Question

【題目】葉片含量會影響光合作用。研究人員利用水稻進(jìn)行了低鉀脅迫對植物光合作用影響的研究。圖1為葉肉細(xì)胞內(nèi)白天的部分物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖。圖2為不同鉀濃度處理下細(xì)胞溶膠、細(xì)胞液濃度的變化。

回答下列問題：

（1）圖1中物質(zhì)A是______，蔗糖運(yùn)出葉肉細(xì)胞的能量來自的細(xì)胞內(nèi)外濃度差，而這種濃度差的產(chǎn)生是通過_____方式實(shí)現(xiàn)的。葉肉細(xì)胞晚上仍能持續(xù)向外輸送蔗糖，此時(shí)蔗糖來源于_______。

（2）正常條件下生長的植物遭遇低鉀脅迫時(shí)，葉片含量下降會導(dǎo)致細(xì)胞吸水能力______，細(xì)胞溶膠濃度在一定范圍內(nèi)維持穩(wěn)定的原因是_______。葉片含量進(jìn)步下降，會抑制與DNA合成相關(guān)酶活性，從而抑制植物細(xì)胞的_______和生長。

（3）研究發(fā)現(xiàn)，低鉀脅迫會導(dǎo)致葉肉細(xì)胞上的酶含量減少，推測葉綠體內(nèi)淀粉含量變化為_____，從而使光合強(qiáng)度_______。

（4）根據(jù)上述研究結(jié)果，低鉀脅迫對水稻光合作用的影響是通過影響兩個(gè)方面導(dǎo)致的：①_____；②______。

Answer 1

【答案】三碳糖磷酸 主動轉(zhuǎn)運(yùn) 淀粉 下降 液泡中的持續(xù)運(yùn)到細(xì)胞溶膠中 分裂 增加 降低 光合面積降低 葉肉細(xì)胞蔗糖輸出量減少

【解析】

1、分析圖1，在葉綠體中進(jìn)行了碳反應(yīng)后形成的物質(zhì)A可在葉綠體中轉(zhuǎn)化合成為淀粉儲存起來，也能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中轉(zhuǎn)化合成蔗糖，可推斷物質(zhì)A是三碳糖磷酸（C3化合物）。在細(xì)胞膜出蔗糖被轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞同時(shí)伴隨著H+的順濃度梯度運(yùn)輸，說明蔗糖運(yùn)出葉肉細(xì)胞的能量來自H+的細(xì)胞內(nèi)外濃度差，由圖可知，將膜外的H+轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)即需要載體協(xié)助也需要消耗能量，H+的細(xì)胞內(nèi)外濃度差是通過主動運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)的。

2、分析圖2，隨著葉片K+含量下降液泡內(nèi)細(xì)胞液內(nèi)K+濃度持續(xù)下降，細(xì)胞溶膠中的K+濃度在一定范圍內(nèi)維持溫度后下降，可推測，在葉片K+容量下降的情況下細(xì)胞液內(nèi)的K+能夠向細(xì)胞溶膠中運(yùn)輸。

（1）在光合作用的暗反應(yīng)過程中，三碳酸磷酸經(jīng)過進(jìn)一步反應(yīng)能夠合成淀粉、蔗糖等有機(jī)物，故圖1中物質(zhì)A是三碳酸磷酸；由分析可知，蔗糖運(yùn)出葉肉細(xì)胞的能量來自的細(xì)胞內(nèi)外濃度差，而這種濃度差的產(chǎn)生是通過主動運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)的。葉肉細(xì)胞晚上能夠通過淀粉分解產(chǎn)生蔗糖，故仍能持續(xù)向外輸送蔗糖。

（2）正常條件下生長的植物遭遇低鉀脅迫時(shí)，葉片含量下降會導(dǎo)致細(xì)胞液濃度低于外界溶液濃度，細(xì)胞吸水能力下降，由圖可推測，在葉片K+容量下降的情況下細(xì)胞液內(nèi)的K+能夠向細(xì)胞溶膠中運(yùn)輸，使細(xì)胞溶膠濃度在一定范圍內(nèi)維持穩(wěn)定。葉片含量進(jìn)一步下降，會抑制與DNA合成相關(guān)酶活性，使得細(xì)胞分裂被抑制在細(xì)胞分裂間期的S期，從而抑制植物細(xì)胞的分裂和生長。

（3）低鉀脅迫會導(dǎo)致葉肉細(xì)胞上的酶含量減少，H+的細(xì)胞內(nèi)外濃度差下降，抑制蔗糖向細(xì)胞外的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，細(xì)胞內(nèi)蔗糖含量增多，抑制三碳糖磷酸合成蔗糖，使三碳糖磷酸更多在葉綠體內(nèi)合成淀粉，使其含量增加，抑制光合作用暗反應(yīng)過程，從而使光合強(qiáng)度降低。

（4）根據(jù)上述研究結(jié)果，低鉀脅迫對水稻光合作用的影響是通過影響兩個(gè)方面導(dǎo)致的：①導(dǎo)致葉肉細(xì)胞上的酶含量減少，從而導(dǎo)致葉肉細(xì)胞蔗糖輸出量減少；②葉片含量進(jìn)一步下降，會抑制與DNA合成相關(guān)酶活性，使得細(xì)胞分裂被抑制在細(xì)胞分裂間期的S期，從而抑制植物細(xì)胞的分裂和生長，使得植物弱小，光合面積降低。