Question

【題目】植物接受過多光照可能對(duì)進(jìn)行光合作用的相關(guān)細(xì)胞器造成損害，因此植物需要一種名為“非光化學(xué)淬滅”（NPQ）的機(jī)制來保護(hù)自身，在NPQ的作用下多余的光能會(huì)以熱能的形式散失。該機(jī)制的啟動(dòng)和關(guān)閉特點(diǎn)如圖一所示，其中符號(hào)代表抑制作用。

（1）NPQ直接作用于光合作用的_________________（光反應(yīng)/暗反應(yīng)）階段。

（2）由圖一推測(cè)，在光照強(qiáng)度以及其他外部環(huán)境因素均相同的情況下，狀態(tài)丙比狀態(tài)甲的光合作用強(qiáng)度___________（強(qiáng)/弱/相等），導(dǎo)致上述差異的內(nèi)因可能有____________、____________。

（3）科學(xué)研究者研發(fā)了一種轉(zhuǎn)基因煙草（VPZ），相比野生煙草（WT），其在由強(qiáng)光轉(zhuǎn)為弱光后NPQ機(jī)制關(guān)閉的時(shí)間縮短。圖二為分別在恒定光強(qiáng)和波動(dòng)光強(qiáng)下測(cè)得的兩種煙草CO2最大固定速率。

①農(nóng)作物一半的光合作用是在有各種陰影時(shí)進(jìn)行的。結(jié)合圖一推斷，同樣環(huán)境條件下VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量____________（高/低）。

②由圖二分析可知，轉(zhuǎn)基因煙草（VPZ）相比野生煙草（WT）的優(yōu)勢(shì)是____________。因此，在自然環(huán)境中，VPZ的種植有利于提高光合作用產(chǎn)量。

Answer 1

【答案】光反應(yīng)弱[H]（NADPH、還原氫）下降ATP的合成量下降高在波動(dòng)光強(qiáng)下，VPZ的最大光合速率（CO2最大固定率）比WT高

【解析】

根據(jù)題意，NPQ是一種“非光化學(xué)淬滅”機(jī)制，NPQ能將多余的光能會(huì)以熱能的形式散失，故NPQ影響的是光反應(yīng)階段；據(jù)圖一顯示，甲變成乙過程時(shí)，多云轉(zhuǎn)晴天過程中，NPQ機(jī)制會(huì)迅速啟動(dòng)，丙圖顯示，即晴天轉(zhuǎn)多云時(shí)，NPQ機(jī)制會(huì)關(guān)閉緩慢，使很多的光轉(zhuǎn)化為熱能散失了，且該過程抑制了CO2的利用，故圖丙比圖甲的光合作用強(qiáng)度弱；NPQ機(jī)制從開啟到緩慢關(guān)閉的過程中，很多光能轉(zhuǎn)化為熱能散失，導(dǎo)致光反應(yīng)減弱，H2O光解速率下降，類囊體膜產(chǎn)生的[H]減少，光能轉(zhuǎn)化為ATP減少。根據(jù)圖二可知，VPZ條件下CO2最大固定率比WT的要高，由于農(nóng)作物一半的光合作用是在有各種陰影時(shí)進(jìn)行的，即在波動(dòng)光強(qiáng)條件下，VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量高。

（1）在NPQ的作用下多余的光能會(huì)以熱能的形式散失，因此NPQ作用于光合作用的光反應(yīng)階段。

（2）狀態(tài)丙比狀態(tài)甲的光合作用強(qiáng)度弱，導(dǎo)致上述差異的內(nèi)因可能有類囊體膜產(chǎn)生的[H]減少，光能轉(zhuǎn)化為ATP減少。

（3）①據(jù)圖可知，在波動(dòng)光強(qiáng)條件下，VPZ條件下CO2最大固定率比WT的要高，即同樣環(huán)境條件下VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量高。

②轉(zhuǎn)基因煙草（VPZ）相比野生煙草（WT）的優(yōu)勢(shì)是在波動(dòng)光強(qiáng)下，VPZ的最大光合速率比WT高。