Question

【题目】小麦是我国北方的主要农作物，研究环境条件变化对其产量的影响对农业生产有重要意义。

（1）光合作用光反应利用光能分解______________，之后利用光反应产生的______________，将 CO2转化为糖类。其中，影响光合作用的内部因素包括______________（写出两个）。

（2）科研人员测定小麦一昼夜净光合速率（Pn）的变化，发现小麦与其他植物一样出现了“午睡”现象。一般认为，午后温度较高，植物通过蒸腾作用使叶片降温，同时，由于保卫细胞失水导致叶片气孔开度_____。这一变化影响了光合作用的_____过程，使午后小麦光合速率降低。

（3）科研人员测定了同一株小麦两种不同向光角度的叶片（接收直射光照面积不同）午后部分指标，结果如下表。

	净光合速率（Pn）	叶片温度（TL）	胞间 CO2 浓度（Ci）
直立叶	12．9	37．5	250
平展叶	8．8	37．7	264

对相关数据进行直立叶和平展叶叶片温度无明显差异，说明二者的气孔开度________，但平展叶净光合速率却_____，此时胞间 CO2 浓度较高，说明气孔开闭引起的胞间 CO2 浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素。

（4）科研人员推测，午间强光照可能会导致_____上的由色素和蛋白质组成的光系统II 发生损伤，导致光合作用的光反应过程速率下降，进而抑制叶片的光合作用速率。D1 是对光系统Ⅱ 活性起调节作用的关键蛋白，科研人员使用蛋白质凝胶电泳技术检测不同光照条件下的 D1 含量，结果如图 1 所示，实验中微管蛋白的作用是做参照以排除_____ 对实验结果的影响，分析可知_____，从而在一定程度上导致“午睡”现象。

（5）水杨酸（SA）是一种与植物抗热性有关的植物激素，科研人员用适宜浓度的 SA 喷洒小麦叶片后，测定两种光照条件下的 D1 蛋白含量，结果如图 2 所示，可推测，SA 对小麦午间光合作用的影响及机制是：_____。

（6）综合上述研究，请提出两项农业生产中减少“午睡”现象提高小麦产量的合理措施_____。

Answer 1

【答案】水 ATP 和 [H]（ATP 和 NADPH） 叶龄、叶绿体数量、色素含量、酶含量与活性等 降低 碳反应 基本相同 明显低于直立叶 类囊体膜上 样量不同等因素 午间较强光照使细胞中D1蛋白的含量降低，导致光系统Ⅱ活性降低 SA能减弱强光照造成的D1蛋白含量下降，及由此导致的光系统Ⅱ活性降低程度，提高了光合速率，缓解小麦的“午睡”现象 在中午光照达到最大强度之前向小麦喷洒适宜浓度的水杨酸；在中午时，增加遮阳装置；培育高光强下 D1 基因表达量高的小麦品种；培育高光强下水杨酸合成量增加的小麦品种

【解析】

植物蒸腾作用旺盛会导致叶片气孔开度下降，气孔开度下降又引起细胞吸收的CO2减少，导致叶肉细胞间的CO2不足，使午后小麦光合速率降低。根据表格中数据显示，直立叶和平展叶叶片温度无明显差异，直立叶净光合速率大于平展叶的净光合速率，但直立叶胞间CO2浓度小于平展叶的胞间CO2浓度；图1显示，较强光照会导致D1蛋白含量下降，图2说明喷洒适宜浓度的SA会减弱较强光照造成的D1蛋白含量降低，对小麦的“午睡” 现象起到缓解作用，据此，若要减少“午睡”现象提高小麦产量，从外源因素考虑，可喷洒适宜浓度的水杨酸，从分子水平考虑，可通过提高D1蛋白的含量来实现，据此作答。

（1）光合作用光反应阶段，利用光能将水分解，产生[H]和氧气，同时产生ATP，然后产生的[H]和ATP用于碳反应阶段，将二氧化碳固定产生的三碳化合物还原成糖类等有机物；影响光合作用的内因有叶龄、叶绿体数量、色素含量、酶的含量与活性等。

（2）午后温度较高，植物蒸腾作用旺盛，植物会降低叶片气孔开度来避免过度失水，这会导致叶肉细胞间的CO2不足，影响了光合作用碳反应过程，使午后小麦光合速率降低。

（3）根据表格数据分析，直立叶和平展叶叶片温度无明显差异，因此二者的气孔开度基本相同，但平展叶净光合速率明显低于直立叶，而胞间CO2浓度是平展叶高于直立叶，说明气孔开闭引起的胞间CO2浓度不足不是造成“午睡”现象的唯一因素。

（4）由色素和蛋白质组成的光系统Ⅱ应该位于类囊体膜上，强光照引起光系统Ⅱ发生损伤，会导致光反应的速率下降；D1是对光系统Ⅱ活性起调节作用的关键蛋白，科研人员使用蛋白质凝胶电泳技术检测不同光照条件下的 D1 含量，实验中微管蛋白的作用是做参照以排除样量不同等因素对实验结果的影响，图1中数据显示，强光照会导致D1含量下降，因此“午睡”原因可能是午间较强光照使细胞中D1蛋白的含量降低，从而导致光系统Ⅱ活性降低。

（5）根据图2中D1蛋白含量所示，可推测经SA处理后，能减弱较强光照造成的D1蛋白含量降低以及光系统Ⅱ活性降低的程度，提高了光合速率，缓解了小麦的“午睡”现象。

（6）根据以上所述，减少“午睡”现象提高小麦产量的措施有：在中午光照达到最大强度之前向小麦啧洒适宜浓度的水杨酸；小麦种植在中午时，增加遮阳装置；培育高光强下D1基因表达量高的小麦品种；培育高光强下水杨酸合成量增加的小麦品种。