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限时练6 环境胁迫对光合作用的影响及细胞代谢与生产实践
(选择题每小题3 分)
一、选择题
1.(2024·重庆九龙坡模拟)研究人员设计实验探究了CO2浓度对草莓幼苗各项生理指标
的影响,结果如图1 所示,其中Rubisco 酶催化CO2的固定。气孔开度是指气孔的孔径大
小,它反映了气孔开启或关闭的程度。图2 表示温度对草莓光合作用的影响。下列相关
叙述正确的是( )
图1
图2
A.适当增大环境CO2浓度有利于草莓在干旱环境中生存
B.当草莓所处环境CO2浓度升高,短时间内C5增多,ATP 和NADPH 增多
C.35 ℃是草莓生长的最适温度,5 ℃时草莓光合作用速率为0
D.35 ℃时草莓叶肉细胞间隙CO2浓度高于40 ℃时
2.(2025·湖南永州三模)将某植物引种到新环境后,其光合速率较原环境发生了一定的变
化。将在新环境中产生的该植物种子培育的幼苗再移回原环境,发现其光合速率变化趋
势与其原环境植物一致。在新环境中该植物的光合速率等生理指标日变化趋势如图所
示。下列叙述错误的是
( )
2
注:气孔导度越大,气孔开启程度越大。
A.新环境中该植物光合速率变化趋势的不同是由环境因素引起的
B.图中光合作用形成ATP 最快的时刻是10:00 时左右
C.10:00~12:00 时光合速率明显减弱,其原因可能是酶的活性减弱
D.气孔导度增大,能够提高蒸腾速率,有助于植物体内水和有机物的运输
二、非选择题
3.(10 分)(2025·河南模拟)为在干旱环境中栽培红豆杉提供科学依据,某农科院通过控制
土壤的含水量来模拟正常环境(土壤含水量为22%)、轻度干旱(土壤含水量为15%)、中
度干旱(土壤含水量为10%)、重度干旱(土壤含水量为7%)条件,并测定了红豆杉在不同
模拟条件下的部分生理指标,结果如图所示。请回答下列问题。
图1 不同干旱胁迫对红豆杉叶片光合参数的影响
图2 不同干旱胁迫下红豆杉叶片
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可溶性糖和可溶性蛋白含量变化
01234567891
0
(1)植物气孔的开闭会影响植物叶片的光合作用、
(答2 点)等生理过程。导致光合作用降低的因素分为气孔限制因素和非气孔限制因素。
红豆杉的净光合速率随着干旱胁迫强度的增大而下降,根据图1 的信息 (填“能”
或“不能”)确定这是由气孔限制因素导致的,理由是
。
根据图1 可得出的合理结论为 。
(2)在干旱胁迫下,红豆杉叶片中可溶性糖和可溶性蛋白的含量增多,增强了红豆杉的抗
旱性。据图2 可知,二者在叶片中的含量与干旱胁迫强度之间的变化规律是
(用文字和符号表示),这种变化会影响红豆杉的抗旱性,其作用机理:
。
(3)在干旱胁迫下,影响红豆杉幼苗生长的因素还可能有光合色素的含量变化。根据光合
色素溶液的浓度与其光吸收值成正比,选择适当波长的光可对色素含量进行测定。测定
叶绿素含量时,实验设定的波长应为 光的波长。
4.(10 分)(2025·广东卷)我国科学家以不同植物为材料,在不同光质条件下探究光对植物
的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO2响应曲线(图a);比较了突变体与野
生型水稻水分消耗的差异(图b),鉴定到突变体发生了PIL15 基因的功能缺失,并确定该
基因参与脱落酸信号通路的调控。
图a
4
图b
回答下列问题。
(1)图a 中,当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol/mol 范围时,红光条件下光合速率的限制因
子可能是 ,推测此时蓝光条件下净光合速率更高的原因是
。
(2)图b 中,突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近,推测其原因是
。
(3)归纳上述两个研究内容,总结出光影响植物的两条通路(图c)。通路1 中,①吸收的光
在叶绿体中最终被转化为 。通路2 中吸收光的物质②为 。用箭头完
成图c 中②所介导的通路,并在箭头旁用“(+)”或“(-)”标注前后两者间的作用,(+)表示
正相关,(-)表示负相关。
图c
(4)根据图c 中相关信息,概括出植物利用光的方式: 。
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参考答案
1.A 解析 由图1 可知,增大环境CO2浓度时,草莓幼苗气孔开度降低,能减少水分散失,
有助于草莓幼苗生存,同时Rubisco 酶活性上升,有利于草莓幼苗进行光合作用,故适当增
大环境CO2浓度有利于草莓在干旱环境中生存,A 项正确。将草莓从低浓度CO2环境迁
入高浓度CO2环境中,短时间内CO2固定增强,对C5的消耗增加,C5减少,C3生成增多,C3
的还原增强,故ATP 和NADPH 的消耗增多,其含量减少,B 项错误。35 ℃时净光合速率
最快,最适宜草莓生长,5 ℃时净光合速率为0,此时光合速率等于呼吸速率,C 项错误。40
℃下,气孔开放程度较低,进入胞间的CO2较少,但由于净光合速率也较低,被吸收进细胞
的CO2也较少,35 ℃下,气孔开放程度较高,进入胞间的CO2较多,但此时净光合速率最大,
被吸收进细胞的CO2也更多,所以两种温度下的胞间CO2浓度无法比较,D 项错误。
2.D 解析 植物的表型既由基因型决定,也受环境影响,在新环境中产生的该植物种子培
育的幼苗,其遗传特性与亲代基本相同,从而排除遗传因素的影响;当迁回原环境后,其光
合速率变化趋势与其原环境植物一致,说明该植株在原环境与新环境的光合速率变化趋
势的不同是由环境因素引起的,A 项正确。10:00 时光合速率最大,因此光反应最快,形成
ATP 的速率也最快,B 项正确。10:00~12:00 时光合速率明显减弱,但此阶段气孔导度很
高,因此限制光合作用的因素不是CO2浓度,影响因素可能是10:00 到12:00 温度较高降
低了光合作用相关酶的活性,光合速率明显下降,C 项正确。气孔导度增大,能够提高蒸
腾速率,有助于植物体内水分和无机盐的运输,D 项错误。
3.答案 (1)蒸腾作用、呼吸作用 不能 气孔导度降低导致胞间CO2浓度下降进而使净
光合速率降低时,光合速率降低是由气孔限制因素导致,而图中没有胞间CO2浓度参数
不同干旱胁迫对红豆杉叶片光合参数有显著的影响(合理即可)
(2)可溶性糖和可溶性蛋白在叶片中的含量均为重度干旱>中度干旱>轻度干旱>对照组
二者含量增加,使细胞内渗透压升高,吸水能力增强,可缓解干旱对细胞的伤害
(3)红
解析 (1)CO2等气体通过气孔进出植物细胞,故植物气孔的开闭会影响植物叶片的光合
作用、蒸腾作用、呼吸作用等生理过程;分析图1,气孔导度降低导致胞间CO2浓度下降
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进而使净光合速率降低时,光合速率降低是由气孔限制因素导致,而图中没有胞间CO2浓
度参数,故根据图1 的信息不能确定这是由气孔限制因素导致的;但据图1 可知,不同干旱
情况下,红豆杉叶片的净光合速率不同,故不同干旱胁迫对红豆杉叶片光合参数有显著的
影响。
(2)分析图2,实验的自变量是干旱情况,因变量是可溶性糖和可溶性蛋白的含量,据图2 可
知,二者在叶片中的含量与干旱胁迫强度之间的变化规律均为重度干旱>中度干旱>轻度
干旱>对照组;植物的抗旱能力与渗透压有关,故推测这种变化会影响红豆杉的抗旱性,其
作用机理:二者含量增加,使细胞内渗透压升高,吸水能力增强,可缓解干旱对细胞的伤害。
(3)叶绿素包括叶绿素a 和叶绿素b,主要吸收红光和蓝紫光,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫
光,故测定叶绿素含量时,实验设定的波长应为红光的波长。
4.答案 (1)光照强度、光质等 蓝光能促进光合作用相关酶的活性(或蓝光被光合色素
吸收后转化为化学能的效率更高等)
(2)突变体中PIL15 基因功能缺失,阻断了脱落酸信号通路对气孔开放程度的调控,使得气
孔开放程度在远红光和红光条件下无明显差异
(3)有机物中的化学能 光敏色素
光敏色素
PIL15 基因
脱落酸信号通路
气孔开放程度
(4)通过叶绿体中的光合色素吸收光能用于光合作用合成有机物;通过光敏色素吸收光信
号调控基因表达,影响植物生理过程
解析 (1)当胞间CO2浓度在900~1 200 μmol/mol 范围时,从图a 中红光曲线来看,随着胞
间CO2浓度增加,光合速率不再上升,说明此时CO2浓度不是限制因子,而可能是光照强
度、光质等其他因素限制了光合速率。对于蓝光下净光合速率更高的原因,可能是蓝光
能够促进光合作用中相关酶的活性,或者蓝光被光合色素吸收后转化为化学能的效率更
高等。
(2)已知红光下植物的相关反应与白天相似,远红光下植物的相关反应与夜间相似,突变
体发生了PIL15 基因的功能缺失,且该基因参与脱落酸信号通路的调控。在远红光与红
光条件下蒸腾速率接近,推测原因可能是突变体中PIL15 基因功能缺失,使得脱落酸信号
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通路对气孔开放程度的调控作用减弱,导致在不同光质(远红光和红光)下气孔开放程度
变化不大,从而蒸腾速率接近。
(3)通路1 中,①为光合色素,吸收的光在叶绿体中最终被转化为有机物中的化学能。通路
2 中吸收光的物质②为光敏色素。由于突变体发生PIL15 基因功能缺失后,在远红光与
红光条件下蒸腾速率接近,可推测光敏色素吸收光信号后,通过影响PIL15 基因的表达,
进而影响脱落酸信号通路,对气孔开放程度进行调控。且从图b 中突变体在远红光和红
光下蒸腾速率变化不大,野生型在红光条件下蒸腾速率较大,可推断光敏色素对PIL15 基
因表达的影响是负相关,PIL15 基因对脱落酸信号通路是正相关,脱落酸信号通路对气孔
开放程度是负相关。
(4)根据图c 中相关信息,植物利用光的方式有:通过叶绿体中的光合色素吸收光能,将其
转化为化学能用于光合作用合成有机物;通过光敏色素吸收光信号,调控基因(如PIL15
基因)表达,进而影响植物的生理过程(如通过脱落酸信号通路调控气孔开放程度)。
