Question

18．科研人员为研究土壤pH对粳型杂交稻幼苗光合作用的影响进行了相关实验，步骤如下：

①将消毒后生理状态良好且相同的水稻幼苗分别置于pH为4.0、5.0、6.0、7.0和8.0的培养液培养，其它条件适宜；
②培养一段时间后，测定水稻幼苗叶片光合速率、呼吸速率及叶绿素a、叶绿素b的含量，
计算叶绿素总量和叶绿素a/b的值，结果如图．分析回答：
（1）培养水稻幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，
还能防止培养液pH的改变，影响实验结果．
（2）测定叶绿素含量前，需要提取叶绿素．提取的方法是：避光条件下，在剪碎的绿叶中加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇（或丙酮）后快速研磨，经过滤获得色素滤液．研磨过程中要避光
的原因是叶绿素不稳定，见光容易分解．
（3）测定水稻幼苗叶片呼吸作用速率时需在黑暗条件下进行．
（4）由图乙可知，水稻对pH的适应范围较广，在5.0-7.0范围内对水稻的生长影响不大．结合甲图分析，pH的变化主要导致叶绿素a/b的比值的变化，从而影响光合速率．
（5）若pH为4.0时，水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于13.7小时．

Answer 1

分析 据图分析：图甲中，pH的变化主要导致叶绿素a/b的比值的变化，从而影响光合速率．图乙中，水稻对pH的适应范围较广，在pH为5.0-7.0范围内对水稻的生长影响不大．据此分析作答．

解答 解：（1）本实验的自变量是培养液的pH，水稻对离子的吸收具有选择性，每种离子的吸收量不同，在培养水稻幼苗的过程中，隔天更换培养液，除了可以防止缺氧造成烂根和营养不足之外，还能防止培养液pH的改变，影响实验结果．（2）提取叶绿素的过程中，在剪碎的绿叶中加入SiO2是为了使研磨更充分，加入CaCO3是为了防止研磨中色素被破坏，加入无水乙醇（或丙酮）是为了溶解、提取色素．
（3）水稻在有光时会进行光合作用，所以测定水稻幼苗叶片呼吸作用速率时需在黑暗条件下进行，此时水稻只进行呼吸作用．
（4）据图可知，水稻在pH为5.0～7.0范围内，净光合速率几乎没有变化，所以此范围内对水稻生长影响不大；分析甲图可知，随pH值升高，叶绿素含量逐渐降低，而叶绿素a/b的比值，先升高再降低，所以pH的变化主要导致叶绿素a/b的比值的变化，从而影响光合速率．
（5）pH为4.0时，呼吸速率是200μmol﹒mg-1﹒h-1，净光合速率是150μmol﹒mg-1﹒h-1，所以该pH值时的实际光合作用速率=呼吸速率+净光合速率=350μmol﹒mg-1﹒h-1，设水稻幼苗要正常生长，每天适宜的光照时间不少于m小时，则有350μmol﹒mg-1﹒h-1×m=24×200μmol﹒mg-1﹒h-1，解得m=13.7小时．
故答案为：
（1）pH
（2）碳酸钙、无水乙醇（或丙酮）  叶绿素不稳定，见光容易分解
（3）黑暗
（4）5.0-7.0   叶绿素a/b的比值
（5）13.7

点评 本题考查研究土壤pH对粳型杂交稻幼苗光合特性的影响的相关实验，意在考查考生从课外材料中获取相关的生物学信息，并运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力．