微难点01 光呼吸、C4植物等特殊代谢类型（专项训练）（3大热考角度+2大重难研析+好题精练）（广东专用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦光呼吸与C4/CAM植物特殊代谢及逆境光合调控，构建"机制解析-对比建模-实验探究"三维方法体系，强化结构与功能观及进化适应观。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |特殊代谢类型|9题（含5道高考真题）|C4优势答题模板、CAM昼夜pH判断法、光呼吸利弊分析框架|从Rubisco双功能切入，通过C3/C4/CAM结构-代谢-环境适应对比，构建碳浓缩机制进化逻辑链| |逆境胁迫影响|9题（含3道高考真题）|逆境光合三步分析法（直接变化-反应受阻-调节机制）、气孔/非气孔限制判定标准|以干旱/高温等胁迫为情境，串联气孔导度-酶活性-膜结构损伤生理路径，建立"环境-代谢-适应性"关联模型|

微难点01：光呼吸、C4植物等特殊代谢类型（专项训练） 考情速览 深刻剖析真题，探寻命题立意 重难研析 重难知识研析，疑难困惑一网打尽 重难01 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 重难02 逆境(胁迫)对光合作用的影响 典题精练 揭秘高考动向，零距离练透重难 3年考情精析 适配广东新高考生物，选择题、光合综合大题高频渗透；分值 4～12 分；常依托植物逆境适应、育种科研真实情境命题；属于拓展型光合微难点，常结合曲线、实验数据综合设问，区分度较强。 3类热考角度 光呼吸代谢通路与生理功能、C4/CAM 植物特殊碳代谢机制、干旱/高温/低CO2等逆境胁迫对光合作用的调控；高频考查长句机理分析、曲线差异对比、不同环境下植物适应性推理；侧重图表信息提取、对比逻辑推演，是拉开分数差距的重点微难点。 5大命题预测 （1）重过程推演，聚焦Rubisco 酶双重催化作用、光呼吸与卡尔文循环竞争底物机理，解析逆境下光呼吸强弱变化原因； （2）重真实情境，结合旱地农作物培育、热带野生植物、多肉植物逆境生存、温室低 CO2胁迫等科研素材； （3）重图表分析，依托光合速率温度/ CO2响应曲线、昼夜有机酸含量表格、叶片显微结构图，对比C3、C4、CAM 植物在胁迫环境下代谢差异； （4）重知识综合，联动气孔运动、蒸腾作用、物质跨膜运输、酶活性调节、生物适应性进化等模块； （5）重实验探究，设计实验探究逆境胁迫对光合与光呼吸的影响、比较三类植物光合效率，侧重结果分析、误差解读与逻辑说理。 3大高效备考策略 1. 搭建对比体系，梳理C3、C4、CAM 植物细胞结构、碳固定时序、适应环境特点； 2. 理清逆境胁迫影响光合多条路径，区分气孔限制与非气孔限制，理解逆境下光呼吸的利弊； 3. 固化答题模板，专项训练高温干旱环境下C4植物优势、CAM 植物昼夜碳代谢、光呼吸生理意义等标准长句表述。 重点1 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 核心基础图解与过程梳理 1. C4植物（玉米、甘蔗） C3、C4植物的叶片结构 C4植物的光合作用过程 (1) 空间分离碳固定：叶肉细胞质 PEP 先低亲和力捕获 CO2生成 C4；C4转运至维管束鞘叶绿体分解释放高浓度 CO2进行卡尔文循环。 (2) 优势：PEP 羧化酶对 CO2亲和力远高于 Rubisco，干旱气孔关闭、胞间 CO2极低时仍高效固碳，大幅抑制光呼吸；CO2补偿点低于 C3植物。 (3) 结构特征：维管束鞘细胞含完整叶绿体，叶肉细胞只完成光反应与 C4前置固定。 (4) C3/C4核心对比表 对比项目 C3植物 C4植物 初次CO2受体 C5（RuBP） PEP（C3） 两次碳固定 仅叶绿体基质一次 叶肉细胞质、维管束鞘叶绿体两次 CO2补偿点 高 低 光呼吸强度 强 极弱 典型环境 温湿、弱光 高温干旱强光 2. CAM 植物（仙人掌、景天） 时间分离碳固定：夜间气孔开放，PEP 固定 CO2合成苹果酸储存在液泡；白天气孔关闭，苹果分解释放 CO2供给暗反应。 适应意义：白天关闭气孔极大降低蒸腾失水，适配极端干旱；夜间无光，无法合成糖类，仅储存碳源。 特征指标：夜晚液泡苹果酸多、pH 低；白天苹果酸分解、pH 升高。 3. 光呼吸（C2途径） 关键酶 Rubisco 双功能：高CO2时催化CO2+C5→2C3（光合）；高 O2/低CO2时催化 O2+C5，生成磷酸乙醇酸，经多细胞器循环释放CO2，消耗 ATP、NADPH，损耗有机物。 生理价值：强光下消耗过剩还原力，减少活性氧积累，缓解光抑制损伤叶绿体。 诱发条件：高温、干旱、强光、低 CO2。 【典例】1．（2023·湖南·高考真题）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是 ____________（答出三点即可）。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点即可）。 【典例】2．（2022·全国甲卷·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。 (1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是____________（答出3点即可）。 (2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________（答出1点即可）。 (3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________。 解题通法 ×××××× 1.C4优势答题：干旱/高温→气孔关闭→胞间 CO2下降→PEP 高亲和捕获 CO2、富集于维管束鞘→提高 CO2/O2比值，抑制 Rubisco 加氧反应，减弱光呼吸，净光合更高。 2.CAM 实验判断模板：干旱组昼夜液泡 pH 夜晚＜正常、白天回升；水分充足组昼夜 pH 无明显差异。 3.光呼吸利弊答题：弊—— 耗能量与有机物，降低产量；利——强光消耗过剩 NADPH/ATP，避免光系统氧化损伤。 重点2 逆境(胁迫)对光合作用的影响 （一）逆境类型、作用机理、结果汇总 逆境类型 作用位点与机理 直观表现 干旱缺水 气孔限制：气孔开度↓，CO2摄入不足；长期缺水破坏叶绿体结构（非气孔限制） 短期胞间CO2↓；重度胁迫胞间CO2↑，叶绿素降解，光合持续下降 高温 1. 酶空间结构变性； 2. 气孔关闭； 3.O2/CO2升高，光呼吸暴增； 4. 膜脂过氧化产生丙二醛损伤类囊体 光、暗反应同步受抑，丙二醛含量上升 强光光抑制 过剩光能产生活性氧，破坏 PSⅡ、叶绿素 光反应速率大幅下降，光呼吸代偿消耗还原力 低温 光合酶活性降低；细胞膜流动性下降，物质运输受阻；叶绿素合成减慢 暗反应受限为主，叶片发黄 盐胁迫 渗透失水+离子毒害，双重抑制气孔与叶绿体 叶绿素减少，气孔导度持续走低 （二）关键区分：气孔限制 VS 非气孔限制 1. 气孔限制：轻度短时逆境，气孔关闭→CO2进不来→胞间 CO2浓度降低；解除胁迫可快速恢复光合。 2. 非气孔限制：长期重度胁迫，叶绿体、酶、膜结构不可逆破坏，叶肉固定CO2能力丧失→胞间CO2升高；损伤难以修复。 （三）农业应用 生产调控原理（配套答题素材） 1. 合理密植：通风提升田间CO2，充分分层利用光能； 2. 中耕松土：根系有氧呼吸增强，利于矿质（Mg2+）吸收，维持叶绿素； 3. 有机肥施用：微生物分解释放CO2，同时改良土壤渗透压缓解盐/旱胁迫； 4. 抗逆调节剂（甜菜碱、脯氨酸）：提升细胞渗透压，降低膜过氧化，保护光合色素。 （四）高频易错点汇总 1. 光呼吸≠细胞呼吸：光呼吸只在光照发生，多细胞器协同；细胞呼吸全天进行； 2. CAM 植物白天不吸收CO2，但仍能光合，碳源来自自身苹果酸分解，不是外界； 3. C4、CAM 最终暗反应都是卡尔文循环，特殊途径仅为 “CO2浓缩前置步骤”； 4. 高温、干旱、强光三类环境均会同步促进光呼吸、抑制净光合。 【典例】1．（2026·湖南·高考真题）为探究脱落酸（ABA）对某品种葡萄抗盐碱（200mmol/LNaHCO3）胁迫的作用，分别用蒸馏水（T1组）、NaHCO3（T2组）、NaHCO3+ABA合成抑制剂（T3组）、NaHCO3+ABA（T4组）处理葡萄幼苗，一段时间后采集叶片测定相关生理指标，结果见表。回答下列问题： 组别指标 T1 T2 T3 T4 叶绿素含量（mg/g鲜重） 3.8 2.2 1.3 2.9 H2O2含量（μmol·g-1鲜重） 9.6 20.3 29.5 14.7 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 9.8 6.1 4.6 7.9 注：H2O2会引起生物膜发生氧化损伤，膜通透性升高。 (1)叶绿素主要吸收可见光中的________，光反应产生的NADPH在暗反应阶段的作用是___________。 (2)盐碱胁迫下，葡萄幼苗的光合作用速率下降。据表分析，出现该变化的原因是__________________________________________________________________________________________________________。 (3)研究表明植物体内ABA含量与抗盐碱能力正相关。拟培育抗盐碱作物新品种，可筛选_____（填序号）。 ①ABA合成酶缺失突变体  ②ABA合成酶高活性品种  ③ABA受体低敏感性品种  ④ABA降解酶低活性品种 (4)盐碱胁迫下，葡萄幼苗的细胞将细胞质基质中的Na+运送到液泡中储存或排出细胞，降低盐碱胁迫伤害。与正常栽培条件相比，葡萄幼苗在一定浓度的盐碱处理下，一段时间后生物量减少，从物质跨膜运输和呼吸作用的关系分析其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【典例】2.(2026·广东六校联考)1．为探究在高温胁迫环境下喷施甜菜碱（一种生物碱）对龙须菜生长的影响，研究者进行了不同的实验操作，并于实验开始7天后检测了相关指标，结果如下表所示。植物细胞内的脯氨酸与渗透压调节有关。回答下列问题： 不同条件下培养龙须菜的生长情况 组别 操作 相对生长速率 单位：%/d 藻胆蛋白含量 单位：mg/g 丙二醛含量 单位：nmol/g 甲 常温 2.07 0.64 15 乙 常温+5.0mmol·L⁻1甜菜碱 2.10 0.65 12.6 丙 高温 1.14 0.53 25 丁 高温+5.0mmol·L⁻1甜菜碱 1.66 0.62 16.3 注：细胞在高温条件下，细胞膜会发生过氧化反应，生成丙二醛，一定程度上损坏细胞膜。 (1)光反应阶段生成的______为暗反应阶段提供能量，从而将______（填“C3”或“C5”）转化为糖类。 (2)藻胆蛋白位于类囊体膜上，具有吸收、传递光能的作用。据表分析，甜菜碱______（填“能”或“不能”）缓解高温胁迫对龙须菜生长的抑制，请从光合作用和细胞结构的角度分析可能的原因________________。 (3)研究者进一步发现，甜菜碱在高温胁迫下能改变细胞内脯氨酸的含量，如图所示，推测高温下脯氨酸含量升高的作用是________________。    (4)综合上述研究，总结出高温胁迫下甜菜碱影响龙须菜生长的两条路径，如图所示，请在括号内用“+”或“-”标注前后间的作用（“+”表示正相关，“-”表示负相关）_________。    解题通法 逆境光合分析三步： 1.逆境条件→直接变化（气孔/酶/色素/膜）； 2.光反应或暗反应受阻； 净光合速率改变，辅以抗逆物质（脯氨酸、甜菜碱）调节机制。 实验设计核心思路：设置常温对照组、逆境组、逆境+调节剂三组，检测叶绿素、气孔导度、丙二醛、净光合速率四类指标对比判断抗逆效果。 命题点1 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 一、单选题 1.【C4 玉米光合途径・PEP 与 C5 固定 CO2 辨析单选】（2025·广东·一模）玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径（如下图），PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析，下列说法正确的是（    ）    A．物质B为C3，它和PEP均可固定CO2 B．卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质 C．为过程②提供能量的物质有ATP和NADH D．在炎热夏季中午，叶肉细胞还可以生成淀粉 2.【Rubisco 双功能酶・光合午休光呼吸强弱判断单选】（2024·广东肇庆·二模）大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco的酶，参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下，Rubisco以五碳化合物（RuBP）为底物，在CO2/O2值高时，使RuBP结合CO2发生羧化；在CO2/O2值低时，使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸，具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体 B．光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中 C．有氧呼吸和光呼吸均产生ATP D．干旱、晴朗的中午，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低 二、解答题 3.【光呼吸代谢通路・酶改造增产方案大题】（2023·广东深圳·二模）植物消耗氧气，将RuBP（C5）转化成二氧化碳的过程称作光呼吸。RuBP羧化酶/氧化酶（Rubisco）不仅能催化CO2与RuBP进行羧化反应，还能催化氧气与RuBP的氧化反应，相关过程如下图所示。回答下列问题。 (1)Rubisco催化RuBP的羧化反应发生在真核细胞的_____（具体部位），这一过程称作_____，反应形成的产物被_____还原为糖类。 (2)当CO2/O2比值_____（填“较高”或“较低”）时，更有利于植物进行羧化反应。对农作物的研究表明甲醇可以抑制光呼吸，已知植物细胞的光呼吸与乙醇酸氧化酶活性呈正相关，结合题干信息推测甲醇抑制光呼吸的机制是_____。 (3)在小麦、水稻等C3作物中，光呼吸导致光合作用的转化效率降低20%-50%，根据Rubisco的特性，改良作物的措施有_____（答出2点）。 4.【叶绿体光呼吸支路 GOC・提升水稻光合大题】（2023·广东·一模）光照条件下，植物细胞的Rubisco酶具有“两面性”：CO2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2结合后经一系列反应释放CO2，称为光呼吸。光呼吸在正常生长条件下会损耗25%~30%的光合产物，在高温干旱等逆境条件下损耗比例可高达50%。下图为相关过程。 回答下列问题： (1)Rubisco酶分布在叶绿体内的__________中，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为__________。C3转化为（CH2O）和C5需要光反应提供的物质有__________。 (2)晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是___________。 (3)华南农业大学的研究团队利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC支路），大大提高水稻产量，其原理是__________。 5.【黑藻双固碳途径・低CO2诱导 PEPC 基因表达大题】（2023·广东佛山·一模）黑藻固定CO2有两条途径（如图）：①CO2在核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)催化下直接与C5反应生成C3;②CO2先在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化下与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反应生成C4(四碳化合物)，当C4储存到一定量时分解放出CO2参与暗反应。已知PEPC对CO2亲和力是Rubisco的几十倍。回答下列问题： (1)由图可知，丙酮酸转化为PEP的过程属于_________(填“吸能”或“放能”)反应。黑藻细胞固定CO2的具体场所是_________ ，C3的还原需要_________提供能量。 (2)研究发现黑藻经低浓度CO2处理后，PEPC与Rubisco的活性比值由0.47上升到4.17试分析发生这一变化的意义：_________。黑藻具有这种生理特性是长期_________的结果。 (3)为了探究在低浓度CO2处理下黑藻固定CO2途径改变的分子机制，研究人员检测了低浓度CO2处理前后黑藻体内两种PEPC基因的表达情况，结果如图所示 由图可知，在低浓度CO2处理下黑藻固定CO2途径改变的分子机制是__________。 6.【CAM 景天苹果酸储碳・ABA 调控 ALMT 转运大题】（2026·广东·模拟预测）景天科植物具有独特的耐干旱机制。研究发现，其叶子有一种特殊的CO2同化方式，夜间叶片气孔开放，吸收的CO2可生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2，用于光合作用。图1为景天科植物代谢相关的示意图。回答下列问题： (1)图1中①表示的过程为___________，景天科植物白天光合作用所需的CO2来自_________。 (2)ALMT基因编码的蛋白质可介导苹果酸在液泡膜上的跨膜运输，夜间ALMT蛋白作为液泡膜上的转运载体，可将细胞质中的苹果酸转运至液泡内储存，其过程如图2所示。夜间ALMT蛋白运输苹果酸的方式为_________，ALMT缺失突变体的光合作用速率与耐旱性会下降，原因可能是_________（答出两点）。 (3)AREB是一种转录因子，能促进ALMT基因的表达，脱落酸（ABA）能提高植物的抗旱性。为了探究ABA的作用机制，研究人员用适量的ABA处理野生型和AREB缺失突变体的景天科植物，并在干旱条件下测定相关生理指标，所得实验结果，如表所示。 组别 液泡苹果酸含量 光合速率 植株耐旱性 野生型（ABA处理） 高 高 强 AREB缺失突变体（ABA处理） 低 低 弱 结合实验结果，试用文字和箭头解释ABA提高景天科植物耐旱性的机制：_________。 7.【C3 大豆/C4 玉米日光合气孔曲线对比大题】（2023·广东深圳·二模）根据光合作用过程中CO2固定后形成的产物不同，将植物分为C3植物（如大豆）、C4植物（如玉米）。实验测得大豆和玉米在生长后期的光合速率变化（如图甲）和气孔导度变化（如图乙）。据此回答下列问题： (1)大豆属于C3植物，判定依据是_____，可以用_____方法研究两种植物CO2固定方式。 (2)结合大豆的两个示意图分析，大豆生长后期13点前后光合速率降低的原因是_____导致光合作用所需的_____减少，从而直接影响_____（填“光”或“暗”）反应。若图中的光合速率为净光合速率，则可以用单位时间内_____作为观察指标。 (3)结合示意图分析，生长后期的玉米中午时段的光合速率_____（填“高于”或“低于”）大豆，这种差异不是由CO2浓度引起，判定理由是_____。 8.【光呼吸 AP3 改良通路・转基因光合曲线绘图大题】（2025·广东珠海·一模）Rubisco酶既可以催化C₅的羧化，也可以催化C₅的氧化。如果C₅被氧化，则会形成乙醇酸，乙醇酸能抑制暗反应多种酶的活性。为减少该类毒性代谢产物及碳素损失，植物进化出了光呼吸途径，相关路径如图所示。 回答下列问题： (1)据图可知，C₅的羧化是指暗反应中_____过程。 (2)据图分析，光呼吸会消耗_____，从而影响暗反应导致植物光合速率下降。 (3)优化光呼吸代谢被认为是提高光合速率的关键突破口，目前科学家常用的优化方案有： ①加速光呼吸代谢：GDC是促进光呼吸中间产物代谢的关键酶，科学家利用基因工程构建了GDC基因过表达的拟南芥植株，发现相较于野生型，其光合速率明显上升，可能是因为图中_____积累量下降从而提高了暗反应速率。 ②构建新的光呼吸通路：将苹果酸合成酶基因和乙醇酸脱氢酶基因导入烟草的叶绿体中，从而设计出一条新的光呼吸通路AP3。与原光呼吸通路相比，AP3通路促进光合作用的优势是_____，构建AP3通路同时，科学家还下调了转运蛋白PLGGI基因的表达量，目的是_____。将同时具备以上改变的转基因烟草（AP3）与野生型（WT）进行田间试验，WT光合速率变化如图所示，请在图中绘制出AP3的预期结果。 9.【转 PEPC 基因 C4 型水稻・高温强光光合验证实验大题】（2025·广东珠海·模拟预测）如图是C3植物水稻和C4植物玉米的光合作用部分示意图。水稻的Rubisco酶具有双重功能：高CO2浓度时催化RuBP固定CO2，而高 O2浓度时触发光呼吸（RuBP与O2反应生成CO2）。玉米通过叶肉细胞的PEPC酶催化PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）与CO2反应生成C4，接着C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2。研究发现，玉米的PEPC酶固定CO2的能力较水稻强60倍，使其在高温、强光环境下固碳效率显著更高。研究团队通过基因编辑技术将玉米C4光合关键基因（PEPC）转入水稻，构建转基因株系（C4-like水稻），并对比其与传统C3水稻的光合特性，回答下列问题：    (1)由图可知，玉米固定CO2的场所包括叶肉细胞的__________和维管束鞘细胞的__________（填细胞结构名称）。 (2)据图分析并结合所学，玉米高温强光下较水稻固碳效率更高的原因可能是__________________（答出1点即可）。 (3)为验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，设计了以下实验方案，请完成下列表格： 实验设计方案 实验材料 C3水稻 C4-like水稻 实验处理 a.____________________ 测量指标 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率 预期结果 b._____________________ (4)除基因编辑外，提出2条通过栽培措施提高水稻光合速率的方法 ________________ 命题点2 逆境(胁迫)对光合作用的影响 一、解答题 1.【灰绿/黄绿羊草日光合曲线・盐碱胁迫蛋白表格大题】（2023·广东·模拟预测）羊草根据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种生态型，二者在光合生理特性、耐盐碱性等方面都表现出稳定的不同，但灰绿型羊草的叶绿素a/叶绿素b与黄绿型羊草的相近。为阐释二者差异的分子机制，在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如下图所示。请回答下列问题： (1)灰绿型羊草叶片中的叶绿素含量比黄绿型羊草叶片中的______（填“高”、“低”或“相等"）。叶绿素主要吸收可见光中的______用于光合作用。 (2)8时～18时，两种羊草始终处于有机物的积累状态，判断依据是______。与10时相比，短时间内12时叶绿体中C3含量低，原因是______。 (3)植物在逆境条件下可通过增加可溶性蛋白质的合成，直接参与适应逆境的过程，这对其适应不利的环境条件具有积极意义。表1和表2分别表示在盐碱胁迫条件下，两个生态型羊草的蛋白质含量。 表1  NaCl 胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg/g） 植物 NaCl浓度/ （m mol/ L） 0 25 100 200 灰绿型羊草 41.4土17.612 66.246土28.125 148.335士69. 528 116. 035土13.924 黄绿型羊草 18.2土22. 356 121.411土26.647 94.011土21.435 35.525土29. 106 表2   Na2CO3 胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg/g） 植物 Na2CO3浓度/（ mmol/ L） 0 12.5 50 100 灰绿型羊草 41.4土17.612 119.308土47. 468 104.215土54.066 145.548土22. 668 黄绿型羊草 18.2土22. 356 126.488士50. 931 187.907土129. 467 88.642士68. 193 据表分析，可得出的结论是______。 (4)铁肥可提高羊草净光合速率，但生产过程中不需要施加大量铁肥，下列解释合理的有______（填序号）。 A．大量施肥会使土壤渗透压升高，导致羊草吸水困难 B．Fe属于微量元素，两种生态型羊草对Fe需求量不大 C．大量施肥会导致羊草气孔开放度降低，蒸腾作用减弱 D．通过施加大量铁肥延长羊草生育期，以提高羊草净光合速率 2.【水分胁迫木槿光合・气孔/非气孔限制验证实验】（2023·广东·模拟预测）光合作用的气孔与非气孔限制理论认为，气孔限制值（Ls）和胞间CO2浓度（Ci）的变化方向是判断逆境条件下植物净光合速率（Pn）下降的依据。玫瑰木槿作为一种优良的水土保持灌木树种，以盆栽1年生玫瑰木槿幼苗为材料，通过测定玫瑰木槿叶片在不同水分胁迫下（分别为82.5%、69.5%、57.8%和31.3%，分别用T1、T2、T3、T4表示）光合作用的胞间CO2浓度、气孔导度（Gs）、净光合速率等指标，分析水分胁迫对玫瑰木槿苗木光合作用效率的影响。回答下列问题： (1)玫瑰木槿细胞产生CO2的场所是__________。水分被玫瑰木槿吸收后，在光合作用与细胞呼吸过程中参与的反应分别是_______、_________。 (2)水分胁迫由T1处理加剧至T2处理时，玫瑰木槿苗木Pn呈现___________趋势。当水分胁迫梯度高于T3时，随着水分胁迫的加剧，玫瑰木槿Pn降低，从光反应和暗反应的角度分析，原因是_________，表现为________限制。 (3)研究表明，随着水分胁迫继续加剧（T4之后），玫瑰木槿的Gs随之降低，但Ci并未降低，则表明Pn下降是由于水分胁迫导致叶绿体类囊体发生破坏，破坏后不能恢复，使叶肉细胞光合能力下降。请设计实验验证上述结论，简要写出实验思路及结论：_________________________。 3.【NO 缓解干旱玉米・D1 蛋白光反应调控表格题】（2022·广东江门·模拟预测）NO是生物体内一种重要的信号调节分子，在植物响应逆境胁迫的应答中能发挥重要的作用。研究者以玉米幼苗为实验材料进行了如下表所示实验。其中D1蛋白由叶绿体的psbA基因编码，常与光合色素结合形成复合体用于吸收、传递和转换光能。 A 对照 B 干旱处理 C 干旱+施加NO 气孔导度（气孔开放程度） 0．06 0．01 0．04 D1相对含量 100 39 80 CO2吸收速率（µmolCO2．m-2．s-1） 9 3．5 4．5 (1)对比A和B两组实验可知，干旱胁迫下玉米幼苗的净光合速率会下降，原因可能是_____。但是_____可降低干旱胁迫对光合作用的影响。 (2)D1蛋白位于叶绿体的_____上，参与水的分解，产物中的NADPH用于_____。研究表明，D1极易受ROS（活性氧）破坏，ROS的积累也会抑制psbmRNA的翻译过程，根据所给信息推测，与A组相比，B组的D1蛋白相对含量下降的可能原因是_____，而C组NO能够提高抗ROS的酶的活性，从而增加D1蛋白的含量。 (3)本实验的目的是：_____。 (4)根冠比是指植物地下部分与地上部分干重的比值，与对照组相比，B组的根冠比将_____（增大/不变/减少），理由是_____。 4.【Rubisco 酶光呼吸通路・水稻光合午休分析大题】（2023·广东·一模）光照条件下，植物细胞的Rubisco酶具有“两面性”：CO2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2结合后经一系列反应释放CO2，称为光呼吸。光呼吸在正常生长条件下会损耗25%~30%的光合产物，在高温干旱等逆境条件下损耗比例可高达50%。下图为相关过程。 回答下列问题： (1)Rubisco酶分布在叶绿体内的__________中，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为__________。C3转化为（CH2O）和C5需要光反应提供的物质有__________。 (2)晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是___________。 (3)华南农业大学的研究团队利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC支路），大大提高水稻产量，其原理是__________。 二、解答题 5.【ABA 与钙协同抗旱黄瓜・SOD 抗氧化实验大题】（2023·广东韶关·二模）黄瓜属于浅根性蔬菜作物，对盐渍、高温、干旱等逆境条件适应性较差。为探讨在干旱胁迫下，钙与脱落酸对黄瓜幼苗光合作用的影响，科学家将幼苗分成A、B、C三组，A组正常栽培；B、C组分别用脱落酸（ABA）、CaCl2+ABA喷施叶片处理后，在干旱胁迫条件下栽培，一周后测定了相关指标，结果如下表。回答下列问题： 分组 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 净光合速率（μmolCO2·m-2·s-1） 游离氨基酸（μg·g-1） SOD活性（U·mg-1pro） A组 0.54 14.5 1.83 16.1 B组 0.34 8.0 2.48 13.8 C组 0.39 9.0 2.16 14.5 注：SOD（超氧化物歧化酶）具有抗氧化作用，可清除植物在不利环境下产生的自由基等。 (1)内源脱落酸是一种植物激素，其作用是促进叶和果实的衰老和脱落、_____________（至少答出一点）等。 (2)据表分析，本实验中A组作为___________组；B、C组黄瓜幼苗的净光合速率明显低于A组的原因是干旱胁迫使___________下降，导致暗反应所需的CO2不足；胁迫下的黄瓜幼苗通过增加细胞中游离氨基酸的含量来提高_______________，以吸收更多土壤中的水分来抵抗干旱胁迫。 (3)已知Ca2+在植物抗逆过程中能防止膜脂过氧化，具有稳定膜结构的作用，请从表找出支持该结论的证据：________________，使清除自由基的效果更明显。 (4)进一步研究发现：干旱胁迫一周后与处理前比较，植物的地下部分与地上部分干重的比值明显提高，其意义是________________以抵御干旱胁迫带来的伤害。 (5)本实验叶面喷施ABA的浓度是1.0mg·L-1，为了进一步探究提高干旱胁迫下黄瓜幼苗净光合速率的最适ABA浓度，请你写出实验设计思路____________________。 6.【glu1 拟南芥光合缺陷・rog 突变逆转 ABA 通路柱状题】（2026·广东汕头·模拟预测）拟南芥glu1-1突变体出现叶片失绿、生长迟缓的现象。为寻找能“逆转”glu1-1缺陷的基因，进而提升作物的光合速率，研究人员以glu1-1突变体为材料构建突变体库，筛选出了rog1突变体。检测其光合生理指标，结果见下图。 回答下列问题： (1)Rubisco酶分布在叶绿体的_____中，催化C₅和CO2生成_____，进而被_____还原成糖类。 (2)如上图实验结果表明rog1突变体能“逆转”glu1-1缺陷，判断的依据是_____。 (3)脱落酸（ABA）是植物响应逆境胁迫的激素。推测rog1突变体的突变位点与ABA合成酶基因有关。向rog1突变体导入正常的ABA合成酶基因，若出现_____的现象，则可证实该结论。 (4)为探究ABA抑制拟南芥光合作用依赖于ABA的合成还是ABA的信号传导通路，研究人员对野生型（WT）、ABA合成缺陷突变体、ABA受体缺陷突变体三种植株施加外源ABA，检测植株的净光合速率，结果见图1。实验结果说明ABA抑制拟南芥光合作用依赖于_____。在未添加ABA的情况下，检测不同植株内源ABA含量加以验证，则预期的实验结果是_____（在图2中用柱状图进行表示）。 7.【盐胁迫水稻 ABA 调控叶绿素・分期柱状实验大题】（2024·广东广州·一模）盐胁迫会使水稻叶片失水，对水稻生理和生长等多方面造成影响。为探讨脱落酸在水稻应对逆境中的作用，研究者将不同生长时期的水稻均分为CN、N1、N2、S、SN1和SN2共6组进行相关实验。各组的处理方法见下表（结果如图所示）： 组别 CN N1 N2 S SN1 SN2 处理①：置于不同浓度的盐溶液环境 0% 0.3% 0.6% 0% 0.3% 0.6% 处理②：是否用脱落酸处理 X 用一定浓度的脱落酸处理 回答下列问题。 (1)为研究脱落酸在水稻应对不同浓度的盐胁迫中所起的作用，实验中 X 的具体操作为____。 (2)叶绿体中的叶绿素主要包括____，这些叶绿素与蛋白质结合形成复合体，主要分布于____上发挥作用。 (3)分析 CN、N1 和N2 三组，得出的实验结论为：盐胁迫可降低叶绿素含量：在相同生长时期内，____；在相同浓度盐胁迫时，____。 (4)盐胁迫会抑制水稻叶片光合作用。另有实验结果表明，脱落酸可以减轻这种抑制作用，据图表分析其原因可能是____。 8.【双色羊草光合盐碱综合重复大题】（2023·广东湛江·模拟预测）羊草根据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种生态型，二者在光合生理特性、耐盐碱性等方面都表现出稳定的不同，但灰绿型羊草的叶绿素a/叶绿素b与黄绿型羊草的相近。为阐释二者差异的分子机制，在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如下图所示。请回答下列问题：    (1)灰绿型羊草叶片中的叶绿素含量比黄绿型羊草叶片中的______（填“高”、“低”或“相等”）。叶绿素主要吸收可见光中的_______用于光合作用。 (2)8时~18时，两种羊草始终处于有机物的积累状态，判断依据是_____。与10时相比，短时间内12时叶绿体中C3含量低、原因是______。 (3)植物在逆境条件下可通过增加可溶性蛋白质的合成直接参与适应逆境的过程，这对其适应不利的环境条件具有积极意义。表1和表2分别表示在盐碱胁迫条件下，两个生态型羊草的蛋白质含量。据表分析，可得出的论是______。 表1 NaCl胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg·g-1） 植物 NaCl浓度/（mmol·L-1） 0 25 100 200 灰绿型羊草 41．4±17．612 66．246±28．125 148．335±69．528 116．035±13．924 黄绿型羊草 18．2±22．356 121．411±26．647 94．011±21．435 35．525±29．106 表2 Na2CO3胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg·g-1） 植物 Na2CO3浓度/（mmol·L-1） 0 12．5 50 100 灰绿型羊草 41．4±17．612 119．308±47．468 104．215±54．066 145．548±22．668 黄绿型羊草 18．2±22．356 126．488±50．931 187．907±129．467 88．642±68．193 (4)铁肥可提高羊草净光合速率，但生产过程中不需要施加大量铁肥，下列解释合理的有______（填序号）。 A．大量施肥会使土壤渗透压升高，导致羊草吸水困难 B．Fe属于微量元素，两种生态型羊草对Fe需求量不大 C．大量施肥会导致羊草气孔开放度降低，蒸腾作用减弱 D．通过施加大量铁肥延长羊草生育期，以提高羊草净光合速率 9.【亚高温高光番茄 PSII D1 蛋白・Rubisco 活性综合实验】（2025·广东广州·模拟预测）番茄植株不耐高温，其生长发育适宜的温度及光照强度分别为15~32℃，500~800umol·m-2·s-1。我国北方日光温室夏季栽培生产过程中常遭遇35℃亚高温并35℃伴有强光辐射的环境，会造成作物减产。    (1)PSII和 PSI是由蛋白质和光合色素组成的复合物，图1所示PSII中的色素吸收光能后，一方面将H₂O分解为_____和H+，同时产生的电子传递给PSI用于将NADP+和H+结合形成NADPH。另一方面，在ATP合成酶的作用下，H+_____（填“顺”或“逆”）浓度梯度转运提供能量，促进ADP和Pi合成ATP。由图可知，PSII和PSI除能吸收光能外，还具有_____功能。 (2)为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标（如下表）。 组别 温度/℃ 光照强度/μmol·m-2·s-1 净光合速率/μmol·m-2·s-1 气孔导度/mmol·m-2·s-1 胞间CO2浓度/ppm Rubisco活性/U·mL-1 对照组（CK） 25 500 12.1 114.2 308 189 亚高温高光组 35 1000 1.8 31.2 448 61 从表中数据可见亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的，依据是：_____。Rubisco活性的下降导致过程②速率下降，光反应产物NADPH和ATP在细胞中的含量______（填“增加”、“降低”或“不变”），进而引起光能的转化效率降低，而此时强光下植物吸收的光能已经是过剩光能，从而对植物产生危害。 (3)植物通常会有一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSII复合物的组成部分，对维持PSII的结构和功能起重要作用，已有研究表明，在高温高光下，过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究。利用番茄植株进行了三组实验，A组的处理同（2）中的CK，C组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光下培养。定期测定各组植株的净光合速率（Pn）。实验结果如图2，请写出B组的处理：_____。根据实验结果分析植物如何缓解亚高温高光对光合作用的抑制：_____。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 微难点01：光呼吸、C4植物等特殊代谢类型（专项训练） 重点1 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 【典例】1(1) 3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织（韧皮部） (2) 高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸 (3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 【典例】2．(1)O2、[H]和ATP (2)自身呼吸消耗或建造植物体结构 (3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2 重点2 逆境(胁迫)对光合作用的影响 【典例】1．(1) 红光和蓝紫光 作为还原剂、提供能量 (2)盐碱胁迫使叶片叶绿素含量降低，吸收光能减少，光反应速率减弱；同时细胞内H2O2积累，造成生物膜氧化损伤，叶绿体结构受损，净光合速率下降 (3)②④ (4)盐碱胁迫下，细胞需消耗更多能量用于排钠、区隔钠离子，用于细胞生长、有机物合成的能量减少；同时呼吸总消耗增加，有机物积累量下降，最终生物量减少 【典例】2.(1) ATP、NADPH C3 (2) 能 甜菜碱在高温下可以抑制藻胆蛋白的分解，促进光反应进行；甜菜碱可以减缓细胞膜在高温下的过氧化反应，维持细胞膜结构和功能的正常 (3)提高细胞内的渗透压，维持细胞形态 (4)+     + 命题点1 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 一、单选题 1.B 2.A 二、解答题 3.(1) 叶绿体基质 CO2的固定 NADPH（还原型辅酶II） (2) 较高 甲醇通过抑制乙醇酸氧化酶的活性来抑制光呼吸 (3)改造Rubisco酶，使其具有更高的CO2亲合力和催化效率；改进或者增加植物浓缩CO2机制，提升Rubisco附近的CO2浓度 4.(1) 基质 CO2的固定/二氧化碳的固定 ATP和NADPH (2)气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下О2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强 (3)乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度：一方面使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用 5.(1) 吸能 细胞质基质、叶绿体基质 ATP和NADPH (2) PEPC对CO2亲和力大，PEPC活性增大有利于黑藻在低浓度CO2条件下固定CO2 自然选择（或：进化） (3)PEPC2基因大量表达，PEPC2含量明显增加 6.(1) CO2的固定 苹果酸经脱羧作用释放的CO2和细胞呼吸产生的CO2 (2) 主动运输 ALMT缺失导致夜间苹果酸无法有效转运至液泡储存，白天液泡不能释放足够CO2用于光合作用，光合产物合成减少；夜间苹果酸在细胞质积累可能影响细胞内酶活性，最终降低耐旱性 (3) 7.(1) CO2与C5结合后形成C3 同位素标记/同位素示踪 (2) 气孔导度下降 CO2 暗 CO2的吸收量/O2的释放量/有机物的积累量 (3) 高于 玉米中午时段的气孔导度低于大豆，进入植物体内的CO2量并未增多 8.(1)CO2与 C5结合生成 C3 (2)ATP 和NADPH、C5 (3) 乙醇酸 不消耗ATP，使叶绿体内CO2浓度升高   减少乙醇酸的输出，使更多乙醇酸参与AP3通路 9.(1) 细胞质基质 叶绿体 (2)玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内CO2浓度更高，抑制光呼吸；玉米可以将光合产物及时转移，减少对光合作用的抑制。 (3) 将两种水稻均置于高温、强光等相同条件下培养一段时间 C₄-like水稻的PEPC酶活性明显增高、光呼吸速率降低、净光合速率显著高于C₃水稻 (4)增施合理氮肥并避免病虫害，提高叶片功能；调节种植密度与水分管理，保证叶片通风透光、维持光合作用所需水分。 命题点2 逆境(胁迫)对光合作用的影响 一、解答题 1.(1) 高 红光和蓝紫光 (2) 8时～18时，两种羊草的净光合速率都大于0 与10时相比，12时叶片细胞气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定受阻，而C3的还原正常进行，导致叶绿体中C3含量下降 (3)灰绿型羊草和黄绿型羊草具有一定耐盐碱能力，且灰绿型羊草的耐盐碱能力高于黄绿型羊草的 (4)AB 2.(1) 细胞质基质、线粒体 水的光解 与丙酮酸反应 (2) 上升 水分供应不充足，导致光反应产生的ATP、NADPH减少，气孔限制值（Ls）增大导致胞间CO2浓度（Ci）量供应不足使C3减少，C3的还原减慢从而使净光合速率（Pn）下降 气孔 (3)实验思路：将生长状况良好、长势相同的玫瑰木槿在土壤含水量低或干旱的环境下培养一段时间，平均分为甲、乙两组；甲组不做处理，乙组正常浇水，一段时间后测量并统计两组玫瑰木槿的光合速率。实验结论：若乙组玫瑰木槿的光合速率和甲组基本相同，则证明水分胁迫导致叶绿体类囊体发生破坏，破坏后不能恢复的观点 3.(1) ①叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少；②D1蛋白含量下降，吸收传递转换光能受阻，光反应速率下降 施加NO (2) 类囊体薄膜 暗反应（或者C3的还原） 干旱导致了ROS积累，使得D1受到破坏，同时抑制了psbmRNA的翻译，影响了D1的合成 (3)探究NO对干旱胁迫下玉米幼苗光合作用的影响 (4) 增加 有利于获得更多的水分和减少水分的蒸腾，以适应干旱的环境 4.(1) 基质 CO2的固定/二氧化碳的固定 ATP和NADPH (2)气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下О2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强 (3)乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度：一方面使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用 二、解答题 5.(1)促进气孔关闭 (2) 对照 气孔导度 细胞的渗透压 (3)C组的SOD活性高于B组 (4)植物通过促进根系生长来加强水分吸收 (5)设置一系列等浓度梯度的ABA溶液分别处理黄瓜幼苗，干旱胁迫条件下栽培一段时间后，测定植株的CO2吸收速率并比较 6.(1) 基质 C3（三碳化合物） NADPH (2)rog1突变体的Rubisco酶活性和净光合速率均高于glu1-1突变体，且接近野生型（WT） (3)rog突变体表现出glu-1突变体的表型，即叶片失绿，生长迟缓 (4) ABA的信号传导通路 ②中②ABA合成缺陷突变体的柱高最低，③ABA受体缺陷突变体的柱高最高 7.(1)用等量的溶解脱落酸的溶剂处理 (2) 叶绿素 a 和叶绿素 b 类囊体薄膜 (3) 较高浓度的盐溶液对叶绿素含量影响更大 抽穗期的叶绿素含量下降程度更显著 (4)脱落酸提高盐胁迫条件下叶片的叶绿素含量，有利于植物利用光能 8.(1) 高 红光和蓝紫光 (2) 8时～18时，两种羊草的净光合速率都大于0 短时间内12时叶片细胞气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定受阻，产生的C3量减少，而C3的还原正常进行，导致叶绿体中C3含量下降 (3)灰绿型羊草和黄绿型羊草具有一定耐盐碱能力，且灰绿型羊草的耐盐碱能力高于黄绿型羊草的 (4)AB 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物在光反应产生的[H]和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。 【详解】（1）灰绿型羊草的净光合速率高于黄绿型羊草的，据此推测，灰绿型羊草叶片中的叶绿素含量比黄绿型羊草叶片中的高。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用。 （2）净光合速率大于0时，植物会积累有机物，题图中8时～18时，两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态。与10时相比，短时间内12时叶片部分气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定受阻，产生的C3量减少，而C3的还原正常进行，导致叶绿体中C3含量下降。 （3）植物在逆境条件下可通过增加可溶性蛋白质的合成直接参与适应逆境的过程，这对其适应不利的环境条件具有积极意义。分析表格可知，在盐碱胁迫条件下，两个生态型羊草的可溶性蛋白质含量比对照组的可溶性蛋白质含量高，在NaCl胁迫条件下，灰绿型羊草和黄绿型羊草的可溶性蛋白质含量分别在NaCl浓度为100mmol·L-1和25mmol·L-1时达到最高。在Na2CO3胁迫条件下，灰绿型羊草和黄绿型羊草的可溶性蛋白质含量分别在Na2CO3浓度为100mmol·L-1和50mmol·L-1时达到最高。由此表明，灰绿型羊草和黄绿型羊草具有一定耐盐碱能力，且灰绿型羊草的耐盐碱能力高于黄绿型羊草的。 （4）A、生产过程中应该合理施肥，大量施肥会使土壤渗透压升高，可能导致植物出现失水甚至烧苗现象，A正确； B、Fe是微量元素，两种生态型羊草对Fe需求量不大，合理施肥能满足羊草生长需求，B正确； C、大量施肥会导致羊草气孔开放度降低，净光合速率降低，C错误； D、通过施加大量铁肥不能延长羊草生育期，可能会导致植物失水死亡，进而不能达到提高净光合速率的目的，D错误。 故选AB。 9.(1) O2 顺 传递电子 (2) 胞间CO2浓度却上升 增加 (3) 在亚高温高光条件下培养 通过合成新的D1蛋白 【分析】1、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 微难点01：光呼吸、C4植物等特殊代谢类型（专项训练） 考情速览 深刻剖析真题，探寻命题立意 重难研析 重难知识研析，疑难困惑一网打尽 重难01 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 重难02 逆境(胁迫)对光合作用的影响 典题精练 揭秘高考动向，零距离练透重难 3年考情精析 适配广东新高考生物，选择题、光合综合大题高频渗透；分值 4～12 分；常依托植物逆境适应、育种科研真实情境命题；属于拓展型光合微难点，常结合曲线、实验数据综合设问，区分度较强。 3类热考角度 光呼吸代谢通路与生理功能、C4/CAM 植物特殊碳代谢机制、干旱/高温/低CO2等逆境胁迫对光合作用的调控；高频考查长句机理分析、曲线差异对比、不同环境下植物适应性推理；侧重图表信息提取、对比逻辑推演，是拉开分数差距的重点微难点。 5大命题预测 （1）重过程推演，聚焦Rubisco 酶双重催化作用、光呼吸与卡尔文循环竞争底物机理，解析逆境下光呼吸强弱变化原因； （2）重真实情境，结合旱地农作物培育、热带野生植物、多肉植物逆境生存、温室低 CO2胁迫等科研素材； （3）重图表分析，依托光合速率温度/ CO2响应曲线、昼夜有机酸含量表格、叶片显微结构图，对比C3、C4、CAM 植物在胁迫环境下代谢差异； （4）重知识综合，联动气孔运动、蒸腾作用、物质跨膜运输、酶活性调节、生物适应性进化等模块； （5）重实验探究，设计实验探究逆境胁迫对光合与光呼吸的影响、比较三类植物光合效率，侧重结果分析、误差解读与逻辑说理。 3大高效备考策略 1. 搭建对比体系，梳理C3、C4、CAM 植物细胞结构、碳固定时序、适应环境特点； 2. 理清逆境胁迫影响光合多条路径，区分气孔限制与非气孔限制，理解逆境下光呼吸的利弊； 3. 固化答题模板，专项训练高温干旱环境下C4植物优势、CAM 植物昼夜碳代谢、光呼吸生理意义等标准长句表述。 重点1 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 核心基础图解与过程梳理 1. C4植物（玉米、甘蔗） C3、C4植物的叶片结构 C4植物的光合作用过程 (1) 空间分离碳固定：叶肉细胞质 PEP 先低亲和力捕获 CO2生成 C4；C4转运至维管束鞘叶绿体分解释放高浓度 CO2进行卡尔文循环。 (2) 优势：PEP 羧化酶对 CO2亲和力远高于 Rubisco，干旱气孔关闭、胞间 CO2极低时仍高效固碳，大幅抑制光呼吸；CO2补偿点低于 C3植物。 (3) 结构特征：维管束鞘细胞含完整叶绿体，叶肉细胞只完成光反应与 C4前置固定。 (4) C3/C4核心对比表 对比项目 C3植物 C4植物 初次CO2受体 C5（RuBP） PEP（C3） 两次碳固定 仅叶绿体基质一次 叶肉细胞质、维管束鞘叶绿体两次 CO2补偿点 高 低 光呼吸强度 强 极弱 典型环境 温湿、弱光 高温干旱强光 2. CAM 植物（仙人掌、景天） 时间分离碳固定：夜间气孔开放，PEP 固定 CO2合成苹果酸储存在液泡；白天气孔关闭，苹果分解释放 CO2供给暗反应。 适应意义：白天关闭气孔极大降低蒸腾失水，适配极端干旱；夜间无光，无法合成糖类，仅储存碳源。 特征指标：夜晚液泡苹果酸多、pH 低；白天苹果酸分解、pH 升高。 3. 光呼吸（C2途径） 关键酶 Rubisco 双功能：高CO2时催化CO2+C5→2C3（光合）；高 O2/低CO2时催化 O2+C5，生成磷酸乙醇酸，经多细胞器循环释放CO2，消耗 ATP、NADPH，损耗有机物。 生理价值：强光下消耗过剩还原力，减少活性氧积累，缓解光抑制损伤叶绿体。 诱发条件：高温、干旱、强光、低 CO2。 【典例】1．（2023·湖南·高考真题）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450μmol·L-1（K越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶（PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4,固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是______（填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成______（填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过_____长距离运输到其他组织器官。 (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度_____（填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是 ____________（答出三点即可）。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_____________（答出三点即可）。 【答案】(1) 3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织（韧皮部） (2) 高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸 (3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 【分析】本题主要考查的光合作用过程中的暗反应阶段，也就是卡尔文循环，绿叶通过气孔从外界吸收的 CO2，在特定酶的作用下，与 C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作 CO2 的固定。一分子的 CO2 被固定后，很快形成两个 C3 分子。在有关酶的催化作用下，C3 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且被 NADPH 还原。随后，一些接受能量并被还原的 C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的 C3，经过一系列变化，又形成 C5。这些 C5 又可以参与 CO2 的固定。这样，暗反应阶段就形成从 C5 到 C3再到 C5 的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。 【详解】（1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织（韧皮部）。 （2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。 （3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 【典例】2．（2022·全国甲卷·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。 (1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是____________（答出3点即可）。 (2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是____________（答出1点即可）。 (3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________。 【答案】(1)O2、[H]和ATP (2)自身呼吸消耗或建造植物体结构 (3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：（1）光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成；（2）光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成糖类等有机物是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。 【详解】（1）光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上，光反应发生的物质变化包括水的光解以及ATP的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、[H]和ATP。 （2）叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。 （3）C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径，其主要的CO2固定酶是PEPC，Rubisco；而C3植物只有C3途径，其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。 解题通法 ×××××× 1.C4优势答题：干旱/高温→气孔关闭→胞间 CO2下降→PEP 高亲和捕获 CO2、富集于维管束鞘→提高 CO2/O2比值，抑制 Rubisco 加氧反应，减弱光呼吸，净光合更高。 2.CAM 实验判断模板：干旱组昼夜液泡 pH 夜晚＜正常、白天回升；水分充足组昼夜 pH 无明显差异。 3.光呼吸利弊答题：弊—— 耗能量与有机物，降低产量；利——强光消耗过剩 NADPH/ATP，避免光系统氧化损伤。 重点2 逆境(胁迫)对光合作用的影响 （一）逆境类型、作用机理、结果汇总 逆境类型 作用位点与机理 直观表现 干旱缺水 气孔限制：气孔开度↓，CO2摄入不足；长期缺水破坏叶绿体结构（非气孔限制） 短期胞间CO2↓；重度胁迫胞间CO2↑，叶绿素降解，光合持续下降 高温 1. 酶空间结构变性； 2. 气孔关闭； 3.O2/CO2升高，光呼吸暴增； 4. 膜脂过氧化产生丙二醛损伤类囊体 光、暗反应同步受抑，丙二醛含量上升 强光光抑制 过剩光能产生活性氧，破坏 PSⅡ、叶绿素 光反应速率大幅下降，光呼吸代偿消耗还原力 低温 光合酶活性降低；细胞膜流动性下降，物质运输受阻；叶绿素合成减慢 暗反应受限为主，叶片发黄 盐胁迫 渗透失水+离子毒害，双重抑制气孔与叶绿体 叶绿素减少，气孔导度持续走低 （二）关键区分：气孔限制 VS 非气孔限制 1. 气孔限制：轻度短时逆境，气孔关闭→CO2进不来→胞间 CO2浓度降低；解除胁迫可快速恢复光合。 2. 非气孔限制：长期重度胁迫，叶绿体、酶、膜结构不可逆破坏，叶肉固定CO2能力丧失→胞间CO2升高；损伤难以修复。 （三）农业应用 生产调控原理（配套答题素材） 1. 合理密植：通风提升田间CO2，充分分层利用光能； 2. 中耕松土：根系有氧呼吸增强，利于矿质（Mg2+）吸收，维持叶绿素； 3. 有机肥施用：微生物分解释放CO2，同时改良土壤渗透压缓解盐/旱胁迫； 4. 抗逆调节剂（甜菜碱、脯氨酸）：提升细胞渗透压，降低膜过氧化，保护光合色素。 （四）高频易错点汇总 1. 光呼吸≠细胞呼吸：光呼吸只在光照发生，多细胞器协同；细胞呼吸全天进行； 2. CAM 植物白天不吸收CO2，但仍能光合，碳源来自自身苹果酸分解，不是外界； 3. C4、CAM 最终暗反应都是卡尔文循环，特殊途径仅为 “CO2浓缩前置步骤”； 4. 高温、干旱、强光三类环境均会同步促进光呼吸、抑制净光合。 【典例】1．（2026·湖南·高考真题）为探究脱落酸（ABA）对某品种葡萄抗盐碱（200mmol/LNaHCO3）胁迫的作用，分别用蒸馏水（T1组）、NaHCO3（T2组）、NaHCO3+ABA合成抑制剂（T3组）、NaHCO3+ABA（T4组）处理葡萄幼苗，一段时间后采集叶片测定相关生理指标，结果见表。回答下列问题： 组别指标 T1 T2 T3 T4 叶绿素含量（mg/g鲜重） 3.8 2.2 1.3 2.9 H2O2含量（μmol·g-1鲜重） 9.6 20.3 29.5 14.7 净光合速率（μmol·m-2·s-1） 9.8 6.1 4.6 7.9 注：H2O2会引起生物膜发生氧化损伤，膜通透性升高。 (1)叶绿素主要吸收可见光中的________，光反应产生的NADPH在暗反应阶段的作用是___________。 (2)盐碱胁迫下，葡萄幼苗的光合作用速率下降。据表分析，出现该变化的原因是__________________________________________________________________________________________________________。 (3)研究表明植物体内ABA含量与抗盐碱能力正相关。拟培育抗盐碱作物新品种，可筛选_____（填序号）。 ①ABA合成酶缺失突变体  ②ABA合成酶高活性品种  ③ABA受体低敏感性品种  ④ABA降解酶低活性品种 (4)盐碱胁迫下，葡萄幼苗的细胞将细胞质基质中的Na+运送到液泡中储存或排出细胞，降低盐碱胁迫伤害。与正常栽培条件相比，葡萄幼苗在一定浓度的盐碱处理下，一段时间后生物量减少，从物质跨膜运输和呼吸作用的关系分析其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 【答案】(1) 红光和蓝紫光 作为还原剂、提供能量 (2)盐碱胁迫使叶片叶绿素含量降低，吸收光能减少，光反应速率减弱；同时细胞内H2O2积累，造成生物膜氧化损伤，叶绿体结构受损，净光合速率下降 (3)②④ (4)盐碱胁迫下，细胞需消耗更多能量用于排钠、区隔钠离子，用于细胞生长、有机物合成的能量减少；同时呼吸总消耗增加，有机物积累量下降，最终生物量减少 【详解】（1）叶绿素a、叶绿素b主要吸收红光、蓝紫光；NADPH作为还原剂还原C3化合物，同时为暗反应提供部分能量。 （2）结合表格数据可知，盐碱胁迫使叶片叶绿素含量降低，吸收光能减少，光反应速率减弱；同时细胞内H2O2积累增多，造成生物膜氧化损伤，膜通透性上升，叶绿体结构受损，进一步抑制光合作用，最终净光合速率下降。 （3）根据表格信息可知， ABA含量越高，抗盐碱能力越强，故要培育盐碱作物新品种，应该选择ABA含量高的品种，即ABA合成酶活性高的品种或者ABA降解酶活性低的品种，故选②④。 （4）在盐碱胁迫下，葡萄幼苗将细胞质基质中Na+转运进液泡或排出细胞属于主动运输，主动运输需要消耗细胞呼吸提供的 ATP；盐碱胁迫下，细胞需消耗更多呼吸能量用于排钠、区隔钠离子，用于细胞生长、有机物合成的能量减少；同时呼吸总消耗增加，有机物积累量下降，最终生物量减少。 【典例】2.(2026·广东六校联考)1．为探究在高温胁迫环境下喷施甜菜碱（一种生物碱）对龙须菜生长的影响，研究者进行了不同的实验操作，并于实验开始7天后检测了相关指标，结果如下表所示。植物细胞内的脯氨酸与渗透压调节有关。回答下列问题： 不同条件下培养龙须菜的生长情况 组别 操作 相对生长速率 单位：%/d 藻胆蛋白含量 单位：mg/g 丙二醛含量 单位：nmol/g 甲 常温 2.07 0.64 15 乙 常温+5.0mmol·L⁻1甜菜碱 2.10 0.65 12.6 丙 高温 1.14 0.53 25 丁 高温+5.0mmol·L⁻1甜菜碱 1.66 0.62 16.3 注：细胞在高温条件下，细胞膜会发生过氧化反应，生成丙二醛，一定程度上损坏细胞膜。 (1)光反应阶段生成的______为暗反应阶段提供能量，从而将______（填“C3”或“C5”）转化为糖类。 (2)藻胆蛋白位于类囊体膜上，具有吸收、传递光能的作用。据表分析，甜菜碱______（填“能”或“不能”）缓解高温胁迫对龙须菜生长的抑制，请从光合作用和细胞结构的角度分析可能的原因________________。 (3)研究者进一步发现，甜菜碱在高温胁迫下能改变细胞内脯氨酸的含量，如图所示，推测高温下脯氨酸含量升高的作用是________________。    (4)综合上述研究，总结出高温胁迫下甜菜碱影响龙须菜生长的两条路径，如图所示，请在括号内用“+”或“-”标注前后间的作用（“+”表示正相关，“-”表示负相关）_________。    【答案】(1) ATP、NADPH C3 (2) 能 甜菜碱在高温下可以抑制藻胆蛋白的分解，促进光反应进行；甜菜碱可以减缓细胞膜在高温下的过氧化反应，维持细胞膜结构和功能的正常 (3)提高细胞内的渗透压，维持细胞形态 (4)+     + 【分析】光合作用包括光反应和暗反应，光反应的物质变化包括水的光解，ATP的合成；暗反应的物质变化包括CO2的固定和C3的还原。 【详解】（1）光反应阶段生成的ATP、NADPH为暗反应阶段提供能量，从而将C3转化为糖类。 （2）据表分析，高温+5.0mmol·L⁻1甜菜碱处理的组别龙须菜其相对生长速率、藻胆蛋白含量均高于高温处理组，丙二醛含量低于高温处理组，说明甜菜碱能缓解高温胁迫对龙须菜生长的抑制。甜菜碱在高温下可以抑制藻胆蛋白的分解，促进光反应进行；甜菜碱可以减缓细胞膜在高温下的过氧化反应，维持细胞膜结构和功能的正常。 （3）根据曲线可知，高温处理组别其脯氨酸含量远高于常温组别，进而提高细胞内的渗透压，维持细胞形态，以适应高温环境。 （4）综合上述研究，总结出高温胁迫下甜菜碱影响龙须菜生长的两条路径：一方面是通过抑制藻胆蛋白的降解，增加光反应；另一方面是增加脯氨酸含量从而提高细胞内的渗透压，维持细胞形态，以适应高温环境进而促进龙须菜生长。 解题通法 逆境光合分析三步： 1.逆境条件→直接变化（气孔/酶/色素/膜）； 2.光反应或暗反应受阻； 净光合速率改变，辅以抗逆物质（脯氨酸、甜菜碱）调节机制。 实验设计核心思路：设置常温对照组、逆境组、逆境+调节剂三组，检测叶绿素、气孔导度、丙二醛、净光合速率四类指标对比判断抗逆效果。 命题点1 光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型 一、单选题 1.【C4 玉米光合途径・PEP 与 C5 固定 CO2 辨析单选】（2025·广东·一模）玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径（如下图），PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析，下列说法正确的是（    ）    A．物质B为C3，它和PEP均可固定CO2 B．卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质 C．为过程②提供能量的物质有ATP和NADH D．在炎热夏季中午，叶肉细胞还可以生成淀粉 【答案】B 【分析】光合作用的过程：①光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体薄膜）：水的光解产生NADPH与O2，以及ATP的形成；②暗反应阶段（场所是叶绿体的基质）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和NADPH的作用下还原生成糖类等有机物。 【详解】A、由图可知，B可参与CO2的固定，可知B为C5，A错误； B、卡尔文循环（即暗反应）进行的场所是叶绿体基质，B正确； C、②为C3的还原，光反应提供的ATP和NADPH可为其提供能量，C错误； D、由图可知，淀粉等有机物在维管束鞘细胞中合成，D错误。 故选B。 2.【Rubisco 双功能酶・光合午休光呼吸强弱判断单选】（2024·广东肇庆·二模）大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco的酶，参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下，Rubisco以五碳化合物（RuBP）为底物，在CO2/O2值高时，使RuBP结合CO2发生羧化；在CO2/O2值低时，使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸，具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是（　　） A．大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体 B．光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中 C．有氧呼吸和光呼吸均产生ATP D．干旱、晴朗的中午，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低 【答案】A 【分析】光合作用： (1)光反应阶段:水光解产生NADPH和氧气，ADP和Pi结合形成ATP。 (2)暗反应阶段：二氧化碳和五碳化合物结合形成三碳化合物，三碳化合物在ATP和NADPH的作用下，还原成五碳化合物 同时ATP水解成ADP和Pi。 【详解】A、玉米、大豆叶片中通过有氧呼吸消耗氧气的场所是线粒体内膜，通过光呼吸消耗氧气的场所在叶绿体基质，A正确； B、在较强光照下，Rubisco以五碳化合物（RuBP）为底物，在CO2/O2值高时，使RuBP结合CO2发生羧化；在CO2/O2值低时，使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸，由以上可知，光呼吸和卡尔文循环发生场所一致，在叶绿体基质进行，B错误； C、由图可知，在CO2/O2的值低时，RuBP结合氧气发生光呼吸，光呼吸会消耗多余的ATP、NADPH，C错误； D、干旱、晴朗的中午，胞间CO2浓度会降低，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强，D错误。 故选A。 二、解答题 3.【光呼吸代谢通路・酶改造增产方案大题】（2023·广东深圳·二模）植物消耗氧气，将RuBP（C5）转化成二氧化碳的过程称作光呼吸。RuBP羧化酶/氧化酶（Rubisco）不仅能催化CO2与RuBP进行羧化反应，还能催化氧气与RuBP的氧化反应，相关过程如下图所示。回答下列问题。 (1)Rubisco催化RuBP的羧化反应发生在真核细胞的_____（具体部位），这一过程称作_____，反应形成的产物被_____还原为糖类。 (2)当CO2/O2比值_____（填“较高”或“较低”）时，更有利于植物进行羧化反应。对农作物的研究表明甲醇可以抑制光呼吸，已知植物细胞的光呼吸与乙醇酸氧化酶活性呈正相关，结合题干信息推测甲醇抑制光呼吸的机制是_____。 (3)在小麦、水稻等C3作物中，光呼吸导致光合作用的转化效率降低20%-50%，根据Rubisco的特性，改良作物的措施有_____（答出2点）。 【答案】(1) 叶绿体基质 CO2的固定 NADPH（还原型辅酶II） (2) 较高 甲醇通过抑制乙醇酸氧化酶的活性来抑制光呼吸 (3)改造Rubisco酶，使其具有更高的CO2亲合力和催化效率；改进或者增加植物浓缩CO2机制，提升Rubisco附近的CO2浓度 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】（1）RuBP羧化酶能催化CO2与RuBP进行羧化反应，CO2与RuBP反应过程被称为CO2的固定，发生在叶绿体基质中，CO2与RuBP反应的产物（C3）接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，转化为糖类。 （2）当CO2的含量较高时，CO2更容易与RuBP进行羧化反应，故当CO2/O2比值较高时，更有利于植物进行羧化反应。甲醇可以抑制光呼吸，且植物细胞的光呼吸与乙醇酸氧化酶活性呈正相关，故可推测甲醇通过抑制乙醇酸氧化酶的活性来抑制光呼吸。 （3）为了降低植物的光呼吸作用，可以改造Rubisco酶，使其具有更高的CO2亲合力和催化效率；改进或者增加植物浓缩CO2机制，提升Rubisco附近的CO2浓度。 4.【叶绿体光呼吸支路 GOC・提升水稻光合大题】（2023·广东·一模）光照条件下，植物细胞的Rubisco酶具有“两面性”：CO2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2结合后经一系列反应释放CO2，称为光呼吸。光呼吸在正常生长条件下会损耗25%~30%的光合产物，在高温干旱等逆境条件下损耗比例可高达50%。下图为相关过程。 回答下列问题： (1)Rubisco酶分布在叶绿体内的__________中，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为__________。C3转化为（CH2O）和C5需要光反应提供的物质有__________。 (2)晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是___________。 (3)华南农业大学的研究团队利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC支路），大大提高水稻产量，其原理是__________。 【答案】(1) 基质 CO2的固定/二氧化碳的固定 ATP和NADPH (2)气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下О2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强 (3)乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度：一方面使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用 【分析】植物的光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，产物有氧气、ATP和NADPH；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和C3的还原。 【详解】（1）结合题干“该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用”为光合作用的暗反应阶段，暗反应发生在叶绿体基质，故Rubisco酶分布在叶绿体内的基质中；它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为CO2的固定；C3转化为（CH2O）和C5需要光反应提供的物质有ATP和NADPH。 （2）晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，即气孔会部分关闭，二氧化碳含量较低，而在夏日晴朗的中午，植物的光合作用强度较大，产生的氧气较多，结合题干“O2浓度较高时，该酶催化C与O2结合后经一系列反应释放CO2”可知此时虽然气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下О2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强，导致CO2生成量明显增加。 （3）在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC支路），结合题图：光呼吸的产物乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度，CO2的浓度升高，一方面使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用，故而利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达能够，大大提高水稻产量。 5.【黑藻双固碳途径・低CO2诱导 PEPC 基因表达大题】（2023·广东佛山·一模）黑藻固定CO2有两条途径（如图）：①CO2在核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)催化下直接与C5反应生成C3;②CO2先在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)催化下与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)反应生成C4(四碳化合物)，当C4储存到一定量时分解放出CO2参与暗反应。已知PEPC对CO2亲和力是Rubisco的几十倍。回答下列问题： (1)由图可知，丙酮酸转化为PEP的过程属于_________(填“吸能”或“放能”)反应。黑藻细胞固定CO2的具体场所是_________ ，C3的还原需要_________提供能量。 (2)研究发现黑藻经低浓度CO2处理后，PEPC与Rubisco的活性比值由0.47上升到4.17试分析发生这一变化的意义：_________。黑藻具有这种生理特性是长期_________的结果。 (3)为了探究在低浓度CO2处理下黑藻固定CO2途径改变的分子机制，研究人员检测了低浓度CO2处理前后黑藻体内两种PEPC基因的表达情况，结果如图所示 由图可知，在低浓度CO2处理下黑藻固定CO2途径改变的分子机制是__________。 【答案】(1) 吸能 细胞质基质、叶绿体基质 ATP和NADPH (2) PEPC对CO2亲和力大，PEPC活性增大有利于黑藻在低浓度CO2条件下固定CO2 自然选择（或：进化） (3)PEPC2基因大量表达，PEPC2含量明显增加 【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段： 1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。 2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。 【详解】（1）结合图示可知，丙酮酸转化为PEP的过程伴随着ATP的水解，故该过程属于吸能反应；黑藻细胞可以在细胞质基质中利用低浓度的CO2固定为C4，在叶绿体基质中利用高浓度的CO2与C5生成C3；C3的还原过程需要光反应产生的NADPH和ATP提供能量。 （2）研究发现黑藻经低浓度CO2处理后，PEPC与Rubisco的活性比值由0.47上升到4.17，结合题图可知，经低浓度CO2处理后，PEPC的活性提高，改变了黑藻固定CO2的途径，有利于黑藻细胞在低浓度CO2条件下增强固定CO2的能力，以提高光合作用强度；黑藻具有这种生理特性是长期进化的结果。 （3）“探究在低浓度CO2处理下黑藻固定CO2途径改变的分子机制”，分析实验结果图示可知，在低浓度CO2处理下，PEPC1基因表达的相对含量稍有下降，而PEPC2基因表达的相对含量明显增加，推测是由于低浓度CO2处理诱导PEPC2基因表达增强，使PEPC2基因的表达相对含量增加，PEPC2含量明显增加，引起固定CO2的能力增强。 6.【CAM 景天苹果酸储碳・ABA 调控 ALMT 转运大题】（2026·广东·模拟预测）景天科植物具有独特的耐干旱机制。研究发现，其叶子有一种特殊的CO2同化方式，夜间叶片气孔开放，吸收的CO2可生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2，用于光合作用。图1为景天科植物代谢相关的示意图。回答下列问题： (1)图1中①表示的过程为___________，景天科植物白天光合作用所需的CO2来自_________。 (2)ALMT基因编码的蛋白质可介导苹果酸在液泡膜上的跨膜运输，夜间ALMT蛋白作为液泡膜上的转运载体，可将细胞质中的苹果酸转运至液泡内储存，其过程如图2所示。夜间ALMT蛋白运输苹果酸的方式为_________，ALMT缺失突变体的光合作用速率与耐旱性会下降，原因可能是_________（答出两点）。 (3)AREB是一种转录因子，能促进ALMT基因的表达，脱落酸（ABA）能提高植物的抗旱性。为了探究ABA的作用机制，研究人员用适量的ABA处理野生型和AREB缺失突变体的景天科植物，并在干旱条件下测定相关生理指标，所得实验结果，如表所示。 组别 液泡苹果酸含量 光合速率 植株耐旱性 野生型（ABA处理） 高 高 强 AREB缺失突变体（ABA处理） 低 低 弱 结合实验结果，试用文字和箭头解释ABA提高景天科植物耐旱性的机制：_________。 【答案】(1) CO2的固定 苹果酸经脱羧作用释放的CO2和细胞呼吸产生的CO2 (2) 主动运输 ALMT缺失导致夜间苹果酸无法有效转运至液泡储存，白天液泡不能释放足够CO2用于光合作用，光合产物合成减少；夜间苹果酸在细胞质积累可能影响细胞内酶活性，最终降低耐旱性 (3) 【分析】分析图可知，景天科植物气孔白天关闭正好应对了高温干旱的环境，避免了水分大量蒸发，同时其固定CO2的机制也保证了光合作用的正常进行，且景天科植物参与光合作用的CO2既来自苹果酸的分解，也来自呼吸作用产生的CO2。夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用。 【详解】（1）图1中①表示的过程为CO2的固定。景天科植物白天光合作用所需的CO2来自液泡中苹果酸经脱羧作用释放的CO2和细胞呼吸产生的CO2。 （2）由图2可知，细胞质基质pH高、液泡pH低，故苹果酸逆浓度梯度进入液泡，且依赖ALMT载体并伴随H+顺浓度梯度运输，因此属于主动运输。ALMT缺失突变体耐旱性下降的原因是ALMT缺失导致夜间苹果酸无法有效转运至液泡储存，白天液泡不能释放足够CO2用于光合作用，光合产物合成减少；同时夜间苹果酸在细胞质积累可能影响细胞内酶活性，最终降低耐旱性。 （3）由表格数据可知，野生型的液泡苹果酸含量、光合速率、耐旱性均高于AREB缺失突变体，说明ABA通过激活AREB，促进ALMT基因表达，进而增加液泡中的苹果酸储存，为白天光合提供充足CO2，最终增强耐旱性。机制图示为： 。 7.【C3 大豆/C4 玉米日光合气孔曲线对比大题】（2023·广东深圳·二模）根据光合作用过程中CO2固定后形成的产物不同，将植物分为C3植物（如大豆）、C4植物（如玉米）。实验测得大豆和玉米在生长后期的光合速率变化（如图甲）和气孔导度变化（如图乙）。据此回答下列问题： (1)大豆属于C3植物，判定依据是_____，可以用_____方法研究两种植物CO2固定方式。 (2)结合大豆的两个示意图分析，大豆生长后期13点前后光合速率降低的原因是_____导致光合作用所需的_____减少，从而直接影响_____（填“光”或“暗”）反应。若图中的光合速率为净光合速率，则可以用单位时间内_____作为观察指标。 (3)结合示意图分析，生长后期的玉米中午时段的光合速率_____（填“高于”或“低于”）大豆，这种差异不是由CO2浓度引起，判定理由是_____。 【答案】(1) CO2与C5结合后形成C3 同位素标记/同位素示踪 (2) 气孔导度下降 CO2 暗 CO2的吸收量/O2的释放量/有机物的积累量 (3) 高于 玉米中午时段的气孔导度低于大豆，进入植物体内的CO2量并未增多 【分析】根据光合作用过程中CO2固定后形成的产物不同，将植物分为C3植物、C4植物。C3植物的暗反应首先与C5结合后形成C3。据图分析，大豆在正午前后气孔导度下降，且大于玉米的气孔导度。 【详解】（1）大豆属于C3植物，判断依据是CO2在暗反应中首先与C5结合后形成C3．根据卡尔文对暗反应的研究可以知道，用同位素标记（同位素示踪）的方法研究两种植物CO2固定方式。 （2）从大豆的气孔导度的变化示意图可知，气孔导度在正午前后下降，导致光合作用所需的CO2进入植物细胞减少，从而直接影响暗反应。净光合速率可以用单位时间内CO2的吸收量（O2的释放量、有机物的积累量）作为观察指标。 （3）读图可知，生长后期的玉米中午时段的光合速率高于大豆，这种差异不是由CO2浓度引起，判定理由是玉米中午时段的气孔导度低于大豆，进入植物体内的CO2量并未增多。 8.【光呼吸 AP3 改良通路・转基因光合曲线绘图大题】（2025·广东珠海·一模）Rubisco酶既可以催化C₅的羧化，也可以催化C₅的氧化。如果C₅被氧化，则会形成乙醇酸，乙醇酸能抑制暗反应多种酶的活性。为减少该类毒性代谢产物及碳素损失，植物进化出了光呼吸途径，相关路径如图所示。 回答下列问题： (1)据图可知，C₅的羧化是指暗反应中_____过程。 (2)据图分析，光呼吸会消耗_____，从而影响暗反应导致植物光合速率下降。 (3)优化光呼吸代谢被认为是提高光合速率的关键突破口，目前科学家常用的优化方案有： ①加速光呼吸代谢：GDC是促进光呼吸中间产物代谢的关键酶，科学家利用基因工程构建了GDC基因过表达的拟南芥植株，发现相较于野生型，其光合速率明显上升，可能是因为图中_____积累量下降从而提高了暗反应速率。 ②构建新的光呼吸通路：将苹果酸合成酶基因和乙醇酸脱氢酶基因导入烟草的叶绿体中，从而设计出一条新的光呼吸通路AP3。与原光呼吸通路相比，AP3通路促进光合作用的优势是_____，构建AP3通路同时，科学家还下调了转运蛋白PLGGI基因的表达量，目的是_____。将同时具备以上改变的转基因烟草（AP3）与野生型（WT）进行田间试验，WT光合速率变化如图所示，请在图中绘制出AP3的预期结果。 【答案】(1)CO2与 C5结合生成 C3 (2)ATP 和NADPH、C5 (3) 乙醇酸 不消耗ATP，使叶绿体内CO2浓度升高   减少乙醇酸的输出，使更多乙醇酸参与AP3通路 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。 【详解】（1）暗反应过程包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原过程，据图可知，C₅的羧化是指暗反应中CO2与 C5结合生成 C3。 （2）图中→表示光呼吸通路，据此可知，光呼吸会消耗ATP 和NADPH、C5，其中ATP 和NADPH会参与暗反应过程中C3的还原，故光呼吸会影响暗反应导致植物光合速率下降。 （3）①GDC是促进光呼吸中间产物代谢的关键酶，科学家利用基因工程构建了GDC基因过表达的拟南芥植株，发现相较于野生型，其光合速率明显上升，可能是因为图中乙醇酸积累量下降从而提高了暗反应速率。 ②AP3通路是将苹果酸合成酶基因和乙醇酸脱氢酶基因导入烟草的叶绿体中，与原光呼吸通路相比，AP3通路促进光合作用的优势是不消耗ATP，使叶绿体内CO2浓度升高；科学家还下调了转运蛋白PLGGI基因的表达量，目的是减少乙醇酸的输出，使更乙醇酸参与AP3通路；相同胞间 CO2浓度下AP3 的光合速率高于WT，曲线整体位于 WT 上方且趋势相似，故可绘制曲线如下： 9.【转 PEPC 基因 C4 型水稻・高温强光光合验证实验大题】（2025·广东珠海·模拟预测）如图是C3植物水稻和C4植物玉米的光合作用部分示意图。水稻的Rubisco酶具有双重功能：高CO2浓度时催化RuBP固定CO2，而高 O2浓度时触发光呼吸（RuBP与O2反应生成CO2）。玉米通过叶肉细胞的PEPC酶催化PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）与CO2反应生成C4，接着C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2。研究发现，玉米的PEPC酶固定CO2的能力较水稻强60倍，使其在高温、强光环境下固碳效率显著更高。研究团队通过基因编辑技术将玉米C4光合关键基因（PEPC）转入水稻，构建转基因株系（C4-like水稻），并对比其与传统C3水稻的光合特性，回答下列问题：    (1)由图可知，玉米固定CO2的场所包括叶肉细胞的__________和维管束鞘细胞的__________（填细胞结构名称）。 (2)据图分析并结合所学，玉米高温强光下较水稻固碳效率更高的原因可能是__________________（答出1点即可）。 (3)为验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，设计了以下实验方案，请完成下列表格： 实验设计方案 实验材料 C3水稻 C4-like水稻 实验处理 a.____________________ 测量指标 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率 预期结果 b._____________________ (4)除基因编辑外，提出2条通过栽培措施提高水稻光合速率的方法 ________________ 【答案】(1) 细胞质基质 叶绿体 (2)玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内CO2浓度更高，抑制光呼吸；玉米可以将光合产物及时转移，减少对光合作用的抑制。 (3) 将两种水稻均置于高温、强光等相同条件下培养一段时间 C₄-like水稻的PEPC酶活性明显增高、光呼吸速率降低、净光合速率显著高于C₃水稻 (4)增施合理氮肥并避免病虫害，提高叶片功能；调节种植密度与水分管理，保证叶片通风透光、维持光合作用所需水分。 【分析】Rubisco酶可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体的基粒非常发达，维管束鞘细胞的叶绿体较大，没有或仅有少量基粒。 【详解】（1）由图可知，玉米固定CO2的场所包括叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶绿体 （2）据图分析可知，玉米细胞内存在C4途径，能在高温、干旱条件下保持光合作用强度，主要原因是①玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高。②玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内CO2浓度更高，抑制光呼吸。③玉米可以将光合产物及时转移，减少对光合作用的抑制。 （3）本实验为验证在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，因此自变量为水稻类型，因变量为 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率。实验过程为将两种水稻均置于高温、强光等相同条件下培养一段时间，检测两种水稻的 PEPC酶活性、光呼吸速率、净光合速率，在高温、强光环境下，C4-like水稻比C3水稻有更强的光合速率，因此预期结果为C₄-like水稻的PEPC酶活性明显增高、光呼吸速率降低、净光合速率显著高于C₃水稻。 （4）栽培措施可从肥水管理、密度调控和改善光照等方面入手，以提高光合作用效率。如①增施合理氮肥并避免病虫害，提高叶片功能；②调节种植密度与水分管理，保证叶片通风透光、维持光合作用所需水分。 命题点2 逆境(胁迫)对光合作用的影响 一、解答题 1.【灰绿/黄绿羊草日光合曲线・盐碱胁迫蛋白表格大题】（2023·广东·模拟预测）羊草根据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种生态型，二者在光合生理特性、耐盐碱性等方面都表现出稳定的不同，但灰绿型羊草的叶绿素a/叶绿素b与黄绿型羊草的相近。为阐释二者差异的分子机制，在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如下图所示。请回答下列问题： (1)灰绿型羊草叶片中的叶绿素含量比黄绿型羊草叶片中的______（填“高”、“低”或“相等"）。叶绿素主要吸收可见光中的______用于光合作用。 (2)8时～18时，两种羊草始终处于有机物的积累状态，判断依据是______。与10时相比，短时间内12时叶绿体中C3含量低，原因是______。 (3)植物在逆境条件下可通过增加可溶性蛋白质的合成，直接参与适应逆境的过程，这对其适应不利的环境条件具有积极意义。表1和表2分别表示在盐碱胁迫条件下，两个生态型羊草的蛋白质含量。 表1  NaCl 胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg/g） 植物 NaCl浓度/ （m mol/ L） 0 25 100 200 灰绿型羊草 41.4土17.612 66.246土28.125 148.335士69. 528 116. 035土13.924 黄绿型羊草 18.2土22. 356 121.411土26.647 94.011土21.435 35.525土29. 106 表2   Na2CO3 胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg/g） 植物 Na2CO3浓度/（ mmol/ L） 0 12.5 50 100 灰绿型羊草 41.4土17.612 119.308土47. 468 104.215土54.066 145.548土22. 668 黄绿型羊草 18.2土22. 356 126.488士50. 931 187.907土129. 467 88.642士68. 193 据表分析，可得出的结论是______。 (4)铁肥可提高羊草净光合速率，但生产过程中不需要施加大量铁肥，下列解释合理的有______（填序号）。 A．大量施肥会使土壤渗透压升高，导致羊草吸水困难 B．Fe属于微量元素，两种生态型羊草对Fe需求量不大 C．大量施肥会导致羊草气孔开放度降低，蒸腾作用减弱 D．通过施加大量铁肥延长羊草生育期，以提高羊草净光合速率 【答案】(1) 高 红光和蓝紫光 (2) 8时～18时，两种羊草的净光合速率都大于0 与10时相比，12时叶片细胞气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定受阻，而C3的还原正常进行，导致叶绿体中C3含量下降 (3)灰绿型羊草和黄绿型羊草具有一定耐盐碱能力，且灰绿型羊草的耐盐碱能力高于黄绿型羊草的 (4)AB 【分析】影响光合作用的环境因素： 1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。 2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。 【详解】（1）灰绿型羊草的净光合速率高于黄绿型羊草的，据此推测，灰绿型羊草叶片中的叶绿素含量比黄绿型羊草叶片中的高。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用。 （2）净光合速率大于0时，植物会积累有机物，题图中8时～18时，两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态。与10时相比，短时间内12时叶片细胞气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定受阻，而C3的还原正常进行，导致叶绿体中C3含量下降。 （3）在盐碱胁迫条件下，两个生态型羊草的可溶性蛋白质含量比对照组的可溶性蛋白质含量高，在NaCl胁迫条件下，灰绿型羊草和黄绿型羊草的可溶性蛋白质含量分别在NaCl浓度为100mmol·L-1和25mmol·L-1时达到最高。在Na2CO3胁迫条件下，灰绿型羊草和黄绿型羊草的可溶性蛋白质含量分别在Na2CO3浓度为100mmol·L-1和50mmol·L-1时达到最高。由此表明，灰绿型羊草和黄绿型羊草具有一定耐盐碱能力，且灰绿型羊草的耐盐碱能力高于黄绿型羊草的。 （4）A、生产过程中应该合理施肥，大量施肥会使土壤渗透压升高，可能导致植物出现失水甚至烧苗现象，A正确； B、Fe是微量元素，合理施肥就能满足羊草生长需求，B正确； C、大量施肥会导致羊草气孔开放度降低，净光合速率降低，C错误； D、延长生育期不能提高净光合速率，D错误。 故选AB。 2.【水分胁迫木槿光合・气孔/非气孔限制验证实验】（2023·广东·模拟预测）光合作用的气孔与非气孔限制理论认为，气孔限制值（Ls）和胞间CO2浓度（Ci）的变化方向是判断逆境条件下植物净光合速率（Pn）下降的依据。玫瑰木槿作为一种优良的水土保持灌木树种，以盆栽1年生玫瑰木槿幼苗为材料，通过测定玫瑰木槿叶片在不同水分胁迫下（分别为82.5%、69.5%、57.8%和31.3%，分别用T1、T2、T3、T4表示）光合作用的胞间CO2浓度、气孔导度（Gs）、净光合速率等指标，分析水分胁迫对玫瑰木槿苗木光合作用效率的影响。回答下列问题： (1)玫瑰木槿细胞产生CO2的场所是__________。水分被玫瑰木槿吸收后，在光合作用与细胞呼吸过程中参与的反应分别是_______、_________。 (2)水分胁迫由T1处理加剧至T2处理时，玫瑰木槿苗木Pn呈现___________趋势。当水分胁迫梯度高于T3时，随着水分胁迫的加剧，玫瑰木槿Pn降低，从光反应和暗反应的角度分析，原因是_________，表现为________限制。 (3)研究表明，随着水分胁迫继续加剧（T4之后），玫瑰木槿的Gs随之降低，但Ci并未降低，则表明Pn下降是由于水分胁迫导致叶绿体类囊体发生破坏，破坏后不能恢复，使叶肉细胞光合能力下降。请设计实验验证上述结论，简要写出实验思路及结论：_________________________。 【答案】(1) 细胞质基质、线粒体 水的光解 与丙酮酸反应 (2) 上升 水分供应不充足，导致光反应产生的ATP、NADPH减少，气孔限制值（Ls）增大导致胞间CO2浓度（Ci）量供应不足使C3减少，C3的还原减慢从而使净光合速率（Pn）下降 气孔 (3)实验思路：将生长状况良好、长势相同的玫瑰木槿在土壤含水量低或干旱的环境下培养一段时间，平均分为甲、乙两组；甲组不做处理，乙组正常浇水，一段时间后测量并统计两组玫瑰木槿的光合速率。实验结论：若乙组玫瑰木槿的光合速率和甲组基本相同，则证明水分胁迫导致叶绿体类囊体发生破坏，破坏后不能恢复的观点 【分析】影响光合作用的因素包括光照强度、二氧化碳浓度和温度等。夏季正午由于光照过强，温度过高，导致气孔部分关闭，使二氧化碳进入细胞减少，光合速率降低。 【详解】（1）玫瑰木槿可通过有氧呼吸的第二阶段和无氧呼吸的第二阶段产生CO2，产生CO2的场所是线粒体、细胞质基质。水分被玫瑰木槿吸收后，在光合作用与细胞呼吸过程中参与的反应分别是水的光解、与丙酮酸反应。 （2）水分胁迫由T1处理加剧至T2处理时，玫瑰木槿苗木Pn呈现上升趋势。当水分胁迫梯度高于T3时，随着水分胁迫的加剧，玫瑰木槿Pn降低，从光反应和暗反应的角度分析，原因是水分供应不充足，导致光反应产生的ATP、NADPH减少，气孔限制值（Ls）增大导致胞间CO2浓度（Ci）量供应不足使C3减少，C3的还原减慢从而使净光合速率（Pn）下降，表现为气孔限制。 （3） 研究表明，随着水分胁迫继续加剧（T4之后），玫瑰木槿的Gs随之降低，但Ci并未降低，则表明Pn下降是由于水分胁迫导致叶绿体类囊体发生破坏，破坏后不能恢复，使叶肉细胞光合能力下降。请设计实验验证上述结论，简要写出实验思路及结论：实验思路：将生长状况良好、长势相同的玫瑰木槿在土壤含水量低或干旱的环境下培养一段时间，平均分为甲、乙两组；甲组不做处理，乙组正常浇水，一段时间后测量两组玫瑰木槿的光合速率。实验结论：若乙组玫瑰木槿的光合速率和甲组基本相同，则证明水分胁迫导致叶绿体类囊体发生破坏，破坏后不能恢复的观点。 3.【NO 缓解干旱玉米・D1 蛋白光反应调控表格题】（2022·广东江门·模拟预测）NO是生物体内一种重要的信号调节分子，在植物响应逆境胁迫的应答中能发挥重要的作用。研究者以玉米幼苗为实验材料进行了如下表所示实验。其中D1蛋白由叶绿体的psbA基因编码，常与光合色素结合形成复合体用于吸收、传递和转换光能。 A 对照 B 干旱处理 C 干旱+施加NO 气孔导度（气孔开放程度） 0．06 0．01 0．04 D1相对含量 100 39 80 CO2吸收速率（µmolCO2．m-2．s-1） 9 3．5 4．5 (1)对比A和B两组实验可知，干旱胁迫下玉米幼苗的净光合速率会下降，原因可能是_____。但是_____可降低干旱胁迫对光合作用的影响。 (2)D1蛋白位于叶绿体的_____上，参与水的分解，产物中的NADPH用于_____。研究表明，D1极易受ROS（活性氧）破坏，ROS的积累也会抑制psbmRNA的翻译过程，根据所给信息推测，与A组相比，B组的D1蛋白相对含量下降的可能原因是_____，而C组NO能够提高抗ROS的酶的活性，从而增加D1蛋白的含量。 (3)本实验的目的是：_____。 (4)根冠比是指植物地下部分与地上部分干重的比值，与对照组相比，B组的根冠比将_____（增大/不变/减少），理由是_____。 【答案】(1) ①叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少；②D1蛋白含量下降，吸收传递转换光能受阻，光反应速率下降 施加NO (2) 类囊体薄膜 暗反应（或者C3的还原） 干旱导致了ROS积累，使得D1受到破坏，同时抑制了psbmRNA的翻译，影响了D1的合成 (3)探究NO对干旱胁迫下玉米幼苗光合作用的影响 (4) 增加 有利于获得更多的水分和减少水分的蒸腾，以适应干旱的环境 【分析】光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成有机物。 表格分析：自变量为是否干旱和施加NO，表中数据显示，与对照组相比较，干旱处理后，气孔导度、D1相对含量、CO2吸收速率下降，而B、C两组对照显示，在干旱条件下，施加NO，气孔导度、D1相对含量、CO2吸收速率升高，说明施用NO能缓解干旱对植物带来的负面影响。 【详解】（1）对比A和B两组实验可知，干旱胁迫下，叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少、D1蛋白含量下降，吸收传递转换光能受阻，光反应速率下降，玉米幼苗的净光合速率下降，但是B、C两组显示，施加NO，气孔导度、D1相对含量、CO2吸收速率升高，说明施加NO可降低干旱胁迫对光合作用的影响。 （2）题意显示，D1蛋白由叶绿体的psbA基因编码，常与光合色素结合形成复合体用于吸收、传递和转换光能，故位于类囊体薄膜上，参与水的分解，产物中的NADPH用于暗反应过程中C3的还原，研究表明，D1极易受ROS（活性氧）破坏，ROS的积累也会抑制psbmRNA的翻译过程，与A组相比，B组的D1蛋白相对含量下降的可能原因是干旱导致了ROS积累，使得D1受到破坏，同时抑制了psbmRNA的翻译，影响了D1的合成。 （3）由表格信息可知，该实验的自变量是是否干旱处理和是否使用NO，因变量是气孔导度、D1相对含量，二氧化碳的吸收速率，据此可知本实验的目的是探究NO对干旱胁迫下玉米幼苗光合作用的影响。 （4）根冠比是指植物地下部分与地上部分干重的比值，与对照组相比，B组是在干旱条件下进行实验的，植物自我调节性的适应，其根冠比将增加，这样有利于获取更多的水分和减少水分的蒸腾，以适应干旱环境。 【点睛】熟知光合作用的过程以及光合作用的影响因素是解答本题的关键，明确自变量与因变量，进而判断实验的目的是解答本题的必备能力，掌握植物自我适应性的调节是解答本题的另一关键。 4.【Rubisco 酶光呼吸通路・水稻光合午休分析大题】（2023·广东·一模）光照条件下，植物细胞的Rubisco酶具有“两面性”：CO2浓度较高时，该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，该酶催化C5与O2结合后经一系列反应释放CO2，称为光呼吸。光呼吸在正常生长条件下会损耗25%~30%的光合产物，在高温干旱等逆境条件下损耗比例可高达50%。下图为相关过程。 回答下列问题： (1)Rubisco酶分布在叶绿体内的__________中，它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为__________。C3转化为（CH2O）和C5需要光反应提供的物质有__________。 (2)晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是___________。 (3)华南农业大学的研究团队利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达，在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC支路），大大提高水稻产量，其原理是__________。 【答案】(1) 基质 CO2的固定/二氧化碳的固定 ATP和NADPH (2)气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下О2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强 (3)乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度：一方面使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用 【分析】植物的光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，产物有氧气、ATP和NADPH；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和C3的还原。 【详解】（1）结合题干“该酶催化C5（RuBP）与CO2反应完成光合作用”为光合作用的暗反应阶段，暗反应发生在叶绿体基质，故Rubisco酶分布在叶绿体内的基质中；它催化CO2与C5反应生成C3的过程称为CO2的固定；C3转化为（CH2O）和C5需要光反应提供的物质有ATP和NADPH。 （2）晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，即气孔会部分关闭，二氧化碳含量较低，而在夏日晴朗的中午，植物的光合作用强度较大，产生的氧气较多，结合题干“O2浓度较高时，该酶催化C与O2结合后经一系列反应释放CO2”可知此时虽然气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下О2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强，导致CO2生成量明显增加。 （3）在叶绿体内构建了光呼吸支路（GOC支路），结合题图：光呼吸的产物乙醇酸可在叶绿体内分解为CO2，提高了叶绿体中CO2的浓度，CO2的浓度升高，一方面使CO2在与O2竞争Rubisco酶中有优势，使光呼吸减弱；另一方面光合作用原料增多，促进光合作用，故而利用基因工程技术将水稻催化光呼吸的多种酶基因转移到叶绿体内并成功表达能够，大大提高水稻产量。 二、解答题 5.【ABA 与钙协同抗旱黄瓜・SOD 抗氧化实验大题】（2023·广东韶关·二模）黄瓜属于浅根性蔬菜作物，对盐渍、高温、干旱等逆境条件适应性较差。为探讨在干旱胁迫下，钙与脱落酸对黄瓜幼苗光合作用的影响，科学家将幼苗分成A、B、C三组，A组正常栽培；B、C组分别用脱落酸（ABA）、CaCl2+ABA喷施叶片处理后，在干旱胁迫条件下栽培，一周后测定了相关指标，结果如下表。回答下列问题： 分组 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 净光合速率（μmolCO2·m-2·s-1） 游离氨基酸（μg·g-1） SOD活性（U·mg-1pro） A组 0.54 14.5 1.83 16.1 B组 0.34 8.0 2.48 13.8 C组 0.39 9.0 2.16 14.5 注：SOD（超氧化物歧化酶）具有抗氧化作用，可清除植物在不利环境下产生的自由基等。 (1)内源脱落酸是一种植物激素，其作用是促进叶和果实的衰老和脱落、_____________（至少答出一点）等。 (2)据表分析，本实验中A组作为___________组；B、C组黄瓜幼苗的净光合速率明显低于A组的原因是干旱胁迫使___________下降，导致暗反应所需的CO2不足；胁迫下的黄瓜幼苗通过增加细胞中游离氨基酸的含量来提高_______________，以吸收更多土壤中的水分来抵抗干旱胁迫。 (3)已知Ca2+在植物抗逆过程中能防止膜脂过氧化，具有稳定膜结构的作用，请从表找出支持该结论的证据：________________，使清除自由基的效果更明显。 (4)进一步研究发现：干旱胁迫一周后与处理前比较，植物的地下部分与地上部分干重的比值明显提高，其意义是________________以抵御干旱胁迫带来的伤害。 (5)本实验叶面喷施ABA的浓度是1.0mg·L-1，为了进一步探究提高干旱胁迫下黄瓜幼苗净光合速率的最适ABA浓度，请你写出实验设计思路____________________。 【答案】(1)促进气孔关闭 (2) 对照 气孔导度 细胞的渗透压 (3)C组的SOD活性高于B组 (4)植物通过促进根系生长来加强水分吸收 (5)设置一系列等浓度梯度的ABA溶液分别处理黄瓜幼苗，干旱胁迫条件下栽培一段时间后，测定植株的CO2吸收速率并比较 【分析】脱落酸：合成部位：根冠、萎蔫的叶片等 主要生功能：抑制植物细胞的分裂和种子的萌发；促进植物进入休眠；促进叶和果实的衰老、脱落。 【详解】（1）内源脱落酸是一种植物激素，其作用是促进叶和果实的衰老和脱落、促进植物气孔关闭，适应干旱环境。 （2）据题意可知，A组正常栽培，不做任何处理，属于对照组。与对照组相比，B、C组分别用脱落酸（ABA）、CaCl2+ABA喷施叶片处理后，在干旱胁迫条件下栽培，一周后发现气孔导度下降，游离氨基酸含量升高，据此推测，B、C组黄瓜幼苗的净光合速率明显低于A组的原因是干旱胁迫使气孔导度下降，CO2吸收减少，导致暗反应所需的CO2不足；胁迫下的黄瓜幼苗通过增加细胞中游离氨基酸的含量来提高细胞的渗透压，根细胞吸水能力更强，吸收更多土壤中的水分来抵抗干旱胁迫。 （3）据表格可知，B组与C相比，自变量为是否CaCl2处理，实验结果是C组SOD活性更高，SOD（超氧化物歧化酶）具有抗氧化作用，可清除植物在不利环境下产生的自由基等，因此得出Ca2+在植物抗逆过程中能防止膜脂过氧化，具有稳定膜结构的作用。 （4）干旱胁迫一周后与处理前比较，植物的地下部分与地上部分干重的比值明显提高，其意义是促进根系生长，有利于植物吸收水分，地上部分减少，水分散失减少 ，抵御干旱胁迫带来的伤害。 （5）要探究提高干旱胁迫下黄瓜幼苗净光合速率的最适ABA浓度，自变量为不同的ABA浓度，因变量为净光合速率，实验条件为干旱胁迫，因此实验思路为：设置一系列等浓度梯度的ABA溶液分别处理黄瓜幼苗，干旱胁迫条件下栽培一段时间后，测定植株的CO2吸收速率并比较。 6.【glu1 拟南芥光合缺陷・rog 突变逆转 ABA 通路柱状题】（2026·广东汕头·模拟预测）拟南芥glu1-1突变体出现叶片失绿、生长迟缓的现象。为寻找能“逆转”glu1-1缺陷的基因，进而提升作物的光合速率，研究人员以glu1-1突变体为材料构建突变体库，筛选出了rog1突变体。检测其光合生理指标，结果见下图。 回答下列问题： (1)Rubisco酶分布在叶绿体的_____中，催化C₅和CO2生成_____，进而被_____还原成糖类。 (2)如上图实验结果表明rog1突变体能“逆转”glu1-1缺陷，判断的依据是_____。 (3)脱落酸（ABA）是植物响应逆境胁迫的激素。推测rog1突变体的突变位点与ABA合成酶基因有关。向rog1突变体导入正常的ABA合成酶基因，若出现_____的现象，则可证实该结论。 (4)为探究ABA抑制拟南芥光合作用依赖于ABA的合成还是ABA的信号传导通路，研究人员对野生型（WT）、ABA合成缺陷突变体、ABA受体缺陷突变体三种植株施加外源ABA，检测植株的净光合速率，结果见图1。实验结果说明ABA抑制拟南芥光合作用依赖于_____。在未添加ABA的情况下，检测不同植株内源ABA含量加以验证，则预期的实验结果是_____（在图2中用柱状图进行表示）。 【答案】(1) 基质 C3（三碳化合物） NADPH (2)rog1突变体的Rubisco酶活性和净光合速率均高于glu1-1突变体，且接近野生型（WT） (3)rog突变体表现出glu-1突变体的表型，即叶片失绿，生长迟缓 (4) ABA的信号传导通路 ②中②ABA合成缺陷突变体的柱高最低，③ABA受体缺陷突变体的柱高最高 【分析】光合作用：①光反应场所在叶绿体类囊体薄膜，发生水的光解、ATP和NADPH的生成；②暗反应场所在叶绿体的基质，发生CO2的固定和C3的还原，C3的还原消耗ATP和NADPH。 【详解】（1）Rubisco酶催化光合作用暗反应中CO2的固定过程，而暗反应发生在叶绿体的基质中；CO2与C5结合生成C3（三碳化合物），C3进而被光反应提供的NADPH还原成糖类。 （2）由图可知，glu1-1突变体的Rubisco酶活性和净光合速率低于野生型（WT），而rog1突变体的Rubisco酶活性和净光合速率高于glu1-1突变体且接近野生型（WT），所以rog1突变体能“逆转”glu1-1缺陷。 （3）rog突变体能逆转glu-1缺陷，且突变位点与ABA合成酶基因有关。导入正常的ABA合成酶基因，应出现glu-1的现象，即叶片失绿，生长迟缓。 （4）施加外源ABA后，ABA合成缺陷突变体施加ABA后净光合速率下降，ABA受体缺陷突变体施加ABA后净光合速率无明显变化，这说明ABA抑制拟南芥光合作用依赖于ABA的信号传导通路；在未添加ABA的情况下，ABA合成缺陷突变体自身不能合成ABA，内源ABA含量最低，野生型次之，ABA受体缺陷突变体可以合成ABA，内源ABA含量最高，因此预期的实验结果是②ABA合成缺陷突变体的柱高最低，③ABA受体缺陷突变体的柱高最高：。 7.【盐胁迫水稻 ABA 调控叶绿素・分期柱状实验大题】（2024·广东广州·一模）盐胁迫会使水稻叶片失水，对水稻生理和生长等多方面造成影响。为探讨脱落酸在水稻应对逆境中的作用，研究者将不同生长时期的水稻均分为CN、N1、N2、S、SN1和SN2共6组进行相关实验。各组的处理方法见下表（结果如图所示）： 组别 CN N1 N2 S SN1 SN2 处理①：置于不同浓度的盐溶液环境 0% 0.3% 0.6% 0% 0.3% 0.6% 处理②：是否用脱落酸处理 X 用一定浓度的脱落酸处理 回答下列问题。 (1)为研究脱落酸在水稻应对不同浓度的盐胁迫中所起的作用，实验中 X 的具体操作为____。 (2)叶绿体中的叶绿素主要包括____，这些叶绿素与蛋白质结合形成复合体，主要分布于____上发挥作用。 (3)分析 CN、N1 和N2 三组，得出的实验结论为：盐胁迫可降低叶绿素含量：在相同生长时期内，____；在相同浓度盐胁迫时，____。 (4)盐胁迫会抑制水稻叶片光合作用。另有实验结果表明，脱落酸可以减轻这种抑制作用，据图表分析其原因可能是____。 【答案】(1)用等量的溶解脱落酸的溶剂处理 (2) 叶绿素 a 和叶绿素 b 类囊体薄膜 (3) 较高浓度的盐溶液对叶绿素含量影响更大 抽穗期的叶绿素含量下降程度更显著 (4)脱落酸提高盐胁迫条件下叶片的叶绿素含量，有利于植物利用光能 【分析】盐胁迫会使水稻叶片失水，对水稻生理和生长等多方面造成影响，表格显示，该实验的自变量为不同浓度的盐溶液以及是否使用脱落酸，观察指标为叶绿素含量。 【详解】（1）为研究脱落酸在水稻应对不同浓度的盐胁迫中所起的作用，其自变量为不同浓度的盐溶液以及是否使用脱落酸，根据表格可知，CN、N1、N2三组水稻不能用脱落酸处理，S、SN1和SN2三组使用一定浓度的脱落酸处理（包含溶解脱落酸的溶剂），故实验中 X 的具体操作为用等量的溶解脱落酸的溶剂处理。 （2）叶绿体中的叶绿素主要包括叶绿素 a 和叶绿素 b。叶绿素分布在类囊体薄膜上，故叶绿素与蛋白质结合形成复合体，主要分布类囊体薄膜上发挥作用。 （3）根据柱形图并比较CN（对照组）、N1（实验组） 和N2（实验组） 三组的叶绿素含量可得出的实验结论为：盐胁迫可降低叶绿素含量；在相同生长时期内，较高浓度的盐溶液对叶绿素含量影响更大；在相同浓度盐胁迫时，抽穗期的叶绿素含量下降程度更显著。 （4）根据柱形图并比较拔节期S（对照组）、SN1（实验组）和SN2（实验组）三组可知，用一定浓度的脱落酸处理，盐溶液浓度增大（盐胁迫增大），SN2组叶绿素含量＞SN1组叶绿素含量＞S组叶绿素含量，说明脱落酸能提高盐胁迫条件下叶片的叶绿素含量，因此脱落酸可以减轻盐胁迫对水稻叶片光合作用抑制作用，是因为脱落酸能提高盐胁迫条件下叶片的叶绿素含量，有利于植物利用光能。 8.【双色羊草光合盐碱综合重复大题】（2023·广东湛江·模拟预测）羊草根据叶色可分为灰绿型和黄绿型两种生态型，二者在光合生理特性、耐盐碱性等方面都表现出稳定的不同，但灰绿型羊草的叶绿素a/叶绿素b与黄绿型羊草的相近。为阐释二者差异的分子机制，在夏季晴朗日子的不同时间对两种羊草的净光合速率进行测定，结果如下图所示。请回答下列问题：    (1)灰绿型羊草叶片中的叶绿素含量比黄绿型羊草叶片中的______（填“高”、“低”或“相等”）。叶绿素主要吸收可见光中的_______用于光合作用。 (2)8时~18时，两种羊草始终处于有机物的积累状态，判断依据是_____。与10时相比，短时间内12时叶绿体中C3含量低、原因是______。 (3)植物在逆境条件下可通过增加可溶性蛋白质的合成直接参与适应逆境的过程，这对其适应不利的环境条件具有积极意义。表1和表2分别表示在盐碱胁迫条件下，两个生态型羊草的蛋白质含量。据表分析，可得出的论是______。 表1 NaCl胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg·g-1） 植物 NaCl浓度/（mmol·L-1） 0 25 100 200 灰绿型羊草 41．4±17．612 66．246±28．125 148．335±69．528 116．035±13．924 黄绿型羊草 18．2±22．356 121．411±26．647 94．011±21．435 35．525±29．106 表2 Na2CO3胁迫条件下两个生态型羊草可溶性蛋白质含量（单位：mg·g-1） 植物 Na2CO3浓度/（mmol·L-1） 0 12．5 50 100 灰绿型羊草 41．4±17．612 119．308±47．468 104．215±54．066 145．548±22．668 黄绿型羊草 18．2±22．356 126．488±50．931 187．907±129．467 88．642±68．193 (4)铁肥可提高羊草净光合速率，但生产过程中不需要施加大量铁肥，下列解释合理的有______（填序号）。 A．大量施肥会使土壤渗透压升高，导致羊草吸水困难 B．Fe属于微量元素，两种生态型羊草对Fe需求量不大 C．大量施肥会导致羊草气孔开放度降低，蒸腾作用减弱 D．通过施加大量铁肥延长羊草生育期，以提高羊草净光合速率 【答案】(1) 高 红光和蓝紫光 (2) 8时～18时，两种羊草的净光合速率都大于0 短时间内12时叶片细胞气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定受阻，产生的C3量减少，而C3的还原正常进行，导致叶绿体中C3含量下降 (3)灰绿型羊草和黄绿型羊草具有一定耐盐碱能力，且灰绿型羊草的耐盐碱能力高于黄绿型羊草的 (4)AB 【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，三碳化合物在光反应产生的[H]和ATP的作用下被还原，进而合成有机物。 【详解】（1）灰绿型羊草的净光合速率高于黄绿型羊草的，据此推测，灰绿型羊草叶片中的叶绿素含量比黄绿型羊草叶片中的高。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用。 （2）净光合速率大于0时，植物会积累有机物，题图中8时～18时，两种羊草的净光合速率都大于0，因此两种羊草始终处于有机物的积累状态。与10时相比，短时间内12时叶片部分气孔关闭，导致CO2供应不足，CO2的固定受阻，产生的C3量减少，而C3的还原正常进行，导致叶绿体中C3含量下降。 （3）植物在逆境条件下可通过增加可溶性蛋白质的合成直接参与适应逆境的过程，这对其适应不利的环境条件具有积极意义。分析表格可知，在盐碱胁迫条件下，两个生态型羊草的可溶性蛋白质含量比对照组的可溶性蛋白质含量高，在NaCl胁迫条件下，灰绿型羊草和黄绿型羊草的可溶性蛋白质含量分别在NaCl浓度为100mmol·L-1和25mmol·L-1时达到最高。在Na2CO3胁迫条件下，灰绿型羊草和黄绿型羊草的可溶性蛋白质含量分别在Na2CO3浓度为100mmol·L-1和50mmol·L-1时达到最高。由此表明，灰绿型羊草和黄绿型羊草具有一定耐盐碱能力，且灰绿型羊草的耐盐碱能力高于黄绿型羊草的。 （4）A、生产过程中应该合理施肥，大量施肥会使土壤渗透压升高，可能导致植物出现失水甚至烧苗现象，A正确； B、Fe是微量元素，两种生态型羊草对Fe需求量不大，合理施肥能满足羊草生长需求，B正确； C、大量施肥会导致羊草气孔开放度降低，净光合速率降低，C错误； D、通过施加大量铁肥不能延长羊草生育期，可能会导致植物失水死亡，进而不能达到提高净光合速率的目的，D错误。 故选AB。 9.【亚高温高光番茄 PSII D1 蛋白・Rubisco 活性综合实验】（2025·广东广州·模拟预测）番茄植株不耐高温，其生长发育适宜的温度及光照强度分别为15~32℃，500~800umol·m-2·s-1。我国北方日光温室夏季栽培生产过程中常遭遇35℃亚高温并35℃伴有强光辐射的环境，会造成作物减产。    (1)PSII和 PSI是由蛋白质和光合色素组成的复合物，图1所示PSII中的色素吸收光能后，一方面将H₂O分解为_____和H+，同时产生的电子传递给PSI用于将NADP+和H+结合形成NADPH。另一方面，在ATP合成酶的作用下，H+_____（填“顺”或“逆”）浓度梯度转运提供能量，促进ADP和Pi合成ATP。由图可知，PSII和PSI除能吸收光能外，还具有_____功能。 (2)为研究亚高温高光对番茄光合作用的影响，研究者将番茄植株在不同培养环境下培养5天后测定相关指标（如下表）。 组别 温度/℃ 光照强度/μmol·m-2·s-1 净光合速率/μmol·m-2·s-1 气孔导度/mmol·m-2·s-1 胞间CO2浓度/ppm Rubisco活性/U·mL-1 对照组（CK） 25 500 12.1 114.2 308 189 亚高温高光组 35 1000 1.8 31.2 448 61 从表中数据可见亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的，依据是：_____。Rubisco活性的下降导致过程②速率下降，光反应产物NADPH和ATP在细胞中的含量______（填“增加”、“降低”或“不变”），进而引起光能的转化效率降低，而此时强光下植物吸收的光能已经是过剩光能，从而对植物产生危害。 (3)植物通常会有一定的应对机制来适应逆境。D1蛋白是PSII复合物的组成部分，对维持PSII的结构和功能起重要作用，已有研究表明，在高温高光下，过剩的光能可使D1蛋白失活。研究者对D1蛋白与植物应对亚高温高光逆境的关系进行了研究。利用番茄植株进行了三组实验，A组的处理同（2）中的CK，C组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光下培养。定期测定各组植株的净光合速率（Pn）。实验结果如图2，请写出B组的处理：_____。根据实验结果分析植物如何缓解亚高温高光对光合作用的抑制：_____。 【答案】(1) O2 顺 传递电子 (2) 胞间CO2浓度却上升 增加 (3) 在亚高温高光条件下培养 通过合成新的D1蛋白 【分析】1、光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段，光反应的场所为类囊体薄膜，包括水的光解生成还原氢和氧气，以及ATP、NADPH的合成；暗反应的场所为叶绿体基质，包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原两个过程。 2、分析表格：实验的自变量是温度和光照强度，表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升。 3、分析坐标图形：实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光，因变量是净光合速率，坐标曲线显示净光合速率①组＞②组＞③组。 【详解】（1）光合作用的光反应阶段，PSⅡ中的光合色素吸收光能后，将水光解为氧气和H+，同时产生的电子传递给PSⅠ，可用于合成NADPH。在ATP酶的作用下，氢离子顺浓度梯度转运提供分子势能，促使ADP与Pi反应形成ATP。从图中看出，由图可知，PSⅡ和PSⅠ除能吸收光能外，还具有传递电子的功能。 （2）表中数据显示亚高温高光组与对照组相比，净光合速率、气孔导度、Rubisco活性都下降，但胞间CO2浓度却上升，说明亚高温高光条件下净光合速率的下降并不是气孔因素引起的。Rubisco催化的过程②是CO2固定，该过程下降导致C3的合成减少，C3还原需要的光反应产物NADPH和ATP减少，而光反应产物NADPH和ATP生成不变，所以细胞中两者含量会增加，进而引起光能转化率降低。 （3）利用番茄植株进行的三组实验中，实验的自变量是番茄是否用SM处理、培养条件是否为亚高温高光.，因变量是净光合速率，C组用适量的SM（SM可抑制D1蛋白的合成）处理番茄植株并在亚高温高光下培养，A组、B组都是未用SM处理、D1蛋白的合成正常的番茄。不同是A在常温、适宜光照下培养，②组是在亚高温高光下培养。在亚高温高光下培养，与B组相比，净光合速率下降更明显，说明亚高温高光对番茄植株净光合速率的抑制是因为抑制了D1蛋白的合成，所以通过合成新的D1蛋白可以缓解亚高温高光对光合作用的抑制。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $