Question

【题目】某科研团队开展了不同强度的干旱胁迫对巨龙竹光合作用及叶片初始荧光量的影响的研究，初始荧光量（FO）代表被叶绿素吸收但不参与光反应的光能，最终会以转化为热能散失。请回答以下问题：

(1)请完善实验步骤：

①将10盆长势株形一致的盆栽巨龙竹__________为两组，编号为1号和2号；

②1号做干旱处理，2号每天正常浇水补充水分，保持其他条件相同且适宜；

③分别于0、2、4、6、15、18这几天测定两组的土壤含水量、叶绿素含量相对值、叶片初始荧光（FO）；

④分析结果，绘制曲线，得出结论。

(2)实验结果如下图所示，请据图回答问题：

请依据图乙数据分析，土壤含水量对巨龙竹光合作用的影响是：__________。

(3)由以上实验数据综合分析推测，在重度干旱的环境下，植物避免光能过剩的机理是：①______________②______________。

(4)研究人员在密闭的容器中，提供适宜的光照和温度、水分，以及含有14CO2的空气，足够长一段时间后，能在线粒体中检测到含14C的化合物应该包括：_____________。

Answer 1

【答案】①随机均分 干旱胁迫导致植物叶绿素含量下降，吸收光能减少，光合作用强度降低 ①绿色植物通过减少叶绿素分子的数量减少对光能的吸收， ②提高叶片初始荧光，增加热耗散（将光能转化为热能散失掉） 丙酮酸、二氧化碳

【解析】

1、有氧呼吸的过程：
第一阶段：在细胞质的基质中。
反应式：1C6H12O6（葡萄糖）2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量（ 2ATP）
第二阶段：在线粒体基质中进行。
反应式：2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O20[H]+6CO2+少量能量（ 2ATP）
第三阶段：在线粒体的内膜上，这一阶段需要氧的参与，是在线粒体内膜上进行的。
反应式：24[H]+6O212H2O+大量能量（34ATP）
2、实验设计的基本原则，单一变量原则、对照原则和等量原则，在此基础上保证无关变量的相同且适宜。

(1) ①该实验的自变量是干旱胁迫的强度，因变量为光合作用及叶绿素荧光强度，为了保证单一变量，其他实验条件均相同，故将10盆长势株形一致的盆栽巨龙竹随机均分为两组，编号为1号和2号；

(2) 从图中可以看出，随着时间的推移，土壤含水量与叶片叶绿素含量明显下降，故干旱胁迫导致植物叶绿素含量下降，吸收光能减少，光合作用强度降低。

(3) 由题干可知初始荧光量（FO）代表不参与光化学反应的光能部分，会以热能形式散失，根据与光合作用有关的色素，能够吸收、传递和转化光能，由题图综合分析推测，在重度干旱的环境下，土壤含水量与叶片叶绿素含量明显下降，而叶片初始荧光量（FO）不断上升，说明植物体在水分严重不足的情况下，绿色植物通过减少色素分子的含量，减少对光能的吸收，同时，叶片初始荧光量（FO）不断上升，增加热能散失，从而降低过剩的光能，对植物光合结构的损伤，故在重度干旱的环境下，植物避免光能过剩的机理是：①绿色植物通过减少叶绿素分子的数量减少对光能的吸收②提高叶片初始荧光，增加热耗散。

(4)在密闭的容器中，提供适宜的光照和温度、水分，以及含有14CO2的空气，足够长一段时间后，14CO2转移途径为：二氧化碳通过光合作用进入有机物，有机物参与呼吸作用在细胞质基质中转变成丙酮酸，然后丙酮酸转入线粒体中结合水分子变成二氧化碳，故能在线粒体中检测到含14C的化合物应该包括：丙酮酸、二氧化碳。