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重难点05 光合作用突破
目录
1.命题趋势：明考情知方向
2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱
（1）色素的组成、分布、合成和作用
（2）光合作用过程、物质变化
（3）光合作用的影响因素分析
（4）光合作用的特殊途径
3.创新情境练：知情境练突破
4.限时提升练：（30min）综合能力提升
考点
历年考情分析
2025 考向预测
色素的组成、分布、合成
和作用
2021 辽宁：叶绿素的提取和分离
2022 辽宁：浒苔的光合色素的提取、分离和含
量测定
①命题形式:联系生产生活
情境或科研情境命制。多以
文字或图示形式结合大学教
材中光合作用过程命题，或
以科研成果中外界因素对该
过程影响的实验数据表或坐
标曲线图形式命题，难度相
对较大。
②热点情境:水稻、玉米等
田间作物的种植情境;探究
某物质对光合作用的影响等
科研情境;大棚种植、间作
套种等生产、生活实践情
境。
③创新考法:很可能结合光
呼吸、CAM 途径、C4 途径
等考查光合作用的过程分
析。
光合作用过程、物质变化
2021 辽宁：CO2的浓缩机制
光合作用的影响因素分析
2021 辽宁：植物工厂
2022 辽宁：光合作用关键酶Y 的粗酶液制备和
活性测定
2023 辽宁：盐碱胁迫和光照强度对花生叶绿素
含量的影响
光合作用的特殊途径
2024 黑吉辽：创新考察进行光呼吸的植物与C4
植物光合作用强度的关系。
1.掌握“4、2、1”突破色素提取分离实验
实验
色素的提取
色素分离
4 个试剂
CaCO3 ：防止
色素被破坏
SiO2：使研磨更
充分
无水乙醇：溶
解色素
层析液（成分为石油醚、丙酮、
苯）：
分离色素
2 个原理
绿叶中的色素能够溶解于有机溶剂（如无水乙
醇）中
色素在层析液中的溶解度不同，溶
解度高的随层析液在滤纸上扩散的
快，反之则慢
1 个口诀
在滤纸条上从上到下的色素带依次
1
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是“胡黄ab”
2.光合作用的过程及物质变化
（1）光反应与暗反应关系的2 个必知结论
(1)光反应可为暗反应提供NADPH、ATP，暗反应可为光反应提供NADP+、ADP 和Pi。
(2)没有光反应(处于无光环境)，暗反应无法进行;没有暗反应，有机物无法合成光反应也会受到抑制。
（2）光合作用过程中3 大错误认知
错误认知
正确表述
1
光反应产生的能量只用于暗反应
光反应产生的能量主要用干暗反应
2
光合作用所有过程均需要酶的催化
光合色素吸收光能不需要酶，光能转变为化学能的
过程需要酶
3
光合产物都是淀粉
光合产物有葡萄糖、蔗糖、淀粉等
3.光合作用的影响因素分析
（1）必会的限制光合作用因素判断技巧
光合作用曲线图中曲线上升部分的限制因素是横坐标所示的因素,水平部分的限制因素是横坐标所示因
素外的其他因素。
（2）环境因素骤变时,短时间内物质变化2 大分析模型
(1)突然减弱光照(其他条件不变)的物质变化模型
突然减弱光照→光反应减弱，NADPH、ATP、O2产生量减少→暗反应中C3的还原减弱，CO2的固定短
时间内仍正常进行一短时间内C3含量上升，C5含量下降。
(2)突然降低CO2浓度(其他条件不变)的物质变化模型
突然降低CO2浓度→光合作用的暗反应中CO2的固定减弱，短时间内C3的还原仍正常进行→短时间内
2
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C3含量下降，C5含量上升。
口诀速记：光5 碳3 正相关，3 与其他都相反，即光照强度与C5含量呈正相关，CO2浓度与C3含量呈正相
关，C3含量与C5含量、NADPH 含量、ATP 含量的变化趋势相反。
（3）深究2 类因素对光合作用影响的机理
内部
因素
①叶龄：新长出的嫩叶，气孔尚未形成或开放程度小，光合色素含量低等，常导致光合速率较
低。
②光合产物的输出：光合产物(如蔗糖)从叶肉细胞中输出的速率会影响叶肉细胞内部的光合速
率。
③植物器官不同、植物种类不同，光合速率也不一定相同。
④光合色素的含量、与光合作用有关的酶的数量和活性等也会影响光合作用。
外部
环境
因素
①光：光照强度影响光反应速率，进而影响暗反应速率：光质对光合作用也会产生影响。
②温度：温度主要通过影响光合作用过程中相关酶的活性，进而影响光合速率。当温度改变时，
不管是光反应还是暗反应都会受影响。
CO
③
2浓度：CO2参与 CO2的固定，主要影响暗反应阶段。
④除上述因素外，N、P 等是合成酶、ATP、NADPH、磷脂等的重要元素，矿质元素供应不足也
会影响光合速率；植物叶片水分减少,气孔部分关闭，叶肉细胞对CO2的吸收减少，也会使光合速
率下降。
4.光合作用的特殊途径
光合作用的特殊途径包括光呼吸、C4 途径、CAM 途径等。 近年高考对光合作用特殊途径考查增
多， 解决此类试题需要明确每种特殊途径的特点及意义：
特殊途径
特点
意义
光呼吸
所有进行光合作用的细胞在光照和高O2
低CO2情况下发生的现象
光呼吸是光合作用中损耗能量的副反应。光呼
吸可消除多余的 NADPH 和ATP，减少细胞受
损的可能，但光呼吸越强，光合生产率相对越
低
C4途径
C4植物的 PEP 羧化酶对 CO2具有高亲
和力；CO2 中的碳首先在叶肉细胞中转
移到C4中，然后在维管束鞘细胞中转移
到C3中
在高温、光照强烈、干早条件下，植物气孔导
度减小时，C4 植物能够利用较低浓度的CO2，
比C3 植物的光合能力更强，并且无光合“午
体”现象
CAM 途径
景天科植物夜间气孔开放，吸收CO2，
形成苹果酸储存于液泡中；白天气孔关
闭，苹果酸脱羧释放 CO2用于光合作用
具有CAM 途径的植物适于在高温干旱地区生
长，能够减少蒸腾作用散失的水分
（建议用时：30 分钟）
1．（新角度·绿叶中色素的提取和分离）迁移率（Rf）是用纸层析法分离混合色素中各种成分的重要指
标，也可用于各色素的鉴定，迁移率=色素移动距离/溶剂移动距离。下表是叶绿体中色素层析结果（部分
数据）。相关叙述正确的是（ ）
3
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溶剂
色素1
色素2
色素3
色素4
实验组1
7．8
？
？
1．9
？
实验组2
8．2
？
？
1．5
？
实验组3
8．0
？
？
1．4
？
平均移动距
离
8．0
7．6
？
？
0．8
迁移率
（Rf）
无
0．95
0．53
？
0．10
A．该实验需先用苯、丙酮、石油醚配制成的层析液提取叶绿体中的色素
B．色素3 的迁移率（Rf）为0．2，若植物体缺Mg2＋，其含量会减少
C．在层析液中的溶解度最大的是色素1，在滤纸条上扩散速度最快的是色素4
D．能够吸收蓝紫光的只有色素1 和色素2，能够吸收红光的只有色素3 和色素4
2．（光合作用的应用）将新疆的哈密瓜引种到南方地区，为尽量保持其原有的产量和甜味，所采用的措
施不包括（ ）
A．适当延长光照时间 B．采用一定的紫外线和红外线照射
C．适当增加昼夜温差 D．适当增加光照强度
3．（光合色素的种类）如图为正常绿叶的叶绿素 a 的吸收光谱、色素总吸收光谱以及光合作用的作用光
谱（作用光谱代表不同波长下植物的光合作用效率）。由图中信息分析，下列叙述错误的是（ ）
A．色素的吸收光谱可以通过测量对不同波长光的吸收值来绘制，作用光谱可以通过测量不同波长相应
的O2释放量来绘制
B．总吸收光谱与叶绿素 a 吸收光谱曲线不吻合，说明绿叶中还含有其他吸收光能的色素
C．总吸收光谱与作用光谱表现出高度一致性，说明绿叶中色素吸收的光能几乎都能用于光合作用
D．总吸收光谱与作用光谱在 450～500 nm 波长处出现较大差异，说明其他色素对能量的转换效率比叶
绿素对能量的转换效率高
4．（新角度·光照过强时植物的自保）光能为绿色植物光合作用提供动力，但光照过强会损伤光系统，
引起光抑制现象。下图1 为叶绿体内的部分代谢过程，其中①~③表示生理过程。请回答下列问题：
4
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(1)光合作用中光反应过程的发生场所是 ，其上的光系统包括PSI 和PSII。当光照强度增强时，光反应
产生的 等物质会随之增加，直接影响暗反应中 (填图中序号)过程，此时限制光合速率的非生物
因素主要有 。
(2)当光照过强时, PSII 会产生大量的 与 O2 结合形成的
、H2O2等活性氧物质，但植物能通过多种方
式对自身进行光保护。
Ⅰ.当光照强度持续增强超过光饱和点后，叶绿体以其窄面向着光源，并沿 (填“垂直”或“平行”)于入
射光方向排列，以减小叶绿体的受光面积。
Ⅱ.在强光下叶肉细胞中的花青素含量会增加，其在450-550nm(蓝绿光)有吸收峰，可减少 (填物质)对
光的吸收。
Ⅲ.强光下 RuBP 的氧化过程增强，可通过消耗 以减少活性氧物质的产生，避免损伤光系统；还可通
过产生 ，参与卡尔文循环。
(3)研究发现，强光下脱落酸(ABA)对清除叶绿体中的 H2O2 和缓解光抑制起重要作用, 主要机理如图2。
PP2C 是 ABA 信号途径的关键调节因子，据图可推测PP2C 的作用最可能是 (填“促进”或“抑
制”)SnRK2 的活化, 从而影响APX2 基因的表达。ABA 发挥作用后，除正常降解外，还能形成糖基化的
ABA-GE,当需要时ABA-GE 又可快速水解释放出ABA。这种ABA 含量的动态调控的意义是 。
5
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5．（新情境·藻类的另类碳浓缩途径）植物每年所固定的碳约占大气中碳总量的1/5，约等于化石燃料燃
烧所排碳量的10 倍之多。研究人员通过研究植物体内碳的转移途径，进一步提高植物的固碳能力，助力减
少大气中的CO2浓度，实现“碳中和、碳达峰”。
(1)光能被叶绿体内类囊体薄膜上的 捕获，将水分解后，由 驱动在叶绿体基质中进行的暗反应，将
CO2转化为储存化学能的糖类。
(2)绿色植物在光照条件下还能进行光呼吸，具体过程如图所示。R 酶具有双重催化功能，在高CO2浓度、
低O2浓度时，催化CO2与C5结合，生成C3，在低CO2浓度、高浓度O2时，催化O2与C5结合，生成C3和
乙醇酸。试从物质、能量及反应条件和场所的角度，分别比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点 。
(3)有些生活在海水中的藻类具有图示的无机碳浓缩过程，能够减弱光呼吸，提高光合作用效率，其原因是：
植物通过 方式吸收HCO3
-，最终使 。
(4)研究人员通过向水稻叶绿体中引入人工设计合成的一条代谢途径（GOC），能直接在叶绿体中催化乙醇
6
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酸转化成CO2，同时抑制叶绿体膜上乙醇酸转运蛋白基因的表达，最终提高了水稻的净光合速率。GOC 型
水稻净光合速率高于野生型水稻的原因包括___。
A．GOC 型水稻新增的代谢途径，增加了乙醇酸利用率
B．GOC 型水稻新增的代谢途径，直接加速了C3再生C5
C．GOC 型水稻新增的代谢途径，减少了叶绿体中CO2损失
D．GOC 型水稻内催化乙醇酸转化成CO2的酶活性比R 酶活性高
6.（影响光合作用的因素和CO2浓缩机制结合）小球藻具有CO2浓缩机制（CCM），可利用细胞膜上的
HCO3
-蛋白（ictB）将海水中的HCO3
-转运进细胞，在碳酸酐酶（CA）作用下HCO3
-和H+反应生成CO2，使
细胞内的CO2浓度远高于海水。为研究不同光照强度和CO2浓度对CCM 的影响，科研人员将培养在海水
中的小球藻分别置于低光低CO2（LL）、低光高CO2（LH）、高光低CO2（HL）、高光高CO2（HH）四
种条件下培养，四组小球藻均处于最适温度。测定结果如下图所示。
(1)通过测定色素提取液在 （选填“红光”、“蓝紫光”或“红光和蓝紫光”）下的吸光率，可计算
小球藻中叶绿素的含量。
(2)据图1 可知，影响海水中小球藻生长的主要因素是 。随着培养时间的延长，培养液pH 达到稳定
时的pH 称为pH 补偿点。据图2 结果可知，HL 组的pH 补偿点 （选填“最高”或“最低”），原因
是 。
(3)为研究光合作用中碳原子的转移路径，科学家曾经进行如下实验：向小球藻悬浮液中通入
14CO2用
14CO2
同化处理不同的时间→用沸腾的酒精处理→蒸发浓缩→双向纸层析（第一次层析后，将滤纸旋转90°进行
第二次层析的方法）→放射自显影。结果如下：
7
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①据图（点样处位于图中滤纸左下角）可知，CO2被固定生成的第一种产物是 ，光反应产生的
为该产物最终还原成糖类提供能量。
14CO2同化5s 的结果显示，PEPA、PGA 和磷酸糖在 （填“垂
直”或水平）方向层析时溶解度差异显著。
②本实验是通过控制 来探究CO2中碳原子的转移路径。
（建议用时：40 分钟）
1．（2021 年新高考辽宁生物高考真题）下列有关中学生物学实验中观察指标的描述，正确的是（ ）
选
项
实验名称
观察指标
A
探究植物细胞的吸水和失水
细胞壁的位置变化
B
绿叶中色素的提取和分离
滤纸条上色素带的颜色、次序和宽窄
C
探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌培养液的浑浊程度
D
观察根尖分生组织细胞有丝分裂
纺锤丝牵引染色体的运动
2．（2021 年新高考辽宁生物高考真题）植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农
业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是（ ）
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
3．（辽宁省东北育才学校2024-2025 学年高三上学期联合考试）关于实验的叙述，错误的是（ ）
A．探究光照强度对光合作用强度的影响时，烧杯中应加入富含CO2的清水或1%～2%的NaHCO3
B．在淀粉和蔗糖溶液中分别加入淀粉酶，再用碘液鉴定可以证明酶的专一性
C．性状分离比模拟实验中用不同球的随机结合模拟生殖过程中雌雄配子的随机结合
D．在观察紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离与复原的实验中不用单独设置对照组
4．（2024 届辽宁省沈阳市第二中学高三下学期第五次模拟考试）黑藻是一种分布较广的水生植物，也是
高中生物学实验中常见的实验材料。下列有关说法正确的是（ ）
A．从黑藻叶片中提取的光合色素只吸收可见光中的红光和蓝紫光
B．欲测定黑藻植株的总光合速率，应分别在白天和晚上测定释放或消耗氧气的速率
C．黑藻叶片细胞在发生质壁分离过程中，可观察到其原生质体体积变小、绿色加深
D．欲观察到清晰的黑藻染色体形态，应选用处于有丝分裂前期的细胞标本
8
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5.（辽宁省沈阳市第二十中学2024—2025 学年高三上学期第三次模拟）为探究盐胁迫下植物的抗盐机理及
其对生长的影响，科研人员以海水稻为材料，测得高盐胁迫条件下（NaCl 浓度200mmol/L）叶肉细胞和不
同浓度NaCl 培养液条件下根部细胞的相关数据，结果分别如图1、图2 所示。不考虑实验过程中海水稻呼
吸作用变化的影响。
(1)光合色素主要包括 。在色素提取和分离实验中，色素分离的原理是 。
(2)据图1 分析，在高盐胁迫条件下，海水稻叶肉细胞前15 天光合色素含量无明显变化，但胞间CO2浓度
降低，最可能原因是 ；第15 天之后胞间CO2浓度逐渐上升，可能原因是 。
(3)海水稻耐盐与其特有的调节机制有关。
①若以150mmol/L 的NaCl 溶液浓度作为低盐和高盐胁迫的分界线，结合图2 分析，海水稻根部细胞适应
低盐和高盐胁迫的调节机制有何不同? 。
②在高盐胁迫条件下，海水稻根部细胞还可通过多种“策略”降低细胞质中Na+浓度，从而降低盐胁迫的
损害，部分生理过程如图3 所示。据图3 分析，盐胁迫条件下，植物根部细胞降低Na+毒害的“策略”有
（答出一点即可）。
6.（2024 年新课标高考生物真题黑吉辽卷）在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低
时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成
光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
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光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。
(1)反应①是 过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH 的场所是 和 。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株（WT），得到转基因株系1 和2，测定
净光合速率，结果如图2、图3。图2 中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和
（填生理过程）。7—10 时株系1 和2 与WT 净光合速率逐渐产生差异，原因是 。据图3 中的数据
（填“能”或“不能”）计算出株系1 的总光合速率，理由是 。
(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1 进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是 。
7.（2024 届辽宁省锦州市某校高三下学期考前测试）阳生植物在高密度种植时为了获得足够的光源，会产
生一系列的表型变化，被称为避荫反应。给予植物一定比例的红光和远红光（R/FR）处理，可以模拟植物
荫影环境（SH）下引发的避荫反应。科研人员以正常白光处理组为对照组（WL），探究了番茄在荫影环
境（SH）下的避荫反应特征及可能的内在分子机制，结果及相关数据如图一所示（假设开花时间未受影
响）。回答下列问题：
10
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(1)阳光对于植物来说具有极其重要的作用，一方面光是植物进行光合作用的 ，另一方面光可以作为
一种 ，影响、调控植物的生长发育过程。
(2)光合作用效率最大的光是 光和 光，而远红光几乎不能被植物用于光合作用。模拟植物荫影
环境应该 （填“升高”或“降低”）R/FR 比值。
(3)荫影环境下番茄所结果实重量下降，根据图一信息推测可能原因：① 合成量减少， 阶段受
阻， 生成速率降低，进而影响了 阶段的进行，降低了光合产物的制造量；②
。
(4)植物感知光信号据此调整生长发育，说明植物具有接受光信号的受体分子，如光敏色素（friop、
friself、tri/phyB1、phyB2）、蓝光受体（cryl）等。实验中对番茄不同光受体的突变体进行了表型检测，如
图二所示。由实验结果推知：主要吸收红光和远红光并感受其变化，在调控荫影下番茄的节间伸长方面发
挥主要作用的受体分子是 ，原因是 。
8.（2023 年新高考辽宁卷高考真题）花生抗逆性强，部分品种可以在盐碱土区种植。下图是四个品种的花
生在不同实验条件下的叶绿素含量相对值（SPAD）（图1）和净光合速率（图2）。回答下列问题：
(1)花生叶肉细胞中的叶绿素包括 ，主要吸收 光，可用 等有机溶剂从叶片中提取。
(2)盐添加量不同的条件下，叶绿素含量受影响最显著的品种是 。
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(3)在光照强度为500μmol·m2·s¹、无NaCl 添加的条件下，LH12 的光合速率 （填“大于”“等于”或
“小于"）HH1 的光合速率，判断的依据是 。在光照强度为1500μmolm2·s-1、NaCl 添加量为3．0g·kg¹
的条件下，HY25 的净光合速率大于其他三个品种的净光合速率，原因可能是HY25 的 含量高，光反
应生成更多的 ，促进了暗反应进行。
(4)依据图2，在中盐（2．0g·kg-1）土区适宜选择种植 品种。
9.（2022 年新教材辽宁生物高考真题）浒苔是形成绿潮的主要藻类。绿潮时浒苔堆积在一起，形成大量的
“藻席”，造成生态灾害。为研究浒苔疯长与光合作用的关系，进行如下实验：
Ⅰ．光合色素的提取、分离和含量测定
(1)在“藻席”的上、中、下层分别选取浒苔甲为实验材料，提取、分离色素，发现浒苔甲的光合色素种类
与高等植物相同，包括叶绿素和 。在细胞中，这些光合色素分布在 。
(2)测定三个样品的叶绿素含量，结果见下表。
样品
叶绿素a（mg·g-1）
叶绿素b（mg·g-1）
上层
0.199
0.123
中层
0.228
0.123
下层
0.684
0.453
数据表明，取自“藻席”下层的样品叶绿素含量最高，这是因为 。
Ⅱ．光合作用关键酶Y 的粗酶液制备和活性测定
(3)研究发现，浒苔细胞质基质中存在酶Y，参与CO2的转运过程，利于对碳的固定。
酶Y 粗酶液制备：定时测定光照强度并取一定量的浒苔甲和浒苔乙，制备不同光照强度下样品的粗酶液，
流程如图1。
粗酶液制备过程保持低温，目的是防止酶降解和 。研磨时加入缓冲液的主要作用是
稳定。离心后的 为粗酶液。
(4)酶Y 活性测定：取一定量的粗酶液加入到酶Y 活性测试反应液中进行检测，结果如图2。
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在图2 中，不考虑其他因素的影响，浒苔甲酶Y 活性最高时的光照强度为 μmol·m-2·s-1（填具体
数字），强光照会 浒苔乙酶Y 的活性。
10.（2024 年东北三省四校高三下学期第四次模拟考试）材料一：马铃薯植株下侧叶片合成的有机物通过
筛管主要运向块茎贮藏。图1 是马铃薯光合作用产物的形成及运输示意图，图2 是蔗糖进入筛分子-伴胞复
合体的一种模型。
材料二：科研人员以Q9、NB1、G2 三个品种的马铃薯为材料，研究不同光周期处理对马铃薯块茎产量的
影响，在24h 昼夜周期中对马铃薯幼苗分别进行16h（长日照）、12h（中日照）、8h（短日照）三种光照
时间处理，保持其他条件相同且适宜，培养一段时间后，发现长日照组叶绿素含量最高，但只有中日照和
短日照组有块茎生成，结果如图3。
(1)图1 所示的代谢过程中，需要光反应产物参与的过程是 （填图中编号）。为马铃薯叶片提供
C18O2，块茎中会出现
18O 的淀粉，请描述
18O 转移的路径 （填下列编号并排序）。
13
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C
①
5
C
②
3
C
③
18O2 ④18O ⑤淀粉 ⑥碳酸丙糖 ⑦蔗糖
(2)研究发现，叶绿体中淀粉的大量积累可能会导致 （填下列编号）结构被破坏，进而直接影响光反
应。保卫细胞中淀粉含量增加会降低气孔导度，使 ，进而抑制暗反应。
①类囊体 ②线粒体 ③叶绿体 ④细胞质膜
(3)图2 中乙（SUT1）是一种蔗糖转运蛋白，在成功导入蔗糖转运蛋白反义基因的马铃薯植株中SUT1 的表
达水平降低，叶片中可溶性糖和淀粉总量 ，最终导致块茎产量 。
(4)图3 实验结果表明，单位时间内光周期影响平均单株块茎产量增量最高的实验组是 。
(5)进一步研究表明，在16h 光照下，G2 无匍匐茎生成，Q9 和NB1 仅有部分植株产生匍匐茎。下列关于
16h 光照下没有生成马铃薯块茎的原因可能有______。
A．长日照导致暗反应时间不足，光合速率低
B．马铃薯匍匐茎是块茎形成的必要条件
C．长日照导致马铃薯叶片叶绿素含量下降
D．长日照不利于有机物向块茎运输
14
