1、专题6光合作用应用篇【应用集训】应用干旱对植物光合作用的影响(经典题)百合以气孔白天关闭、夜间开放的特殊方式适应高温干旱环境。如图为百合叶肉细胞内的部分代谢示意图,据图分析错误的是()A.图中B物质可能是葡萄糖B.线粒体和细胞质基质均能产生CO2C.PEP、C5均能与CO2结合D.夜间细胞液pH可能会下降答案A教师专用题组【应用集训】应用干旱对植物光合作用的影响1.(2020广东深圳质检,2)大多数植物气孔的开闭都遵循昼开夜闭的近似昼夜节律,但在干旱条件下,气孔会以数十分钟为周期进行周期性的闭合,称为“气孔振荡”。以下说法错误的是()A.白天植物光合作用大于呼吸作用,气孔开放有利于吸收CO2B
2、.夜晚胞间CO2浓度升高,气孔关闭,可减少水分的散失C.“气孔振荡”可让植物光合速率几乎不受CO2亏缺的影响D.“气孔振荡”可提高植物的蒸腾作用而有利于无机盐运输答案D白天植物的光合速率大于呼吸速率,植物需吸收环境中的CO2,气孔开放有利于CO2的吸收,A正确;夜间植物无法进行光合作用,呼吸作用积累的CO2导致胞间CO2浓度升高,同时气孔关闭,减少水分的散失,B正确;“气孔振荡”可以使得植物在干旱条件下胞间的CO2浓度维持在正常范围内,使得其光合速率几乎不受CO2亏缺的影响,C正确;“气孔振荡”降低植物的蒸腾作用,不利于无机盐的运输,D错误。2.(2020广东广州调研,29)(10分)控制浇水
3、量(其他条件适宜)模拟干旱条件可用于研究干旱胁迫对植物光合作用的影响。回答下列问题。(1)光合色素吸收的光能除用于水的光解外,还用于合成,暗反应中催化CO2固定的酶存在于(填“叶绿体外膜”“叶绿体基质”或“类囊体薄膜”)。要探究光合作用产生的氧气中的氧来自H2O还是CO2,可采用的方法是。(2)据文献报道,在大气CO2浓度条件下,干旱胁迫会使植物叶片的光合作用强度下降,适当提高CO2浓度能减轻干旱胁迫对叶片光合作用的影响。现要对该研究结果进行验证,写出实验思路。答案(1)ATP叶绿体基质同位素示踪法(或同位素标记法)(2)在大气CO2浓度下,在正常湿度和干旱条件下处理植物叶片,过一段时间后测定
4、光合作用强度,在提高CO2浓度下,在正常湿度和干旱条件下处理植物叶片,过一段时间后测定光合作用强度,对比后,如果提高CO2浓度后,干旱胁迫时,光合作用强度高于正常大气CO2浓度时光合作用强度,则可验证题述研究结果。解析(1)光反应中,光合色素吸收的光能一部分用于水的光解,另一部分用于ATP的合成,因为暗反应发生的场所是叶绿体基质,故催化CO2固定的酶存在于叶绿体基质。探究光合作用产生的氧气中的氧来自H2O还是CO2,可采用同位素标记法,即用18O分别标记H2O和CO2。(2)在大气CO2浓度条件下,干旱胁迫会使植物叶片的光合作用强度下降,适当提高CO2浓度能减轻干旱胁迫对叶片光合作用的影响。通
5、过实验验证,根据单一变量原则和对照原则设计实验:在大气CO2浓度下,在正常湿度和干旱条件下处理植物叶片,过一段时间后测定光合作用强度,在提高CO2浓度下,在正常湿度和干旱条件下处理植物叶片,过一段时间后测定光合作用强度,对比后,如果提高CO2浓度后,干旱胁迫时,光合作用强度高于正常大气CO2浓度时光合作用强度,则可验证题述研究结果。3.(2020河南郑州二模,29)(15分)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理,该植物叶片中的脱落酸(ABA)含量增高,叶片气孔开度减小。有研究表明:干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA含量增高引起的。以该种植物的ABA缺失突
6、变体(不能合成ABA)植株为材料,设计实验来验证这一结论。某学生设计的实验思路如下:选取ABA缺失突变体植株,正常条件下测定气孔开度(K1),干旱处理一段时间后,测定气孔开度(K2)。将这些经过干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组:一组在干旱条件下使用ABA处理,一段时间后,测定气孔开度(K3)。另一组,测定气孔开度(K4)。(1)请将上面“”中的内容补充完整。整个实验过程中要保证无关变量相同且适宜,请至少列举两个本实验中的无关变量:。(2)K1、K2、K3、K4表现出什么样的关系,就可验证“干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的,而是由ABA含量增高引起的”这一结论。(3)ABA在植物
7、体中的主要合成部位:(写出两项)。(4)请简述气孔开度变小对植物蒸腾作用和光合作用的影响:。答案(1)在干旱条件下不使用ABA处理,一段时间后光照强度;温度;CO2浓度;植株的大小、生长状态;土壤湿度(2)K3K1=K2=K4(3)根冠、萎蔫叶片(4)气孔开度变小将使植物的蒸腾作用减弱,光合速率变小解析(1)该实验的目的是验证气孔开度减小不是由缺水引起的,而是由ABA引起的,即需以ABA缺失突变体为材料,分别在干旱处理前后及以ABA含量为自变量时对比叶片气孔开度大小。本实验的无关变量:光照强度;温度;CO2浓度;植株的大小、生长状态;土壤湿度等。(2)因气孔开度不是缺水直接引起而是ABA含量增
8、高所致,故干旱后的气孔开度不变,而用ABA处理后气孔开度变化较大,即K3K1=K2=K4。(3)ABA主要在植物体的根冠、萎蔫叶片合成。(4)气孔是植物蒸腾作用散失水分的通道,也是环境中CO2进入叶肉细胞间隙的通道,气孔开度减小,可使植物蒸腾作用减弱,同时影响了环境CO2进入叶肉细胞,导致光合速率变小。4.(2020北京海淀一模,16)德国景天可以生活在高温、干旱的环境中,科研人员对其进行了研究。(15分)(1)植物适应不同环境有不同代谢途径,图1为两类常见的碳固定模式。图1据图分析,模式一和二都在多种酶的催化作用下,将转变成糖类。除此以外,模式一和模式二的整个光合作用过程还有许多共同点,请列
9、举出其中的两点:。(2)为确定德国景天的碳固定模式,研究人员将德国景天分为甲、乙两组,一次性浇足水后,甲组正常浇水,乙组停止浇水,每隔10天,测定叶片的胞间CO2浓度和PEP羧化酶的活性,结果如图2。图2据实验结果分析,德国景天的碳固定模式为,请从下列证据中,选出所有支持判断的证据。甲组的胞间CO2浓度较高,且无明显变化乙组胞间CO2浓度明显降低,且低于实验初期甲组的PEP羧化酶活性较低,且无明显变化乙组PEP羧化酶活性明显升高,且高于实验初期(3)综合上述研究,请对德国景天为何能适应高温、干旱作出解释:。答案(1)CO2都分解水产生氧气;暗(碳)反应都需要光反应提供ATP和H;都在叶绿体基质
10、中进行暗(碳)反应;暗(碳)反应都包括CO2的固定和C3还原过程;都可将光能转变成化学能储存(2)模式一、模式二、(3)夜间气孔打开,PEP羧化酶活性高,固定CO2形成苹果酸,储存在液泡中;白天气孔关闭、减少水分散失,但苹果酸分解提供暗(碳)反应所需的二氧化碳,不影响光合作用进行解析(1)光合作用以CO2 和H2O为原料,结合图1分析,模式一和二都在多种酶的催化作用下,将CO2转变成糖类。由图1可知,模式一是常见的植物光合作用代谢途径,即在白天气孔开放时,光反应和暗反应能同步进行;模式二中,晚上气孔开放,CO2被固定后以苹果酸的形式临时储存在液泡中,白天气孔关闭,但依旧可正常进行光合作用,只是
11、二氧化碳由储存在液泡里的苹果酸分解而来。由此可知,模式一和模式二的整个光合作用过程有许多共同点,如都分解水产生氧气;暗(碳)反应都需要光反应提供ATP和H;都在叶绿体基质中进行暗(碳)反应;暗(碳)反应都包括CO2的固定和还原过程;都可将光能转变成化学能储存。(2)模式一中,植物的气孔白天也能正常开放,其胞间CO2浓度会相对较高;而模式二中,植物的气孔只有夜晚才开放,其胞间CO2浓度会相对较低,且由于夜晚固定的CO2需经PEP羧化酶催化成苹果酸,临时储存在液泡中,故PEP羧化酶的活性会相对较高。由图2可知,甲组胞间CO2浓度一直保持在较高水平,PEP羧化酶活性一直较低,故推知其采用模式一碳固定模式;乙组胞间CO2浓度前期较高、后期由于干旱缺水显著降低,PEP羧化酶活性前期较低、后期由于干旱缺水显著升高,故推知其前期采用模式一、后期干旱缺水时采用模式二碳固定模式。(3)德国景天之所以能适应高温、干旱天气是因为高温、干旱时,细胞内PEP羧化酶活性高,夜间气孔打开,固定CO2形成苹果酸,储存在液泡中;白天气孔关闭以减少水分散失,但苹果酸分解提供暗(碳)反应所需的二氧化碳,不影响光合作用进行。
