Question

【题目】（三）回答下列有关植物光合作用的问题

植物接受过多光照可能对进行光合作用的相关细胞器造成损害，因此植物需要一种名为“非光化学淬灭”（NPQ）的机制来保护自身，在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如图1所示，其中符号“ ┥”代表抑制作用。

（1）NPQ直接作用于光合作用两个阶段中的_________，该阶段发生的场所是________。

（2）由图1推测，在光照强度以及其它环境因素均相同的情况下，状态③比状态①的光合作用强度__________（强/弱）。下列关于NPQ机制从开启到缓慢关闭过程中的一系列生理变化中，导致上述差异的因素可能有__________（多选）

A. 类囊体内H+浓度下降

B. ATP的合成量下降

C. 部分光能仍以热能形式散失

D. NADP+的量下降

科学研究者研发了一种转基因烟草（VPZ），相比野生烟草（WT）其在强光转为弱光后NPQ机制关闭的时间缩短。图2为分别在恒定光强和波动光强下测得的两种烟草的CO2最大固定速率。

（3）农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的。结合图1推断，同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量_________（高/低）。

（4）由图3分析可知，转基因烟草相比野生烟草的优势和不足体现在哪些方面：_____。

Answer 1

【答案】 光反应 类囊体 弱 ABC 高 优势：在波动光强下，VPZ的最大光合速率比WT高，在自然环境中，VPZ的种植有利于提高光合作用产量；不足：在恒定光强下，VPZ和WT的光合速率无明显差异，若在人工恒定光强下种植，VPZ无优

【解析】本题考查光合作用相关知识点，解题要点是对光合作用过程的物质变化和发生场所的识记，并能结合图形分析影响光合作用的因素。

【1】根据题干“在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失”可知，NPQ直接作用于光合作用的光反应阶段，发生在叶绿体的类囊体上。

【2】从图中可以看出，状态③中NPQ机制关闭缓慢，使很多的光转变为热能散失了；而状态①NPQ机制启动迅速，可以使更多的光能得到转化，故状态③比状态①的光合作用强度弱。NPQ机制从开启到缓慢关闭过程中，很多光能转化为热量散失，光反应减弱，水光解速率下降，类囊体腔内产生的H+就减少，光能转化为ATP量少,故选ABC。

【3】同样环境条件下，光强瞬时减弱时，VPZ中NPQ机制活跃度能迅速降低，而NPQ机制活跃度低可以减少光能转变为热能，把更多的光能用于光合作用，所以同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量高。

【4】从上图2分析可知，在恒定光强下，VPZ和WT的最大CO2固定速率没有差异，在波动光强下，VPZ比WT最大CO2固定速率高很多，所以在自然环境中，VPZ的种植有利于提高光合作用产量；在恒定光强下，VPZ和WT的光合速率无明显差异；在人工恒定光强下种植，VPZ没有优势。

[点睛]：本题解题关键是：1.对题干信息的提取，如“在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失”，找出与教材知识的衔接点（影响光合作用的光反应阶段），并能结合图形，用规范的语言解答与图1相关的问题。2.对图2的坐标图分析，可遵循单一变量的思路来分析解答问题。