2024年高考生物热点话题（国际小米年）押题预测（解析版）

2024年高考生物热点话题（国际小米年）押题预测
2021年3月，联合国大会第七十五届会议宣布2023年为“国际小米年”。国际小米年将使人们进一步认识到小米的营养和健康价值，以及小米在恶劣和不断变化的气候条件下的适应性，并引导政策关注。北京时间12月6日，联合国粮农组织在罗马总部新闻发布厅举行庆祝“2023国际小米年”启动大会，组织粮农组织成员和其他利益攸关方参与进来，并在会上强调促进可持续种植和消费小米的好处，提高人们对2023国际小米年的认识。联合国粮农组织总干事屈冬玉在开幕词中强调，启动国际小米年，需要重新关注到小米这个作物，知道它能带来独一无二的机遇。“希望在未来的一年中，有更多来自不同国家和地区的成员能够拿出和展示小米产品，让我们共同进行高效协调的合作，确保2023国际小米年获得圆满的成果。”在气候情况紧急、自然资源枯竭且不断增长的全球人口需要获取充足且健康的粮食的情况下，小米可成为解决方案的一部分。小米类谷物可以在恶劣的气候条件下生长，促进解决粮食短缺问题。小米往往是旱季能够收获的唯一作物，因此可以作为易受粮食不安全冲击群体的重要食物来源。
1.谷子的干旱胁迫
（1）植物体内水分的存在形式：水在植物细胞中以自由水和结合水两种形式存在。绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。
（2）水的功能：
①结合水是细胞结构的重要组成成分。
②自由水在植物生命活动中的作用主要表现在：水分是细胞质的主要成分，使细胞质呈溶胶状态；；水分是细胞代谢的重要反应物质，在光合作用、细胞呼吸、有机物合成和分解过程中都有水分子参与；水分子是植物对物质吸收和运输的溶剂，一般来说，矿质元素只有溶解在水中才能被吸收，各种物质在植物体内的运输，也需要溶解在水中才能进行；水分能使植物保持固有的形态。
（3）植物对水分的吸收：植物吸收水分的主要方式是渗透吸水。成熟植物细胞是一个渗透系统，细胞液含有许多溶解在水中的物质，细胞液、原生质层和土壤溶液之间会发生渗透作用，当细胞液浓度高于土壤溶液浓度时细胞就可以从土壤溶液吸水。
（4）影响根系吸水的土壤条件包括：土壤中的可用水分，土壤的通气状况，土壤温度和土壤溶液浓度。
（5）植物体内的水分主要通过蒸腾作用散失。蒸腾作用主要通过气孔进行。叶片面积和内部阻力是影响蒸腾作用的主要内部因素。
（6）生产实践中应尽可能维持植物体内的水分平衡。一方面要促进根系生长，增加吸水能力；一方面要减少蒸腾作用，避免蒸腾作用过强导致植物枯萎。
干旱已经成为世界范围内限制作物生产的主要因素之一。谷子是我国传统的粮草兼用作物，具有抗旱耐瘠，高水分利用效率等特点，主要种植在北方干旱、半干旱地区。随着水资源的日益匮乏和作物布局的变化，加强谷子耐旱原理研究，进一步提高谷子的耐旱性，对促进谷子生产水平提高具有重要的战略意义。
预测1. “彼黍离离，彼稷之穗”。黍（谷子）耐旱能力强，是干旱、半干旱地区种植的重要粮食作物。在干旱条件下，谷子耐旱性突变体（drm）较野生型（WT）产量更高，其相关生理特征见下表。
谷子材料 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 光合酶活性（μmol·mg-1·h-1） 光合速率（μmol·m-2·s-1） 穗粒重（g）
WT 70 72 6.1 5.4
drm 95 138 7.5 6.8
回答下列问题。
(1)水在叶片中主要以 形式存在，在光反应阶段被分解为 。
(2)与WT相比，drm突变体的可溶性糖和蛋白含量较高。据此推测drm细胞保水能力高的原因是其细胞液 相对较高。
(3)据表分析，drm在干旱条件下具有较高产量的生理机制是 。
(4)光照强度过高会抑制植物的光合作用，这种现象称为光抑制。干旱会加剧光抑制，造成叶绿素降解加快、光合结构被破坏。若在非干旱与干旱条件下分别测定drm与WT的叶绿素荧光参数（数值越大表明光抑制越弱），预期实验结果是 。
【答案】(1)自由水 O2、H+ (2)渗透压
(3)气孔导度高，CO2利用率高；光合酶活性强，光合速率高，能产生更多的有机物
(4)与非干旱条件相比，干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降，drm下降较少
【解析】（1）细胞中的水主要以自由水的形式存在，在光反应阶段水发生光解，被分解为O2、H+。
（2）drm细胞可溶性糖和蛋白含量较高，细胞液渗透压相对较高，对水的吸引力更强，保水能力高。
（3）据表可知，气孔是CO2进出的通道，与WT相比，drm突变体气孔导度高，CO2利用率高；光合酶活性强，光合速率高，能产生更多的有机物。
（4）干旱会加剧光抑制，而drm相对WT，更加耐干旱，因此与非干旱条件相比，干旱条件下drm与WT的叶绿素荧光参数都下降，drm下降较少。
【命题预测】
干旱是限制农业生产的主要非生物逆境之一，严重干旱甚至会导致作物绝产。因全球气候变暖和水资源不平衡等原因，农业干旱灾害日益加剧。面对严峻的干旱形势带来的挑战，对作物耐旱研究愈发紧迫。谷子是人类最早驯化的作物之一，在长期自然选择和人为驯化下，我国蕴藏着大量优质耐旱的谷子资源，是理想的研究耐旱机理的对象，有利于植物耐旱性鉴定及优秀耐旱基因的发现。
【命题要领】
①干旱时叶绿素含量减少，气孔关闭对光合作用的影响；
②干旱胁迫条件下，细胞内可溶性小分子物质（如葡萄糖、蔗糖和脯氨酸等）的含量明显增多的生理意义；
③通过实验结果分析，总结小麦和谷子适应干旱的主要机制。
预测2.为探究干旱胁迫对谷子的影响，研究人员设置了对照（CK）、轻度干旱（T1）、中度干旱（T2），重度干旱（T3）四个组别，研究不同程度干旱胁迫下该植物的光合作用和其他生理指标，实验结果如表所示。回答下列问题：
生理指标 CK T1 T2 T3
最大净光合速率/（μmolCO2·m-2·s-1） 9.2 7.5 4.0 1.7
光补偿点/（μmol·m-2·s-1） 44.4 48.1 58.2 74.5
光饱和点/（μmol·m-2·s-1） 1288.9 1276.7 1166.0 1088.8
呼吸速率/（μmolCO2·m-2·s-1） 2.4 2.0 1.6 1.0
叶绿素含量/（mg·g-1） 20.1 19.9 17.2 14.2
注：光补偿点是指当呼吸速率等于光合速率时的光照强度，光饱和点是光合速率最大时的光照强度。
(1)分析以上信息可知，随着干旱胁迫程度的增加，最大净光合速率逐渐下降，其主要原因是 ，光补偿点逐渐升高的主要原因是 。
(2)重度干旱（T3）胁迫下，该植物的最大光合速率为 μmolCO2·m-2·s-1。
(3)随着干旱胁迫程度的增加，细胞内可溶性小分子物质（如葡萄糖、蔗糖和脯氨酸等）的含量明显增多，生理意义是 。
（4）为探究小麦和谷子适应干旱环境的机制，分别比较了不同程度的干旱胁迫条件下的小麦和谷子的过氧化物酶活性（POD）、过氧化氢酶活性（CAT）、叶绿素含量（Chl）的差异，如图c所示。“**”表示不同植物同一处理具有差异显著性，小写字母表示同一植物不同处理具有差异显著性。
①图c中叶绿素含量的变化可直接影响少花蒺藜草光合作用的 阶段，该阶段的能量变化是 。
②据图c分析，小麦适应干旱的主要机制是 （写出两点），谷子适应干旱的主要机制分别是 。（写出一点）
【答案】(1)叶绿素含量下降使吸收的光能减少，气孔关闭，吸收的CO2减少 呼吸速率的下降幅度小于光合速率的下降幅度，需要更强的光照才能达到光补偿点 (2)2.7 (3)提高细胞液的渗透压，减少渗透失水 （4）①光反应 光能→活跃化学能 ②通过提高POD活性低于干旱胁迫造成的损伤，延缓光合色素降解地域干旱胁迫造成的损伤 提高CAT活性加速H2O2分解来维持干旱胁迫下植物正常生长
【解析】（1）叶绿素参与光反应过程，二氧化碳是暗反应的原料，随着干旱胁迫程度的增加，叶绿素含量下降引起光合速率下降，叶绿素含量下降使吸收的光能减少，气孔关闭，吸收的CO2减少，故最大净光合速率逐渐下降；光补偿点是植物的光合作用与呼吸作用相等的点，呼吸速率的下降幅度小于光合速率的下降幅度，需要更强的光照才能达到光补偿点，因此随着干旱胁迫程度的增加，光补偿点逐渐升高。
（2）真正光合作用速率等于呼吸速率与净光合作用之和，由表格可知重度干旱（T3）胁迫下，光饱和点时植物净光合作用最大，此时净光合作用是1.7μmolCO2·m-2·s-1，呼吸速率是1.0μmolCO2·m-2·s-1，因此，该植物的最大光合速率为：1.7+1.0=2.7μmolCO2·m-2·s-1。
（3）细胞内可溶性小分子物质（如葡萄糖、蔗糖和脯氨酸等）的含量明显增多，能够提高细胞液的渗透压，减少渗透失水，提高生物的适应能力。
（4）叶绿素属于光合色素，光合色素参与光反应过程，故图2的c图中叶绿素含量的变化可直接影响少花蒺藜草光合作用的光反应阶段；光反应阶段的能量变化是光能→活跃化学能。据图可知，与谷子相比，小麦的POD含量在不同程度下均升高，而CAT含量先升高后降低，叶绿素含量在轻度干旱胁迫下有所升高，此后下降，说明小麦可能是通过提高POD活性抵御干旱胁迫造成的损伤和延缓光合色素的降解抵御干旱胁迫造成的损伤；谷子的POD含量在不同程度下先升高后降低，而CAT含量在一定范围内随着干旱程度增加而增加，叶绿素含量在轻度干旱胁迫下有所升高，此后下降，说明其是通过提高CAT活性加速H2O2分解来维持干旱胁迫下植物正常生长。
1.小米是谷子去壳后的籽实。谷子属禾本科的一种植物，一年生草本；秆粗壮、分蘖少，狭长披针形叶片，有明显的中脉和小脉，具有细毛；穗状圆锥花序；穗长20～30厘米；小穗成簇聚生在三级支梗上，小穗基本有刺毛。每穗结实数百至上千粒，子实极小，径约0.1cm，谷穗一般成熟后金黄色，卵圆形籽实，粒小多为黄色。广泛栽培于欧亚大陆的温带和热带，中国黄河中上游为主要栽培区，其他地区也有少量栽种。谷子属于C4植物，固定CO2能力强，净光合速率高，属于高产作物类型，单产潜力大。
2.C3植物：通过卡尔文循环完成碳的固定的途径成为C3途径，只存在C3途径的植物称为C3植物，CO2同化的最初产物是光合循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物，称为碳三植物（C3植物），有如小麦、大豆、烟草、棉花等。C3植物比C4植物CO2补偿点高，所以C3植物在CO2含量低的情况下存活率比C4植物来的低。
3.C4植物：C4途径CO2固定的最初产物不是光合循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸，而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸。具有C4途径的植物称为C4植物。C4植物的光合作用需要叶肉细胞和维管束细胞共同完成。C4植物较之C3植物具有生长能力强、二氧化碳利用率高、需水分量少等许多优点。禾本科经济植物中约有300种属C4植物。用杂交法或细胞融合法培育杂交水稻等，使其具有跟C4植物相近的二氧化碳摄取能力的育种工作一直在进行。培育近似C4植物的新品种，对全世界粮食状况的改善具有重大意义。
4.C4植物固定CO2的原理：在C4植物的叶肉细胞内，一个CO2分子首先被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）固定，形成一个苹果酸分子（C4）；苹果酸进入维管束鞘细胞的线粒体中，释放出CO2并形成一分子丙酮酸。释放出的CO2进入卡尔文循环，丙酮酸则在此进入叶肉细胞的叶绿体内，消耗ATP转化为PEP，PEP则继续固定CO2。如下图所示。
【命题情境】
谷子属于C4、喜温作物, 对光照有极高的要求。广泛栽培于欧亚大陆的温带和热带，中国黄河中上游为主要栽培区，其他地区也有少量栽种。谷子属于C4植物，固定CO2能力强，净光合速率高，属于高产作物类型，单产潜力大。
【命题要领】
①结合C4途径图解与卡尔文循环，综合考查C4植物的光合作用过程；
②结合谷子的光合作用过程，考查C4途径的特点；
③探究高光强下谷子光合速率的提升是否与PEP酶的活性有关的实验设计。
预测1.小麦和谷子谷子都是我国北方旱作农业起源的代表。谷子和小麦光合作用固定CO2的过程如下图所示。据图回答下列有关问题：
（1）根据两类植物的光合作用过程推测，谷子叶肉细胞的叶绿体中有，而维管束鞘细胞的叶绿体中可能没有的结构 ，依据是 。
（2）研究发现谷子可通过一系列反应将CO2“泵”入另一种细胞，使后者积累较高浓度的CO2，保证卡尔文循环顺利进行。故维管束鞘细胞内的CO2浓度比叶肉细胞内 （“高”或“低”）；与小麦CO2的固定相比，谷子CO2的固定的特点有 （至少答出2点）。
（3）玉米植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞结构和功能不同的根本原因是 。当 （填植物激素）含量升高时，促进气孔关闭。
（4）请写出探究高光强下谷子光合速率的提升是否与PEP酶的活性有关的实验设计思路，并预期实验结果并得出实验结论（已知DCDP的水溶液处理叶片可抑制PEP酶的活性）。实验器材和药品：DCDP、蒸馏水、O2传感器。
实验设计思路：
预期实验结果和结论：
【答案】（1）类囊体（或基粒） ATP和NADPH均来自叶肉细胞
（2）高 能富集CO2、消耗ATP、由C4运载CO2、需要PEP羧化酶
（3）基因的选择性表达 脱落酸
（4）实验设计思路：选取生长状况一致的同一品种的谷子幼苗若干，随机分为甲、乙两组。甲组叶片喷洒DCDP的水溶液、乙组叶片喷洒等量的蒸馏水。用O2传感器检测两组幼苗的放氧速率。
实验结果预测：甲组谷子放氧速率小于乙组，高光强下谷子光合速率的提升与PEP酶的活性有关
【解析】（1）由题意可知，玉米维管束鞘细胞的叶绿体不进行光反应，ATP和NADPH均来自叶肉细胞，
因此，在结构上很可能是缺乏类囊体（或基粒）。
（2）C4植物中PEP将CO2固定生成C4而后进入维管束鞘细胞，释放出CO2参与卡尔文循环。卡尔文循环是光合作用暗反应过程，即C5的消耗和再生的过程，故维管束鞘细胞内的CO2浓度比叶肉细胞内高。分析图示可知，C4途径是在较低CO2浓度的条件下，通过ATP提供能量，在PEP羧化酶的作用下，由C4运载CO2至叶绿体，通过该过程提高细胞内CO2的浓度，与C3途径相比，C4途径具有能富集CO2、消耗ATP、由C4运载CO2、需要PEP羧化酶的特点。
（3）谷子叶肉细胞和维管束鞘细胞都是由受精卵分裂分化而来，遗传物质完全一样的，其结构和功能有很大的差异是细胞中基因选择性表达的结果。脱落酸能调控气孔关闭和基因表达，促进开放的气孔关闭和抑制关闭的气孔开放，导致气孔关闭，当脱落酸含量升高时，促进气孔关闭。
（4）应为实验的目的是探究高光强下谷子光合速率的提升是否与PEP酶的活性有关。因此，在高光强下，是否用DCDP处理对谷子光合作用有影响，因实验提供的药品有DCDP、蒸馏水，因此，乙组应喷洒DCDP的水溶液，乙组应喷洒等量的蒸馏水；实验提供的仪器是O2传感器，因此应用O2传感器检测两组的放氧速率。若喷洒DCDP水溶液的乙组放氧速率小于喷洒蒸馏水的乙组，说明高光强下谷子光合速率的提升与PEP酶的活性有关。
1．2021年，我国科学家首次实现了从CO2合成人造淀粉的过程，成功将CO2和H2转化为淀粉。该合成过程的基本环节如下图所示。下列分析错误的是（　　）
A．该合成过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
B．图中①过程模拟植物光合作用光反应阶段，②③模拟暗反应过程中CO2固定
C．若固定的CO2量相等，人工合成淀粉的量等于植物光合作用积累的有机物量
D．当干旱发生时，人造淀粉合成过程相比于植物光合作用合成有机物影响较小
【答案】C
【分析】分析题图可知，该过程模拟光合作用过程；①过程模拟光反应阶段，②③过程模拟二氧化碳的固定，④⑤过程模拟三碳化合物的还原。
【详解】A、该合成过程利用光能将CO2合成人造淀粉，与植物光合作用的本质相同，都是将光能转变为
有机物的化学能，A正确；
B、①利用电能将水分解为H2和O2，模拟光反应将水在光下分解为О2和NADPH，并将ADP和Pi合成ATP的过程，②③过程模拟二氧化碳的固定，B正确；
C、由于人工合成淀粉时没有呼吸消耗，因此若固定的CO2量相等，人工合成淀粉的量大于植物光合作用积累的有机物量，C错误；
D、当干旱发生时，植物气孔会出现不同程度的关闭，导致二氧化碳供应不足，进而使得植物体光合速率下降，而人造淀粉合成过程不会出现类似过程，因此相比于植物光合作用合成有机物影响较小，D正确。
故选C。
2．磷酸丙糖是卡尔文循环最先产生的糖。磷酸丙糖转运体（TPT）是叶绿体膜上的一种反向共转运蛋白，将磷酸丙糖从叶绿体运出的同时，将无机磷酸（Pi）运入叶绿体。当细胞质基质中Pi浓度高时，磷酸丙糖通过TPT运出叶绿体，合成蔗糖；当细胞质基质中Pi浓度低时，磷酸丙糖就滞留在叶绿体中，合成淀粉暂时储存。下列说法错误的是（ ）
A．在叶肉细胞叶绿体中，蔗糖和淀粉的合成存在竞争性关系
B．晚上磷酸丙糖合成受阻，TPT转运效率降低
C．大田种植甘蔗时，可适当施加磷肥提高甘蔗蔗糖含量
D．滞留在叶绿体中的磷酸丙糖合成淀粉储存，可以避免渗透压升高造成膜结构损伤
【答案】A
【分析】据题意可知，磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉，也可以在TPT作用下转运至细胞质基质合成蔗糖，这个过程需要磷酸参与。
【详解】A、磷酸丙糖可以在叶绿体基质中合成淀粉，也可以在TPT作用下转运至细胞质基质合成蔗糖，A错误；
B、晚上不能进行光合作用产生磷酸丙糖，TPT转运效率降低，B正确；
C、甘蔗种植过程中增施磷肥后，有利于丙糖磷酸的输出，在细胞质基质中合成蔗糖，C正确；
D、滞留在叶绿体中的磷酸丙糖合成淀粉储存，可以降低渗透压，避免造成膜结构损伤，D正确。
故选A。
3．水杨酸（SA）对植物抗逆性有一定作用。为研究SA作用机制，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（D1是促进光合作用活性的关键蛋白）含量，结果如图甲所示（实验一、二为重复实验）。科研人员继续在较强光照强度下进行了相关实验，以探究SA对小麦作用的适宜浓度，结果如图乙所示。下列叙述正确的是（ ）
A．SA通过减少较强光照造成的D1蛋白含量降低程度，降低抗逆性
B．图甲重复实验的目的是为了进一步实验摸索条件
C．为确定SA作用的最适浓度，应在0.1～0.3μmol/L之间进一步实验
D．较强光照下，特定浓度NaCl与SA对小麦光合作用存在协同作用
【答案】C
【分析】图甲显示，较强光照会导致D1蛋白含量下降，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，能提高抗逆性，据此，若要提高小麦产量，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。
【详解】A、SA处理后D1蛋白的含量上升，以应对较强光照，抗逆性增强，A错误；
B、重复实验的目的是减少误差，B错误；
C、从图乙可知，最适浓度在0.1～0.3μmol/L之间，C正确；
D、较强光照下，特定浓度NaCl处理光合作用强度下降，SA处理的NaCl组光合作用强度相对要高，说明SA能缓解特定浓度NaCl的干扰，D错误。
故选C。
4．CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气，CO2，浓度（），乙组提供CO2浓度倍增环境（），丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。回答下列问题。

(1)CO2浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是 ；出现这种变化的原因是在光照充足的情况下，CO2增加，其单位时间内 ，从而形成的葡萄糖也增加，故光合作用速率增加。
(2)在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是 （答出2点）。
(3)R酶是催化CO2固定的关键酶，它的活性决定了光饱和点对应的最大光合速率。研究表明R酶催化效率极低，植物不得不合成大量的R酶来弥补，据统计植物叶片中的氮有50%被用来合成R酶；高浓度的CO2条件下，植物叶片中的氮元素含量会显著降低。请据此推测丙组的光合作用速率比甲组低的原因是 。
(4)大气CO2浓度不断升高所带来的温室效应还会导致大气温度的不断攀升，科学家预测，气温升高所带来的负面作用会抵消大气CO2浓度升高对农作物产量的促进。请根据所学知识，说明作出这个预测的理由 。
【答案】(1) 增大 与五碳化合物结合形成的三碳化合物增加
(2)ATP和NADPH的供应限制、固定CO2的酶活性或含量不够高、有机物在叶绿体中积累较多等
(3)丙组植物长期处于高CO2浓度下，叶片中氮元素的含量降低，导致R酶含量降低。当恢复到大气CO2浓度后，R酶的含量低于正常值，又失去了高浓度CO2的优势，因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率
(4)气温上升，导致R酶活性下降，催化CO2固定速率下降，导致暗反应速率降低，产量不增反降（或气温上升，蒸腾作用剧烈，导致气孔关闭，大气CO2浓度虽然升高，但胞间CO2浓度降低，导致暗反应速率降低，产量不增反降）
【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转变成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]（NADPH)与氧气，同时合成ATP。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3， C3在
光反应提供的ATP和[H]（NADPH)的作用下还原生成糖类等有机物。
【详解】（1）甲组提供大气CO2，乙组提供CO2浓度倍增环境，乙组的光合速率大于甲组，说明CO2浓度增加，光合速率增大；出现这种变化可能的原因是在光照充足的情况下，CO2增加，其单位时间内CO2的固定增加，C3的还原增加，暗反应速率加快，从而形成的葡萄糖也增加。
（2） CO2含量倍增，光合速率并未倍增，可以从光反应和暗反应的过程来分析，可能因为光反应为暗反应提供的ATP和NADPH不足，或者CO2的利用率较低，或者固定CO2的酶活性低，以及光合产物的积累等。
（3） 元素可构成化合物，长期处于高CO2浓度下，叶片的氮元素含量会降低，R酶的化学本质是蛋白质，从而导致R酶含量降低。当恢复到大气CO2浓度后，R酶的含量低于正常值，又失去了高浓度CO2的优势，因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率。
（4） 酶的化学本质主要是蛋白质，温度影响酶的活性，气温上升，导致R酶活性下降，催化CO2固定速率下降，导致暗反应速率降低，产量不增反降；或是气温上升，蒸腾作用剧烈，导致气孔关闭，气孔的开闭程度影响二氧化碳的吸收，大气CO2浓度虽然升高，但胞间CO2浓度降低，导致暗反应速率降低，产量不增反降。
5．为研究光照强度对某植物光合作用的影响，在适宜条件下用图甲所示实验装置开展实验（密闭小室内的CO2含量在实验过程中充足，光照不影响温度变化）。一段时间后测定植株单位时间内的气体释放速率，结果如图乙所示。
(1)图乙中，cd段植株释放的气体是 。限制ab段气体释放速率增大的因素是 。
(2)若将图甲中的白光源替换成绿光重复实验，则图乙中的c点将会向 移动。
(3)经测量图乙中H=1.5，I=4，J=5。当长期处于光源距离为a且每天仅光照6h时，推测植物 （填“能”或“不能”）正常生长。
(4)在强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，即出现“光抑制”现象。某同学查阅资料后假设植物叶绿素b缺失能减弱光抑制现象。现有某野生型植株和叶绿素b缺失突变体，请用图甲装置设计实验证明上述观点。
实验步骤：
①取图甲装置若干个，均分为两组并编号A、B。
② ，分别放入A、B组装置中。
③将所有装置置于 （填图乙字母）范围内的相同光源距离，其他条件相同且适宜环境中培养。
④一段时间后测量各装置中 。
预期结果： 。
【答案】(1) CO2 温度
(2)左
(3)能
(4) 野生型植株和叶绿素b缺失突变体 0-a 氧气的含量 B装置的氧气含量大于A装置
【分析】影响光合作用的环境因素：
1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱；
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强，当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强；
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强，当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）cd段植株的光照强度太小，导致光合作用速率小于细胞呼吸速率，开始释放CO2，c点之前，光合大于呼吸，释放的是氧气，ab段，二氧化碳充足，光照强度足够，因此限制因素是温度。
（2）植物对绿光的利用率要低于白光，植物的呼吸作用会提前大于光合作用，因此c点将会左移。
（3）分析图，H=1.5是光合作用消失的时候，即植物的呼吸速率，J是光源距离为a的净光合作用速率，要想正常生长，必须一天的净光合的积累有机物量大于呼吸速率的消耗量，即56-1.5(24-6)=3大于0，因此能正常生长。
（4）实验步骤：
①取图甲装置若干个，均分为两组并编号A、B。
②野生型植株和叶绿素b缺失突变体分别放入A、B组装置中。
③将所有装置置于0-a（填图乙字母）范围内的相同光源距离，其他条件相同且适宜环境中培养。
④一段时间后测量各装置中氧气的含量。
预期结果：B装置的氧气含量大于A装置。
6．玉米是主要的粮食作物，增加种植密度是实现其增产的主要途径之一，但密度过大会导致植株产生避阴反应（植物感受周围光变化，引起茎向上伸长速度加快），从而导致减产。请回答下列问题：
(1)光合色素主要吸收自然光中的 ，自然光被植物滤过后，其中红光（R）/远红光（FR）的比例将 ，玉米植株能感受到这种变化，且将该变化传导到细胞核内，影响了特定 ，从而引起植物的避阴反应。
(2)从有机物的分配角度分析，玉米产生避阴反应导致减产的原因是 。
(3)玉米避阴反应还受其他因素调控。科研人员采用不同透光率的遮阳网对中密度种植的玉米进行了处理，结果如下表所示。据表可知，玉米植株发生明显避阴反应的组别的透光率是 。推测另一组没有发生明显避阴反应的原因是 。
组别 处理 千粒重/g 株高/cm
组1 不遮光 355 265
组2 透光率83% 337 290
组3 透光率50% 319 250
【答案】(1) 红光和蓝紫光 减小 基因表达
(2)玉米叶片光合作用合成的有机物大量运输到茎，用于茎的伸长生长，运输到种子中的有机物减少，从而导致玉米减产
(3) 83% 透光率下降引起光合作用减弱，叶片合成及运输到茎的有机物不足，不能满足株高增加的需要
【分析】光敏色素主要吸收红光和远红光。植物体内除了光敏色素，还有感受蓝光的受体。可以认为，环境中的红光、蓝光，对于植物的生长发育来说，是非常关键的。光敏色素是一类蛋白质（色素—蛋白复合体），分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。在受到光照射时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。
【详解】（1）光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，即光合色素主要吸收红光和蓝紫光，自然光被植物滤过后，红光被吸收，红光（R）/远红光（FR）的比例将减小。在受到光照射时，玉米植株中光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应，如引起植物的避阴反应。
（2）玉米产生避阴反应时，叶片光合作用合成的有机物大量运输到茎，用于茎的伸长生长，运输到种子中
的有机物减少，从而导致玉米减产。
（3）表2中，该实验的自变量为透光率，透光率改变光照强度，因此自变量也可以是光照强度。组2株高明显高于组1（对照组），说明透光率为83%的处理诱导玉米植株产生了明显的避阴反应。组3未发生明显避阴反应的原因是虽然玉米细胞感受到环境中光照强度下降，调控茎伸长生长利于玉米植株接受更多光，但因为透光率下降引起光合作用下降，叶片合成及运输到茎的有机物不足，不能满足株高增加的需要。
7．由中国农业科学院农业研究所自主研发的首座无人化垂直植物工厂，近日在成都投入使用。这是一种连续生产的高效农业系统，以LED节能灯为光源，多层立体栽培，采用浅液流种植床进行水培生产，可实现自动化智能调节，生产效率和单位土地产值显著提高。回答下列问题：
(1)欲测定某植物叶绿素含量，可通过实验测定：先用有机溶剂提取色素，然后将提取到的色素溶液置于 （填“红光”、“蓝紫光”或“白光”）下测定吸光度。使用该种光源的原因是 。
(2)植物工厂中以LED节能灯为光源进行的光合作用，其化学反应式是 ，在光照充足的条件下，植物进行光合作用所需要的CO2来源为 。
(3)浅液流种植时，营养液深度仅为1—2cm，蔬菜根系一部分浸在流动营养液中，另一部分则暴露于种植槽内的湿气中，这样设计有利于根系 。
(4)近年来，人工光源的节能降耗已成为植物工厂研究的热点，在达到植物光合作用最大化的同时减少光能的浪费。在其他条件适宜时，研究小组检测了不同光照强度下生菜的光合作用强度，得出生菜光合作用的最佳光照强度，其推断依据是 。
【答案】(1) 红光 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，通过比较红光的吸收率，能更准确地计算出叶绿素含量
(2) CO2+H2O(CH2O)+O2 从外界环境中吸收的CO2和细胞呼吸产生的CO2
(3)进行有氧呼吸，吸收营养液中的无机盐
(4)随着光照强度增强，光合作用强度不再继续增强时的光照强度（或光合作用强度达到最大时所需要的最小光照强度）
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，其中光反应包括水的光解和ATP、NADPH的生成，暗反应包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原等。
【详解】（1）由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，通过比较红光的吸收率，能更准确地计算出叶绿素含量，所以为减少其他光合色素的干扰，应将提取到的色素溶液置于红光下测定吸光度。
（2）植物工厂中以LED节能灯为光源进行的光合作用，其化学反应式是CO2+H2O(CH2O)+O2；在光
照充足的条件下，植物光合速率大于呼吸速率，进行光合作用所需要的CO2来源为从外界环境中吸收的CO2和细胞呼吸产生的CO2。
（3）植物吸收无机盐离子的方式是主动运输，需要能量，而能量主要由呼吸作用提供，故浅液流种植时，营养液深度仅为1~2cm，蔬菜根系一部分浸在流动营养液中，另一部分则暴露于种植槽内的湿气中，这样设计有利于根系进行有氧呼吸，吸收营养液中的无机盐。
（4） 随着光照强度增强，光合作用强度不再继续增强时的光照强度（或光合作用强度达到最大时所需要的最小光照强度）就是光饱和点，故在其他条件适宜时，研究小组检测了不同光照强度下生菜的光合作用强度，得出生菜光合作用的最佳光照强度。
8．研究发现，红蓝组合光可满足植物的正常生长发育。为探究不同比例红蓝光对农作物有机物积累和分配的影响，研究人员以长势一致的马铃薯为实验材料，在温度、CO2浓度相同且适宜的条件下进行了实验，结果如下表所示。请分析回答：
处理条件 株高（cm） 叶面积（cm2） 单株块茎干重（kg） 单株干重（kg）
蓝光 18.35 279 1.2 1.65
蓝光：红光=1：3 20.09 134 1.3 1.71
蓝光：红光=1：6 39.00 195.5 2.3 2.80
蓝光：红光=1：9 46.01 182 1.9 3.10
红光 54.29 116 1.7 2.10
(1)根据实验结果分析，能有效促进马铃薯植株增高的处理方法是用 照射，植物体吸收的光能在叶绿体中最终会转化成 。
(2)研究人员用显微镜观察发现，红光比例过高会引起气孔关闭，使CO2供应不足，直接影响 过程，导致光合作用强度减弱，叶片有机物合成减少。
(3)马铃薯单株块茎干重是衡量产量的重要指标。据表中数据分析， 处理能使产量最大，据图分析其中的原因可能是 。
【答案】(1) 红光 糖类等有机物中稳定的化学能
(2)暗反应阶段中二氧化碳的固定
(3) 蓝光：红光=1：6 马铃薯的光合作用的产物较多的通过植物体各处的输导组织运输到果实当中去
【分析】影响光合作用的环境因素
1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
【详解】（1）由表格内容可知，当用红光照射时，马铃薯的株高最高，因此能有效促进马铃薯植株增高的处理方法是用红光照射。光合色素吸收的光能通过光反应过程转移至ATP、NADPH中活跃化学能，再通过暗反应阶段转化为糖类等有机物中稳定的化学能。
（2）光合作用的暗反应阶段包括二氧化碳的固定和C3的还原，红光比例过高会引起气孔关闭，使CO2供应不足，直接影响暗反应阶段中二氧化碳的固定过程，导致光合作用强度减弱，叶片有机物合成减少。
（3）马铃薯单株块茎干重是衡量产量的重要指标，由表格内容可知，当用蓝光：红光=1：6时，马铃薯的单株块茎干重最高，因此用蓝光：红光=1：6处理能使产量最大。当用蓝光：红光=1：6处理马铃薯时，马铃薯的光合作用的产物较多的通过植物体各处的输导组织运输到果实当中去，从而导致单株块茎干重最大，单株干重并不是最大的。
9．新余市部分乡镇有植麻治丝、纺织夏布的手工艺传统。2024年全市苎麻种植3万余亩，预计年产量超40吨。科研人员对干旱胁迫如何影响苎麻光合速率进行了探究，实验结果如表所示 (其他条件适宜)，请据表回答下列问题：
气孔导度 (mol·m ·s ) 胞间CO 浓度 (μmol·mol ) 叶绿素含量 (mg·g ) 净光合速率 (μmol m ·s )
对照组 0.067 198.78 3.12 10.28
干旱第 3 天 0.025 119.44 2.56 4.06
干旱第5天 0.003 256.57 1.28 0.09
(1)科研小组常用 提取植物叶肉细胞中的光合色素。用纸层析法分离色素时，与对照组相比，干旱第5天处理组的叶绿素条带较 (填“宽”或“窄”)。
(2)干旱第5天处理组的苎麻叶肉细胞ATP 的合成场所是 。依据表中相关数据分析，导致干旱第3天和干旱第5天苎麻净光合速率下降的主要原因分别是 ; 。
(3)已知苎麻叶片中脉两侧内部结构生理功能基本一致，欲测量苎麻叶片的真正光合速率，请写出实验的思路： 。
【答案】(1) 无水乙醇 窄
(2) 细胞质基质、线粒体、叶绿体基质 气孔导度降低，吸收CO2减少，暗反应速率降低，光合速率降低 叶绿素含量降低，捕获光能减少，光反应速率降低，光合速率降低
(3)将苎麻叶片左侧遮光右侧曝光，在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的苎麻叶片，烘干称重，分别记为a和b，由于左侧是在遮光条件下测得的数值，假设实验前两侧苎麻叶片干重均为M，则M-a表示呼吸作用消耗的有机物，b-M表示净光合作用积累的有机物，则b-a代表12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量，（b－a）/12所代表的是该苎麻叶片真正光合速率。
【分析】题表分析：由表格可知，该实验的自变量是不同的干旱天数。因变量有净光合速率、细胞呼吸速率、气孔导度相对值及胞间CO2浓度。与对照组比，随着干旱天数增加到干旱第3天干旱，气孔导度下降，胞间CO2浓度下降，暗反应减弱，进而导致光合速率下降，且光合作用速率下降幅度大于细胞呼吸速率下降幅度，所以净光合速率也下降。与对照组比，干旱第5天细胞呼吸较低，气孔导度下降，但胞间CO2浓度较高，说明此时不是CO2浓度影响了光合作用暗反应，而是干旱影响了叶绿体结构，影响了光合作用光反应，进而使净光合作用速率下降。
【详解】（1）光合色素易溶于有机溶剂（无水乙醇），因此可以用无水乙醇提取光合色素；纸层析分离色素的原理是光合色素在层析液中溶解度不同，与对照组相比，干旱第5天处理组的叶绿素含量减少，因此在滤纸条上色素带变窄。
（2）干旱第5天处理组的苎麻叶肉细胞产生ATP的过程有细胞呼吸和光合作用光反应，因此此时ATP 的合成场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体基质；干旱第3天，由表中数据可知气孔导度降低，胞间CO 浓度，吸收CO2减少，暗反应速率降低，光合速率降低 ；在干旱第5天与对照组比，遮阴时叶绿素含量降低，捕获光能减少，光反应速率降低，光合速率降低。
（3）将苎麻叶片左侧遮光右侧曝光，在适宜光照下照射12小时后，从两侧截取同等面积的苎麻叶片，烘干称重，分别记为a和b，由于左侧是在遮光条件下测得的数值，假设实验前两侧苎麻叶片干重均为M，则M-a表示呼吸作用消耗的有机物，b-M表示净光合作用积累的有机物，则b-a代表12h内右侧截取部分光合作用制造的有机物总量，（b－a）/12所代表的是该苎麻叶片真正光合速率。
10.科学家在研究原产热带和亚热带植物时，发现部分植物的光合作用还存在C4途径，而地球上多数植物的光合作用只有C3途径。下图是玉米的光合作用途径（含C4，C3途径）和花生的光合作用途径（只有C3途径）。回答下列问题：
(1)结合上图，PEPC酶能催化叶肉细胞周围的CO2和 生成C4酸，C4酸进入维管束鞘细胞再分解为CO2供暗反应利用，由此可见，玉米和花生的C3途径分别发生在 细胞。
(2)研究表明，PEPC酶与CO2的亲和力比Rubisco酶与CO2的亲和力高60多倍，由此推测，在晴朗夏季的中午，玉米的净光合速率可能 （填“高于”“等于”或“低于”）花生的净光合速率，原因是 。请你利用玉米和花生植株，设计一个简单实验验证上述推测（写出实验思路即可）： 。
(3)已知光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨膜的质子梯度（△H＋），形成质子动力势，质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可消除类囊体膜内外的质子梯度（△H＋），科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体，并测定ATP的相对含量，实验结果如下表：
处理 维管束鞘细胞叶绿体光合磷酸化活力 叶肉细胞叶绿体光合磷酸化活力
μmolesATP/mg·chl-1·h-1 μmolesATP/mg·chl-1·h-1
对照 91.10 135.9
1×105 85.82 104.7
1×10-4 77.09 76.24
1×10-3 65.18 35.23
5×10-3 55.39 5.49
①随着NH4Cl溶液浓度的增加两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是 ，其中 细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果，对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测 。
【答案】(1)C3酸 维管束鞘细胞、叶肉
(2)高于 玉米为C4植物，细胞中有与CO2亲和力强的PEPC酶，在晴朗夏季的中午，叶片气孔开度下降时，玉米能利用较低浓度的CO2进行光合作用 将玉米和花生放在低浓度的CO2、其他条件均适宜的条件下，一段时间后，检测玉米和花生植株的增重量
(3)随着NH4Cl溶液浓度的增加，明显消除类囊体膜内外质子梯度（ΔH+），降低质子动力势，导致推动ADP和Pi合成ATP的量减少 叶肉 通过质子动力势推动ADP和Pi合成ATP
【解析】（1）由图可知，PEPC酶能催化叶肉细胞周围的CO2和C3酸生成C4酸，C4酸进入维管束鞘细胞再分解为CO2供暗反应利用，由图可知，玉米和花生的C3途径分别发生在维管束鞘细胞、叶肉细胞内。
（2）由图可知，在玉米叶肉细胞中含有PEPC酶，该酶与CO2亲和力较强，因此玉米的叶肉细胞可以在较低浓度二氧化碳的条件下，通过PEPC酶固定二氧化碳，然后泵入维管束鞘细胞中利用，使维管束鞘细胞积累较高浓度的CO2，因此在晴朗夏季的中午，叶片气孔开度下降时，玉米作为C4植物，能利用较低浓度的CO2进行光合作用，使玉米光合作用速率基本不受影响，而花生属于C3植物，当气孔关闭后，胞间CO2浓度降低，导致光合速率降低。为验证在晴朗夏季的中午，玉米的净光合速率可能高于花生的净光合速率，可设计实验思路：将玉米和花生放在低浓度的CO2、其他条件均适宜的条件下，一段时间后，检测玉米和花生植株的增重量。
（3） ①根据题意可知，NH4Cl可消除类囊体膜内外质子梯度（ΔH+），因此随着NH4Cl溶液浓度的增加，对类囊体膜内外质子梯度（ΔH+）的消除能力增强，形成质子动力势逐渐减小，导致质子动力势推动ADP和Pi合成ATP减少，导致两种叶绿体产生ATP的相对含量下降，分析表中数据可知，叶肉细胞叶绿体光合磷酸化活力降低更多，因此叶肉细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果，表中随着NH4Cl溶液浓度的增加，维管束鞘细胞叶绿体光合磷酸化活力也下降，因此推测玉米维管束鞘细胞叶绿体是通过质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。
11．（2024·河南·模拟预测）高等植物光合作用中CO2的固定有多种途径，其中最基本的途径是卡尔文循环。在卡尔文循环中，CO2被固定形成的最初产物为C3（3-磷酸甘油酸）。有些起源于热带的植物，如玉米、甘蔗等，除具有卡尔文循环以外，还存在如图所示（其中PEPC为PEP羧化酶，Rubisco为RuBP羧化酶）的另外一条固定CO2的C4途径，该途径固定CO2的最初产物是C4（草酰乙酸），这类植物被称为C4植物。
回答下列问题。
(1)玉米、甘蔗等农作物都是C4植物，其CO2固定发生在 细胞中。
(2)影响农作物光合作用强度的环境因素有矿质元素（如N、P和K等），CO2， （答出2点即可）。矿质元素能够影响光合作用强度的原因是 （答出2点即可）。
(3)米氏常数（Km）是酶学研究中的一个重要参数，其数值等于酶促反应速率达到最大速率一半时的反应物浓度。研究表明，PEPC对CO2的Km为7μmol/L，Rubisco对CO2的Km是450μmol/L。高温、干旱环境下，C4植物的光合产物合成速率一般高于C3植物，分析其原因是 。
【答案】(1)叶肉细胞和维管束鞘
(2)温度，水，光照 矿质元素可以用来合成重要的化合物，如叶绿素、酶等；矿质元素可用于维持叶肉细胞的渗透压；矿质元素可用于维持叶肉细胞的酸碱平衡
(3)高温、干旱环境下，植物气孔开度减小，CO2吸收量下降。因C4植物PEPC对CO2的Km值远低于Rubisco，在CO2浓度较低时，PEPC催化固定CO2的能力更强，可以把经C4途径固定的CO2转移到维管束鞘细胞，经卡尔文循环进行光合产物的合成
【解析】（1）依据题干和图示信息可知，作为C4植物的玉米和甘蔗，除具有卡尔文循环的C3途径外，还存在C4途径，CO2固定发生的场所是叶肉细胞和维管束鞘细胞。
（2）影响农作物光合作用强度的环境因素有矿质元素、CO2浓度、温度、水、光照强度等。矿质元素之所以能够影响光合作用强度，表现在：①矿质元素可以用来合成重要的化合物，如叶绿素、酶等；②矿质元素可用于维持叶肉细胞的渗透压；③矿质元素可用于维持叶肉细胞的酸碱平衡。
（3）依据题干中Km所反映的数值表明，PEPC更能适应低CO2环境，所以当植物处于高温、干旱环境时，植物气孔开度减小，CO2吸收量会下降，由于C4植物PEPC对CO2的Km值远低于Rubisco，在CO2浓度较低时，PEPC催化固定CO2的能力更强，可以把经C4途径固定的CO2转移到维管束鞘细胞，经卡尔文循环进行光合产物的合成，进而导致C4植物的光合产物合成速率一般高于C3植物。
12．（2024高三·江苏·阶段练习）浒苔是石莼科的海洋藻类植物。研究发现，在浒苔细胞内同时存在（C3
循环和C4循环途径，在无机碳含量较低的水体中具有较高的光合固碳能力，部分机制如下图，其中①~⑤表示相关生理过程。请回答下列问题。
注：Rubisco表示二磷酸核酮糖羧化酶，CA表示碳酸酐酶，PEPC表示磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。
(1)C3循环发生的场所是 ，过程①中CO2的来源有 ，过程②的进行需要 （物质）提供能量。
(2)过程④产生的）NADP+在结构甲中再生成物质a所需的条件有 ，除过程⑤外，细胞中产生丙酮酸的生理过程还有 ，产生的丙酮酸可在 （结构）被彻底氧化分解。
(3)为探究低浓度CO2对浒苔光合作用的影响及其机理，研究人员将实验组的浒苔置于密闭玻璃缸中30℃、14h光照周期处理 14d后,测定其净光合速率及 Rubisco、CA 和PEPC的活性,结果如下：
组别 净光合速率/ ΜmolCO2·h-1·mg chl 酶活性/μmolCO2·h-1·mg-1chl
Rubisco CA PEPC
对照组 17.25 68.64 22.65 30.32
实验组 19.88 68.43 58.39 286.64
①实验组密闭培养的目的是 。对照组的处理是 。
②结果表明，在低浓度CO2环境下，浒苔仍能保持较高的净光合速率，其机理是 。
(4)研究发现，浒苔爆发往往发生在水体无机碳含量较低的夏季，原因是 。
【答案】(1)叶绿体基质 苹果酸的分解、外界CO2，和细胞呼吸产生的CO2 还原型辅酶Ⅱ
(2)光照，色素、酶 有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸的第一阶段 线粒体
(3)营造低浓度CO2 自然状态下正常的CO2的浓度 低浓度的CO2条件下，CA与PEPC活性增强，使细胞CO2浓度升高，促进光合作用的暗反应。
(4)浒苔细胞在无机碳含量较低的水体中具有较高的光合固碳能力，促进了光合作用，进而促进了水华的发生。
【解析】（1）在光合作用的暗反应阶段，在叶绿体基质中，Rubisco催化二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物，该过程为CO2的固定，其场所是叶绿体基质。过程①中CO2的来源有苹果酸的分解、外界CO2，和细胞呼吸产生的CO2；还原型辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。
（2）过程④产生的NADP+在结构甲中再生成物质a所需的条件有光照，色素、酶；除过程⑤外，细胞中产生丙酮酸的生理过程还有有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸的第一阶段。产生的丙酮酸可在线粒体内被彻底氧化分解。
（3）实验组密闭培养的目的是营造低浓度CO2环境，研究低二氧化碳浓度条件下光合速率的变化；实验的自变量是CO2的浓度，因此对照组应为<>自然状态下正常的CO2的浓度，实验组应为低浓度的CO2；低浓度的CO2条件下，CA与PEPC活性增强，使细胞CO2浓度升高，促进光合作用的暗反应。
（4）浒苔爆发往往发生在水体无机碳含量较低的春夏季节，浒苔细胞在无机碳含量较低的水体中具有较高的光合固碳能力，促进了光合作用，进而促进了水华的发生。2024年高考生物热点话题（国际小米年）押题预测
2021年3月，联合国大会第七十五届会议宣布2023年为“国际小米年”。国际小米年将使人们进一步认识到小米的营养和健康价值，以及小米在恶劣和不断变化的气候条件下的适应性，并引导政策关注。北京时间12月6日，联合国粮农组织在罗马总部新闻发布厅举行庆祝“2023国际小米年”启动大会，组织粮农组织成员和其他利益攸关方参与进来，并在会上强调促进可持续种植和消费小米的好处，提高人们对2023国际小米年的认识。联合国粮农组织总干事屈冬玉在开幕词中强调，启动国际小米年，需要重新关注到小米这个作物，知道它能带来独一无二的机遇。“希望在未来的一年中，有更多来自不同国家和地区的成员能够拿出和展示小米产品，让我们共同进行高效协调的合作，确保2023国际小米年获得圆满的成果。”在气候情况紧急、自然资源枯竭且不断增长的全球人口需要获取充足且健康的粮食的情况下，小米可成为解决方案的一部分。小米类谷物可以在恶劣的气候条件下生长，促进解决粮食短缺问题。小米往往是旱季能够收获的唯一作物，因此可以作为易受粮食不安全冲击群体的重要食物来源。
1.谷子的干旱胁迫
（1）植物体内水分的存在形式：水在植物细胞中以自由水和结合水两种形式存在。绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。
（2）水的功能：
①结合水是细胞结构的重要组成成分。
②自由水在植物生命活动中的作用主要表现在：水分是细胞质的主要成分，使细胞质呈溶胶状态；；水分是细胞代谢的重要反应物质，在光合作用、细胞呼吸、有机物合成和分解过程中都有水分子参与；水分子是植物对物质吸收和运输的溶剂，一般来说，矿质元素只有溶解在水中才能被吸收，各种物质在植物体内的运输，也需要溶解在水中才能进行；水分能使植物保持固有的形态。
（3）植物对水分的吸收：植物吸收水分的主要方式是渗透吸水。成熟植物细胞是一个渗透系统，细胞液含
有许多溶解在水中的物质，细胞液、原生质层和土壤溶液之间会发生渗透作用，当细胞液浓度高于土壤溶液浓度时细胞就可以从土壤溶液吸水。
（4）影响根系吸水的土壤条件包括：土壤中的可用水分，土壤的通气状况，土壤温度和土壤溶液浓度。
（5）植物体内的水分主要通过蒸腾作用散失。蒸腾作用主要通过气孔进行。叶片面积和内部阻力是影响蒸腾作用的主要内部因素。
（6）生产实践中应尽可能维持植物体内的水分平衡。一方面要促进根系生长，增加吸水能力；一方面要减少蒸腾作用，避免蒸腾作用过强导致植物枯萎。
干旱已经成为世界范围内限制作物生产的主要因素之一。谷子是我国传统的粮草兼用作物，具有抗旱耐瘠，高水分利用效率等特点，主要种植在北方干旱、半干旱地区。随着水资源的日益匮乏和作物布局的变化，加强谷子耐旱原理研究，进一步提高谷子的耐旱性，对促进谷子生产水平提高具有重要的战略意义。
预测1. “彼黍离离，彼稷之穗”。黍（谷子）耐旱能力强，是干旱、半干旱地区种植的重要粮食作物。在干旱条件下，谷子耐旱性突变体（drm）较野生型（WT）产量更高，其相关生理特征见下表。
谷子材料 气孔导度（mmol·m-2·s-1） 光合酶活性（μmol·mg-1·h-1） 光合速率（μmol·m-2·s-1） 穗粒重（g）
WT 70 72 6.1 5.4
drm 95 138 7.5 6.8
回答下列问题。
(1)水在叶片中主要以 形式存在，在光反应阶段被分解为 。
(2)与WT相比，drm突变体的可溶性糖和蛋白含量较高。据此推测drm细胞保水能力高的原因是其细胞液 相对较高。
(3)据表分析，drm在干旱条件下具有较高产量的生理机制是 。
(4)光照强度过高会抑制植物的光合作用，这种现象称为光抑制。干旱会加剧光抑制，造成叶绿素降解加快、光合结构被破坏。若在非干旱与干旱条件下分别测定drm与WT的叶绿素荧光参数（数值越大表明光抑制越弱），预期实验结果是 。
【命题预测】
干旱是限制农业生产的主要非生物逆境之一，严重干旱甚至会导致作物绝产。因全球气候变暖和水资源不
平衡等原因，农业干旱灾害日益加剧。面对严峻的干旱形势带来的挑战，对作物耐旱研究愈发紧迫。谷子是人类最早驯化的作物之一，在长期自然选择和人为驯化下，我国蕴藏着大量优质耐旱的谷子资源，是理想的研究耐旱机理的对象，有利于植物耐旱性鉴定及优秀耐旱基因的发现。
【命题要领】
①干旱时叶绿素含量减少，气孔关闭对光合作用的影响；
②干旱胁迫条件下，细胞内可溶性小分子物质（如葡萄糖、蔗糖和脯氨酸等）的含量明显增多的生理意义；
③通过实验结果分析，总结小麦和谷子适应干旱的主要机制。
预测2.为探究干旱胁迫对谷子的影响，研究人员设置了对照（CK）、轻度干旱（T1）、中度干旱（T2），重度干旱（T3）四个组别，研究不同程度干旱胁迫下该植物的光合作用和其他生理指标，实验结果如表所示。回答下列问题：
生理指标 CK T1 T2 T3
最大净光合速率/（μmolCO2·m-2·s-1） 9.2 7.5 4.0 1.7
光补偿点/（μmol·m-2·s-1） 44.4 48.1 58.2 74.5
光饱和点/（μmol·m-2·s-1） 1288.9 1276.7 1166.0 1088.8
呼吸速率/（μmolCO2·m-2·s-1） 2.4 2.0 1.6 1.0
叶绿素含量/（mg·g-1） 20.1 19.9 17.2 14.2
注：光补偿点是指当呼吸速率等于光合速率时的光照强度，光饱和点是光合速率最大时的光照强度。
(1)分析以上信息可知，随着干旱胁迫程度的增加，最大净光合速率逐渐下降，其主要原因是 ，光补偿点逐渐升高的主要原因是 。
(2)重度干旱（T3）胁迫下，该植物的最大光合速率为 μmolCO2·m-2·s-1。
(3)随着干旱胁迫程度的增加，细胞内可溶性小分子物质（如葡萄糖、蔗糖和脯氨酸等）的含量明显增多，生理意义是 。
（4）为探究小麦和谷子适应干旱环境的机制，分别比较了不同程度的干旱胁迫条件下的小麦和谷子的过氧化物酶活性（POD）、过氧化氢酶活性（CAT）、叶绿素含量（Chl）的差异，如图c所示。“**”表示不同植物同一处理具有差异显著性，小写字母表示同一植物不同处理具有差异显著性。
①图c中叶绿素含量的变化可直接影响少花蒺藜草光合作用的 阶段，该阶段的能量变化是 。
②据图c分析，小麦适应干旱的主要机制是 （写出两点），谷子适应干旱的主要机制分别是 。（写出一点）
1.小米是谷子去壳后的籽实。谷子属禾本科的一种植物，一年生草本；秆粗壮、分蘖少，狭长披针形叶片，有明显的中脉和小脉，具有细毛；穗状圆锥花序；穗长20～30厘米；小穗成簇聚生在三级支梗上，小穗基本有刺毛。每穗结实数百至上千粒，子实极小，径约0.1cm，谷穗一般成熟后金黄色，卵圆形籽实，粒小多为黄色。广泛栽培于欧亚大陆的温带和热带，中国黄河中上游为主要栽培区，其他地区也有少量栽种。谷子属于C4植物，固定CO2能力强，净光合速率高，属于高产作物类型，单产潜力大。
2.C3植物：通过卡尔文循环完成碳的固定的途径成为C3途径，只存在C3途径的植物称为C3植物，CO2同化的最初产物是光合循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物，称为碳三植物（C3植物），有如小麦、大豆、烟草、棉花等。C3植物比C4植物CO2补偿点高，所以C3植物在CO2含量低的情况下存活率比C4植物来的低。
3.C4植物：C4途径CO2固定的最初产物不是光合循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸，而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸。具有C4途径的植物称为C4植物。C4植物的光合作用需要叶肉细胞和维管束细胞共同完成。C4植物较之C3植物具有生长能力强、二氧化碳利用率高、需水分量少等许多优点。禾本科经济植物中约有300种属C4植物。用杂交法或细胞融合法培育杂交水稻等，使其具有跟C4植物相近的二氧化碳摄取能力的育种工作一直在进行。培育近似C4植物的新品种，对全世界粮食状况的改善具有重大意义。
4.C4植物固定CO2的原理：在C4植物的叶肉细胞内，一个CO2分子首先被磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）固定，形成一个苹果酸分子（C4）；苹果酸进入维管束鞘细胞的线粒体中，释放出CO2并形成一分子丙酮酸。释放出的CO2进入卡尔文循环，丙酮酸则在此进入叶肉细胞的叶绿体内，消耗ATP转化为PEP，PEP则继续固定CO2。如下图所示。
【命题情境】
谷子属于C4、喜温作物, 对光照有极高的要求。广泛栽培于欧亚大陆的温带和热带，中国黄河中上游为主要栽培区，其他地区也有少量栽种。谷子属于C4植物，固定CO2能力强，净光合速率高，属于高产作物类型，单产潜力大。
【命题要领】
①结合C4途径图解与卡尔文循环，综合考查C4植物的光合作用过程；
②结合谷子的光合作用过程，考查C4途径的特点；
③探究高光强下谷子光合速率的提升是否与PEP酶的活性有关的实验设计。
预测1.小麦和谷子谷子都是我国北方旱作农业起源的代表。谷子和小麦光合作用固定CO2的过程如下图所示。据图回答下列有关问题：
（1）根据两类植物的光合作用过程推测，谷子叶肉细胞的叶绿体中有，而维管束鞘细胞的叶绿体中可能没有的结构 ，依据是 。
（2）研究发现谷子可通过一系列反应将CO2“泵”入另一种细胞，使后者积累较高浓度的CO2，保证卡尔文循环顺利进行。故维管束鞘细胞内的CO2浓度比叶肉细胞内 （“高”或“低”）；与小麦CO2的固定相比，谷子CO2的固定的特点有 （至少答出2点）。
（3）玉米植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞结构和功能不同的根本原因是 。当 （填植物激素）含量升高时，促进气孔关闭。
（4）请写出探究高光强下谷子光合速率的提升是否与PEP酶的活性有关的实验设计思路，并预期实验结果并得出实验结论（已知DCDP的水溶液处理叶片可抑制PEP酶的活性）。实验器材和药品：DCDP、蒸馏水、O2传感器。
实验设计思路：
预期实验结果和结论：
1．2021年，我国科学家首次实现了从CO2合成人造淀粉的过程，成功将CO2和H2转化为淀粉。该合成过程的基本环节如下图所示。下列分析错误的是（　　）
A．该合成过程与植物光合作用的本质都是将光能转化成化学能储存于有机物中
B．图中①过程模拟植物光合作用光反应阶段，②③模拟暗反应过程中CO2固定
C．若固定的CO2量相等，人工合成淀粉的量等于植物光合作用积累的有机物量
D．当干旱发生时，人造淀粉合成过程相比于植物光合作用合成有机物影响较小
2．磷酸丙糖是卡尔文循环最先产生的糖。磷酸丙糖转运体（TPT）是叶绿体膜上的一种反向共转运蛋白，将磷酸丙糖从叶绿体运出的同时，将无机磷酸（Pi）运入叶绿体。当细胞质基质中Pi浓度高时，磷酸丙糖通过TPT运出叶绿体，合成蔗糖；当细胞质基质中Pi浓度低时，磷酸丙糖就滞留在叶绿体中，合成淀粉暂时储存。下列说法错误的是（ ）
A．在叶肉细胞叶绿体中，蔗糖和淀粉的合成存在竞争性关系
B．晚上磷酸丙糖合成受阻，TPT转运效率降低
C．大田种植甘蔗时，可适当施加磷肥提高甘蔗蔗糖含量
D．滞留在叶绿体中的磷酸丙糖合成淀粉储存，可以避免渗透压升高造成膜结构损伤
3．水杨酸（SA）对植物抗逆性有一定作用。为研究SA作用机制，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（D1是促进光合作用活性的关键蛋白）含量，结果如图甲所示（实验一、二为重复实验）。科研人员继续在较强光照强度下进行了相关实验，以探究SA对小麦作用的适宜浓度，结果如图乙所示。下列叙述正确的是（ ）
A．SA通过减少较强光照造成的D1蛋白含量降低程度，降低抗逆性
B．图甲重复实验的目的是为了进一步实验摸索条件
C．为确定SA作用的最适浓度，应在0.1～0.3μmol/L之间进一步实验
D．较强光照下，特定浓度NaCl与SA对小麦光合作用存在协同作用
4．CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气，CO2，浓度（），乙组提供CO2浓度倍增环境（），丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如下图所示。回答下列问题。

(1)CO2浓度增加，作物光合作用速率发生的变化是 ；出现这种变化的原因是在光照充足的情况下，CO2增加，其单位时间内 ，从而形成的葡萄糖也增加，故光合作用速率增加。
(2)在CO2浓度倍增时，光合作用速率并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是 （答出2点）。
(3)R酶是催化CO2固定的关键酶，它的活性决定了光饱和点对应的最大光合速率。研究表明R酶催化效率极低，植物不得不合成大量的R酶来弥补，据统计植物叶片中的氮有50%被用来合成R酶；高浓度的CO2条件下，植物叶片中的氮元素含量会显著降低。请据此推测丙组的光合作用速率比甲组低的原因是 。
(4)大气CO2浓度不断升高所带来的温室效应还会导致大气温度的不断攀升，科学家预测，气温升高所带来的负面作用会抵消大气CO2浓度升高对农作物产量的促进。请根据所学知识，说明作出这个预测的理由 。
5．为研究光照强度对某植物光合作用的影响，在适宜条件下用图甲所示实验装置开展实验（密闭小室内的CO2含量在实验过程中充足，光照不影响温度变化）。一段时间后测定植株单位时间内的气体释放速率，结果如图乙所示。
(1)图乙中，cd段植株释放的气体是 。限制ab段气体释放速率增大的因素是 。
(2)若将图甲中的白光源替换成绿光重复实验，则图乙中的c点将会向 移动。
(3)经测量图乙中H=1.5，I=4，J=5。当长期处于光源距离为a且每天仅光照6h时，推测植物 （填“能”或“不能”）正常生长。
(4)在强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，即出现“光抑制”现象。某同学查阅资料后假设植物叶绿素b缺失能减弱光抑制现象。现有某野生型植株和叶绿素b缺失突变体，请用图甲装置设计实验证明上述观点。
实验步骤：
①取图甲装置若干个，均分为两组并编号A、B。
② ，分别放入A、B组装置中。
③将所有装置置于 （填图乙字母）范围内的相同光源距离，其他条件相同且适宜环境中培养。
④一段时间后测量各装置中 。
预期结果： 。
6．玉米是主要的粮食作物，增加种植密度是实现其增产的主要途径之一，但密度过大会导致植株产生避阴反应（植物感受周围光变化，引起茎向上伸长速度加快），从而导致减产。请回答下列问题：
(1)光合色素主要吸收自然光中的 ，自然光被植物滤过后，其中红光（R）/远红光（FR）的比例将 ，玉米植株能感受到这种变化，且将该变化传导到细胞核内，影响了特定 ，从而引起植物的避阴反应。
(2)从有机物的分配角度分析，玉米产生避阴反应导致减产的原因是 。
(3)玉米避阴反应还受其他因素调控。科研人员采用不同透光率的遮阳网对中密度种植的玉米进行了处理，结果如下表所示。据表可知，玉米植株发生明显避阴反应的组别的透光率是 。推测另一组没有发生明显避阴反应的原因是 。
组别 处理 千粒重/g 株高/cm
组1 不遮光 355 265
组2 透光率83% 337 290
组3 透光率50% 319 250
7．由中国农业科学院农业研究所自主研发的首座无人化垂直植物工厂，近日在成都投入使用。这是一种连续生产的高效农业系统，以LED节能灯为光源，多层立体栽培，采用浅液流种植床进行水培生产，可实现自动化智能调节，生产效率和单位土地产值显著提高。回答下列问题：
(1)欲测定某植物叶绿素含量，可通过实验测定：先用有机溶剂提取色素，然后将提取到的色素溶液置于 （填“红光”、“蓝紫光”或“白光”）下测定吸光度。使用该种光源的原因是 。
(2)植物工厂中以LED节能灯为光源进行的光合作用，其化学反应式是 ，在光照充足的条件下，植物进行光合作用所需要的CO2来源为 。
(3)浅液流种植时，营养液深度仅为1—2cm，蔬菜根系一部分浸在流动营养液中，另一部分则暴露于种植槽内的湿气中，这样设计有利于根系 。
(4)近年来，人工光源的节能降耗已成为植物工厂研究的热点，在达到植物光合作用最大化的同时减少光能的浪费。在其他条件适宜时，研究小组检测了不同光照强度下生菜的光合作用强度，得出生菜光合作用的最佳光照强度，其推断依据是 。
8．研究发现，红蓝组合光可满足植物的正常生长发育。为探究不同比例红蓝光对农作物有机物积累和分配的影响，研究人员以长势一致的马铃薯为实验材料，在温度、CO2浓度相同且适宜的条件下进行了实验，结果如下表所示。请分析回答：
处理条件 株高（cm） 叶面积（cm2） 单株块茎干重（kg） 单株干重（kg）
蓝光 18.35 279 1.2 1.65
蓝光：红光=1：3 20.09 134 1.3 1.71
蓝光：红光=1：6 39.00 195.5 2.3 2.80
蓝光：红光=1：9 46.01 182 1.9 3.10
红光 54.29 116 1.7 2.10
(1)根据实验结果分析，能有效促进马铃薯植株增高的处理方法是用 照射，植物体吸收的光能在叶绿体中最终会转化成 。
(2)研究人员用显微镜观察发现，红光比例过高会引起气孔关闭，使CO2供应不足，直接影响 过程，导致光合作用强度减弱，叶片有机物合成减少。
(3)马铃薯单株块茎干重是衡量产量的重要指标。据表中数据分析， 处理能使产量最大，据图分析其中的原因可能是 。
9．新余市部分乡镇有植麻治丝、纺织夏布的手工艺传统。2024年全市苎麻种植3万余亩，预计年产量超40吨。科研人员对干旱胁迫如何影响苎麻光合速率进行了探究，实验结果如表所示 (其他条件适宜)，请据表回答下列问题：
气孔导度 (mol·m ·s ) 胞间CO 浓度 (μmol·mol ) 叶绿素含量 (mg·g ) 净光合速率 (μmol m ·s )
对照组 0.067 198.78 3.12 10.28
干旱第 3 天 0.025 119.44 2.56 4.06
干旱第5天 0.003 256.57 1.28 0.09
(1)科研小组常用 提取植物叶肉细胞中的光合色素。用纸层析法分离色素时，与对照组相比，干旱第5天处理组的叶绿素条带较 (填“宽”或“窄”)。
(2)干旱第5天处理组的苎麻叶肉细胞ATP 的合成场所是 。依据表中相关数据分析，导致干旱第3天和干旱第5天苎麻净光合速率下降的主要原因分别是 ; 。
(3)已知苎麻叶片中脉两侧内部结构生理功能基本一致，欲测量苎麻叶片的真正光合速率，请写出实验的思路： 。
10.科学家在研究原产热带和亚热带植物时，发现部分植物的光合作用还存在C4途径，而地球上多数植物的光合作用只有C3途径。下图是玉米的光合作用途径（含C4，C3途径）和花生的光合作用途径（只有C3途径）。回答下列问题：
(1)结合上图，PEPC酶能催化叶肉细胞周围的CO2和 生成C4酸，C4酸进入维管束鞘细胞再分解为CO2供暗反应利用，由此可见，玉米和花生的C3途径分别发生在 细胞。
(2)研究表明，PEPC酶与CO2的亲和力比Rubisco酶与CO2的亲和力高60多倍，由此推测，在晴朗夏季的中午，玉米的净光合速率可能 （填“高于”“等于”或“低于”）花生的净光合速率，原因是 。请你利用玉米和花生植株，设计一个简单实验验证上述推测（写出实验思路即可）： 。
(3)已知光合作用中产生ATP的常见方式是叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨膜的质子梯度（△H＋），形成质子动力势，质子动力势推动ADP和Pi合成ATP。已知NH4Cl可消除类囊体膜内外的质子梯度（△H＋），科研人员利用不同浓度的NH4Cl溶液处理玉米的两种叶绿体，并测定ATP的相对含量，实验结果如下表：
处理 维管束鞘细胞叶绿体光合磷酸化活力 叶肉细胞叶绿体光合磷酸化活力
μmolesATP/mg·chl-1·h-1 μmolesATP/mg·chl-1·h-1
对照 91.10 135.9
1×105 85.82 104.7
1×10-4 77.09 76.24
1×10-3 65.18 35.23
5×10-3 55.39 5.49
①随着NH4Cl溶液浓度的增加两种叶绿体产生ATP的相对含量下降的原因是 ，其中 细胞叶绿体产生ATP相对含量下降得更明显。
②根据实验结果，对玉米维管束鞘细胞叶绿体产生ATP的机制进行推测 。
11．（2024·河南·模拟预测）高等植物光合作用中CO2的固定有多种途径，其中最基本的途径是卡尔文循环。
在卡尔文循环中，CO2被固定形成的最初产物为C3（3-磷酸甘油酸）。有些起源于热带的植物，如玉米、甘蔗等，除具有卡尔文循环以外，还存在如图所示（其中PEPC为PEP羧化酶，Rubisco为RuBP羧化酶）的另外一条固定CO2的C4途径，该途径固定CO2的最初产物是C4（草酰乙酸），这类植物被称为C4植物。
回答下列问题。
(1)玉米、甘蔗等农作物都是C4植物，其CO2固定发生在 细胞中。
(2)影响农作物光合作用强度的环境因素有矿质元素（如N、P和K等），CO2， （答出2点即可）。矿质元素能够影响光合作用强度的原因是 （答出2点即可）。
(3)米氏常数（Km）是酶学研究中的一个重要参数，其数值等于酶促反应速率达到最大速率一半时的反应物浓度。研究表明，PEPC对CO2的Km为7μmol/L，Rubisco对CO2的Km是450μmol/L。高温、干旱环境下，C4植物的光合产物合成速率一般高于C3植物，分析其原因是 。
12．（2024高三·江苏·阶段练习）浒苔是石莼科的海洋藻类植物。研究发现，在浒苔细胞内同时存在（C3循环和C4循环途径，在无机碳含量较低的水体中具有较高的光合固碳能力，部分机制如下图，其中①~⑤表示相关生理过程。请回答下列问题。
注：Rubisco表示二磷酸核酮糖羧化酶，CA表示碳酸酐酶，PEPC表示磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。
(1)C3循环发生的场所是 ，过程①中CO2的来源有 ，过程②的进行需要 （物质）提供能量。
(2)过程④产生的）NADP+在结构甲中再生成物质a所需的条件有 ，除过程⑤外，细胞中产生丙酮酸的生理过程还有 ，产生的丙酮酸可在 （结构）被彻底氧化分解。
(3)为探究低浓度CO2对浒苔光合作用的影响及其机理，研究人员将实验组的浒苔置于密闭玻璃缸中30℃、14h光照周期处理 14d后,测定其净光合速率及 Rubisco、CA 和PEPC的活性,结果如下：
组别 净光合速率/ ΜmolCO2·h-1·mg chl 酶活性/μmolCO2·h-1·mg-1chl
Rubisco CA PEPC
对照组 17.25 68.64 22.65 30.32
实验组 19.88 68.43 58.39 286.64
①实验组密闭培养的目的是 。对照组的处理是 。
②结果表明，在低浓度CO2环境下，浒苔仍能保持较高的净光合速率，其机理是 。
(4)研究发现，浒苔爆发往往发生在水体无机碳含量较低的夏季，原因是 。