专题二 命题热点二 细胞代谢在提高农作物产量中的应用-【衡中学案】2026年高考生物二轮总复习学案（多选版）

(Rubisco的含量)。据图分析，当胞间CO,浓度低于B点时， 曲线②高于③，是因为②中Rubisco的含量多，固定CO2的能 力强，当胞间C0,浓度高于B点时，曲线②与③重合，说明 Rubisco的量已经不是限制光合速率的因素，而曲线①的光合 速率高于曲线②③，曲线①有较高的光照强度，因此曲线②与 ③重合是由于光照强度不足。曲线①的光照强度高于②，但 是A点之前曲线①和②重合，光照强度不是限制因素，此时最 主要的限制因素是C02浓度。胞间C02浓度为300umol· mol'时，曲线①比②的光合速率高的具体原因是曲线①光照 强度高，光反应速率快，产生更多的ATP和NADPH,使暗反应 速率加快，光合速率高。（3)研究发现，在饱和光照和适宜 CO,浓度条件下，S植株固定CO,生成C3的速率比WT更快。 要验证此结论，实验思路为：用4C标记CO,,分别将S植株与 WT植株置于相同的饱和光照和适宜4C02浓度条件下，定时 检测C3放射性强度，比较S植株与WT植株的C3生成速率。 热点情境直击高考方向 命题热点二 1.B“大豆干花湿荚，亩收石八；大豆干荚湿花，有秆无瓜”，说 明植物在不同的生长发育时期对水分的要求不相同，合理灌 溉可以提高作物产量，A正确；“不稀不稠，一拃出头”，说明合 理密植是增加作物总产量的有效途径，在一定范围内，增加密 度，扩大叶面积，光合产物增加，产量上升，但种植密度过大 光合速率不再增加，而呼吸速率消耗的有机物增加，产量反而 减少，B错误；“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”说明白天 温度适宜、光照强，有利于植物进行光合作用，产生大量的有 机物，夜晚温度降低后，植物的细胞呼吸降低，减少有机物的 消耗，所以温差大有利于有机物积累，增加产量，C正确：“豆 锄三遍”是给豆类松土和除去杂草，松土有利于根的有氧呼 吸，避免无氧呼吸产生有害物质，除去杂草可减少杂草与黄豆 竞争光照等，D正确。 2.C无色透明薄膜可以透过全部波长的光，而红色薄膜只能透 过一部分红光，因此，用红色薄膜代替无色透明薄膜，不利于 提高作物产量，A错误；有机肥可被分解者分解产生C02,因 此增施有机肥可提高C0,浓度，为光合作用提供充足的CO2, 有利于提高光合作用效率，农作物是生产者，只能利用光能， 不能利用有机物中的化学能，B错误；定期对农作物进行松土 能为根系提供更多02，有利于植物根系细胞有氧呼吸，促进 农作物根部细胞吸收无机盐，C正确；施用肥料时离农作物的 根越近，可能使根部细胞周围的土壤溶液浓度越大，导致根细 胞失水，不利于农作物吸收无机盐，D错误。 3.C淹水时，油菜根部细胞由于缺乏O,进行无氧呼吸，利用丙 酮酸产酒精，酒精积累会对植株产生毒害，A正确；水稻根部 部分细胞程序性死亡形成通气腔隙，增加了O2含量，利于植 株进行有氧呼吸，B正确；气孔导度直接影响CO2的吸收，气 孔导度大，进人细胞间隙的CO2就更多，光合速率（在一定范 围内)与气孔导度呈正相关，光合速率上升是由于气孔导度的 增大，C错误；由表中数据可知，除CO2外，叶绿素含量也可以 影响油菜光合速率，D正确 4.(1)具有类囊体，其上分布有光合作用所需的色素和酶 ATP、NADPH (2)更强不含类囊体 (3)AC改造农作物的RuBP羧化酶基因，增强CO,固定能 33 力：将人工设计的代谢路径引入到农作物中，提高农作物的光 合效率 (4)提供氧气（空气）蓝细菌吸收微生物产生的C02植树 造林、减少化石燃料燃烧 【解析】(1)叶绿体中有很多类囊体，类囊体薄膜是光合作 用的场所，其上分布有光反应所需的色素和酶。光能可转化 为ATP、NADPH中的化学能，参与暗反应中C3的还原。(2)由 图可知PEP羧化酶可利用大气中较低浓度的CO,,固定CO, 的能力比RuBP羧化酶强。类囊体薄膜是光反应场所，叶绿 体基质是暗反应场所，维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应， 推测其叶绿体结构上的特点是不含类囊体。(3)根据题干， GOC能直接在叶绿体中催化乙醇酸转化成CO,,并且通过抑 制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，抑制乙醇酸向外 转运，增加叶绿体内的乙醇酸含量，从而转化出更多的C02, 所以G0C型水稻增加了乙醇酸利用率，减少了叶绿体中C02 的损失，但并没有直接加速C再生C,和影响酶活性，故B、D 错误，选A、C。基于上述研究成果，通过增加CO2的含量和固 定，可提高光合速率，因此可通过改造农作物的R山BP羧化酶 基因，增强CO2的固定能力；将人工设计的代谢途径引入农作 物中等措施改造农作物以提高产量。(4)相比于传统污水处 理系统，新型污水处理系统使用蓝细菌，蓝细菌可以进行光合 作用释放氧气，代替传统污水处理系统中曝气装置的提供氧 气（空气）的作用。“碳中和”是指环境中二氧化碳的排放总 量等于吸收总量，在该系统中体现为微生物产生C0,,蓝细菌 可吸收微生物产生的C02。在生产、生活中，人类燃烧化石燃 料，自然界生物的呼吸都会产生二氧化碳，通过植树造林可以 吸收二氧化碳，通过减少化石燃料燃烧可以降低碳的排放量。 5.(1)不同层次土壤内的水分、养分（无机盐）、光能、空间 (2)ATP、光合色素、酶、NADPH等 (3)间作时光饱和，点和最大CO2吸收速率都大于单作时 (4)①南豆12与C品种玉米②bd 【解析】(1)玉米和大豆的根系深浅不一，深根系作物与浅 根系作物搭配，在土壤中各取所需，可以充分利用土壤中的养 分和水分，促进作物生长发育，达到降耗增产的目的：植株应 高矮搭配，这样才有利于通风透光，使太阳光能得以充分利 用。(2)作物可利用氮元素合成与光合作用有关的化合物有 ATP、光合色素、酶、NADPH等。(3)据图可知，间作时光饱和 点和最大C0,吸收速率都大于单作时，因此推测间作玉米对 二氧化碳和光能的利用率较高。(4)①要选择大豆产量最高 的组，应比较各组之间的净光合速率，由表可得，南豆12与C 品种玉米相间种植时，大豆的净光合速率较高，因此应选择的 种植组合是南豆12与C品种玉米。②弱光环境下，光合作 用减弱最主要的原因是光反应减弱，导致NADPH和ATP的 生成减少，并不是由于蒸腾速率降低所致；随着遮光程度的增 加，光反应越来越弱，净光合速率下降，导致胞间CO,浓度增 加，a、c错误，b、d正确。 命题新情境二 .A根冠和萎蔫的叶片是脱落酸的主要合成部位，叶片萎蔫 时，叶片中的脱落酸(ABA)含量会增加，A错误；干旱缺水时， 植物气孔开度减小，吸收的二氧化碳会减少，植物的光合速率 会降低，B正确：植物细胞失水时主要失去自由水，自由水含 量下降，结合水与自由水比值会增大，C正确；缺水会影响植 物体内各种需要水分参与的生理反应，植物对营养物质的吸046 (3)光照过强 其实我们常看到的“厂”字图像并没有画完，如果将光照强度继续增强，会导致后期植 物光合作用强度下降。下降的原因有二，需根据具体题目条件具体分析。 光照强度 第一种原因：光照过强引起叶绿素降解或者酶的活性下降，进而导致光合作用强度 降低。 第二种原因：光照过强引起植物叶片蒸腾作用加快，植物为了避免失水而关闭气孔，导致C02吸收不足，进而导 致光合作用强度降低。 《热点情境直击高考方向 命题热点二 细胞代谢在提高农作物产量中的应用 热点归纳：控制影响作物光合作用和细胞呼吸的环境因素（光照、二氧化碳、水、肥、矿质元素、轮作、间作、补 光、调温)、先进的育种技术、植物生长调节剂、科学防治害虫等措施都能提高作物的产量。 角度一代谢与农业生产 细胞的吸水 合理灌溉 细胞的失水 细胞代谢 合理施肥 物质运输 提高作物产量 光合作用和细胞呼吸 角度二 代谢与科研创新 利用生物技术和细胞代谢 创造生产条件 提高生产效率，改变生产条件 获得更多的劳动产品 角度三光合作用与产量提高 ①补充光源：增加光照强度 ①正其行，通其风：提高二氧化碳浓度 大棚 ②白天升温：光合作用的最适温度 栽种 ②间作套种：充分利用光能 种植 农作物 ③施农家肥：提高二氧化碳浓度 ③合理密植：提高光能利用奉 》命题演练 1.(2025·郑州模拟)地方农谚是劳动人民多年丰富经验的概括，它蕴含着深刻的科学道理。下列是种植黄豆的 四句农谚，其中解释有误的是 ( 选项 农谚 解释 “大豆干花湿荚，亩收石八；大豆干荚 A 植物在不同的生长发育时期对水分的要求不相同 湿花，有秆无瓜” “不稀不稠，一拃(zhǎ，15厘米左右) 提高黄豆的种植密度，可提高光合作用速率，增加 B 出头” 产量 “白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧 C (pěng)” 适当提高昼夜温差，有利于有机物积累，增加产量 锄地可疏松土壤，有利于根的有氧呼吸；锄地可减 D “豆锄三遍，荚生连串” 少杂草与黄豆的竞争 047 2.(2025·十堰模拟)根据农作物的生长规律合理耕种，能显著提高农作物的产量。下列叙述正确的是 A.大棚种植时，选择红色薄膜比无色透明薄膜的产量更高 B.给农作物施用有机肥，能为农作物提供多种无机盐和能量 C.定期对农作物进行松土，有利于农作物根部细胞吸收无机盐 D.为了便于农作物吸收无机盐，施用肥料时离农作物的根越近越好 3.(2025·武汉模拟)与水稻轮作的油菜常常会积水导致根系缺氧、光合速率下降，造成减产。对油菜进行淹水 处理，测定有关指标并进行分析，结果见下表。下列叙述错误的是 () 项目 光合速率 叶绿素含量 气孔导度 胞间C02浓度 光合速率 1 叶绿素含量 0.86 1 气孔导度 0.99 0.90 1 胞间C02浓度 -0.99 -0.93 -0.99 注：气孔导度表示气孔张开程度。表中数值为相关系数()，越接近1，相关越密切。r>0时，两者呈正相关； r<0时，两者呈负相关。 A.淹水时，油菜根部细胞利用丙酮酸产酒精，酒精积累会对植株产生毒害 B.水稻根部部分细胞程序性死亡形成通气腔隙，利于植株进行有氧呼吸 C.气孔导度与光合速率呈正相关，气孔导度的增大是由于光合速率上升 D.综合分析表中数据，推测除CO2外还存在其他因素影响油菜光合速率 4,(2025·扬州模拟)研究人员拟通过在植物体内构建人工代谢途径进一步提高植物的固碳能力，助力减少大气 中的C0,浓度，实现“碳中和、碳达峰”。 (1)在光下，玉米细胞中的叶绿体是进行光合作用的场所，它所具备的与完成光反应过程相适应的结构特点是 ,在此经过一系列的变化光能转化为 中的化学能参与暗 反应 (2)水稻、小麦等属于C,植物，而高粱、玉米等属于C4植物。请结合图1玉米光合作用过程示意图分析，与 RBP羧化酶相比，PEP羧化酶固定CO2的能力 维管束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应，推 测其叶绿体结构上的特点是 叶肉细胞 维管束鞘细胞 大气中C02 低C02+C, PEP羧化酶，C →C4 →高C02 RuBP羧化酶 卡尔文 循环 →产物 图1 (3)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径(G0C),能直接在叶绿体中催化乙醇酸 转化成CO2,同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC型水 稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括下列选项中的 0 基于上述研究成果，提出两条改 造农作物以提高产量的措施： A.G0C型水稻新增的代谢途径，增加了乙醇酸利用率 B.GOC型水稻新增的代谢途径，直接加速了C再生C C.G0C型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中C02损失 D.GOC型水稻内催化乙醇酸转化成CO2的酶活性比RuBP羧化酶活性高 048 (4)“碳中和”是指环境中二氧化碳的排放总量等于吸收总量。“碳中和”理念常用于指导生产生活，如污水处 理等。图2中新型污水处理系统，用蓝细菌代替传统污水处理系统中曝气装置 的作用，该 系统“碳中和”理念体现在 请从不同角度列举符合“碳中和”理念的生产、生 活实例： 传统污水处理系统 新型污水处理系统 微生物代谢 (CH,0)< 污水→ 曝气装置 →水、C02 污水 →水 微生物 C 蓝细菌 >C0 图2 5.(2025·郑州模拟)加大对大豆高产品种和玉米、大豆间作（间作是指在同一土地上按照一定的行、株距和占地 的宽窄比例种植不同种类的农作物)，能稳定粮食生产。根据所学知识，回答下列问题： (1)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 (至少答出2点)等资源提高农作物产量。 (2)与大豆共生的根瘤菌可以固氮，供作物利用。作物可利用氮元素合成与光合作用有关的化合物 (写出两个即可)，提高光合速率，增加产量。 (3)如图是玉米与某豆科作物间作和单作时，在不同光照强度下测得的单株 17 间作 玉米吸收C0,速率。（假设间作与单作时各农作物间的株距相同）据图图 10 单作 判断，间作玉米对二氧化碳和光能的利用率较高，做出此判断的依据是日 0 光照强度 (4)不同的玉米品种会为大豆带来不同的遮光效果，为研究最佳的相间种植 组合，用黑色遮阳网模拟不同玉米的遮光效果，设CK(正常光照)、A,(一层黑色遮阳网遮阴，模拟C品种 玉米)、A,(两层黑色遮阳网遮阴，模拟D品种玉米)3个处理组，每组中均种植南豆12和桂豆3号两种大 豆若干株，部分实验结果如表所示。 净光合速率Pn/ 气孔导度Gs/ 胞间C02浓度Ci/ 蒸腾速率T/ 品种 处理 (mol·m2·sl) (umol·m2.s-l) (umol·m2·s-1) (umol·m2·s-l) CK 18.074 0.438 260.999 5.006 南豆12 A 17.505 0.336 274.026 4.679 A2 12.503 0.304 327.818 4.561 CK 20.102 0.430 275.182 5.682 桂豆3号 A 17.503 0.348 286.178 5.040 A2 11.052 0.231 308.160 3.204 ①根据上表，为尽可能提高相间种植时大豆的产量，应选择的种植组合是 ②根据上表，请判断以下哪些结论成立 0 .弱光环境下，大豆植株气孔开放程度下降，导致蒸腾速率降低，引起光合作用减弱 b.弱光环境下，光照强度不足，限制了光反应，导致净光合速率降低 c.随着遮光程度的增加，胞间C02浓度不断增加，促进净光合速率 d.随着遮光程度的增加，净光合速率下降，导致胞间C02浓度增加