Question

1．科研人员通过营养液水培方式，研究了镉（Cd²⁺）对大蒜苗生长光合特征的影响及增施不同浓度钙（Ca²⁺）对镉胁迫大蒜苗的缓解效应．实验设定6种处理：CK（对照）组是保证大蒜正常生长的完全培养液；Cd组是在CK基础上加人一定量的Cd²⁺，形成对大蒜苗的镉胁迫；Ca1、Ca2、Ca3、Ca4组是在镉胁迫基础上增施1L浓度分别为1、2、3、4mmol•L^-1d的Ca²⁺溶液，培养一段时间后测得的大蒜苗生长及光合特性指标结果如表．请分析回答下列问题：

处理	叶绿素 （mg•g-1）	类胡萝卜素（mg•g-1）	净光合速率 （μmol•m-2•s-1）	气孔导度 （mmol•m-2•s-1）	胞间CO2浓度 （μmol•mol-1）	株高 （cm）	鲜重 （g）
CK	0.59	0.11	8.90	386.67	301.33	89.10	185.33
Cd	0.40	0.07	6.20	327.33	350.67	55.40	96.65
Ca14	0.45	0.09	7.10	351.67	336.00	65.86	122.20
Ca2	0.50	0.09	8.27	370.67	323.00	77.03	148.33
Ca3	0.48	0.10	7.93	368.33	310.33	71.87	140.77
Ca4	0.43	0.09	7.13	353.00	297.77	71.07	130.79

（1）叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体的类囊体薄膜上．镉胁迫时光反应为暗反应提供的[H]和ATP减少．
（2）镉对光合作用的抑制不是（填“是”或“不是”）气孔因素造成的，原因是与CK组相比，Cd组的气孔导度减小，但胞间C0₂浓度增大．
（3）研究发现，Ca²⁺与Cd²⁺会竞争细胞表面有限的离子通道，当溶液中Ca²⁺和Cd²同时存在时，Ca²⁺可显著地降低细胞对镉（Cd²⁺）的吸收，因而在镉胁迫基础上增施钙可以有效缓解镉对大蒜苗生长的抑制，随所增施钙浓度的增加，大蒜苗的生长指标呈现先上升后下降趋势．增施过量的钙时，大蒜苗的净光合速率减小（填“增大”“减小”或“不变”）．
（4）结果表明增施钙可提高大蒜苗的耐镉性，且增施浓度为2mmo1•L^-1时效果最好．

Answer 1

分析 由表格信息可知，该实验的自变量是否含有Cd、有Cd的情况下，钙离子的浓度，因变量是叶绿素、胡萝卜素、净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、株高和鲜重，因此该实验的目的是探究Cd、对光合作用的影响及钙离子浓度对Cd胁迫的影响；由表格信息可知，Ck、Cd相比，Cd处理的实验组叶绿素、类胡萝卜素的含量下降，净光合速率、气孔导度、株高、鲜重都降低，胞间二氧化碳浓度升高，说明Cd抑制光合作用，由于光合色素的含量降低，因此色素吸收转化、传递光能的作用减弱，光反应强度降低，产生的还原氢、ATP减少，进而影响暗反应进行；Ca1、Ca2、Ca3、Ca4组是在镉胁迫基础上增施1L浓度分别为1、2、3、4mmol•L^-1d的Ca²⁺溶液，与Cd处理相比，叶绿素、胡萝卜素含量先生高，后下降，净光合速率、气孔导度、株高、鲜重先生高后下降，胞间二氧化碳浓度先升高后下降，说明在镉胁迫基础上增施钙可以有效缓解镉对大蒜苗生长的抑制，随所增施钙浓度的增加，抑制作用先升高后下降．

解答 解：（1）叶绿素和类胡萝卜素分布在叶绿体的类囊体薄膜上．光反应是水光解产生氧气和还原氢，同时合成ATP，光反应为暗反应提供的是[H]和ATP．
（2）由于与CK组相比，Cd组的气孔导度减小，但胞间CO₂浓度增大．故镉对光合作用的抑制不是气孔因素造成的．
（3）已知Ca²⁺与Cd²⁺会竞争细胞表面有限的离子通道，依题意可知，当溶液中Ca²⁺与Cd²⁺同时存在时，可显著降低细胞对Cd²⁺的吸收，从而减轻Cd²⁺的毒害．在镉胁迫基础上增施钙可以有效缓解镉对大蒜苗生长的抑制，随所增施钙浓度的增大，大蒜苗的生长指标呈现先上升后下降的趋势．增施“过量的钙”时，如Ca4 组，大蒜苗的净光合速率减小．
（4）由表格表格数据可知，Ca²⁺浓度为2 mmol•L^-1时，叶绿体中的光合色素、净光合速率、株高和鲜重都最大，因此增施浓度为2mmo1•L^-1时效果最好．
故答案为：
（1）叶绿体的类囊体薄膜上[H]和ATP
（2）不是    与CK组相比，Cd组的气孔导度减小，但胞间C0₂浓度增大
（3）降低细胞对镉（Cd²⁺）的吸收     先上升后下降     减小
（4）2

点评 本题旨在考查学生理解光合作用过程的物质变化、光反应与暗反应之阿金的关系，矿质元素对光合作用的影响，学会根据表格数据进行推理、解答问题．