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【题目】小麦是北方主要农作物,研究环境条件变化对其产量影响对农业生产很重要。

⑴科研人员测定小麦一昼夜净光合速率(Pn)的变化,发现小麦与其他植物一样出现了“午睡”现象。一般认为,午后温度较高,植物通过蒸腾作用使叶片降温,同时,植物体也会____叶片气孔开度来避免过度失水对细胞造成的损伤。

⑵科研人员测定了同一株小麦两种不同向光角度的叶片(接收直射光照面积不同)午后部分指标,结果如下表。

净光合速率(Pn)

叶片温度(TL

胞间 CO2浓度(Ci)

直立叶

12.9

37.5

250

平展叶

8.8

37.7

264

对相关数据进行直立叶和平展叶叶片温度无明显差异,说明二者的气孔开度________ 。由表中的数据可见气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素,请从净光合速率和胞间 CO2浓度角度分析,原因___________________

⑶科研人员推测,午间强光照可能会导致由色素和蛋白质组成的光系统 II 发生损伤,导致_________速率下降,进而抑制叶片的光合作用。D1 是对光系统 II 活性起调节作用的关键蛋白,科研人员使用蛋白质凝胶电泳技术检测不同光照条件下的 D1蛋白含量,结果如图1 所示,分析可知,____从而在一定程度上导致“午睡”现象。

⑷水杨酸(SA)是一种与植物抗热性有关的植物激素,科研人员用适宜浓度的SA 喷洒小麦叶片后,测定两种光照条件下的 D1蛋白含量,结果如图 2 所示,可推测,SA 对小麦午间光合作用的影响及机制是:___

【答案】降低 基本相同 平展叶净光合速率小于直立叶,而平展叶胞间CO2浓度大于直立叶 光反应 午间较强光照使细胞中D1蛋白含量降低,导致光系统II活性降低 SA能减弱午间较强光照使细胞中D1蛋白含量及光系统II活性降低程度,缓解小麦的“午睡”现象

【解析】

植物蒸腾作用旺盛会导致叶片气孔开度下降,气孔开度下降又引起细胞吸收的CO2减少,导致叶肉细胞间的CO2不足,使午后小麦光合速率降低。根据表格中数据显示,直立叶和平展叶叶片温度无明显差异,直立叶净光合速率大于平展叶的净光合速率,但直立叶胞间CO2浓度小于平展叶的胞间CO2浓度;图1显示,较强光照会导致D1蛋白含量下降,图2说明喷洒适宜浓度的SA会减弱较强光照造成的D1蛋白含量降低,对小麦的“午睡” 现象起到缓解作用,据此,若要减少“午睡”现象提高小麦产量,从外源因素考虑,可喷洒适宜浓度的水杨酸,从分子水平考虑,可通过提高D1蛋白的含量来实现,据此作答。

1)午后温度较高,植物蒸腾作用旺盛,植物会降低叶片气孔开度来避免过度失水,这会导致叶肉细胞间的CO2不足,使午后小麦光合速率降低。

2)据图所示,直立叶和平展叶叶片温度无明显差异,因此二者的气孔开度基本相同,但平展叶净光合速率明显低于直立叶,而胞间CO2浓度是平展叶高于直立叶,说明气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素。

3)强光照引起光系统Ⅱ发生损伤,会导致光反应的速率下降;图1中数据显示,强光照会导致D1含量下降,因此“午睡”原因可能是午间较强光照使细胞中D1蛋白的含量降低,从而导致光系统Ⅱ活性降低。

4)根据图2D1蛋白含量所示,可推测经SA处理后,能减弱较强光照造成的D1蛋白含量及光系统Ⅱ活性降低程度,缓解小麦的“午睡”现象。

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