Question

【題目】某科研團隊開展了不同強度的干旱脅迫對巨龍竹光合作用及葉片初始熒光量的影響的研究，初始熒光量（FO）代表被葉綠素吸收但不參與光反應的光能，最終會以轉化為熱能散失。請回答以下問題：

(1)請完善實驗步驟：

①將10盆長勢株形一致的盆栽巨龍竹__________為兩組，編號為1號和2號；

②1號做干旱處理，2號每天正常澆水補充水分，保持其他條件相同且適宜；

③分別于0、2、4、6、15、18這幾天測定兩組的土壤含水量、葉綠素含量相對值、葉片初始熒光（FO）；

④分析結果，繪制曲線，得出結論。

(2)實驗結果如下圖所示，請據圖回答問題：

請依據圖乙數據分析，土壤含水量對巨龍竹光合作用的影響是：__________。

(3)由以上實驗數據綜合分析推測，在重度干旱的環境下，植物避免光能過剩的機理是：①______________②______________。

(4)研究人員在密閉的容器中，提供適宜的光照和溫度、水分，以及含有14CO2的空氣，足夠長一段時間后，能在線粒體中檢測到含14C的化合物應該包括：_____________。

Answer 1

【答案】①隨機均分 干旱脅迫導致植物葉綠素含量下降，吸收光能減少，光合作用強度降低 ①綠色植物通過減少葉綠素分子的數量減少對光能的吸收， ②提高葉片初始熒光，增加熱耗散（將光能轉化為熱能散失掉） 丙酮酸、二氧化碳

【解析】

1、有氧呼吸的過程：
第一階段：在細胞質的基質中。
反應式：1C6H12O6（葡萄糖）2C3H4O3（丙酮酸）+4[H]+少量能量（ 2ATP）
第二階段：在線粒體基質中進行。
反應式：2C3H4O3（丙酮酸）+6H2O20[H]+6CO2+少量能量（ 2ATP）
第三階段：在線粒體的內膜上，這一階段需要氧的參與，是在線粒體內膜上進行的。
反應式：24[H]+6O212H2O+大量能量（34ATP）
2、實驗設計的基本原則，單一變量原則、對照原則和等量原則，在此基礎上保證無關變量的相同且適宜。

(1) ①該實驗的自變量是干旱脅迫的強度，因變量為光合作用及葉綠素熒光強度，為了保證單一變量，其他實驗條件均相同，故將10盆長勢株形一致的盆栽巨龍竹隨機均分為兩組，編號為1號和2號；

(2) 從圖中可以看出，隨著時間的推移，土壤含水量與葉片葉綠素含量明顯下降，故干旱脅迫導致植物葉綠素含量下降，吸收光能減少，光合作用強度降低。

(3) 由題干可知初始熒光量（FO）代表不參與光化學反應的光能部分，會以熱能形式散失，根據與光合作用有關的色素，能夠吸收、傳遞和轉化光能，由題圖綜合分析推測，在重度干旱的環境下，土壤含水量與葉片葉綠素含量明顯下降，而葉片初始熒光量（FO）不斷上升，說明植物體在水分嚴重不足的情況下，綠色植物通過減少色素分子的含量，減少對光能的吸收，同時，葉片初始熒光量（FO）不斷上升，增加熱能散失，從而降低過剩的光能，對植物光合結構的損傷，故在重度干旱的環境下，植物避免光能過剩的機理是：①綠色植物通過減少葉綠素分子的數量減少對光能的吸收②提高葉片初始熒光，增加熱耗散。

(4)在密閉的容器中，提供適宜的光照和溫度、水分，以及含有14CO2的空氣，足夠長一段時間后，14CO2轉移途徑為：二氧化碳通過光合作用進入有機物，有機物參與呼吸作用在細胞質基質中轉變成丙酮酸，然后丙酮酸轉入線粒體中結合水分子變成二氧化碳，故能在線粒體中檢測到含14C的化合物應該包括：丙酮酸、二氧化碳。