2026届高三生物专题复习课件：提高农作物产量

提高农作物产量 细胞 个体 种群 群落 生态系统 背景：2025年末中国总人口约14.05亿，中国这样一个14亿多人口的发展中大国，粮食一直是“天字第一号”的大问题。尽管粮食产量连年增长，但我国粮食市场仍处于供求紧平衡状态。 如何在有限的耕地上实现农作物产量最大化？ 净光合速率=总光合速率 -呼吸速率 一、细胞水平—改善农作物的细胞代谢 细胞代谢 提高光合作用强度 适当降低细胞呼吸强度 改善光照条件 增大光照强度 调整光质成分 延长光照时间 增大CO2浓度 无机盐 水分 增大昼夜温差 真题演练 植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是 。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在________点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B点的移动方向是_______。 植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 B 右上方 将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度______；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量_______。 低 下降 真题演练 一、细胞水平—改善农作物的细胞代谢 研究发现干旱、炎热的条件下C3作物（水稻）会明显减产,试结合左图分析其原因。 Rubisco 干旱、炎热的条件 水稻明显减产 气孔关闭 CO2减少 C5与CO2结合减少 有机物合成减少 C5与O2结合增多 有机物损耗增加 研究发现干旱、炎热的条件下C3作物（水稻）会明显减产,试结合左图分析其原因。 干旱、炎热的条件下，气孔关闭，会阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片，在CO2很少而O2很多的情况下，Rubisco更多催化C5与O2的结合，光呼吸速率更强，有机物消耗更多；同时C5与CO2结合减少，有机物的合成更少,水稻明显减产。 （起因）描述事实 分析本质 得出结果（结果） 一般来自题干信息，可以照搬 根据题干信息，关联教材有关生物学原理、规律等，合理解释 一般来自题干信息，可以照搬 （起因）描述事实 分析本质 得出结果（结果） 一般来自题干信息，可以照搬 根据题干信息，关联教材有关生物学原理、规律等，合理解释 一般来自题干信息，可以照搬 练习. 洪涝灾害出现时，稻田长期被水淹，造成水稻根系腐烂、叶片黄化。结合所学知识，你认为出现这种现象最可能的原因是什么？ 稻田长期被水淹，缺氧条件下，水稻根细胞有氧呼吸减弱，主要进行无氧呼吸。 ①水稻根细胞无氧呼吸产生的酒精对水稻根细胞有毒害作用，造成根系腐烂； ②无氧呼吸能量转化效率较低，水稻根细胞能量供应不足，无机盐吸收受阻，Mg2+吸收量不足，叶绿素合成减少，叶片黄化。 净光合速率=总光合速率 -呼吸速率 -光呼吸速率 讨论：如何降低水稻光呼吸，提高水稻产量？（结合光呼吸和CO2浓缩机制思考） 讨论：如何降低水稻光呼吸，提高水稻产量？（结合光呼吸和CO2浓缩机制思考） 资料1：Rubisco是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低，PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍 资料2：C4植物光合作用过程 C4玉米 与载体拼接 水稻细胞 C4水稻 提取 表达PEP基因 导入 PEP酶基因 重组DNA分子 1.目的基因的筛选与获取 2.基因表达载体的构建 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的 检测与鉴定 培育C4水稻 二、个体水平—改良作物遗传特性 仿生C4空间浓缩机制——C3作物的C4化改造 基因工程 碳代谢流分析表明，ZmPEPC可以在水稻中有效工作，完成C4光合途径的羧化反应。但遗憾的是，该转基因水稻不能完成后续的PEP再生构建完整的C4循环。 11 新蛋白质预期功能 改造或合成 分子设计 转录 翻译 折叠 基因 DNA 新蛋白质新功能 氨基酸序列多肽链 蛋白质 三维结构 mRNA 获得CO2高亲和力的Rubisco酶 蛋白质工程 通过转基因技术或蛋白质工程技术，可能进一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有__________。 A．改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成 B．改造植物的Rubisco基因，增强CO2固定能力 C．将CO2浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物 BC 真题演练 模拟植物自身机制的光合效率提升技术前沿 1. 仿生C4空间浓缩机制——C3作物的C4化改造 2. 仿生酶学优势——改造Rubisco与PEPC酶的催化特性 3. 仿生藻类/蓝细菌转运机制——强化无机碳吸收与富集 4. 仿生CAM时间机制——调控作物气孔与碳储存节律 方 法 原理 应 用 杂交育种 矮杆抗病小麦的培育 诱变育种 高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种、太空辣椒 单倍体育种 快速培育矮杆抗病小麦 多倍体育种 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 转基因育种 转基因抗虫棉；转基因抗除草剂玉米 细胞工程育种 植物组织培养 微型繁殖、作物脱毒 植物体细胞杂交育种 可育性“白菜－甘蓝” 二、个体水平—改良作物遗传特性 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 细胞全能性 细胞的全能性；细胞膜的流动性 “源”——光合产物的产生器官 “库”——光合产物卸出或储存的部位 二、个体水平—通过激素进行调节 叶片 根、果实、种子、茎 思考：如果果实过多或过少有何影响？ 果实过多：叶片制造的有机物不够分，叶片“入不敷出”，早衰、变黄、脱落，每个果实得到的营养变少→ 果实小、品质差、产量低 果实过少：消耗少，叶片制造的有机物运不出去，叶片内有机物积累过多，抑制光合作用（反馈抑制），叶片生长过旺，只长叶不结果，产量严重下降 措施：生长素能蔬花蔬果，也能落花落果 合适库源比 二、个体水平—通过激素进行调节 你还想到其他运用激素调节，一定程度上提高农作物产量的例子吗? 生长素 细胞分裂素 赤霉素 脱落酸 促进结实（无子果实） 促进细胞伸长、促进种子萌发 延缓叶片衰老，延长光合作用时间 提高抗逆性（干旱） 矮壮素/多效唑，防止徒长倒伏，促进有机物向果实运输。 【练习】a.花生在开花时因大风等因素，没有完成受精作用，能补救吗？ b.辣椒在开花时因大风等因素，没有完成受精作用，能补救吗？ c.芹菜在开花时因大风等因素，没有完成受精作用，如何补救？ 无法补救。 喷用一定浓度的生长激素，获得无籽果实。 多施氮肥，促进茎杆生长。(提高纤维产量) 二、种群水平—合理密植 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_______。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 增加 二、群落水平—立体农业角度 大豆玉米带状复合种植模式能大幅提高农田的生产效益，有助于缓解我国目前大豆、玉米严重依赖进口的严峻形势。 （1）据图分析，应选择 （填“平展型”或“半紧凑型”或“紧凑型”）的玉米品种， （填“耐阴型”或“不耐阴型）的大豆品种。原因是？ ①选择紧凑型玉米能增加单位面积的种植量，增加有效光照面积；同时减少对大豆植株的遮挡； ②选择耐阴型大豆能利用玉米透过的较弱光照进行光合作用； ③整体而言，可以增加农田作物总产量。 二、群落水平—立体农业角度 （2）某研究人员进行了不同行比配置对玉米、大豆产量影响的探究实验，实验共设置5个处理，下表为当年所测得的玉米、大豆产量。请回答下列问题： I表格数据说明，与单作相比，间作对大豆产量的影响是 ，但随着大豆播种行数的增加，大豆产量 （“增加”、“降低”或“基本不变”）。 间作降低了大豆产量 处理 玉米产量 大豆产量 单作大豆 － 3562，8 单作玉米 15145.1 － 2行玉米1行大豆 15793.2 2660.6 2行玉米2行大豆 17654.3 3431.0 2行玉米3行大豆 17876.6 3539.8 合理施肥: 中耕松土: 合理密植: 轮作: 套种: 间作: 无机肥料（氮肥、钟肥)：扩大叶面积、增加叶绿素含量 有机肥料(秸秆等)土壤微生物分解后，不仅提供矿质元素，还提供CO2，还可改善土壤结构 增加上壤透气性，有利于矿质元素的吸收 去除杂草，促使根系伸展，调节土壤水分状况 降低种内竞争强度，充分利用光能和土壤中矿质元素 强化空气流通，有利于提高CO2含量 均衡利用土壤养分；调节土壤肥力；防治病、虫、草害 充分利用空间，延长后季作物的生长期，增加了光能利用率 增加单位土地的有效光合面积，提高光能利用率，降低作物之间的竞争，提高土地资源利用率 传统农业生产模式及应用 思考：回归教材，还有没有其他措施能够增加农作物产量？ 稻鸭共作模式 合理利用生态原理，提高作物产量： ①鸭子除草、除虫： 减少种间竞争，除去杂草可以改变能量流动的方向， 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 ②鸭粪还田： 鸭粪中的有机物可被微生物分解成CO2和无机盐等被水稻利用。 ③鸭子松土： 鸭子的活动可以增加土壤和水中O2的浓度，促进根的有氧呼吸，产生更多的能量，有利于离子的吸收。 使能量得到最有效的利用 二、生态系统水平—立体农业角度 增加农作物产量措施 通过激素进行调节 改善农作物的细胞代谢 光照、CO2浓度、温度、矿质元素、水分等 合理密植 细胞 个体 种群 群落 科学种植方式 生态系统 能量流动、物质循环、信息传递 改良作物遗传特性 立体农业、轮作、间作套种、种间关系、生态位 教材章节 提高农作物产量措施 必修二第六章第1节 杂交育种与诱变育种 在农业生产中，杂交育种是改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法；我国诱变育种培育成了“黑农五号”等大豆品种，产量提高了16%,含油量比原来的品种提高了2.5% 必修二第六章第2节 基因工程及其应用 人们利用基因工程的方法，获得了高产、稳产和具有优良品质的、各种抗逆性的农作物 必修三第三章第2节 生长素的生理作用 农民会适时摘除棉花的顶芽，解除顶端优势，以促进侧芽的发育，从而使它多开花、多结果；生长素类似物，可用于防止果实和叶片脱落、促进结实、获得无子果实、促使扦插枝条的生根 必修三第三章第3节 其他植物激素 芦苇生长期用一定浓度的赤霉素溶液处理，就可以使芦苇的纤维长度增加50%左右 必修三第五章第1节 生态系统的结构 在农田、果园中，人们可以通过增加或延长食物链来提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品 必修三第五章第2节 生态系统的能量流动 合理调整能量流动关系，使能量流向对人类有益的部分（农田除草、治虫）； 通过对农业生态系统中物质循环再生利用和能量的多级利用，不仅减少了化肥的用量，净化了环境，而且增加了经济效益 必修三第五章第4节 生态系统的信息传递 利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉效率和结实率。 1.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 A 【素养应用】 2.世界粮食危机依然存在,粮食安全是国家安全的根基。依据生物学原理,下列相关措施的叙述,错误的是(　　) A.农业生产中采用轮作有利于维持土壤的健康和生产力的稳定 B.中耕松土和合理灌溉,有利于植物根系对水分和无机盐的利用,利于作物生长 C.常采取降低温度和氧气含量、保持干燥等措施来储藏粮食、蔬菜和水果 D.合理密植和施用农家肥,有利于提高粮食产量 C 3.为保障我国粮食安全,政府大力推广玉米、大豆间行种植技术,这样既保证了玉米产量,又提高了大豆产能。下列叙述错误的是(　　) A.阳生和阴生植物间作的立体农业体现了生物群落的垂直结构 B.与玉米单作相比,玉米、大豆间作可以提高光能利用率 C.在种植大豆时,常用根瘤菌拌种,二者之间是互利共生关系 D.玉米和大豆成熟时,在大田中放置稻草人阻吓鸟类利用的是行为信息 D $