Question

【題目】增施CO2是提高溫室植物產(chǎn)量的主要措施之一。但有人發(fā)現(xiàn)，隨著增施CO2時間的延長，植物光合作用逐漸減弱。力探究其原因，研究者以黃瓜為材料進行實驗，結(jié)果如下圖。

（1）CO2進入葉綠體，被位于___________的酶催化，與__________化合物結(jié)合而被固定，此過程__________（“需”、“不需”）ATP供能。

（2）由圖可知，常溫+CO2處理組在超過29天后，凈光合速率開始下降，直至低于常溫處理組。此階段，常溫+CO2組淀粉含量與光合速率的變化趨勢__________，據(jù)此推測光合速率下降可能是由于淀粉積累過多。葉綠體中淀粉的積累一方面會導致____________________膜結(jié)構(gòu)被破壞而影響光反應(yīng)。另一方面有限的氮素營養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的_________等含氮化合物合成不足，進而抑制了光合作用。

（3）由圖可知，在增施CO2情況下，適當升高溫度可以______________光合作用速率。有人認為，這是由于升髙溫度促進了淀粉分解為可溶性糖，減弱了淀粉大量積累對光合作用的抑制。圖中支持該假設(shè)的證據(jù)是__________。

（4）請根據(jù)本研究的結(jié)果，對解決“長時間增施CO2抑制光合作用”這一問題，提出兩項合理化建議：__________。

Answer 1

【答案】葉綠體基質(zhì) C5 不需 相反 類囊體 酶 提高（促進/加速） 高溫+CO2組淀粉含量一直低于常溫+CO2組，可溶性糖相反 單獨增施CO2時間不宜超過30天； 增施CO2的同時合理補充氮肥；增施CO2時適當提高溫度

【解析】

據(jù)圖分析，該實驗的自變量有溫度、是否用二氧化碳處理和處理時間，因變量是凈光合速率、淀粉含量、可溶性糖含量，圖1顯示高溫+C02處理的凈光合速率較高，且處理36小時時最高；圖2顯示四種條件下淀粉的含量都先快速降低，然后不斷升高，各個處理時間下，常溫+C02處理的淀粉含量最高；圖3顯示高溫+C02處理的可溶性糖含量較高，且處理36小時時最高。

（1）二氧化碳是光合作用暗反應(yīng)的原料，在葉綠體基質(zhì)中與五碳化合物結(jié)合生成三碳化合物，此過程不需ATP供能。
（2）據(jù)圖分析，圖1中常溫+C02處理組在超過29天后，凈光合速率開始下降，直至低于常溫處理組；而圖2中29天后，常溫+C02組淀粉含量反而增加，據(jù)此推測光合速率下降可能是由于淀粉積累過多。光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜，因此葉綠體中淀粉的積累一方面會導致類囊體薄膜結(jié)構(gòu)被破壞而影響光反應(yīng)；另一方面有限的氮素營養(yǎng)被優(yōu)先分配到淀粉的分解代謝中，因此造成光合作用所需的葉綠素、酶等含氮化合物合成不足，進而抑制了光合作用。
（3）根據(jù)圖1可知，高溫+C02組的凈光合速率在36h前都是最高的，說明在增施C02情況下，適當升高溫度可以提高光合作用速率。高溫+C02組淀粉含量一直低于常溫+CO2組，而可溶性糖相反，可能是因為升髙溫度促進了淀粉分解為可溶性糖，減弱了淀粉大量積累對光合作用的抑制。
（4）根據(jù)本研究的結(jié)果，對解決“長時間增施C02抑制光合作用”這一問題的措施有：單獨增施C02時間不宜超過30天、增施CO2的同時合理補充氮肥；增施C02時適當提高溫度。