专题6 环境因素对光合作用影响的 图表及实验分析

与阳生植物相比，阴生植物的光饱和点低，所以阴生植物的光极限范围一般小于阳生植物， $ \mathrm{A} $ 正确。在光合作用最适温度下适当升温，光合作用速率下降，若细胞呼吸速率增大，光补偿点可能右移， $ \mathrm{B} $ 错误。限制光合作用的外因主要包括温度、 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度和光照强度，达到 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 极限时，光合作用速率不随光照强度增强而增大，则限制光合作用速率的因素可能是 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度或温度， $ \mathrm{C} $ 正确。施肥过多会造成土壤溶液浓度过大，植物吸水困难，甚至失水；施肥不足，植物可能缺乏矿质元素如 $ \mathrm{N} $ 、 $ \mathrm{P} $ 、 $ \mathrm{M}\mathrm{g} $ 等，从而影响叶绿素和相关酶的合成， $ \mathrm{D} $ 正确。

由图可知，在 $ \mathrm{a}\mathrm{b} $ 段，随着 $ {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3} $ 浓度的增加，光合作用速率逐渐增强，释放的氧气量增多，叶圆片上浮至液面所用的平均时间减少， $ \mathrm{A} $ 正确；据图分析，在 $ \mathrm{b}\mathrm{c} $ 段叶圆片上浮至液面的时间基本不再随 $ {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3} $ 溶液浓度的增加而变化，说明已经达到二氧化碳饱和点，此时限制光合作用的因素是光照强度或温度等，故单独增加光照强度或温度，都可能提高光合速率，从而缩短叶圆片上浮至液面的时间， $ \mathrm{B} $ 正确；在 $ \mathrm{c} $ 点以后，因 $ {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3} $ 溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致光合作用速率下降，产生氧气量减少，叶圆片上浮至液面所用的时间增加， $ \mathrm{C} $ 正确；配制的 $ {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3} $ 溶液中不含氧气，但随着叶圆片光合作用的进行，释放氧气，所以实验过程中叶圆片能进行有氧呼吸， $ \mathrm{D} $ 错误。

本实验为研究 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度和温度升高对三角褐指藻光合速率和呼吸速率的影响，自变量是不同浓度的 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 和不同的温度， $ \mathrm{A} $ 正确；由题图可知，高浓度 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 条件下， $ 20\mathrm{℃} $ 温度环境三角褐指藻的净光合速率更大，更有利于培育三角褐指藻， $ \mathrm{B} $ 错误；由题图可知， $ 20\mathrm{℃} $ 时， $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度升高导致三角褐指藻的光合速率和呼吸速率均上升， $ \mathrm{C} $ 正确；由题图可知， $ 24\mathrm{℃} $ 时， $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度升高对三角褐指藻光合作用影响较小，但促进其呼吸作用， $ \mathrm{D} $ 错误。

光反应产生 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 与 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ ，碳反应中 $ {\mathrm{C}}_{3} $ 的还原消耗 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 与 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ ；由题图可知，光照开始后短时间内， $ {\mathrm{O}}_{2} $ 释放速率大于 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 吸收速率， $ {\mathrm{C}}_{3} $ 消耗速率大于 $ {\mathrm{C}}_{3} $ 产生速率，故叶绿体内 $ {\mathrm{C}}_{3} $ 的含量会下降， $ \mathrm{A} $ 正确。由于该实验的材料是离体的叶绿体，所以实验测出的 $ {\mathrm{O}}_{2} $ 释放速率为总光合作用速率， $ \mathrm{B} $ 正确。由于氧气的释放速率可代表光反应速率，光反应能产生 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ ；碳反应固定二氧化碳， $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 吸收速率可表示碳反应速率，碳反应消耗 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ ，所以阴影部分可表示光照初始 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 的积累量， $ \mathrm{C} $ 正确。由 $ \mathrm{C} $ 项分析可知， $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 有积累，光暗交替时碳反应能更充分地利用光反应产生的 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ ，故光照总时间及实验时间相同的条件下，光暗交替制造的有机物量可能大于连续光照制造的有机物量， $ \mathrm{D} $ 错误。

（1） 据表格信息可知，本实验的自变量是枸杞品种和干旱胁迫程度（正常供水、轻度干旱、中度干旱和重度干旱）。

（2） 在光反应阶段，光能被叶绿体类囊体膜上的色素捕获后，进行水的光解，产生 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 和 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ ，从而使光能转化成 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 和 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ 中的化学能，所以水分供应不足会导致光反应的产物 $ \mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P} $ 和 $ \mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}\mathrm{H} $ 减少，进而影响暗反应中 $ {\mathrm{C}}_{3} $ 的还原，使有机物合成减少，净光合速率降低。

（3） 据表可知，在正常温度条件下，干旱胁迫对于品种 $ \mathrm{A} $ 光合速率的影响是使其气孔开度减小，导致其吸收 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 减少，胞间 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度下降，从而进一步抑制光合作用的进行，使净光合速率降低。若要设计实验验证高温处理会使光合速率降低，可以在上述实验的基础上设计高温处理，然后检测胞间 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度和净光合速率。

（4） 根据表中实验结果可知，随着干旱胁迫程度的加深，品种 $ \mathrm{A} $ 的胞间 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 浓度和净光合速率下降幅度较小，因此随着当地气候的变化（气温升高和干旱加剧），更适合在当地种植的是品种 $ \mathrm{A} $ 。

（1） 金银花的光合色素主要分布在叶肉细胞叶绿体的类囊体薄膜上。由于叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，因此可用无水乙醇提取光合色素。

（2） 图中黄花金银花与京九红金银花净光合速率在15时相同，而固定 $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 速率 $ = $ 净光合速率 $ + $ 呼吸速率，由于图中无法看出两种金银花的呼吸作用速率，因此两种金银花光合作用固定二氧化碳的速率不一定相同。

（3） 在高温环境中叶片气孔开度会减小， $ {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} $ 供应不足，暗反应为光反应提供的 $ {\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}}^{+} $ 、 $ \mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P} $ 和 $ \mathrm{P}\mathrm{i} $ 减少，所以光反应速率降低。

（4） 该实验目的为验证强光照会导致 $ \mathrm{D}1 $ 蛋白含量下降，而水杨酸 $ (\mathrm{S}\mathrm{A}) $ 能减小 $ \mathrm{D}1 $ 蛋白含量下降的幅度，故实验的自变量为强光照下水杨酸的有无，因变量为 $ \mathrm{D}1 $ 蛋白含量，为了观察 $ \mathrm{D}1 $ 蛋白含量下降幅度的变化，需要设置一组适宜光照作为对照。具体实验思路见答案。