第三单元 第15课时 光合作用的影响因素及其应用（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（苏教版 江苏专用）

第15课时　光合作用的影响因素及其应用 课标要求 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。 考情分析 1.探究环境因素对光合作用强度的影响 2022·海南·T3 2.单、多因子变量对光合作用强度影响的机理辨析 2023·北京·T3　2023·湖北·T11　2023·重庆·T19　2023·山东·T21 2023·广东·T18　2022·山东·T21　2022·广东·T18　2022·辽宁·T22　2022·江苏·T20　2022·北京·T2　2021·福建·T17　2021·山东·T21 2021·河北·T19　2021·海南·T21　2021·北京·T3　2021·广东·T15 2021·辽宁·T2　2021·湖南·T7 考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响 1．影响光合作用强度的因素 2．探究不同光质的光对植物光合作用的影响 (1)实验原理 叶绿体中的色素对不同光质的光有不同的吸收峰值。叶绿素a和叶绿素b在蓝光区和红光区各有两个吸收高峰，类胡萝卜素的吸收高峰在蓝光区。 (2)实验流程 (3)实验结果分析 脱色后的叶片染色后明显变蓝，说明叶绿体中的色素对该组玻璃纸透过的光的吸收值大。没有明显变蓝的吸收值较小。 考向一　探究环境因素对光合作用强度的影响 1．如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是(　　) A．NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2 B．单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多 C．氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量 D．拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点 答案　C 解析　氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻净光合作用产生的O2量，即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值，C错误。 2．(2022·海南，3)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 答案　B 解析　本实验是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最低，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。 考点二　辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 1．内部因素 (1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 (2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 注：影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。 (3)叶面积指数 2．外部环境因素 (1)单因子变量对光合速率的影响 ①光照强度 ②CO2浓度 ③温度 ④水分或矿质元素 (2)多因子变量对光合速率的影响 判断正误 (1)温室条件下，通过增施农家肥增产的原因是其可以提高作物对有机物的吸收(　×　) 提示　有机肥在土壤中被微生物分解时会释放CO2，增加了大棚中的CO2浓度，进而促进了光合作用，为作物自身提供了必需的物质，因此有利于作物增产。 (2)适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度(　√　) (3)玉米幼苗从土壤中吸收的水分主要用于光合作用(　×　) 提示　玉米幼苗从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。 (4)生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率就随之增加(　×　) 提示　较弱光照条件下，在叶绿体基质中光反应产生的ATP和NADPH较少，即使CO2浓度升高，光合速率并不随之增加，此时限制光合作用的环境因素是光照强度。 (5)整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和细胞呼吸强度相等(　×　) 提示　整株植物处于光补偿点时，此时植株既不从环境吸收CO2，也不向环境释放CO2，即光合作用吸收的CO2不来自外界，完全由细胞呼吸释放的CO2提供；整株植物细胞皆进行细胞呼吸，而光合作用在叶肉细胞等部分植物细胞中进行，所以叶肉细胞的光合作用强度应大于细胞呼吸强度。 光合作用是一系列的光化学步骤和物质转变过程，影响其变化的因素也是多方面的，请同学们结合如下问题深度认知各种因素影响光合作用变化的内在机理。 (1)若图1为某作物光合速率随光照强度的变化曲线。请绘出B点时，该植物的叶肉细胞中的气体交换图解。 提示　如图所示 (2)上述曲线图是在光合作用的最适温度25 ℃条件下测得数据绘制的曲线，现若将温度提高至细胞呼吸的最适温度30 ℃，再测得数据绘制曲线，则图中A、B、C、D点分别如何移动？若该植物缺少镁离子，则图中A、B、C、D点分别如何移动？若上述曲线图是阳生植物的相关曲线，则阴生植物的曲线中B、C、D点分别如何移动？ 提示　若将温度提高至细胞呼吸的最适温度30 ℃，则图中A点下移，B点右移，C点左下移，D点左移。若植物缺少镁离子，则A点不动，B点右移，C点左下移，D点左移。阴生植物的曲线中B点左移，C点左下移，D点左移。 (3)如果将光照强度继续加强，会导致后期植物光合作用下降，其原因可能有两种：第一种原因为光照强度过强引起叶绿素降解，进而导致光合作用降低。第二种原因为光照强度过强引起植物叶片蒸腾作用加快，植物为了避免失水过多而关闭部分气孔，导致CO2吸收不足，进而导致光合作用降低。 (4)为了选择适宜栽种的该作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点，结果如图2和图3。最适宜在果树林下套种的品种是S2，理由是S2达到光饱和点和光补偿点所需要的光照强度都最低，因而适宜生长在光照比较弱的环境中。最适应较高光照强度的品种是S3。若增加环境中CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变，原因可能是在超过原光饱和点的光照强度下，S2的光反应产生了过剩的NADPH和ATP，而S3在光饱和点时可能①②③(填序号，多选)。 ①光反应已基本饱和 ②暗反应已基本饱和 ③光、暗反应都已基本饱和 　 考向二　辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理 3．(2022·北京，2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(　　) A．低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高 B．在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高 C．CO2浓度为200 μL·L－1时，温度对光合速率影响小 D．10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高 答案　D 解析　10 ℃条件下，CO2浓度为200 μL·L－1至370 μL·L－1时，光合速率有显著提高，而CO2浓度为370 μL·L－1至1 000 μL·L－1时，光合速率无明显的提高，且题图中只做了三种不同CO2浓度的实验组，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。 4．(2021·广东，15)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(图1所示)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图2所示)，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，下列叙述错误的是(　　) A．t2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) B．t1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) C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 答案　D 解析　相比于野生型拟南芥WT，突变体t1更适合生长在弱光环境中，突变体t2更适合生长在强光环境中，在适当的光照强度下，三者的光合速率有一定的差异，但当光照强度达到光饱和点后，光合速率不再随光照强度的增加而增加，三者光合速率的差异也不再随光照强度的增加而变大，D错误。 考向三　光呼吸和光抑制 5．(2022·江苏，20)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题： (1)图Ⅰ中，类囊体薄膜直接参与的代谢途径有__________(从①～⑦中选填)，在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是________________。 (2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的__________在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。 (3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b(图Ⅱ)。 ①曲线a,0～t1时段(没有光照，只进行细胞呼吸)段释放的CO2源于细胞呼吸；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于______________________。 ②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是________________________。 (4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，从而降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的__________价值。 答案　(1)①⑥　叶绿素a和叶绿素b　(2)过氧化氢　(3)①细胞呼吸和光呼吸　②光合作用强度等于光呼吸和细胞呼吸强度　(4)直接 解析　(1)类囊体薄膜上发生的反应有水的光解产生NADPH与氧气，以及ATP的形成，即①⑥。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b两种，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用红光照射参与反应的主要是叶绿素a和叶绿素b。(2)过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O，所以在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的过氧化氢在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。(4)图Ⅲ代谢途径降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生态系统的能量，是直接价值的体现。 拓展延伸　光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco具有两面性(或双功能)。 (2)过程 (3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4)危害 ①在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳(1/4)以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。 ②光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。 (5)意义 ①防止强光对叶绿体的破坏：强光时，光反应速率大于暗反应速率，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，自由基会损伤叶绿体；强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 ②回收了3/4的碳元素，避免了过多的碳损失。 ③消除乙醇酸(C2)，避免了乙醇酸(C2)积累，使细胞免受伤害。 ④在干旱和高辐射胁迫下，叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低、CO2进入受阻时，光呼吸释放的CO2能被卡尔文循环再利用，以维持糖类等有机物的合成。 6．(2022·山东，21)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。 (1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是__________。 (2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有________________________________、_____________________________________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是______________________________________。 (3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过____________________________发挥作用。 答案　(1)蓝紫光　(2)NADPH、ATP等的浓度不再增加　CO2浓度有限　光能的吸收速率继续增加，使水的光解速率继续增加　(3)减弱　促进光反应中关键蛋白的合成 解析　(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫光。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能是通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用的。 拓展延伸　光抑制 植物的光合系统所接受的光能超过光合作用所能利用的量时，光合功能便降低，这就是光合作用的光抑制。 (1)光抑制机理：光合系统的破坏，PS Ⅱ是光破坏的主要场所。发生光破坏后的结果：电子传递受阻，光合效率下降。 (2)光抑制的主要防御机制 ①减少光吸收，植物体也可以通过叶运动(减少叶片与主茎的夹角)或叶绿体运动这种对强光的快速响应以减少对光的吸收，从而避免光抑制。 ②增加热耗散：a.当依赖能量的叶绿素荧光猝灭增加时，通过增加激发能的热耗散可以部分避免光抑制。降低光饱和条件下的PSⅡ的光化学效率，可以避免光抑制破坏的发生。b.在强光下非光辐射能量耗散增加的同时，玉米黄素含量增加，玉米黄素与激发态的叶绿素作用，从而耗散其激发能，保护光合机构免受过量光能破坏。 ③进行光呼吸：C3植物的光呼吸有很高的能量需求。光呼吸可以防止强光和CO2亏缺条件下发生光抑制。 1．影响光合速率的外界因素主要是光照强度、温度、CO2浓度等。 2．“正其行，通其风”是通过提高二氧化碳浓度来提高光合作用速率的。夜晚适当降低温度是为了减少细胞呼吸有机物的消耗来增加一天中有机物的积累量。 3．整个植株表现为单位时间内CO2吸收量为0时，该植株叶肉细胞的光合作用强度大于(填“大于”“等于”或“小于”)叶肉细胞的细胞呼吸强度，原因是该条件下叶肉细胞的光合速率等于整个植株的细胞呼吸速率，因此叶肉细胞的光合速率大于叶肉细胞的呼吸速率。 4．(2018·全国Ⅲ，29节选)植物的叶面积与产量关系密切。叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。由图可知，当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均增加。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低。 5．(2020·全国Ⅰ，30节选)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能 利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是A和C，选择这两种作物的理由是作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用。 作物 A B C D 株高/cm 170 65 59 165 光饱和点/ (μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623 6.(2019·全国Ⅰ，29)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。与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会降低，出现这种变化的原因是气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少。 7．在光照条件下，叶肉细胞中还会进行光呼吸，即O2与CO2竞争性结合RuBP(C5)，O2与RuBP(C5)在Rubisco催化作用下经一系列反应释放CO2的过程，该过程会消耗ATP和NADPH，因此提高农作物的产量需要降低光呼吸。 (1)增施有机肥可以降低光呼吸，理由是有机肥被微生物分解后，使CO2浓度升高，促进Rubisco催化RuBP(C5)与CO2反应，从而降低光呼吸。 (2)从反应条件和能量来看光呼吸与有氧呼吸的区别在于光呼吸需要在光照条件下进行，且消耗能量；而有氧呼吸在有光或无光条件下都能进行，且释放能量。 课时精练 一、单项选择题 1．生物实验中经常用到定性分析和定量分析，前者是确定研究对象是否具有某种性质或某种关系；后者是研究观察对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。下列有关探究光合作用的实验表述错误的是(　　) A．“探究光照强度对光合作用强度的影响”需定量分析有光和无光条件下光合作用速率的不同 B．“光合作用的探究历程”中的实验主要是定性分析，以探究光合作用的条件、原料和产物等 C．“探究光合作用的最适温度”先要设计温度梯度比较大的预处理实验来定量分析实验条件 D．“探究环境因素对光合作用强度的影响”的定量分析实验中可以用O2释放量作为观测指标 答案　A 解析　探究光照强度对光合作用的影响，应定量分析不同光照强度下光合作用速率的不同，A错误。 2．(2023·北京，3)在两种光照强度下，不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对此图理解错误的是(　　) A．在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升 B．在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关 C．在图中两个CP点处，植物均不能进行光合作用 D．图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大 答案　C 解析　CO2吸收速率代表净光合速率，在低光强下，CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升，植物需要从外界吸收的CO2减少，A正确；在高光强下，M点左侧CO2吸收速率升高，主要原因是随着温度的升高，光合酶的活性增强，B正确；CP点代表呼吸速率等于光合速率，植物可以进行光合作用，C错误；图中M点处CO2吸收速率最大，即净光合速率最大，光合速率与呼吸速率的差值最大，D正确。 3．(2023·湖北，11)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%～8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　) A．细胞呼吸变强，消耗大量养分 B．光合作用强度减弱，有机物合成减少 C．蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫 D．叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少 答案　D 解析　在一定温度范围内，随着温度的升高，呼吸酶的活性增强，细胞呼吸变强，消耗大量养分，A正确；高温使气孔导度变小，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B正确；高温使作物蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。 4．(2021·湖南，7)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是(　　) A．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用 B．在暗反应阶段，CO2不能直接被还原 C．在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降 D．合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度 答案　A 解析　弱光条件下植物没有O2的释放，有可能是光合作用强度小于或等于细胞呼吸强度，光合作用产生的氧气被细胞呼吸消耗完，此时植物虽然进行了光合作用，但是没有O2的释放，A错误；CO2性质不活泼，在暗反应阶段，一个CO2分子被一个C5分子固定以后，很快形成两个C3分子，在有关酶的催化作用下，C3接受ATP释放的能量并且被NADPH还原，因此CO2不能直接被还原，B正确；在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，光合作用产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C正确；合理密植可以充分利用光照，增施有机肥可以为植物提供矿质元素和CO2，这些措施均能提高农作物的光合作用强度，D正确。 5．(2024·镇江高三期中)已知小麦光合作用最适温度为25 ℃，细胞呼吸最适温度为30 ℃，科学家研究小麦30 ℃时光照强度与光合作用强度的关系，得到如图所示曲线。下列有关叙述错误的是(　　) A．在25 ℃条件下研究时，cd段位置会上移，a点会上移 B．b点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体 C．其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向左移动 D．c点之后小麦光合作用强度不再增加可能与光合色素的量有关 答案　C 解析　Mg是构成叶绿素的元素，其他条件适宜，当植物缺Mg时，叶绿素含量减少，光合作用强度减弱，细胞呼吸强度不变，b点将向右移动，C错误。 6．在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响，科研小组将无机肥溶于土壤浸出液配制了不同浓度的盐溶液，利用这些盐溶液进行了相关实验，结果如表。下列说法正确的是(　　) 盐浓度/(mmol·L－1) 最大光合速率/[μmol (CO2)·m－2·s－1] 呼吸速率/[μmol (CO2) ·m－2·s－1] 0(对照) 31.65 1.44 100(低盐) 36.59 1.37 500(中盐) 31.75 1.59 900(高盐) 14.45 2.63 A.细胞中大多数无机盐以化合物形式存在 B．植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸产生的CO2量来测定 C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多 D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降 答案　D 解析　植物的呼吸速率应该是测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而不是只测定根细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生的有机物更多，而消耗的有机物更少，C错误。 二、多项选择题 7．(2024·宿迁高三期中)为了解干旱胁迫对马尾松幼苗的生长、生理及光合特性的影响，某小组以 1 年生马尾松幼苗为实验材料，采用温室土培盆栽进行干旱胁迫处理，按如图所示方案进行实验，分别测定胁迫 0、15、30、45、60 d 时的相关指标。下列分析错误的是(　　) 注：丙二醛是膜脂过氧化产物，其含量与生物膜受损程度呈正相关。 A．该实验的自变量有光照时间、干旱胁迫时间、干旱程度 B．与对照组相比，T1、T2和 T3组各测量指标的总体变化趋势可能存在差异 C．丙二醛含量增加，提高了细胞渗透压，这有利于幼苗适应干旱环境 D．只要马尾松幼苗针叶的糖类合成量大于其消耗量，幼苗的干重就会不断增加 答案　ACD 解析　本实验的自变量是干旱胁迫时间和含水量(干旱程度)，不包括光照时间，A错误；与对照组相比，T1、T2、T3组的生长和光合指标的测量值会下降，而生理指标的测量值会上升，B正确；丙二醛是膜脂过氧化产物，其含量与生物膜受损程度呈正相关，丙二醛含量增加，生物膜结构受损程度增加，将不利于幼苗适应干旱环境，C错误；马尾松幼苗针叶的糖类合成量大于其消耗量，幼苗的干重也不一定会不断增加，因为幼苗植株中还有许多细胞不能合成有机物，只消耗有机物，D错误。 8．(2024·徐州高三联考)研究发现，植物在高盐环境中会产生大量的活性氧，如过氧化氢等。活性氧会攻击磷脂分子，影响植物的光合作用。为了研究褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿光合作用和生理指标的影响，科研人员用中苜1号和WL903两种紫花苜蓿为材料，设置了对照组(CK组)、NaCl 组(200 mmol/L NaCl＋1/2 Hoagland 营养液)和 MT 组(100 μmol/L 褪黑素＋200 mmol/L NaCl＋1/2 Hoagland 营养液)进行实验，结果如图所示。 下列叙述正确的是(　　) A．CK组需要添加等量的1/2 Hoagland营养液 B．由图可知，盐胁迫能降低紫花苜蓿的光合作用速率 C．在盐胁迫下，WL903具有更强的抗逆性 D．褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤 答案　ABD 解析　对照组(CK组)的处理是没有盐胁迫也不加褪黑素，其他条件不变，故需要添加等量的1/2 Hoagland营养液，A正确；盐胁迫的环境即只添加NaCl的组，即NaCl组，与CK组相比，中苜1号和WL903的净光合速率均低于CK组，B正确；WL903与中苜1号相比，有盐胁迫时，净光合速率和CAT活性均比中苜1号低，说明WL903抗逆性更弱，C错误；MT组净光合速率和CAT活性均比NaCl组高，说明褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤，D正确。 9．(2024·常州高三质检)植物在光照、高氧及低二氧化碳情况下可以发生五碳化合物与氧气结合而阻止暗反应的过程。为了研究某种树木树冠上、下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的甲、乙两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．甲叶片是树冠下层叶，乙叶片是树冠上层叶 B．实验选材时，所选取的甲、乙两种叶片面积必须相同 C．a、b两点，相同面积的甲、乙两种叶片的叶绿体吸收CO2的速率相等 D．c、d两点，相同面积的甲叶片的叶绿体释放O2的速率可能相等 答案　AD 解析　甲叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于乙叶片，因此甲叶片来自树冠下层，乙叶片来自树冠上层，A正确；实验选材时，所选取的甲、乙两种叶片面积不需要相同，因为净光合速率与叶片面积无关，B错误；a、b两点，相同面积的甲、乙两种叶片的叶绿体吸收CO2的速率不相等，因为此时净光合速率为0，所以吸收CO2的速率等于光照强度为0时的净光合速率的绝对值，C错误；c、d两点，相同面积的甲叶片的叶绿体释放O2的速率可能相等，因为叶片内叶绿体的数目不确定，所以单个叶绿体释放O2的速率可能相等，D正确。 三、非选择题 10．(2023·广东，18)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)。 水稻材料 叶绿素(mg/g) 类胡萝卜素(mg/g) 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 分析图表，回答下列问题： (1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和______________________，叶片主要吸收可见光中的________光。 (2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________________________________________________________________________。 (3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体______________，是其高产的原因之一。 (4)试分析在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题：________________________________________________________________________。 答案　(1)类胡萝卜素/叶绿素比值上升　蓝紫　(2)高于　呼吸速率较高　(3)有机物积累较多　(4)如图所示 为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT 解析　(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现黄绿色。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，由ygl叶片呈黄绿色可推测，叶片主要吸收蓝紫光。(2)根据图a净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光照强度，ygl有较高的光补偿点，可能原因是一方面光合速率偏低，另一方面是呼吸速率较高，结合题意可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。(3)ygl净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此其产量较高。(4)由于ygl呼吸速率较高，且有较高的光补偿点，因此在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率趋势曲线图如答案所示。根据两图可提出问题：为什么达到光饱和点时，ygl的净光合速率高于WT? 11．(2021·山东，21)光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SoBS溶液处理对叶片细胞呼吸的影响忽略不计。 SoBS浓度(mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 光合作用强度(CO2μmol·m－2·s－1) 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7 光呼吸强度(CO2μmol·m－2·s－1) 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3 (1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的__________中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是________________________________________________________________________。 (2)与未喷施SoBS溶液相比，喷施100 mg/L SoBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度______(填“高”或“低”)，据表分析，原因是_________________ ________________________________________________________________________。 (3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在________________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 答案　(1)基质　光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多　(2)低　喷施100 mg/L SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等　(3)100～300 解析　(3)光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在 SoBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。 12．(2023·山东，21)当植物吸收的光能过多时，过剩的光能会对光反应阶段的PSⅡ复合体(PSⅡ)造成损伤，使PSⅡ活性降低，进而导致光合作用强度减弱。细胞可通过非光化学淬灭(NPQ)将过剩的光能耗散，减少多余光能对PSⅡ的损伤。已知拟南芥的H蛋白有2个功能：①修复损伤的PSⅡ；②参与NPQ的调节。科研人员以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结果如图所示。实验中强光照射时对野生型和突变体光照的强度相同，且强光对二者的PSⅡ均造成了损伤。 (1)该实验的自变量为____________________。该实验的无关变量中，影响光合作用强度的主要环境因素有_______________________________________________(答出2个因素即可)。 (2)根据本实验，________(填“能”或“不能”)比较出强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱，理由是_______________________________________________________。 (3)据图分析，与野生型相比，强光照射下突变体中流向光合作用的能量________(填“多”或“少”)。若测得突变体的暗反应强度高于野生型，根据本实验推测，原因是________________________________________________________________________。 答案　(1)光、H蛋白　CO2浓度、温度、水分、矿质元素等　(2)不能　突变体中PSⅡ损伤小，但不含有H蛋白，不能修复；野生型中PSⅡ损伤大，但能修复　(3)少　突变体的NPQ强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤 解析　(1)以拟南芥的野生型和H基因缺失突变体为材料进行了相关实验，结合题图分析，实验的自变量有光、H蛋白；影响光合作用强度的主要环境因素有CO2浓度、温度、水分、矿质元素等。(2)据图分析，强光照射下突变体的NPQ强度比野生型的高，能减少强光对PSⅡ复合体的损伤。但是野生型含有H蛋白，能对损伤后的PSⅡ进行修复，故不能确定强光照射下突变体与野生型的PSⅡ活性强弱。(3)据图分析，强光照射下突变体中NPQ强度高，而NPQ能将过剩的光能耗散，从而使流向光合作用的能量减少；突变体的NPQ强度高，能够减少强光对PSⅡ的损伤且减少作用大于野生型H蛋白的修复作用，这样导致突变体的PSⅡ活性高，能为暗反应提供较多的NADPH和ATP，促进暗反应进行，因此突变体的暗反应强度高于野生型。 学科网（北京）股份有限公司 $