Question

2．Cu²⁺是植物生长发育必需的微量元素，但过量的Cu²⁺又会影响植物的正常生长．科研人员以白蜡幼苗为实验材料，研究Cu²⁺对植物生长的影响．
（1）将CuSO₄•5H₂O水溶液加入基质中，制成不同Cu²⁺质量分数的“污染土壤”，另设不添加Cu²⁺的基质作为对照．选择健康且生长基本一致的植株，分别进行培养．
（2）培养几个月后，摘取植株顶部刚成熟的叶片，用无水乙醇（有机溶剂）来提取绿叶中的色素，进而测定滤液中叶绿素的含量，同时每月定时测定其他相关指标，结果取平均值．
（3）实验结果及分析：
表：不同质量分数的Cu²⁺对白蜡叶片叶绿素含量及光合作用的影响

Cu2+质量分数	叶绿素a （mg•kg-1）	叶绿素b （mg•kg-1）	叶绿素总量 （mg•kg-1）	叶绿素 a/b	净光合速率（μmol•m-2•s-1）	气孔导度（mol•m-2•s-1）	胞间CO2浓度（μmol•m-2•s-1）
0	1.80	0.47	2.27	3.83	5.92	0.073	237.20
2.5×10-4	1.85	0.48	2.33	3.84	6.18	0.079	243.21
5.0×10-4	1.65	0.41	2.06	4.00	5.27	0.064	219.78
1.0×10-3	1.51	0.37	1.87	4.18	4.26	0.059	225.56
2.0×10-3	1.45	0.34	1.79	4.26	2.58	0.050	227.12

（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）
①在Cu²⁺质量分数高于2.5×10^-4以后，随着Cu²⁺质量分数的升高，净光合速率下降，可能的原因是重金属铜会引起叶绿体内相关的酶活性改变，此时叶绿素含量下降，而叶片中的叶绿素$\frac{a}{b}$值逐渐升高，表明重金属Cu²⁺对叶片中的叶绿素b影响高于对叶绿素a的影响．
②与Cu²⁺质量分数为2.5×10^-4相比，Cu²⁺质量分数为5.0×10^-4时，净光合速率随着气孔导度和胞间CO₂浓度的下降而下降，表明此时，成为净光合速率的主要限制因子是气孔导度，因其下降导致CO₂供应不足进而光合速率下降．由表中数据分析可知，当Cu²⁺质量分数继续增大时，气孔导度继续下降，而胞间CO₂浓度略有上升，表明此时影响净光合速率的因素可能有非气孔因素的存在．

Answer 1

分析 根据题意，该实验的目的是探究Cu²⁺对植物光合作用的影响．据题表分析重金属Cu²⁺对叶片中叶绿素b的影响高于对叶绿素a的影响．当Cu²⁺质量分数继续增大时，气孔导度继续下降，而胞间CO₂浓度略有上升，表明此时影响净光合速率的因素可能有非气孔因素的存在．

解答 解：（1）实验目的是研究Cu²⁺对植物生长的影响，应设置不添加Cu²⁺的基质作为对照组，增强实验结果的可信度．
（2）叶绿体色素易溶于有机溶剂中，因此可用无水乙醇提取色素．
（3）①重金属铜会改变叶绿体内相关的酶的活性，进而降低光合速率；随着Cu²⁺质量分数的升高，叶绿素含量下降，而叶片中的叶绿素a/b值逐渐增大，这说明表明重金属Cu²⁺对叶片中叶绿素b的影响高于对叶绿素a的影响．
②与Cu²⁺质量分数为2.5×10^-4相比，Cu²⁺质量分数为5.0×10^-4时，净光合速率随着气孔导度和胞间CO₂浓度的下降而下降，表明此时净光合速率的主要限制因子是气孔导度，气孔导度下降导致CO₂供应不足进而光合速率下降．由表中数据分析可知，当Cu²⁺质量分数继续增大时，气孔导度继续下降，而胞间CO₂浓度略有上升，表明此时影响净光合速率的因素可能有非气孔因素的存在．
故答案为：
（1）不添加Cu²⁺的基质
（2）无水乙醇（有机溶剂）
（3）①酶   升高      叶绿素b       叶绿素a
②气孔导度          胞间CO₂浓度略有上升（合理即可）

点评 本题主要考查影响光合作用的环境因素，意在强化学生对相关知识的识记、理解与掌握及识图识表和分析作答能力．