼吸过程中也会产生CO2,因此植物光合作用CO2的来源除了外界环境外,还可来自光呼吸和细胞呼吸。7~10时,随着光照强度的增加,株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因,光呼吸速率降低,与O2反应的C5减少,更多的C5参与CO2的固定,与WT相比,株系1和株系2的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率+呼吸速率,呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率,由图3无法得出株系1的呼吸速率,故无法计算出株系1的总光合速率。 (4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是____________________________________________________  　 。  解析:由图2、图3可知,与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,故积累的有机物最多,因此选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势。 与株系2、WT相比,转基因株系1的净光合速率最大,积累的有机物较多 1.光呼吸 (1)光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中,Rubisco酶能够以CO2为反应物实现CO2的固定;在光下,当O2浓度高、CO2浓度低时,O2会竞争结合Rubisco酶,在光的驱动下与C5结合,最终生成CO2释放出来。 (2)光呼吸是一个高耗能的反应,正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%~30%。过程如图所示。 情境拓展 2.光抑制(这里指植物生理学中的光抑制) (1)定义:光合作用结构(主要是光系统Ⅱ,PSⅡ)因过强光照受损,导致光合效率下降。 (2)原因 ①光能超过植物利用能力,产生活性氧(ROS),破坏叶绿体结构。 ②光呼吸增强以消耗多余能量。 (3)表现:叶片发黄、褪绿,光合速率降低,常见于正午强光或突然暴晒。 (4)适应机制 ①叶片角度调整(避开直射光)。 ②非光化学淬灭(NPQ)耗散多余能量。 ③合成抗氧化物质(如类胡萝卜素)。 (2024·重庆卷,18)重庆石柱是我国著名传统中药黄连的主产区之一,黄连生长缓慢,存在明显的光饱和(光合速率不再随光强增加而增加)和光抑制(光能过剩导致光合速率降低)现象。 (1)探寻提高黄连产量的技术措施,研究人员对黄连的光合特征进行了研究,结果见图1。 对点演练 ①黄连的光饱和点约为　 　　μmol·m-2·s-1。光强大于1 300 μmol·m-2·s-1后,胞间CO2浓度增加主要是由于__________________________________ 　  　 。  ②推测光强对黄连生长的影响主要表现为__________________________ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。黄连叶片适应弱光的特征有________________________________________________________ 　  　(答出2点即可)。  500 光合作用受到抑制,消耗的CO2减少,且气孔导度增加 在弱光下,随光强增加,黄连生长快速达到最大,光照过强其生长受到抑制 叶片较薄,叶绿素较多(叶色深绿,叶绿体颗粒较大,叶绿体类囊体膜面积更大) 解析:①光饱和点为光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度,由图1可知,当光强达到500 μmol·m-2·s-1时,光合速率不再增加;光强大于 1 300 μmol·m-2·s-1后,光合作用受到抑制,且气孔导度增加,所以胞间CO2浓度增加主要是由于光合作用受到抑制,消耗的CO2减少,且气孔导度增加。 ②由图1可知,光强对黄连生长的影响主要表现为在弱光下,随光强增加,黄连生长快速达到最大,光照过强其生长受到抑制;弱光时,可通过增加受光面积或增加光合色素的含量来增加光合速率,所以黄连叶片适应弱光的特征有叶片较薄,叶绿素较多(叶色深绿,叶绿体颗粒较大,叶绿体类囊体膜面积更大)。 (2)黄连露天栽培易发生光抑制,严重时其光合结构被破坏(主要受损的部位是位于类囊体薄膜上的色素蛋白复合体),为减轻光抑制,黄连能采取调节光能在叶片上各去向(题图2)的比例,提升修复能力等防御机制,具体可包括　　　　　　(多选)。①叶片叶绿体避光运动　②提高光合产物生成速率　③自由基清除能力增强　④提高叶绿素含量  ⑤增强热耗散 ①②③⑤ 解析:为减轻光抑制,黄连能采取调节光能在叶片上各去向的比例,提升修复能力等防御机制,具体可包括:①叶片叶绿体避光运动,减少对光的吸收;②提高光合产物生成速率,从而提高光合速率消耗更多的光能;③自由基清除能力增强,减少对光合结构的破坏;⑤增强热耗散。而④提高叶绿素含量会增加对光能的吸收,不能减轻光抑制。 (3)生产上常采用搭棚或林下栽培减轻黄连的光抑制,为增强黄连光合作用以提高产量,还可以采取的措施有_______________________________   　 。  解析:为增强黄连光合作用以提高产量还可采取的措施有合理施肥,增加光合面积,补充CO2提高暗反应,合理密植等。 合理施肥,增加光合面积,补充CO2提高暗反应,合理密植等 气孔变化 热点情境6 (2024·湖北卷,21)气孔是指植物叶表皮组织上两个保卫细胞之间的孔隙。植物通过调节气孔大小,控制CO2进入和水分的散失,影响光合作用和含水量。科研工作者以拟南芥为实验材料,研究并发现了相关环境因素调控气孔关闭的机理(图1)。已知ht1基因、rhc1基因各编码蛋白甲和乙中的一种,但对应关系未知。研究者利用野生型(wt)、ht1基因功能缺失突变体(h)、rhc1基因功能缺失突变体(r)和ht1/rhc1双基因功能缺失突变体(h/r),进行了相关实验,结果如图2所示。 真题导向 回答下列问题。 (1)保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致保卫细胞　　　　(填“吸水”或“失水”),引起气孔关闭,进而使植物光合作用速率　　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。  解析:保卫细胞液泡中的溶质转运到胞外,导致细胞液的渗透压降低,保卫细胞失水引起气孔关闭。气孔关闭后,CO2吸收减少,光合速率减小。 失水 减小 (2)图2中的wt组和r组对比,说明高浓度CO2时rhc1基因产物　　　　(填“促进”或“抑制”)气孔关闭。  解析: r组是rhc1基因功能缺失突变体,即缺少rhc1基因产物,wt组能正常表达rhc1基因产物。分析图2,高浓度CO2时,wt组气孔开放度低于r组,说明rhc1基因产物能促进气孔关闭。 促进 (3)由图1可知,短暂干旱环境中,植物体内脱落酸含量上升,这对植物的积极意义是______________________________________________________   　 。  解析:脱落酸是植物生长抑制剂,它能够抑制细胞的分裂和种子的萌发,还可以促进叶和果实的衰老和脱落。干旱条件下脱落酸含量升高,促进叶片脱落,抑制气孔开放,能够降低蒸腾作用,保存植物体内水分,使植物能够在干旱中生存。 干旱条件下脱落酸含量升高,促进叶片脱落,抑制气孔开放,能够降低蒸腾作用,保存植物体内水分,使植物能够在干旱中生存 (4)根据实验结果判断:编码蛋白甲的基因是　　　　　(填“ht1”或“rhc1”)。  解析:分析图2可知,高浓度CO2时,r组气孔开放度高于wt组、h组和h/r组,结合图1分析,高浓度CO2时蛋白甲经过一系列调控机制最终使气孔关闭。r组是rhc1基因功能缺失突变体,高浓度CO2时,r组气孔开放度高,说明缺失rhc1基因编码的蛋白质不能够引起气孔关闭,由此推测,rhc1基因编码的是蛋白甲。 rhc1 1.气孔的开闭 植物气孔的开闭运动关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。由于保卫细胞的内外壁厚度不一样,当保卫细胞吸水膨胀时,较薄的外壁就会伸长,细胞向内弯曲,气孔张开;当保卫细胞失水时,气孔关闭。 情境拓展 2.调节气孔开闭的因素 (1)光:植物气孔一般是按昼夜节律开闭的,白天打开气孔进行光合作用,晚上通过关闭气孔来减少水分散失。 (2)CO2浓度:CO2浓度低时气孔开启。 (3)含水量:干旱或蒸腾作用过强失水多时气孔关闭。 (4)植物激素:细胞分裂素促进气孔开放,而脱落酸会引起气孔关闭。 3.气孔因素与非气孔因素 通常认为在自然环境条件下光合作用降低的原因包括两个方面,一方面是由于气孔导度的限制引起,称为气孔限制;另一方面是由于在高光照条件下吸收过量的光能无法及时利用而发生光抑制,称为非气孔限制。 (2024·浙江1月卷,20)长江流域的油菜生产易受渍害。渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高,导致作物根系长期缺氧,对植株造成的胁迫及伤害。回答下列问题。 (1)以不同渍害能力的油菜品种为材料,经不同时长的渍害处理,测定相关生理指标并进行相关性分析,结果见表。 对点演练   光合速率 蒸腾速率 气孔导度 胞间CO2浓度 叶绿素含量 光合速率 1         蒸腾速率 0.95 1       气孔导度 0.99 0.94 1     胞间CO2浓度 -0.99 -0.98 -0.99 1   叶绿素含量 0.86 0.90 0.90 -0.93 1 注:表中数值为相关系数(r),代表两个指标之间相关的密切程度。当|r|接近1时,相关越密切,越接近0时相关越不密切。 据表分析,与叶绿素含量呈负相关的指标是　　　　　　　。已知渍害条件下光合速率显著下降,则蒸腾速率呈　　　　趋势。综合分析表内各指标的相关性,光合速率下降,主要是由　　 　　 　　(填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”)导致的,理由是__________________________ 　 　 。  胞间CO2浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO2浓度与光合速率和 气孔导度呈负相关 解析:由表可知,叶绿素含量与胞间CO2浓度的相关系数为负值,说明二者呈负相关。光合速率与蒸腾速率的相关系数为0.95,为正相关,所以渍害条件下光合速率显著下降,则蒸腾速率呈下降趋势。由于胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关,即虽然气孔导度下降,但胞间CO2浓度上升,说明光合速率下降主要由非气孔限制因素导致的。 (2)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时,植物体内 　　　　　(填激素)大量积累,诱导气孔关闭,调整相关反应,防止有毒物质积累,提高植物对渍害的耐受力;渍害发生后,有些植物根系细胞通过 　 　　　　　　　,将自身某些薄壁组织转化形成腔隙,进一步形成通气组织,促进氧气运输到根部,缓解渍害。 解析:脱落酸具有诱导气孔关闭的功能,在受渍害时,其诱导气孔关闭,调整相关反应,防止有毒物质积累,提高植物对渍害的耐受力。渍害发生后,有些植物根系细胞通过细胞凋亡(程序性死亡),将自身某些薄壁组织转化形成腔隙,进一步形成通气组织,促进氧气运输到根部,缓解渍害。 脱落酸 程序性死亡(细胞凋亡) 逆境胁迫 热点情境7 (2025·河南卷,17)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响,将作物分组处理一段时间后,结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。 真题导向 回答下列问题。 (1)光对植物生长发育的作用有　　　　　 　　 　和 　　　　　　　　　　 　　两个方面。  解析:光可以为植物光合作用提供能量;同时光可以作为一种信号调节植物生长发育。 为光合作用提供能量 作为一种信号调节植物生长发育 (2)上述实验需控制变量,为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,至少应选用上述　　　 　(填组别)组进行对比分析,该实验中的无关变量有　  (答出2点即可)。 解析:探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响,实验的自变量是光(正常光和实验光)以及有无盐胁迫,因变量是作物生长情况,故该实验至少应选用①③④组进行对比分析。①和③对照可知盐胁迫对作物生长的影响,①③④比较可判断光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量,其余变量称为无关变量,该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。 ①③④ 温度和二氧化碳浓度 (3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系),④组的总光合速率　　　　　　(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率,判断的依据是______________ ______________________________________________________________ 　 。 解析:由于④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点也就是总光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。  始终大于 ④组呼吸作用强于③组,但是两组光补偿点也就是总光合速率等于呼吸速率时的光照强度相等,所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组 1.逆境:对植物生存与生长不利的环境因子。 2.逆境类型与胁迫机制 情境拓展 1.(2025·河南鹤壁模拟)高温、干旱、盐碱和强光等非生物胁迫是影响小麦光合作用的主要因素。请回答相关问题。 (1)植物的光反应系统由PSⅠ和PSⅡ构成,二者均由光合色素和相关蛋白质构成。小麦的PSⅡ(D1蛋白是PSⅡ的重要组成成分)更易受高温胁迫影响,机理如图所示。一方面,高温使　　　　　膜流动性增强,PSⅡ从膜上脱落;另一方面,高温引起活性氧ROS含量增多,可通过抑制D1蛋白合成和__________________ 　　　　　　　　 　　　　两条途径使PSⅡ失活抑制光反应。  对点演练 类囊体 直接损伤D1蛋白(破坏D1蛋白的空间结构) 解析:高温会使类囊体膜流动性增强,从而导致PSⅡ(含D1蛋白)从膜上脱落;由图可知,高温还会诱导ROS增多,一方面抑制D1蛋白的合成,另一方面直接损伤D1蛋白,使PSⅡ失活。 (2)盐碱胁迫会抑制小麦生长。科研工作者进行了如表研究,根据表中数据可知,重度盐碱胁迫使小麦净光合速率下降,是否由气孔导度变化引起的?　　　(填“是”或“否”)。依据是________________________________ 　 　 。  组别 净光合速率/ [μmol/(m2·s)] 气孔导度/ [μmol/(m2·s)] 胞间CO2 浓度/(μL/L) 对照 36.11 1 495.16 303.55 重度盐碱胁迫 18.94 1 025.03 317.62 注:气孔导度是衡量气孔开放程度的指标。 否 重度盐胁迫下,气孔导度虽然减小,但胞间CO2浓度反而增大 解析:根据表中数据可知,重度盐胁迫下,气孔导度虽然减小,但胞间CO2浓度反而增大,说明重度盐碱胁迫使小麦净光合速率下降,不是由气孔导度变化引起的。 2.(2025·安徽卷,16)为探究水通道蛋白NtPIP对作物耐涝性的影响,科研小组测定了油菜的野生型(WT)及NtPIP基因过量表达株(OE)在正常供氧(AT)和低氧(HT,模拟涝渍)条件下的根细胞呼吸速率和氧浓度,结果见图1。 回答下列问题。 (1)据图1分析,低氧胁迫下,NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸 　　　　,原因是_______________________________________________ 　  　 。  有氧呼吸第二阶段丙酮酸中的化学能大部分被转化为　　 　　中储存的能量。  增强 在低氧胁迫下,NtPIP基因的过量表达株(OE)的根细胞呼吸速率和氧浓度均明显高于WT组 NADH 解析:据图1分析,低氧条件下,与野生型(WT)组相比,NtPIP基因过量表达株(OE)组氧浓度高且呼吸速率快,故低氧胁迫下,NtPIP基因过量表达会使根细胞有氧呼吸增强。有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应生成二氧化碳(无机物)、NADH(储存大量能量)并释放出少量的能量(绝大部分以热能形式散失,少量用于合成ATP),其中的化学能大部分被转化为NADH中储存的能量。 (2)科学家早期在探索有氧呼吸第二阶段代谢路径时发现,在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时,E增多并累积(图2a);当加入F、G或H时,E也同样累积(图2b)。根据此结果,针对有氧呼吸第二阶段代谢路径提出假设: 　 。  假设物质H能转化为A 解析:在添加丙二酸的组织悬浮液中加入分子A、B或C时,E增多并积累;当加入F、G或H时,E也同样累积,再结合图2中显示的代谢路径,可知丙二酸的加入会导致E积累,说明分子A、B、C和F、G、H均为E的前体或可通过代谢转化为E,表明有氧呼吸第二阶段代谢路径存在循环特性,即H→A,故提出:假设物质H能转化为A。 (3)科研小组还发现,低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型。结合根细胞呼吸速率的变化分析,其原因是 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________  　 。  低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,需要更多的光合产物,且对于植株来说,进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞,而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞 解析:由(1)可知,低氧条件下,与野生型相比,NtPIP基因过量表达株的根有氧呼吸增强,消耗了更多的有机物,需要更多的光合产物;对于植株来说,进行光合作用的细胞主要是叶肉细胞,而进行呼吸作用的细胞是整个植株所有的细胞,因此低氧条件下,NtPIP基因过量表达株的叶片净光合速率高于野生型才能满足NtPIP基因过量表达株的能量需求。 (4)光合作用光反应实质是光能引起的氧化还原反应,最终接受电子的物质(最终电子受体)是　　　　　　,而最终提供电子的物质(最终电子供体)是　　　　　。  解析:光反应中水在光下分解为H+、O2和e-,e-经传递最终与H+和NADP+结合生成NADPH,因此,光反应中最终的电子供体是H2O,最终的电子受体是NADP+。 NADP+ H2O $