Question

1．回答下列有關(guān)光合作用的問(wèn)題．
番茄喜溫不耐熱，其適宜的生長(zhǎng)溫度為15～33℃．研究人員在實(shí)驗(yàn)室控制的條件下開展了一系列實(shí)驗(yàn)．
（1）探究單株番茄光合作用強(qiáng)度與種植密度的關(guān)系，結(jié)果如圖1所示．與M點(diǎn)相比，N點(diǎn)限制單株光合作用強(qiáng)度的外界因素是光照強(qiáng)度，圖1給我們的啟示是在栽培農(nóng)作物時(shí)要注意合理密植．

（2）將該植物放在密閉恒溫玻璃箱中，日光自然照射連續(xù)48小時(shí)，測(cè)得數(shù)據(jù)繪制成曲線，如圖2．圖中光合速率和呼吸速率相等的時(shí)間點(diǎn)有4個(gè)，30 h時(shí)植物葉肉細(xì)胞內(nèi)的CO₂移動(dòng)方向是由線粒體到葉綠體．該植物前24小時(shí)平均光合作用強(qiáng)度小于（大于/小于/等于）后24 h平均光合作用強(qiáng)度．
（3）在研究夜間低溫條件對(duì)番茄光合作用影響的實(shí)驗(yàn)中，白天保持25℃，從每日16：00時(shí)至次日6：00時(shí)，對(duì)番茄幼苗進(jìn)行15℃（對(duì)照組）和6℃的降溫處理，在實(shí)驗(yàn)的第0、3、6、9天的9：00進(jìn)行了番茄的凈光合速率、氣孔開放度和胞間CO₂濃度等指標(biāo)的測(cè)定，結(jié)果如圖3所示．圖中結(jié)果表明：由于夜間6℃低溫處理，導(dǎo)致氣孔開放度下降，胞間CO₂濃度低，使CO₂供應(yīng)不足的緣故，直接影響了光合作用過(guò)程中的暗反應(yīng)，最終使凈光合速率降低．
 
光合作用過(guò)程中，Rubisco是一種極為關(guān)鍵的酶．研究人員在低夜溫處理的第0天、第9天的9：00時(shí)取樣，提取并檢測(cè)Rubisco的量．結(jié)果發(fā)現(xiàn)番茄葉片Rubisco含量下降．
（4）提取Rubisco的過(guò)程需在0～4℃下進(jìn)行，是為了避免高溫改變了酶的活性（或改變空間結(jié)構(gòu)）．
（5）為研究Rubisco含量下降的原因，研究人員提取番茄葉片細(xì)胞總的RNA，經(jīng)．逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程可獲得總的DNA．可以根據(jù)番茄Rubisco合成基因的（特定）堿基序列設(shè)計(jì)了“一段短的核酸單鏈”，再利用PCR技術(shù)擴(kuò)增Rubisco合成基因．最后根據(jù)目的基因的產(chǎn)量，得出樣品中Rubisco合成基因的mRNA的量．
（6）結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低夜溫處理組mRNA的量，第0天與對(duì)照組無(wú)差異，第9天則顯著低于對(duì)照組．這說(shuō)明低夜溫主要抑制了Rubisco合成基因轉(zhuǎn)錄的過(guò)程，使Rubisco含量下降．

Answer 1

分析 分析題圖：圖1為種植密度和單株光合作用強(qiáng)度的關(guān)系，種植越密，葉子重疊越多，單株接受的光照越少，在栽培農(nóng)作物時(shí)要注意合理密植；
圖2中的CO₂吸收速率可表示該植物的凈光合速率，前3h內(nèi)，植物只進(jìn)行呼吸作用；3～6h時(shí)，細(xì)胞呼吸速率大于光合速率；6h時(shí)，細(xì)胞呼吸速率與光合速率相等；6～18h時(shí)，光合速率大于呼吸速率，有機(jī)物在不斷積累；18h時(shí)，細(xì)胞呼吸速率與光合速率相等；18h～21h時(shí)，細(xì)胞呼吸速率大于光合速率；21h～24h時(shí)，植物只進(jìn)行呼吸作用
圖3中，夜間15℃處理凈光合速率、氣孔開放程度和胞間二氧化碳濃度都增加，夜間6℃處理則都減少．影響光合作用的因素主要有光照強(qiáng)度、溫度和二氧化碳濃度等．據(jù)此分析作答．

解答 解：（1）分析圖乙可知：種植密度越大，單株光合作用強(qiáng)度越小，因?yàn)榉N植密度越大，葉子重疊越多，單株接受的光照越少，在栽培農(nóng)作物時(shí)要注意合理密植；
（2）呼吸速率與光合速率相等時(shí)，從外界吸收CO₂速率為零，所以呼吸速率與光合速率相等的時(shí)間點(diǎn)有4個(gè)，即6、18、30、42小時(shí)．在30h時(shí)，光合速率等于呼吸速率，葉肉細(xì)胞中CO₂的移動(dòng)方向?yàn)橛删�粒體到葉綠體．由溫室內(nèi)CO₂濃度曲線及植物CO₂吸收速率曲線可知，前24小時(shí)比后24小時(shí)CO₂濃度變化及CO₂吸收速率小，所以前24小時(shí)比后24小時(shí)的平均光照強(qiáng)度弱．
（3）據(jù)圖3分析，夜間6℃低溫處理，導(dǎo)致氣孔開放度下降，胞間CO₂濃度低，二氧化碳供應(yīng)不足，影響了光合作用過(guò)程中的暗反應(yīng)，最終使凈光合速率降低．
（4）提取Rubisco的過(guò)程在0～4℃下進(jìn)行，是為了保證酶的活性，避免高溫使酶失活．
（5）提取番茄葉片細(xì)胞的總RNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄可以獲得其基因文庫(kù)總cDNA．根據(jù)番茄Rubisco合成基因的（特定）堿基序列設(shè)計(jì)引物，再利用PCR技術(shù)擴(kuò)增Rubisco合成基因．
（6）題干實(shí)驗(yàn)說(shuō)明低夜溫抑制了Rubisco合成基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程，使Rubisco含量下降，結(jié)果導(dǎo)致低夜溫處理組mRNA的量，第0天與對(duì)照組無(wú)差異，第9天則顯著低于對(duì)照組．
故答案為：
（1）光照強(qiáng)度； 合理密植
（2）4； 由線粒體到葉綠體； 小于
（3）夜間6℃低溫處理，導(dǎo)致氣孔開放度下降，胞間CO₂濃度低，使CO₂供應(yīng)不足
（4）高溫改變了酶的活性（或改變空間結(jié)構(gòu)）
（5）逆轉(zhuǎn)錄； （特定）堿基序列         
（6）轉(zhuǎn)錄

點(diǎn)評(píng) 本題考查了環(huán)境因素對(duì)光合作用、呼吸作用的影響的有關(guān)知識(shí)，意在考查考生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn)，通過(guò)比較、分析與綜合等方法對(duì)某些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論的能力；從題目所給的圖形中獲取有效信息的能力．