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2024 届高考生物二轮微专题
微专题02 植物生理及农作物增产
一、考向解读（情境链接+真题评析+新题尝鲜）
考向一、光呼吸
考向二、C4 与CAM 途径
考向三、逆境应对
考向四、农作物增产
二、专题特训
一、光呼吸
【情境链接】
1、出现的机制：光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco 酶。在暗反应中，Rubisco 酶能够以
CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco 酶，在光的驱动下将碳
水化合物氧化生成CO2和水。光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的
25%～30%。过程如图所示：
2、产生的影响：①光呼吸的不利影响：消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。
②光呼吸的有利影响：强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此叶肉细胞中会积累ATP 和NADPH，
这些物质积累会产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积
累的ATP 和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。
③高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。
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【真题评析】
1．（2023·湖南·统考高考真题）下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco 酶
对CO2的Km为450μmol·L-1（K 越小，酶对底物的亲和力越大）,该酶既可催化RuBP 与CO2反应，进行卡尔
文循环，又可催化RuBP 与O2反应，进行光呼吸（绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应）。该酶的酶
促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶
绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP 生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利
用PEPC 酶（PEPC 对CO2的Km为7μmol·L-1）催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）与CO2反应生成C4,固定产物C4
转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题：
(1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是 （填具体名称）,该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基
质合成 （填"葡萄糖""蔗糖"或"淀粉"）后，再通过 长距离运输到其他组织器官。
(2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 （填"高于"或"低于"）水稻。从光合作用机制
及其调控分析，原因是 （答出三点即可）。
(3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，
但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是 （答出三点即可）。
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2．（2022·江苏·统考高考真题）图1 所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①～⑦表示代谢途
径）。Rubisco 是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定
CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请
都图回各下列问题：
(1)图1 中，类囊体膜直接参与的代谢途径有 （从①～⑦中选填），在红光照射条件下，参与
这些途径的主要色素是 。
(2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的 在过氧化氢酶催化下
迅速分解为O2和H2O。
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0 和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲
线a、b（图Ⅱ）。
①曲线a，0～t1时（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于呼吸作用；t1～t2时段，CO2的释放速
度有所增加，此阶段的CO2源于 。
②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是 。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%-50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹
果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，通过降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的
价值。
3
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3．（2021·山东·统考高考真题）光照条件下，叶肉细胞中 O2与 CO2 竞争性结合 C5，O2与 C5结合后经
一系列反应释放 CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂 S oBS 溶液，相应的光
合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的 CO2量表示，SoBS 溶液处理对叶片呼吸作用的影
响忽略不计。
（1）光呼吸中 C5与 O2结合的反应发生在叶绿体的 中。正常进行光合作用的水稻，突然停止
光照，叶片 CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是 。
（2）与未喷施 SoBS 溶液相比，喷施 100mg/L SoBS 溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照
强度 (填：“高”或“低”)，据表分析，原因是 。
（3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探
究 SoBS 溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在 mg/L 之间再设置多个浓度梯度进一步进行
实验。
【新题尝鲜】
1．RuBP 羧化/加氧酶缩写为Rubisco，CO2和O2竞争性与Rubisco 结合，当CO2浓度高时，Rubisco 催化C3
与CO2反应：当O2浓度高时，Rubisco 催化C3与O2反应生成磷酸乙醇酸和C1，磷酸乙醇酸经过一系列化学
反应，消耗ATP 和NADPH，生成CO2和C1，这一过程称为光呼吸。植物细胞产生的ATP 和NADPH 过多时会破
坏细胞。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程，大写字母代表相应的物质。下列叙述合理的是（
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）
A．图中表示RuBP 的是E，其组成元素中含有磷元素
B．植物叶肉细胞中，Rubisco 发挥作用的场所是叶绿体基质和线粒体内膜
C．夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，植物光呼吸的强度与通常相比会有所增大
D．光呼吸能消耗ATP、NADPH，从而降低暗反应的速率，对农业是非常不利的
2．光呼吸是植物依赖光能吸收O2并释放CO2的过程，会损耗25%~30%的光合产物，在干旱、高温等逆境胁
迫下，光合产物损耗可达50%。Rubisco 能催化C5与O2结合而发生光呼吸，也能催化C5与CO2结合，这两种
反应的比例取决于O2和CO2的相对含量。光呼吸的过程如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．叶绿体基质中的
能催化CO2的固定
B．叶肉细胞中CO2/O2的值降低时，有利于植物积累有机物
C．夏季午间植物光反应速率高、气孔导度低，易发生光呼吸
D．抑制光呼吸对提高作物光合效率与作物增产具有重要意义
3．温室大棚结构既密封保温，又便于通风降温。现代化温室中具有控制温度、湿度、光照等条件的设备，
用电脑即可自动控制创造植物所需的最佳环境条件。有效提高了蔬菜产量，保障了民众的“菜篮子”。回
答下列问题：
(1)某阴雨天，工作人员观测发现上午6 点到7 点之间，大棚内CO2不变，该时间段内蔬菜叶肉细胞的光合
作用强度 呼吸作用强度（填“大于”“等于”或“小于”），蔬菜根尖细胞产生 ATP 的场所是
。工作人员打开补充光源，短时间内蔬菜叶肉细胞中 C3含量下降，原因是 。
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(2)施加有机肥能提高蔬菜产量的原因是 。 施肥的同时还要中耕松土的原因是
。
(3)叶肉细胞可在光照下吸收O2释放 CO2，称为光呼吸。光呼吸现象存在的根本原因在于 RuBP 是一个双功
能的酶，当CO2浓度高而 O2浓度低时， RuBP(C5)与 CO2结合，经此酶催化生成2 分子的 PGA(C3),，进行光
合作用；反之，RuBP 与O2结合，进行光呼吸，过程如图1 所示。图2 是在不同供水条件下该植物生长中期
叶片光呼吸速率的日变化曲线。
①从能量代谢分析，光呼吸与有氧呼吸最大的区别是 。植物光合作用时所固定的CO2来源可能
有 。
②①由图2 分析缺水组在12 时到14 时左右光呼吸速率最高的原因是 。
③研究发现在某植物中存在 CO2浓缩机制：叶肉细胞中产生一种特殊的蛋白质微室，能将（CO2浓缩在
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Rubisco 周围，该机制的意义是 。
二、C4与CAM 途径
【情境链接】
1．C4植物
①C4植物叶肉细胞的叶绿体有类囊体能进行光反应，而维管束鞘细胞没有完整的叶绿体。所以C4植物光反
应发生在叶肉细胞的叶绿体类囊体薄膜上，而CO2固定发生在叶肉细胞的细胞质基质和维管束鞘细胞的叶
绿体基质中。
②用14C 标记CO2追踪C4植物碳原子的转移途径为CO2→C4→CO2→C3→(CH2O)。
③C4植物PEP 羧化酶对CO2具有高亲和力，当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时，C4植物就能利用细
胞间隙低浓度的CO2继续生长，而C3植物则不能。故在干旱环境中，C4植物比C3植物生长得好。
2．景天科植物
①仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点
是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸，贮存于液泡中；白天则气孔关闭，不吸
收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖，该机制也称CAM 途径。
②从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。但夜晚，该类植物不能合成葡萄糖，原因
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是没有光反应为暗反应提供ATP 和NADPH。
③如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率基本不变。
④分析图中信息推测，CAM 途径是对干旱环境的适应；该途径除维持光合作用外，对植物的生理意义还表
现在有效避免白天旺盛的蒸腾作用造成水分过多散失。
【真题评析】
1．（2022·全国·高考真题）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。
C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时
的环境CO2浓度。回答下列问题。
(1)不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是
（答出3 点即可）。
(2)正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是 （答出1 点即可）。
(3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物
CO2补偿点的角度分析，可能的原因是 。
2．（2014·全国·高考真题）植物的光合作用受多种因素的影响。回答下列问题：
（1）上图表示了 对某种C3植物和某种C4植物 的影响。当光照强度大于p 时，C3植物和
C4植物中光能利用率高的是 植物。通常提高光能利用率的措施有 的面积，补充
气体等。
（2）在光合作用过程中，C4植物吸收的CO2被固定后首先形成 化合物。
（3）C3植物光合作用的暗反应需要光反应产生的ATP 和NADPH，这两种物质在叶绿体内形成的部位是
。NADPH 的中文简称是 ，其在暗反应中作为 剂，用于糖类等有机物的形成。
【新题尝鲜】
1．某些植物可通过特有的景天酸代谢（CAM）途径固定CO2．在夜晚，叶片的气孔开放，通过一系列反应将
CO2固定成苹果酸储存在液泡中（甲）；在白天，叶片气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体进
行暗反应（乙）。下列关于CAM 植物的叙述，正确的是（ ）
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A．在白天，叶肉细胞能产生ATP 的部位只有线粒体
B．该植物细胞在夜晚也能进行光合作用合成有机物
C．CAM 途径的出现，可能与植物适应干旱条件有关
D．若下午突然降低外界CO2浓度，C3的含量突然减少
2．玉米等C4植物对空气中二氧化碳的浓度要求比较低，这主要与玉米的光合作用方式有关。其光合作用
特点如图所示，其过程是：在PEP 羧化酶的催化下，一个CO2被磷酸烯醇式丙酮酸C3所固定，生成草酰乙
酸被NADPH 还原成苹果酸，苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，
生成丙酮酸和CO2，CO2在Rubisco 酶作用下被C5所固定。下列与C4植物有关叙述错误的是（ ）
A．与Rubisco 酶相比，PEP 羧化酶与CO2亲和力更强
B．叶肉细胞中苹果酸浓度变化与维管束鞘细胞中的暗反应过程无关
C．在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物生长效果要优于 C3 植物
D．高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，有信息交流的作用，还有物质运输的作用
3．自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分C3、C4、和CAM 三种类型。
玉米、甘蔗等属于C4植物，其PEP 羧化酶与CO2有强亲和力，可以将环境中低浓度的CO2固定下来，集中到
维管束鞘细胞，其过程如图1 所示。而景天科等CAM 植物（芦荟、仙人掌）固定CO2的方式比较特殊，其过
程如图2 所示；图3 表示不同地区A、B、C 三类植物在晴朗夏季的光合作用日变化曲线。请据图分析回答
下列问题：
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(1)在显微镜下观察玉米叶片结构时发现，叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。维管束
鞘细胞中没有完整的叶绿体，推测其可能缺少 （填“基粒”或“基质”）结构。CAM 植物叶肉细胞液
泡的pH 夜晚比白天要 （填“高”或“低”）。由图1 可知，C4植物与CAM 植物固定CO2不同之处主要
体现在： 。
(2)C4植物和CAM 植物分别对应图3 中的 类植物（用字母A、B、C 表示），判断依据是 。
(3)在上午10 点时，突然降低环境中CO2浓度后的一小段时间内，图3 中植物A、B 细胞中C3含量的变化分
别是 ，分析其变化原因是 。
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三、逆境应对
【情境链接】
1、逆境：对植物生存与生长不利的环境因子。
2、类型与胁迫机制
（1）温度胁迫
①冷害（零上）：细胞膜的流动性降低，物质运输和正常的能量转化途径受到抑制
②冻害（零下）：损伤细胞膜结构；引起酶活性改变；细胞间或细胞内结冰，造成机械损害
③高温：膜蛋白变性
（2）水胁迫：造成植物缺氧，植物适应淹水胁迫主要是通过形成更多的通气组织以获得更多的氧气
（3）盐渍：土壤盐分过多，植物吸水困难，形成生理干旱
【真题评析】
1．（2023·湖南·统考高考真题）盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物
AT1 蛋白通过调节细胞膜上PIP2s 蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是
（ ）
A．细胞膜上PIP2s 蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B．PIP2s 蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害
C．敲除AT1 基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D．从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
2．（2023·湖北·统考高考真题）胁迫是指一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件。水杨酸可以
减轻胁迫对植物的不利影响。在镉的胁迫下，添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统，降低
丙二醛和H2O2含量，有效缓解镉对苦草的氧化胁迫。下列叙述错误的是（ ）
A．水杨酸能缓解H2O2对苦草的氧化作用
B．在胁迫环境下，苦草种群的环境容纳量下降
C．通过生物富集作用，镉能沿食物链传递到更高营养级
D．在镉的胁迫下，苦草能通过自身的调节作用维持稳态
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【新题尝鲜】
1．盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1 蛋白通过调节细胞膜上
PIP2s 蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．细胞膜上PIP2s 蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B．PIP2s 蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害
C．敲除AT1 基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D．PIP2s 蛋白磷酸化后空间结构会改变
2．低温胁迫能引起细胞中过氧化物增多而对细胞产生损伤，而超氧化物歧化酶（SOD）则可以减少细胞中
的过氧化物。研究人员将大豆种子分别在常温（25℃）下萌发24h（T24）和48h（T48）后转移至4℃低温
胁迫处理24h，而后转移至常温继续发芽至第5 天，研究不同浓度褪黑素浸种处理（0μmol·L-1、
50μmol·L-1、100μmol·L-1、200μmol·L-1、400μmol·L-1）对大豆种子萌发的影响。据图分析，下列
说法错误的是（ ）
A．本实验的自变量是不同浓度的褪黑素和低温胁迫前的培养时间
B．实验浓度范围内，褪黑素浓度越高，对大豆种子发芽率的促进作用越强
C．褪黑素可以通过提高SOD 的活性缓解低温对种子发芽的影响
D．萌发大豆种子遭遇低温的时间越晚，使用褪黑素处理的效果越好
3．干旱胁迫是植物最常遭遇的逆境胁迫之一，对植物的光合效率影响较大。为研究干旱胁迫下硅（Si）
对酸枣生长及其生理特性的影响，科研人员以某酸枣品种幼苗为实验材料，采用水培法，用PEG6000（聚
乙二醇6000，渗透势约为-0.15MPa）模拟干旱胁迫，共设6 个处理组：对照（CK）；PEG 处理；
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PEG+0.5mmol/LSi 处理（B1）；PEG+1.0mmol/LSi 处理（B2）；PEG+1.5mmol/LSi 处理（B3）；
PEG+2.0mmol/LSi 处理（B4）。测得的数据如表所示。请回答下列问题：
处理
组
相对生长速
率/（mg·d-1）
地下部干质
量/（g/株）
地上部干质
量/（g/株）
叶绿素
a+b/（mg·g-1）
气孔导
度/（mmol·m-2·s-1）
CK
0.45
0.81
8.90
19.47
499.20
PEG
0.26
0.41
4.00
9.77
296.84
B1
0.29
0.51
4.13
10.14
369.63
B2
0.32
0.55
4.66
10.53
384.75
B3
0.39
0.60
4.67
11.88
393.65
B4
0.30
0.50
4.01
11.98
380.12
(1)光合作用的光反应阶段，光能转化成 中的化学能，驱动了暗反应的进行，将CO2转化为
储存着化学能的糖类。酸枣幼苗光合作用所需酶的活性受温度影响，这些酶分布于
（答出具体结构）。
(2)由表中数据可知，PEG 组酸枣幼苗的相对生长速率低于CK 组，出现这种结果的主要原因是
。
(3)在干旱胁迫下，随着施加Si 浓度的不断增大，酸枣幼苗地上部和地下部干质量均呈 的
变化趋势，其中Si 浓度为 mmol/L 时效果最显著，可显著提高酸枣幼苗的抗旱性。
(4)结合表中数据，若要进一步探究干旱胁迫下促进酸枣幼苗生长的最适Si 浓度，应如何进行操作？
。
四、农作物增产
【情境链接】
连作：是指一年内或连年在同一块田地上连续种植同一种作物的种植方式。连作的缺点是会使土壤养
分不能满足同种蔬菜的需要，易受病虫害；同时同一蔬菜作物分泌物累积过多，会影响同种蔬菜根系的发
展，植株不能正常生长，使产量降低。只有同一种或同一类蔬菜相隔2～3 年或更长一些时间以后再种在同
一块田地上才能避免这种情况的发生。
轮作：在同一块田地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物或复种组合的一种种植方式。
轮作可避免连作的缺点，使作物根系发达，生长健壮，病害较少。
间作：指在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。采用
间作要考虑浅根作物和深根作物、早熟品种和晚熟品种以及不同作物种类对土壤养分的需求不同等因素。
套作：又称套种，是指在前季作物生长后期的株、行或畦间播种或栽植后季作物的一种种植方式。
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混种：指在同一块地同时混播几种作物，如胡萝卜与小白菜混播，小白菜出土快而胡萝卜出土较慢，
小白菜可起遮荫作用，使胡萝卜苗生长良好。
补光增温：是依照植物生长的自然规律，根据植物利用太阳光进行光合作用的原理，使用灯光代替太
阳光来提供给温室植物生长发育所需光源，并通过一定的技术手段来适当增加温室内的温度，来提高作物
的产量。
农业病虫害可以使用农业防治的方法。种植作物时轮作，提前对土壤消毒杀菌，使用腐熟有机肥，栽
培时科学管理。也可以使用物理防治，比如日光曝晒、黑光灯诱杀、建造障壁、高压等。还可以使用生物
防治，主要有捕食性生物、寄生性生物、病原微生物。或可以使用化学防治，选择农药来喷雾或浇灌，效
果较好。
【真题评析】
1．（2023·山西·统考高考真题）我国劳动人民在漫长的历史进程中，积累了丰富的生产、生活经验，
并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。
①低温储存，即果实、蔬菜等收获后在低温条件下存放
②春化处理，即对某些作物萌发的种子或幼苗进行适度低温处理
③风干储藏，即小麦、玉米等种子收获后经适当风干处理后储藏
④光周期处理，即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相对时长
⑤合理密植，即栽种作物时做到密度适当，行距、株距合理
⑥间作种植，即同一生长期内，在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物
关于这些措施，下列说法合理的是（ ）
A．措施②④分别反映了低温和昼夜长短与作物开花的关系
B．措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗
C．措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用
D．措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度
2．（2022·广东·高考真题）我国自古“以农立国”，经过悠久岁月的积累，形成了丰富的农业生产技
术体系。下列农业生产实践中，与植物生长调节剂使用直接相关的是（ ）
A．秸秆还田
B．间作套种
C．水旱轮作
D．尿泥促根
【新题尝鲜】
1．“番茄—水稻”水旱轮作新型种植模式，一方面可大大提高番茄、水稻的产量，另一方面可大大降低
一些土壤害虫的密度。下列有关分析不正确的是（ ）
A．两种作物轮作，可充分、均衡地利用土壤中的矿质元素
B．若调查该地块中土壤害虫的丰富度，可采用取样器取样法
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C．水旱轮作可在一定程度上降低农药的使用量，减少污染
D．该轮作模式可大大增加物种的丰富度，提高抵抗力稳定性
2．玉米与其他植物间行种植称为间作，单独种植称为单作。玉米与大豆间作可增产（已知玉米株高大于
大豆）。下图是玉米与大豆间作和玉米单作在不同光照强度下测得的玉米吸收CO2的速率（假设间作与单
作农作物间的株距、行距均相同）。下列说法正确的是（ ）
A．光照强度为a，玉米叶肉细胞中没有还原氢生成
B．光照强度为b，影响两曲线的主要因素是CO2浓度
C．光照强度为c，单作时玉米固定CO2的速率为10μmol·m-2·s -1
D．实验表明，超过一定光照强度，间作时玉米能更有效地利用光能增加产量
3．燕麦生产中存在肥料施用过多，碳排放较高，经济效益低等一系列问题。生物兴趣小组将燕麦和绿豆
按2：1 的比例等距间行种植，与同面积土地单独种植进行对比，发现这种间作方式有明显的增产效果。回
答下列相关问题：
间作和施肥对作物产量的影响（百千克/公顷）
施氮量kg/hmr
0
30
60
90
120
平均
燕麦
单作
19
21．1
22．3
19．
5
20．6
20．5
间作
17．
20．7
17．2
17．
18．2
18．3
15
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8
6
绿豆
单作
15．
2
18．1
18．4
15．
6
16．1
16．68
间作
6．3
6．1
6．2
8．4
6．3
6．66
间作系统总产量
24．
1
26．8
23．4
26．
0
24．5
24．96
(1)在光照下，燕麦叶肉细胞内叶绿体中NADPH 的移动方向是 。若燕麦不同部位的呼吸速率相同，则
导致白天同一时刻不同部位叶片光合速率差异的因素除外部环境因素外，内因可能是 。（答出1 点即
可）
(2)间作时，由于绿豆根瘤具有 作用，燕麦产量下降不明显，从而降低间作系统氮肥投入；同时，绿
豆由于处于 （种间关系）劣势，产量较单作时下降明显。
(3)从各施氮量下的产量平均值关系来看，由于（18．3÷ -20．5）>（6．66÷ -16．68）
>0，可判断间作对燕麦和绿豆都有增产作用，且对燕麦的增产效果明显大于绿豆。
(4)根据以上结果，间作 （能/否）实现减少碳排放，增加经济效益的目的。同时，还能解决由于豆
科作物收获后残茬较少，冬春季节农田地表缺少覆盖，大风导致 等一系列环境问题
1．（2022·广西柳州·统考模拟预测）在光照、高氧和低二氧化碳条件下，叶肉细胞中的O2和CO2竞争性
结合C5，O2与C5结合后经过一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。下列有关叙述错误的是（ ）
A．光呼吸是一个物质氧化分解的过程
B．适当抑制光呼吸有利于农作物增产
C．光呼吸中O2与C5结合的场所是线粒体
D．光呼吸停止后，叶肉细胞仍能释放CO2
2．（2023·云南红河·统考一模）光呼吸是光合作用暗反应过程中发生的一个损耗能量的副反应。如下
图，光呼吸指的是绿色植物细胞依赖光照，在高氧、低二氧化碳情况下，Rubisco 酶催化C5氧化形成C3等
物质，最后在线粒体内生成CO2的过程。据此分析错误的是（ ）
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A．Rubisco 酶最可能分布于植物细胞的叶绿体基质中
B．光呼吸与有氧呼吸相似，都能消耗O2产生CO2
C．光照过强叶片气孔关闭，若植物细胞呼吸强度不变，则其单位时间内CO2的产生量也不变
D．光呼吸的作用可能是缓解低CO2环境下NADPH 和ATP 积累对叶绿体造成的伤害
3．（2023·辽宁·东北育才学校校考三模）玉米等C4植物对空气中二氧化碳的浓度要求比较低，这主要
与玉米的光合作用方式有关。其光合作用特点如图所示，其过程是：在PEP 羧化酶的催化下，一个CO2被
磷酸烯醇式丙酮酸C3所固定，生成草酰乙酸被NADPH 还原成苹果酸，苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转
移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和CO2，CO2在Rubisco 酶作用下被C5所固定。下列与
C4植物有关叙述错误的是（ ）
A．与Rubisco 酶相比，PEP 羧化酶与CO2亲和力更强
B．叶肉细胞中苹果酸浓度受维管束鞘细胞生命活动影响
C．丙酮酸转变磷酸烯醇式丙酮酸后，空间结构发生了变化
D．高等植物细胞之间的胞间连丝，只参与两细胞间的物质运输
4．（2022·广东茂名·统考二模）景天科植物有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2
先形成苹果酸储存在液泡中，当白天气孔关闭时，液泡中的苹果酸经脱羧作用，释放出CO2用于光合作用，
下列叙述错误的（ ）
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A．该代谢途径可防止景天科植物在白天大量散失水分，有利于适应干旱环境
B．景天科植物白天进行光合作用，暗反应固定的CO2来自于苹果酸脱羧作用
C．与常见的C3途径植物相比，夜间将景天科植物放置于室内更有益于人体健康
D．白天，突然降低外界CO2浓度，景天科植物叶肉细胞中C3的含量无明显变化
5．（2024·广西南宁·南宁三中校考一模）SOS 信号通路是植物重要的抗盐信号通路。植物受外界盐胁迫
时，细胞内SOS3 蛋白感受胁迫信号并传递给SOS2 蛋白，SOS2 被激活后转移到细胞膜上，进一步引发细胞
膜上Na+-H+共转运蛋白SOS1 的磷酸化，SOS1 借助细胞膜两侧的H+的浓度梯度将细胞内的Na+排到细胞外
（如下图所示），减少Na+在细胞中的积累，帮助植物抵抗盐胁迫。下列相关叙述中，正确的是（
）
A．Na+借助SOS1 蛋白排出细胞的方式属于被动运输
B．SOS1 蛋白运输离子过程中自身空间结构不会改变
C．Na+转运时需要与SOS1 蛋白的特定部位结合
D．降低SOS3 蛋白的表达可达到增强植物耐盐性的效果
6．（2023·四川泸州·统考一模）盐胁迫影响植物生长的主要原因是Na+毒害。研究表明，将Na+排出细
胞外或区隔化于液泡中可减缓其毒害。如图是Na+在盐胁迫环境下的转移途径，下列有关叙述不合理的是
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（ ）
A．抑制细胞呼吸会导致Na+排出细胞速度减慢
B．Na+进入液泡后会导致细胞液的吸水能力增强
C．促进细胞内NSCC、KORC 基因的表达会提高植物的抗盐性
D．若抑制NHXl 蛋白质的合成，则可能会加重盐胁迫对植物的危害
7．（2023·海南海口·海南华侨中学校考一模）《齐民要术》中指出“谷田必须岁易”，意思是一块土
地上连续多年只种谷物，产量会下降。以下相关的生物学分析，正确的是（ ）
A．连续多年只种谷物，植物根系发达，呼吸作用旺盛，导致有机物积累减少
B．长期种植同一种谷物不会造成土壤中某些必需元素减少
C．不同年度种不同作物进行轮作，不能防止病虫害的发生和杂草的繁殖
D．大豆与玉米间作套种，可以增加光能利用率
8．（2023·河北秦皇岛·校考二模）下列利用光合作用与细胞呼吸原理实现农业增产的措施中，不合理
的是（ ）
A．连续阴雨天气，果蔬大棚中白天适当升高温度，夜晚适当降低温度
B．中耕松土可以增加土壤中无机盐的含量及植物周围CO2浓度
C．“正其行，通其风”，可为植物提供更多的CO2，有利于提高光合作用效率
D．农作物生长发育过程中，及时去掉作物下部衰老变黄的叶片
9．（2023·河北保定·河北省唐县第一中学校考二模）绿色植物中RuBP 羧化酶（Rubisco）具有双重活性，
当O2/CO2偏高时，光呼吸的过程会加强。光呼吸是在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水的一个生
化过程，是一个高耗能的反应（如图1 所示）。过氧物酶体为细胞质中单层膜结构，有特定的功能，负责
将光合作用的副产物C2（乙醇酸）氧化为乙醛酸和过氧化氢。
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(1)据图1 分析，绿色植物在Rubisco 催化下O2与 反应，形成的C2（乙醇酸）中的C 原子最终进
入线粒体放出CO2，完成光呼吸的过程。据图可知，参与此过程的细胞器有 。
(2)科学家利用水稻自身基因构建了一条新的光呼吸支路，简称GOC 支路。通过多转基因技术成功将GOC 支
路导入水稻并定位至叶绿体中，使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体内被完全分解为CO2，从而
（填“促进”或“抑制”）光呼吸。据上述信息推测，细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，
原因是 。
(3)水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著，而高粱、玉米等C4植物的光呼吸消耗有机物很少，C4途经如图2
所示。与C3植物相比，C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP 羧化酶，它催化CO2和C3反应形
成C4（苹果酸）。C4进入维管束鞘细胞，生成CO2和C3（丙酮酸），其中的CO2参与暗反应，C3（丙酮酸）
回到叶肉细胞中，进行循环利用。根据图中信息推测，PEP 羧化酶比Rubisco 对CO2的亲和力
（填“更弱”或“更强”）。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞四周，形成花环状结构。根据此结构特点，进
一步推测C4 植物光呼吸比C3植物低很多是因为 ，从而使CO2在与O2竞争Rubisco 中有优势，抑
制光呼吸。
10．（2023·河北唐山·迁西县第一中学校考二模）光合作用的暗反应过程被称为碳同化。高等植物碳同
化有三条途径：卡尔文循环（C3途径）、C4途径和景天科（CAM）植物代谢途径。卡尔文循环就是高中生物
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学教材中介绍的光合作用暗反应，C4途径和CAM 植物碳同化途径如图1 所示。请据图回答下列问题：
(1)2022 年我国夏季气温比往年的高，南方多地出现持续高温干旱天气，在C3、C4和CAM 三种植物中，最
不适应持续高温干旱的极端天气的植物是 。
(2)据图1 可知，C4植物和CAM 植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别是 。C4植
物可固定CO2的物质是 。观察图2，发现C4植物维管束鞘细胞没有完整的叶绿体，结合图1，推测
其可能缺少 （填“基粒”或“基质”）。
(3)CAM 植物叶肉细胞液泡的pH 白天比夜晚要 （填“高”或“低”）。CAM 植物夜晚能吸收
CO2，却不能合成葡萄糖是因为 。从适应性角度分析，CAM 植物夜间开启气孔，白天关闭气孔
的原因是 。
11．（2024·浙江嘉兴·海宁市高级中学校考三模）土壤盐碱化是全球农业所面临的重大挑战之一。现以
枸杞为材料，研究盐碱胁迫中最主要的NaCl 胁迫对枸杞光合作用所造成的影响。相关实验结果如图1 所示，
其中A 组为0mmol/LNaCl 胁迫，B 组为100mmol/LNaCl 胁迫，C 组为200mmol/LNaCl 胁迫，D 组为300mmol/
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LNaCl 胁迫。
注：①本题实验条件：29℃（枸杞光合作用最适温度）；xμmol·m-1·s-1的光照强度；空气中CO2浓度；
②图2 中PAO 基因、CLH2 基因均为调控枸杞光合色素含量的相关基因。
回答下列问题：
(1)枸杞叶片中的光合色素主要存在于叶肉细胞叶绿体的 膜上，其作用是 。研磨叶片、提取光合
色素是测定图1 中光合色素含量的前置步骤。为保证枸杞叶片中的色素被充分提取，研磨过程中，需向研
钵内加入 、95%（无水）乙醇；该过程还需向内加入碳酸钙，其目的是 ，防止该色素中的Mg 元素
与酸性细胞液反应。
(2)由图1 可知，随NaCl 胁迫程度加重，植株会通过调控相关基因的表达来影响叶绿素含量，使光合速率
下降来适应逆境。因此，图2 中 基因可能为控制合成叶绿素降解酶的基因。当NaCl 胁迫达到
1200mmol/L 时，所有基因表达量均为0，其原因可能为 。
(3)NaCl 胁迫还会使促进卡尔文循环的相关基因下调表达，导致卡尔文循环产生 的速率下降，使光反
应缺少合成ATP 的原料，从而降低光合速率。图3 分别为A 组和B 组在不同光照条件下的净光合速率。已
知B 组植株枸杞在该环境中培养7 天（假设每日光照8 小时）干重无变化，则本题实验中光照强度为
μmol·m-1·s-1。
(4)综合上述实验结果，在本题实验条件基础上，下列措施可能提高光合速率的是____。
A．升高培养环境温度
B．改良盐碱地土壤条件
C．提高CLH2 基因的表达
D．降低CO2的浓度
12．（2023·安徽阜阳·安徽省临泉第一中学校考二模）玉米、高粱等单子叶植物的植株呈“I”形，较
为紧凑；棉花、大豆等双子叶植物的植株呈“T”形，较为松散。农业生产中将株高约200cm 的玉米和株高
约80cm 的大豆间作，具有明显的增产效果。回答下列关于“玉米-大豆”间作的相关问题：
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(1)观察成年玉米植株发现，与B 叶片相比，A 叶片明显发黄，原因是 据此可知，增加玉米产量
的措施是 。
(2)研究证实，培养细胞时在培养液中添加适量NADH 能促进细胞内ATP 水平的上升，据此可以推断NADH 中
含有较多的能量。适宜光照下，大豆叶肉细胞中NADH 中的能量来自于 。
(3)根据植株特点并结合所学知识分析：“玉米-大豆”间作可以增加作物产量可能的原因有
（答出2 点即可）。
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