Question

10．Cu²⁺是植物生长发育必需的微量元素，但过量的Cu²⁺又会影响植物的正常生长．科研人员以白蜡幼苗为实验材料，研究Cu²⁺对植物生长的影响．
（1）将CuSO₄•5H₂O水溶液加入基质中，制成不同Cu²⁺质量分数的“污染土壤”，另设不添加Cu²⁺的基质作为对照．选择健康且生长基本一致的植株，分别进行培养．
（2）培养几个月后，摘取植株顶部刚成熟的叶片，用无水乙醇（有机溶剂）来提取绿叶中的色素，进而测定滤液中叶绿素的含量，同时每月定时测定其他相关指标，结果取平均值．
（3）实验结果及分析：
表：不同质量分数的Cu²⁺对白蜡叶绿素含量及光合作用的影响

Cu2+质量分数	叶绿素a （mg•kg-1）	叶绿素b （mg•kg-1）	叶绿素总量 （mg•kg-1）	叶绿素 a/b	将光合速率 （μmol•m-2•s-1）	气孔导度 （mol•m-2•s-1）	胞间CO2浓度 （μmol•mol-1）
0	1.80	0.47	2.27	3.83	5.92	0.073	237.20
2.5×10-4	1.85	0.48	2.33	3.84	6.18	0.079	243.21
5.0×10-4	1.65	0.41	2.06	4.00	5.27	0.064	219.78
1.0×10-3	1.51	0.37	1.87	4.18	4.26	0.059	225.56
2.0×10-3	1.45	0.34	1.79	4.26	2.58	0.050	227.12

（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）
①在Cu²⁺质量分数为2.5×10^-4时，与对照组相比，叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均增加，从而使植物吸收的光能增加，净光合速率提高．随着Cu²⁺质量分数的升高，净光合速率下降，可能的原因是重金属铜会引起叶绿体内相关的酶活性改变，叶绿素含量下降，而叶片中的叶绿素a/b值逐渐升高，表明重金属Cu²⁺对叶片中叶绿素b的影响高于对叶绿素a的影响．
②与Cu²⁺质量分数为2.5×10^-4相比，Cu²⁺质量分数为5.0×10^-4时，净光合速率随着气孔导度和胞间CO₂浓度的下降而下降，表明此时，气孔导度成为净光合速率的主要限制因子，因其下降导致CO₂供应不足进而光合速率下降．由表中数据分析可知，当Cu²⁺质量分数继续增大时，气孔导度继续下降，而胞间CO₂浓度略有上升，表明此时影响净光合速率的因素可能有非气孔因素的存在．

Answer 1

分析 分析题意可知，该实验的自变量是不同Cu²⁺质量浓度，因变量是叶绿素的含量、气孔导度、胞间二氧化碳浓度，因此该实验的目的是探究铜离子浓度对光合作用的影响及影响机理；由表格信息可知，与对照组相比，Cu²⁺质量分数为2.5×10^-4时，叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均增加，光合速率升高；随着Cu²⁺质量分数的升高，叶绿素含量下降，而叶片中的叶绿素a/b值逐渐，说明重金属Cu²⁺对叶片中叶绿素b的影响高于对叶绿素a的影响；与Cu²⁺质量分数为2.5×10^-4相比，Cu²⁺质量分数为5.0×10^-4时，气孔导度和胞间CO₂浓度的下降，净光合速率下降，说明气孔导度是限制光合作用速率的主要因素．

解答 解：（1）该实验的空白对照是不添加Cu²⁺的基质；植株的生长状况属于无关变量，因此选择的植株应该是健康且生长基本一致．
（2）由于绿叶中的色素能溶解在无水乙醇等有机溶剂中，因此可以用乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素．
（3）①绿叶中的色素具有吸收、传递和转化光能的作用，叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均增加，从而使植物吸收的光能增加；随着Cu²⁺质量分数的升高，净光合速率下降，可能的原因是重金属铜会引起叶绿体内相关的酶的活性改变；由表格信息可知，随着Cu²⁺质量分数的升高，叶绿素含量下降，而叶片中的叶绿素a/b值逐渐生升高，说明重金属Cu²⁺对叶片中叶绿素b的影响高于对叶绿素a的影响．
②由表格数据可知，与Cu²⁺质量分数为2.5×10^-4相比，Cu²⁺质量分数为5.0×10^-4时，净光合速率随着气孔导度和胞间CO₂浓度的下降而下降，表明此时限制净光合速率的主要因素是气孔导度；由表中数据分析可知，当Cu²⁺质量分数继续增大时，气孔导度继续下降，但是胞间CO₂浓度略有上升，说明此时影响净光合速率的因素可能有非气孔因素的存在．
故答案为：
（1）不添加Cu²⁺的基质          健康且生长基本一致
（2）无水乙醇（有机溶剂）
（3）①光能        酶活性       升高      叶绿素b       叶绿素a
②气孔导度         胞间CO₂浓度略有上升

点评 本题旨在考查学生理解影响光合作用的因素，把握知识的内在联系，形成知识网络，并学会应用对照原则和单一变量的原则分析实验步骤及实验数据，根据实验数据进行推理、获取结论．