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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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1
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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）。
2
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【答案】(1) 3-磷酸甘油醛 蔗糖 维管组织
(2)高于 高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC 酶对CO2的亲和力比水稻的
Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸
(3)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP 以及NADPH 等物质含量的限制；原核生物和真
核生物光合作用机制有所不同
【分析】本题主要考查的光合作用过程中的暗反应阶段，也就是卡尔文循环，绿叶通过气孔从外界吸收的
CO2，在特定酶的作用下，与 C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作 CO2 的固定。一分子的 CO2 被固
定后，很快形成两个 C3 分子。在有关酶的催化作用下，C3 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且被
NADPH 还原。随后，一些接受能量并被还原的 C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接
受能量并被还原的 C3，经过一系列变化，又形成 C5。这些 C5 又可以参与 CO2 的固定。这样，暗反应阶段
就形成从 C5 到 C3再到 C5 的循环，可以源源不断地进行下去，因此暗反应过程也称作卡尔文循环。
【详解】（1）玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但其卡尔文循环的过程是相同
的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3-磷酸甘油酸，然后直接被还原成3-磷
酸甘油醛。3-磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖是植物长距离运输的
主要糖类，蔗糖在长距离运输时是通过维管组织。
（2）干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC 酶对CO2的亲和力比水稻的
Rubisco 酶更高；玉米能通过PEPC 酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸；
且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的
光合作用强度高于水稻。
（3）将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻叶肉细胞，只是提高了叶肉细胞内的CO2浓度，而植物的光合作用
强度受到很多因素的影响；在光饱和条件下如果光合作用强度没有明显提高，可能是水稻的酶活性达到最
大，对CO2的利用率不再提高，或是受到ATP 和NADPH 等物质含量的限制，也可能是因为蓝细菌是原核生物，
水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。
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：
3
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(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。
4
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【答案】(1) ①⑥ 叶绿素a 和叶绿素b
(2)过氧化氢
(3) 光呼吸和呼吸作用 光合作用强度等于呼吸作用
(4)直接价值
【分析】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]与氧气，以及ATP 的形
成。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]的作用下还原生成有机物。
【详解】（1）类囊体薄膜发生的反应有水的光解产生[H]与氧气，以及ATP 的形成，即①⑥。叶绿素主要
吸收红光和蓝紫光，叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种，叶绿素a 呈蓝绿色，叶绿素b 呈黄绿色；类
胡萝卜素主要吸收蓝紫光，用红光照射参与反映的主要是叶绿素啊和叶绿素b。
（2）过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O，所以在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧
化，同时生成的过氧化氢在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。
（3）a 曲线t1～t2时段，有光照，所以CO2是由细胞呼吸和光呼吸共同产生。b 曲线有光照后t1～t2时段
CO2下降最后达到平衡，说明光呼吸细胞呼吸和光合作用达到了平衡。
（4）图Ⅲ代谢途径，通过降低了光呼吸，提高了植株生物量，直接提升了流入生态系统的能量，是直接
价值。
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
5
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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。
【答案】 基质 光照停止，光合作用吸收二氧化碳减少，但呼吸作用和光呼吸短时间内正常进行，导
致二氧化碳释放量增加，随后光呼吸停止，使二氧化碳释放量降低 低 喷施 SoBS 溶液后，光合
作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片光照下CO2吸收量增加，此时，在更低的光照强度下，
两者即可相等 100～300
【分析】题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CO2。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂
SoBS 溶液后由表格数据可知，光合作用的强度随着SoBS 浓度的增加出现先增加后下降的现象。
【详解】（1）C5位于叶绿体基质中，则O2与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，光合作
用吸收二氧化碳减少，但呼吸作用和光呼吸短时间内正常进行，导致二氧化碳释放量增加，随后光呼吸停
止，使二氧化碳释放量降低。
（2）叶片光下吸收和黑暗中释放CO2量相等时所需的光照强度即为光补偿点，与对照相比，喷施100mg/L
SoBS 溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片光照下CO2吸收量增加，此时，在
更低的光照强度下，两者即可相等。
（3）光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产
量，由表可知，在 SoBS 溶液浓度为200mg/L SoBS 时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最
大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300mg/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
【答案】C
【分析】光合作用分为两个光反应和暗反应两个阶段。光反应的场所是内囊体薄膜，物质变化有水的光解，
ATP 和NADPH 的合成，能量变化是光能转变为ATP 和NADPH 中活跃的化学能。暗反应的场所是叶绿体基质，
物质变化有CO2的固定，C3的还原和C5的再生，能量变化是ATP 和NADPH 中活跃的化学能转变为糖类等有机
物中稳定的化学能。
【详解】A、根据图中信息，A-F 依次为NADPH、NADP+、ADP+Pi、ATP、C3、C5。故图中表示RuBP（核酮
糖-1,5-二磷酸，即C5）的是F，不是E，A 错误；
B、整个光合作用是在叶绿体中进行的，而Rubisco 是在叶绿体基质中发挥作用的，B 错误；
C、夏季晴朗的中午出现“午休现象”时，气孔暂时关闭，此时胞内的CO2浓度下降，光反应能够正常进行，
产生的O2增加，因此O2与Rubisco 的结合能力增强，故光呼吸强度与通常相比有所增大，C 正确；
D、当植物细胞产生的ATP 和NADPH 过多时会破坏细胞，通过光呼吸消耗多余的ATP 和NADPH，对植物细胞
来说是一种保护，因此有利于农业生产，D 错误。
故选C。
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
【答案】B
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【分析】光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光
合作用一 个损耗能量的副反应。近年来的研究结果表明，光呼吸是在长期进化过程中，为了适应环境变
化，提高抗逆性而形成的一条代谢途径，具有重要的生理意义。
【详解】A、Rubisco 酶催化CO2与C5反应进行光合作用，即催化CO2的固定，因此Rubisco 酶发挥作用的场
所是叶绿体基质，A 正确；
B、Rubisco 与CO2或O2的亲和力取决于两种气体的相对浓度，相对浓度高的气体易与Rubisco 结合并发生
反应，CO2/ O2的值降低时，O2较多，有利于光呼吸的发生，不利于进行暗反应积累有机物，B 错误；
C、当夏季午间光照强度强，温度高，植物光反应速率高产生O2多，气孔导度低导致CO2浓度低，易发生光
呼吸，C 正确；
D、抑制光呼吸可减少有机物的消耗，增加光合作用有机物的产量，对提高作物光合效率与作物增产具有
重要意义，D 正确。
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 。
(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。
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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
Rubisco 周围，该机制的意义是 。
【答案】(1) 大于 细胞质基质和线粒体 光照强度增加，光反应产生的NADPH 和ATP 增加，
C3还原加快，含量下降
(2) 有机肥中的有机物被微生物分解，能够增加大棚内二氧化碳浓度，并为蔬菜提供矿质营养
增强蔬菜根部细胞的有氧呼吸，以促进根对矿质元素的吸收
(3) 光呼吸消耗能量，有氧呼吸产生能量 从外界吸收、细胞呼吸、光呼吸 缺水组在12 时到
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14 时左右，为了减少水分散失，气孔关闭，胞间CO2浓度较低，当CO2浓度低而O2浓度高时，光呼吸增强
可以减少光呼吸，增加光合作用有机物的产量
【分析】影响光合作用强度的外界因素:空气中二氧化碳的浓度，土壤中水分的多少，光照的长短与强弱、
光的成分以及温度的高低等，都是影响光合作用强度的外界因素。光合作用强度可以通过测定一定时间内
原料消耗量或产物生成的数量来定量地表示。
【详解】（1）植物光合作用吸收CO2，呼吸作用释放CO2，上午6 点到7 点之间，大棚内CO2不变，说明此
时蔬菜光合作用等于呼吸作用，蔬菜中叶肉细胞经进行光合作用又能进行呼吸作用，蔬菜中也有些细胞只
能进行呼吸作用，不进行光合作用，因此如果蔬菜光合作用等于呼吸作用，那么叶肉细胞的光合作用强度
大于呼吸作用强度。蔬菜根尖细胞不进行光合作用，只进行呼吸作用，产生ATP 的场所是细胞质基质和线
粒体。工作人员打开补充光源，相当于光照增强，光反应增强，产生的ATP 和NADPH 增多，C3还原增多，
因为CO2短时间内不变，C3合成量不变，即C3来源不变，去路增多，因此C3下降。
（2）有机肥中的有机物被微生物分解，能够增加大棚内二氧化碳浓度，并为蔬菜提供矿质营养，因此施
加有机肥能提高蔬菜产量。中耕松土能增强蔬菜根部细胞的有氧呼吸，以促进根对矿质元素的吸收，因此
施肥的同时还要中耕松土。
（3）①由图可知，光呼吸消耗ATP、释放CO2，有氧呼吸释放能量，释放CO2，从能量代谢的角度看，光呼
吸和有氧呼吸最大的区别是光呼吸消耗能量，有氧呼吸产生能量。植物光合作用时所固定的CO2来源可能
有从外界吸收、细胞呼吸、光呼吸。
②光照下吸收O2释放CO2，称为光呼吸，相对于对照组，缺水组在12 点到14 点左右，为了减少水分散失，
气孔关闭，胞间CO2浓度较低，当CO2浓度低而O2浓度高时，光呼吸加强。
③Rubisco 可催化RuBP（C5）与CO2结合进行光合作用，因此将CO2浓缩在Rubisco 周围可以减少光呼吸，
增加光合作用有机物的产量。
二、C4与CAM 途径
【情境链接】
1．C4植物
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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
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。
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【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 。
【答案】(1)O2、[H]和ATP
(2)自身呼吸消耗或建造植物体结构
(3)C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：（1）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]与氧气，以及ATP 的形成；（2）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]的作用下还原生成糖类等有机物是指绿色植物通
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。
【详解】（1）光合作用光反应阶段的场所是叶绿体的类囊体膜上，光反应发生的物质变化包括水的光解
以及ATP 的形成，因此光合作用光反应阶段生成的产物有O2、[H]和ATP。
（2）叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器
官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。
（3）C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径，其主要的CO2固定酶是PEPC，Rubisco；而C3植物只有C3途径，
其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，CO2吸收减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3
植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生
长得好。
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
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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。
【答案】 光照强度 光合作用强度 C4 光合作用 CO2 四碳（或C4） 内囊
体薄膜（或囊状结构薄膜） 还原型辅酶Ⅱ 还原
【详解】（1）由所给坐标图分析可以得出：该图表示的是光照强度对光合作用强度的影响，并由图可以
得到C4植物在光照强度相同的条件下，其光合作用强度要大于同条件下的C3植物。
（2）由C4植物的光合作用过程可知道:CO2先与PEP 结合生成C4化合物。
（3）NADPH 在暗反应中作为还原剂来还原三碳化合物生成五碳化合物。
【考点定位】本题考查光合作用过程，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成
知识的网络结构的能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解
释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力。
【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（ ）
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
【答案】C
【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧
气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP 和
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NADPH 的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH 和ATP 使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上
不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH 和ATP 的提供，故称为暗反应阶段。
【详解】A、在白天，叶肉细胞能进行光合作用和呼吸作用，故能产生ATP 的部位是叶绿体、线粒体和细胞
质基质，A 错误；
B、夜晚没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供ATP 和NADPH，故在夜晚不能持续进行光合作用合
成有机物，B 错误；
C、CAM 途径的出现，能够适应干旱环境，干旱条件下气温较高，气孔开放程度较低，因此白天能从外界吸
收的CO2不多，C 正确；
D、CAM 植物在白天气孔关闭，突然降低外界CO2浓度，不会影响细胞间CO2浓度，C3的含量不会突然减少，
D 错误。
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
【答案】B
【详解】光合作用包括光反应和暗反应阶段：1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合
色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，
形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。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
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存部分能量供暗反应阶段利用；在有关酶的催化作用下，提供能量促使ADP 与Pi 反应形成ATP。2、暗反
应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。在有关
酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP 和NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原。一些接受能量并被还原
的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合物，经
过一系列变化，又形成五碳化合物。
A、分析题意可知，C4植物能浓缩空气中低浓度的CO2用于光合作用，由此可知，PEP 羧化酶与CO2亲和力高
于Rubisco 酶，A 正确；
B、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，CO2参
与暗反应，因此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有关，B 错误；
C、在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物能利用更低浓度的二氧化碳，生长效果要优于 C3 植物，C 正确；
D、高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，进行信息交流的作用，本题中还有物质运输的作用，D 正确。
故选B。
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 。
【答案】(1) 基粒 低 C4植物固定CO2在空间上分离（或在不同的细胞内固定CO2），CAM 植
物固定CO2在时间上分离（或在夜晚捕获CO2，白天固定CO2）
(2) C、A（顺序不能颠倒） C4植物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，当外界干旱或蒸腾作用较强导致气孔部分关闭时，C4植物就能利用细胞间
隙里的含量低的CO2，无光合午休。而CAM 植物夜间吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸经脱
羧作用释放CO 用于光合作用，白天不吸收
₂
CO2
(3) A 基本不变，B 下降 A 植物10 点时气孔关闭，CO2吸收速率为0，苹果酸脱羧释放的CO2可供
给卡尔文循环正常进行，使C3含量基本不变。B 植物为C3植物，10 点时突然降低环境中的CO2浓度，C3的
固定减慢，同时C3的还原不变，所以C3含量降低
【分析】光合作用过程：光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，
色素吸收光能，将水分解为氧和H+，另一部分光能用于合成ATP。暗反应发生在叶绿体基质，先进行二氧
化碳的固定，即在特定酶的作用下，CO2和C5结合形成两分子的C3，在有关酶的作用下，C3接受ATP 和
NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原。随后，一些接受能量并被还原的C3，在酶的作用下经过一系列的
反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的C3，经过一系列变化，又形成C5，这些C5又可以参与CO2的
固定。
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【详解】（1）由图1 可知，维管束鞘细胞中能进行卡尔文循环，由于该过程发生在叶绿体基质中，因此推
测其可能缺少基粒。结合图2 可知，CAM 植物在晚上气孔张开，吸收二氧化碳变成苹果酸，苹果酸进入液
泡储存起来，白天苹果酸分解释放出二氧化碳用于卡尔文循环，因此CAM 植物叶肉细胞液泡的pH 夜晚比白
天要低。由图1 可知，C4植物与CAM 植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别表现在：C4植物
捕获和固定CO2的反应在空间上分离（或在不同的细胞内捕获和固定CO2），CAM 植物捕获和固定CO2的反应
在时间上分离（或在夜晚捕获CO2，白天固定CO2），这些特性都是长期适应环境的结果。
（2）C4植物的特点是可以利用低浓度CO2，即在晴朗夏季的中午，由于温度过高气孔关闭CO2吸收量下降，
但曲线C 在夏季中午仍然能维持较高的光合速率，表明C 是C4植物；CAM 植物在夜间吸收CO2生成苹果酸储
存在液泡中，白天不吸收CO2，白天利用苹果酸经脱羧作用释放CO ，对应曲线
₂
A。
（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，由于A 植物利用的是夜间吸收CO2生成
苹果酸经脱羧作用释放的CO ，故卡尔文循环正常进行，
₂
C3含量基本不变。B 植物为C3植物，突然降低环
境中CO2浓度后的一小段时间内，C3不能利用低浓度CO2，因此C3的固定减慢，同时C3的还原不变，所以C3
含量降低。
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
（ ）
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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
【答案】B
【分析】分析题图：AT1 蛋白通过抑制PIP2s 蛋白的磷酸化而抑制细胞内的H2O2排到细胞外，从而导致植
物抗氧化胁迫能力减弱，进而引起细胞死亡。AT1 蛋白缺陷，可以提高PIP2s 蛋白的磷酸化水平，促进细
胞内的H2O2排到细胞外，从而提高植物抗氧化的胁迫能力，进而提高细胞的成活率。
【详解】A、由题图右侧的信息可知，AT1 蛋白缺陷，可以促进PIP2s 蛋白的磷酸化，进而促进H2O2排出膜
外，A 正确；
B、据题图左侧的信息可知，AT1 蛋白能够抑制PIP2s 蛋白的磷酸化，减少了H2O2从细胞内输出到细胞外的
量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B 错误；
C、结合对A 选项的分析可推测，敲除AT1 基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫的能力，进
而提高其成活率，C 正确；
D、从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D 正确。
故选B。
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
【答案】D
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【分析】由题干信息可知，镉胁迫显著偏离于苦草适宜生活需求的环境条件，会影响其生存，而水杨酸可
激活苦草体内抗氧化酶系统，缓解镉的胁迫。
【详解】A、水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统，故能缓解H2O2对苦草的氧化作用，A 正确；
B、环境容纳量取决于生物所生存的环境，在胁迫环境下，苦草种群的环境容纳量下降，B 正确；
C、镉属于重金属，能够通过生物富集作用，沿食物链传递到更高营养级 ，C 正确；
D、胁迫是一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件，因此在镉的胁迫下，苦草已经不能通过自身的
调节作用维持稳态 ，D 错误。
故选D。
【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
【答案】B
【分析】分析题图：AT1 蛋白通过抑制PIP2s 蛋白的磷酸化而抑制细胞内的H2O2排到细胞外，从而导致植
物抗氧化胁迫能力减弱，进而引起细胞死亡。AT1 蛋白缺陷，可以提高PIP2s 蛋白的磷酸化水平，促进细
胞内的H2O2排到细胞外，从而提高植物抗氧化的胁迫能力，进而提高细胞的成活率。
【详解】A、由题图右侧的信息可知，AT1 蛋白缺陷，可以使PIP2s 蛋白的磷酸化水平升高，进而促进H2O2
排出膜外，A 正确；
B、据题图左侧的信息可知，AT1 蛋白能够抑制PIP2s 蛋白的磷酸化，减少了H2O2从细胞内输出到细胞外的
量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B 错误；
C、结合对A 选项的分析可推测，敲除AT1 基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫的能力，进
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而提高其成活率，C 正确；
D、PIP2s 蛋白磷酸化后空间结构会改变，进而可以提高将H2O2从细胞内输出到细胞外的运输能力，D 正确。
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
【答案】B
【分析】分析题图：在一定范围内，随着褪黑素浓度的增加，SOD 的活性也随着增加，发芽率也随着SOD
的活性增加而升高。
【详解】A、题图显示本实验的自变量有两个，一个是褪黑素的浓度，一个是低温胁迫前的培养时间，A 正
确；
B、T24-400处理组的褪黑素浓度比T24 -50处理组、T24-100处理组、T24-200处理组的高 ，但SOD 的活性比其他三
组低，且T24-400处理组大豆种子发芽率也低于其他三组，虽然T48处理组，随着褪黑素浓度的提高，SOD 的
活性越高，但T48-400处理组的大豆种子发芽率低于其他三组，B 错误；
C、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SOD 可以减少细胞中的过氧化物，实验结果
表明，使用褪黑素后超氧化物歧化酶(SOD)的活性提高，发芽率也有所提高，因此，褪黑素可通过提高SOD
的活性缓解低温对种子发芽的影响，C 正确；
D、与T24组相比，T48 组施加褪黑素后发芽率更高，说明萌发的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，D 正确。
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）
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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；
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？
。
【答案】(1) ATP（和NADPH） 类囊体（薄）膜、叶绿体基质
(2)PEG 组酸枣幼苗叶绿素含量较少，光反应速率较低；同时气孔导度较小，CO2供应不足，暗反应速率较
低
(3) 先增大后减小 1.5
(4)PEG 处理下，在1.0~2.0 mmol/L Si 浓度范围内再设置多个浓度梯度进行重复实验
【分析】光合色素主要位于叶绿体的类囊体薄膜上，提取光合色素可以用无水乙醇，分离色素常常使用纸
层析法。光合作用的影响因素内因有色素的含量和酶的活性等，外因有光照强度、二氧化碳、温度等因素，
气孔导度可以影响细胞对二氧化碳的吸收。
【详解】（1）光合作用的光反应阶段，光合色素吸收光后，在叶绿体类囊体（薄）膜上合成ATP 和
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NADP，光能转化成ATP（和NADPH）中的化学能；光合作用主要发生在叶绿体中，其中光反应阶段发生在类
囊体（薄）膜，暗反应阶段发生在叶绿体基质，因此光合作用所需酶分布在类囊体（薄）膜、叶绿体基质。
（2）与CK 组相比，PEG 组酸枣幼苗叶绿素含量较少，光反应速率较低；同时气孔导度较小，CO2供应不足，
暗反应速率较低，导致其光合速率较低，生长速率较慢。
（3）干旱胁迫下，施Si 处理调节了酸枣幼苗生物量的分布，且随着Si 浓度的增加，酸枣幼苗地上部和地
下部干质量均呈先增大后减小的趋势，其中Si 浓度为1.5 mmol/L 时效果最显著。
（4）为进一步探究干旱胁迫下促进酸枣幼苗生长的最适Si 浓度，应在PEG 处理下，在1.0~2.0 mmol/L
Si 浓度范围内再设置多个浓度梯度进行重复实验。
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。
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，
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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
【答案】A
【分析】常考的细胞呼吸原理的应用：1、用透气纱布或“创可贴”包扎伤口：增加通气量，抑制致病菌
的无氧呼吸。2、酿酒时：早期通气--促进酵母菌有氧呼吸，利于菌种繁殖，后期密封发酵罐--促进酵母
菌无氧呼吸，利于产生酒精。3、做馒头或面包时，加入酵母菌，酵母菌经过发酵可以分解面粉中的葡萄
糖，产生二氧化碳，二氧化碳是气体，遇热膨胀而形成小孔，使得馒头或面包暄软多孔。4、食醋、味精
制作：向发酵罐中通入无菌空气，促进醋酸杆菌、谷氨酸棒状杆菌进行有氧呼吸。5、土壤松土，促进根
细胞呼吸作用，有利于主动运输，为矿质元素吸收供应能量。6、稻田定期排水：促进水稻根细胞有氧呼
吸。7、提倡慢跑：促进肌细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
【详解】A、措施②春化处理是为了促进花芽形成，反映了低温与作物开花的关系，④光周期处理，反映
了昼夜长短与作物开花的关系，A 正确；
B、措施③风干储藏可以减少自由水，从而减弱细胞呼吸，降低有机物的消耗，⑤合理密植的主要目的是
提高能量利用率，促进光合作用，B 错误；
C、措施②春化处理是为了促进花芽形成，⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用，C 错误；
D、措施①③的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度，④光周期处理，目的是促进或抑制植物开花，
D 错误。
故选A。
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
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【答案】D
【分析】植物生长调节剂是指由人工合成的对植物生长发育有调节作用的化学物质，其优点有 容易合成、
原料广泛、效果稳定等。
【详解】A、 农田生态系统中秸秆还田有利于提高土壤的储碳量，该过程主要是利用了物质循环的特点，
与植物生长调节剂无直接关系，A 不符合题意；
B、 采用间作、套种的措施可以提高植物产量，其原理是保证作物叶片充分接收阳光，提高光能利用率，
与植物生长调节剂无直接关系，B 不符合题意；
C、 水旱轮作改变了生态环境和食物链，使害虫难以生存，能减少病虫害的发生，与植物生长调节剂无直
接关系，C 不符合题意；
D、 尿泥促根与生长素（类似物）密切相关，与题意相符，D 符合题意。
故选D。
【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
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
【答案】D
【分析】轮作是用地养地相结合的一种措施，不仅有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害，还能有
效地改善土壤的理化性状，调节土壤肥力。最终达到增产增收的目的。
【详解】A、水旱轮作可充分利用土壤中矿质元素，A 正确；
B、土壤小动物的种群密度调查需要使用取样器取样法，B 正确；
C、水旱轮作可降低土壤害虫种类及密度，可以减少农药的使用，减少污染，C 正确；
D、水旱轮作可充分利用土壤中矿质元素，并没有增加物种的丰富度，D 错误。
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（ ）
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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
【答案】D
【详解】A、a 点表示净光合作用速率为0，此时进行呼吸作用和光合作用，均有[H]的生成，A 错误；
B、b 点后，随光照强度的增加，光合作用速率加快，因此限制因素是光照强度，B 错误；
C、植物固定的二氧化碳表示真光合作用速率，即15μmol·m-2·s -1，C 错误；
D、据图可知，当光照强度超过b 后，间作的光合作用速率大于单作，D 正确。
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
25
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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
【答案】(1) 类囊体薄膜到叶绿体基质 光合酶的数量差异
(2) 固氮 竞争
(3) 2/3 1/3
(4) 能 土地荒漠化
【分析】间作是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，
燕麦和绿豆间作有利于提高光能利用率，还能通过豆科植物根瘤菌的固氮作用，为燕麦提供氮元素。(1)
由表格数据可知，随着施氮量的增加，单作绿豆的产量表现为先从15.2 上升到18.4,而后又下降至16.1,
呈先上升后下降的趋势。欲验证高浓度的氮肥会抑制绿豆根瘤中固氮酶的活性，可以测量不同施氮量时绿
豆根瘤中固氮酶的活性。(2)根据题意，燕麦和绿豆按2:1 的比例等距间行种植，所以计算间作施氮后的产
量平均值与不施氮相比，(18. 3-2/3 - 20.5)>(6.66-1/3- 16.68)>0, 可知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。燕麦高大，绿豆植株稍微矮-些，绿豆和燕麦的间种有利于提高
光能利用率，还能提高群落对氮肥的利用率。
（1）光照下，燕麦叶肉细胞内叶绿体进行光合作用，光反应合成的NADPH 用于暗反应，其移动方向是类囊
体薄膜到叶绿体基质。若只考虑内因，白天同一时刻不同部位叶片光合速率存在差异与叶片的不同引起的，
例如与光合作用有关的酶的数量不同、光合色素的含量不同等有关。
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（2）绿豆根瘤具有固氮作用，能合成氨供植物利用，从而降低间作系统氮肥投入。与单作相比，绿豆间
作时由于植株比燕麦矮小，在竞争阳光等资源时处于劣势，光合速率较低，产量较单作时下降明显。
（3）根据题意，燕麦和绿豆按2:1 的比例等距间行种植，所以计算间作施氮后的产量平均值与不施氮相比，
(18. 3-2/3 - 20.5)>(6. 66-1/3- 16. 68)> 0，可知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）分析处理表格数据可知，(18. 3-2/3 - 20.5)>(6. 66-1/3- 16. 68)> 0，说明间作对燕麦和绿豆都
有增产作用，与单作相比，间作时燕麦和绿豆的净光合速率均增大，从环境吸收的二氧化碳含量更多，因
此间作能实现减少碳排放，增加经济效益的目的。另外，燕麦收获后留下的残茬较多，冬春季节农田地表
有残茬覆盖，能避免大风导致土地荒漠化等一系列环境问题。
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
【答案】C
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段：光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光
能、传递光能，并将一部分光能用于水的光解生成[H]和氧气，另一部分光能用于合成ATP；暗反应发生场
所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化合物，
三碳化合物在光反应产生的[H]和ATP 的作用下被还原，进而合成有机物。
【详解】A、光呼吸是指O2与C5结合后经过一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸，该过程中有物质的氧化
分解，A 正确；
B、适当抑制光呼吸过程，则会有更多的二氧化碳参与到暗反应过程中，使得有机物合成量增多，因而有
利于农作物增产，B 正确；
C、C5固定发生在叶绿体基质”，可以推导出“光呼吸中O2与C5结合的场所在叶绿体基质”，C 错误，
D、光呼吸停止后，叶肉细胞的呼吸作用并没有停止，因而仍能释放CO2，D 正确。
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故选C。
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（ ）
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
【答案】C
【分析】分析题图知，光呼吸是指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，
若光照过强，则气孔关闭，光呼吸增强，细胞单位时间内产生的CO2增多。
【详解】A、由题干信息知，Rubisco 酶催化C5氧化形成C3，即参与二氧化碳的固定，该过程发生在叶绿体
基质中，故Rubisco 酶最可能分布于植物细胞的叶绿体基质中，A 正确；
B、由图可知，光呼吸是在高氧、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，有氧呼吸则是有机物在有氧条件下彻底氧化分解为CO2和H2O 的过程，二者都能消耗O2
产生CO2，B 正确；
C、光照过强叶片气孔关闭，则由于光呼吸增强，产生CO2增多，若植物细胞呼吸强度不变，则其单位时间
内CO2的产生量会增加，C 错误；
D、据图可知，光呼吸能把C5分解成C3提供给暗反应同时产生的CO2也提供给暗反应，由于光呼吸是一个耗
能反应，可以把光反应产生的多余的NADPH 和ATP 消耗掉，很好地减缓了干旱天气和过强光照下，因为温
度过高蒸腾作用过强，气孔大量关闭，光合作用过程中的二氧化碳供应减少，所导致的光合作用减弱现象，
对植物有重要的正面意义，D 正确。
故选C。
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
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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
【答案】D
【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段：
1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和，氧直接以氧
分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。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；在有关酶的催化
作用下，提供能量促使ADP 与Pi 反应形成ATP。
2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合物。
在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP 和NADPH 释放的能量，并且被NADPH 还原。一些接受能量并
被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并被还原的三碳化合
物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。
【详解】A，分析题意可知，C4植物能利用空气中低浓度的CO2，由此可知，PEP 羧化酶与CO2亲和力高于
Rubisco 酶，A 正确；
B，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，CO2参
与暗反应，因此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有关，B 正确；
C，丙酮酸转变磷酸烯醇式丙酮酸后，空间结构发生了变化，结构决定功能，活性也会被改变，C 正确；
D，高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，除了进行物质运输，还能进行信息交流，D 错误。
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故选D。
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（ ）
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
【答案】B
【分析】根据题意可知，景天科植物白天气孔关闭，光合作用所需的二氧化碳来自细胞内，如液泡、呼吸
作用。
【详解】A、该代谢途径即白天关闭气孔，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，
A 正确；
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和呼吸作用，B 错误；
C、景天科植物晚上打开气孔，吸收二氧化碳，故夜间将景天科植物放置于室内，可以降低室内的二氧化
碳浓度，更有益于人体健康，C 正确；
D、景天科植物，白天不从外界吸收二氧化碳，故突然降低外界CO2浓度，景天科植物叶肉细胞中C3的含量
无明显变化，D 正确。
故选B。
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
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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
【答案】C
【分析】转运蛋白可以分为载体蛋白和通道蛋白两种类型：
（1）载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过而且每次转运时都会发生自身构象的改变；
（2）通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过。分子或离
子通过通道蛋白时，不需要与通道蛋白结合。
【详解】A、由图可知，Na+借助SOS1 蛋白逆浓度梯度运输到细胞外，属于主动运输，A 错误；
B、根据题意，SOS2 蛋白会引发SOS1 蛋白发生磷酸化，当SOS1 发生磷酸化时，SOS1 蛋白的空间结构发生
改变，进而完成物质运输的功能，B 错误；
C、Na+经SOS1 蛋白转运时，需要与载体蛋白的特定部位结合，当载体蛋白空间结构发生变化时，将物质从
细胞膜一侧转运到另外一侧，C 正确；
D、降低SOS3 蛋白的表达，会降低细胞对胁迫的敏感性，不利于植物抵抗盐胁迫，D 错误。
故选C。
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
【答案】C
【分析】分析题图：“依靠细胞膜和液泡膜上的反向转运蛋白将细胞质内的Na+逆浓度梯度排出细胞或将
Na+区隔化于液泡中”，这完全符合主动运输的特点，从而增大了细胞液的浓度，使植物细胞的吸水能力增
强，从而适应盐碱环境。
【详解】A、Na+排出细胞是逆浓度的主动运输，需要消耗呼吸作用释放的能量，因此抑制细胞呼吸会导致
Na+排出细胞速度减慢，A 正确；
B、Na+进入液泡后会导致细胞液的浓度增大，吸水能力增强，B 正确；
C、促进细胞内NSCC、KORC 基因的表达会导致大量的钠离子进入细胞，不能提高植物的抗盐性，C 错误；
D、若抑制NHXl 蛋白质的合成，则钠离子无法进入液泡，则可能会加重盐胁迫对植物的危害，D 正确。
故选C。
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
【答案】D
【分析】连续多年只种谷子一种植物，会使土壤中矿质元素含量降低，导致谷子减产。每种植物所需的营
养元素的种类及其含量的多少是不同的。若在一片土地中长期种植一种植物，则其所需的土壤中的营养元
素会很快耗尽，植物长势不好，所以应提倡轮耕（轮翻种植不同植物）。
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【详解】A、连续多年只种谷物，会使土壤中某些矿质元素含量降低，导致植物细胞所需要吸收的物质减
少，光合作用速率降低，从而导致谷物减产，A 错误：
B、长期种植谷物会大量消耗土壤中的某些必需元素，造成土壤中某些必需元素减少，而“谷田必须岁
易”指的是轮作，可以避免长期种植谷物引起的土壤中某些必需元素的减少，利于作物的生长，也可以有
效防止病虫害的发生和杂草的繁殖，B、C 错误；
D、玉米与大豆间作套种，可以增大光合面积和延长光合作用时间，进而提高光能利用率，D 正确。
故选D。
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
【答案】A
【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+与氧气，以及
ATP 和NADPH 的形成。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NADPH 的作用下还原生成淀粉等有机物。
【详解】A、连续阴雨天气，大棚中植物增产的限制因素为光照强度，在光照强度较弱的条件下，升高温
度，光合作用增强不明显而细胞呼吸明显增强，有机物消耗增多，不利于增产，应该白天适当补光或适当
降低温度，A 错误；
B、中耕松土可以促进土壤中有机物被分解者分解为无机盐和CO2，增加土壤中无机盐离子的含量及植物周
围CO2浓度，有利于光合作用的进行，B 正确；
C、“正其行，通其风”，有利于通风，增加植物间CO2浓度，有利于光合作用进行，C 正确；
D、农作物下部衰老变黄的叶片，光合作用制造的有机物少于细胞呼吸消耗的有机物，去掉这些老叶有利
于有机物积累，D 正确。
故选A。
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。
【答案】(1) C5 叶绿体、线粒体、过氧物酶体
(2) 抑制 高浓度CO2可减少Rubisco 与O2结合，减少光呼吸
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(3) 更强 C4植物叶肉细胞中高效的PEP 羧化酶能够利用极低浓度的CO2且花环状的结构使得多个
叶肉细胞中的CO2富集到一个维管束鞘细胞中，使得维管束鞘细胞CO2浓度高
【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 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）据图1 可知，在Rubisco 催化下氧气与C5反应形成C2，C2中的C 原子最终进入线粒体放出二
氧化碳，称之为光呼吸；结合题意及题图可知，参与光呼吸的细胞器的有叶绿体（产生氧气并生成有机
物）、线粒体（呼吸过程）和过氧物酶体。
（2）分析题意，GOC 支路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，从而抑制光呼吸；
细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加，原因是高浓度CO2可减少Rubisco 与O2结合，减少光呼吸。
（3）分析题意，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（卡尔文循环），
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 酶对CO2的亲和
力更强，能固定低浓度的CO2，C4植物叶肉细胞中高效的PEP 羧化酶能够利用极低浓度的CO2且花环状的结
构使得多个叶肉细胞中的CO2富集到一个维管束鞘细胞中，使得维管束鞘细胞CO2浓度高，在与O2竞争
Rubisco 中有优势，抑制光呼吸，所以C4植物光呼吸比C3植物小很多。
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
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：
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(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 。
【答案】(1)C3植物
(2) C4植物获取和固定CO2的反应在空间上分离，CAM 植物获取和固定CO2的反应在时间上分离
PEP 和C5 基粒
(3) 高 夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP 和NADPH CAM 植物夜晚开启
气孔吸收CO2以满足光合作用的需求，白天气孔关闭降低蒸腾作用，减少水分的散失，以适应高温干旱天
气
【分析】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NADPH 与氧气，以及ATP
的形成。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NADPH 的作用下还原生成有机物。
【详解】（1）由图可知，C4植物在较低的CO2浓度下也能高效进行光合作用，CAM 植物白天气孔关闭，晚
上气孔打开，持续高温干旱的极端天气下，白天气孔关闭，CO2吸收减少，则最不适应这种天气的植物是C3
植物。
（2）由图1 可知，C4植物与CAM 植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别表现在C4植物捕获
和固定CO2的反应在空间上分离（或在不同的细胞内捕获和固定CO2），CAM 植物捕获和固定CO2的反应在时
间上分离（或在夜晚捕获CO2，白天固定CO2），这些特性都是长期适应环境的结果。C4植物可固定CO2的
物质有PEP 和C5。维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，推测其可能缺少“基粒”结构，因为其中只进行的
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是卡尔文循环，该过程发生在叶绿体基质中。
（3）CAM 植物在夜晚要储存二氧化碳到液泡，故pH 夜晚比白天要低。由于夜晚没有光照，不能进行光反
应，无法为暗反应提供ATP 和NADPH，因此CAM 植物夜晚能吸收CO2，却不能合成葡萄糖。CAM 植物大多分
布于干旱地区，夜晚开启气孔吸收并储存二氧化碳以满足光合作用的需求，白天关闭气孔降低蒸腾作用减
少水分的散失，因此景天科植物夜晚开启气孔，白天关闭气孔。
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/
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____。
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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
【答案】(1) 类囊体结构薄 吸收、传递和转化光能 二氧化硅（SiO2） 可防止研磨中色
素被破坏
(2) PAO 盐浓度过高而导致植物过度失水死亡
(3) ADP 和Pi 1800
(4)BC
【分析】1、光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸
收、传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH 和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗
反应发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三
碳化合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
2、总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率。
【详解】（1）光合色素主要存在于叶肉细胞叶绿体类囊体结构薄膜上，其作用是吸收、传递和转化光能；
绿叶中色素的提取和分离实验中为了研磨充分需要向研钵中加入二氧化硅（SiO2），同时加入碳酸钙，其
目的可防止研磨中色素被破坏。
（2）分析图2 可知，A、B、C、D 四组随着盐浓度的增加PAO 基因相对表达活性逐渐增加，CLH2 基因相对
表达活性逐渐减小，且分析图1 可知随着盐浓度的增加叶绿素含量逐渐降低，则说明PAO 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，其原因可能盐浓度
过高而导致植物过度失水死亡。
（3）暗反应中的卡尔文循环可以为ATP 的合成提供原料ADP 和Pi；A 组0mmol/LNaCl 胁迫，B 组为
100mmol/LNaCl 胁迫，结合图1 可知A 组叶绿素含量较B 组高，相同条件下说明A 组的光合速率大于B 组，
结合图3 分析可知，A、B 组在该环境下的呼吸速率都为6μmol·m-1·s-1，则可判断出实现曲线代表的是B
组在不同光照条件下的净光合速率，另已知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，由于每日光照8 小时，则每日黑暗时间是16 小时，干重无变化说明每日无有机物的积累，即每
日光照8 小时净积累的有机物刚好够每日黑暗时间是16 小时呼吸作用消耗的，8×净光合速率=6×16，则
求出该条件下净光合速率=12μmol·m-1·s-1
，参照图3 净光合速率=12μmol·m-1·s-1时对应光照强度为
1800μmol·m-1·s-1。
（4）A、由题干信息知，本题实验条件：29℃为枸杞光合作用最适温度，升高培养环境温度会使光合速率
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下降，A 错误；
B、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，所以改良盐碱地土壤条件可能提高光合速率，B 正确；
C、分析图2 可知，A、B、C、D 四组随着盐浓度的增加PAO 基因相对表达活性逐渐增加，CLH2 基因相对表
达活性逐渐减小，且分析图1 可知，随着盐浓度的增加叶绿素含量逐渐降低，则说明CLH2 基因控制合成
的物质可能会抑制叶绿素的降解，C 正确；
D、本题实验条件：空气中CO2浓度，不是最适CO2浓度，所以降低CO2的浓度会使光合速率下降，D 错误。
故选BC。
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：
(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）。
【答案】(1) 叶片衰老，与叶绿素合成相关酶的活性降低，叶绿素含量减少呈现类胡萝卜素的颜色
及时去除玉米植株下部发黄叶片
(2)葡萄糖和丙酮酸的氧化分解
(3)不同株高的两种作物在垂直方向上具有分层现象，显著提高了利用光能的能力；两种植物根系在土壤
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中的深度不同，可充分利用土壤中的矿质元素；
大豆的根瘤菌具有固氮作用，可以提高土壤中氮素的含量；
植物种类增加使农田生态系统的抵抗力稳定性增加，有利于防止病虫害的爆发
【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收、
传递和转换光能，并将一部分光能用于水的光解生成NADPH 和氧气，另一部分光能用于合成ATP，暗反应
发生场所是叶绿体基质中，首先发生二氧化碳的固定，即二氧化碳和五碳化合物结合形成两分子的三碳化
合物，三碳化合物利用光反应产生的NADPH 和ATP 被还原。
【详解】（1）A 叶片是幼苗出土后第一片真叶，因此生长时间最长，明显发黄说明叶片已经严重衰老，与
叶绿素合成相关酶的活性降低，叶绿素含量减少呈现类胡萝卜素的颜色。叶绿素含量低的老叶合成有机物
的能力很低，但这些叶片昼夜消耗有机物，因此，去除老叶减少有机物的消耗可实现增产。
（2）NADH 产生于有氧呼吸第一、二阶段，因此，其中蕴含的能量来自于葡萄糖和丙酮酸的氧化分解。
（3）不同株高的两种作物在垂直方向上具有分层现象，显著提高了利用光能的能力；两种植物根系在土
壤中的深度不同，可充分利用土壤中的矿质元素；大豆的根瘤菌具有固氮作用，可以提高土壤中氮素的含
量；植物种类增加使农田生态系统的抵抗力稳定性增加，有利于防止病虫害的爆发，因此，“玉米-大
豆”间作可以增加作物产量。
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