Question

【題目】（三）回答下列有關植物光合作用的問題

植物接受過多光照可能對進行光合作用的相關細胞器造成損害，因此植物需要一種名為“非光化學淬滅”（NPQ）的機制來保護自身，在NPQ的作用下多余的光能會以熱能的形式散失。該機制的啟動和關閉特點如圖1所示，其中符號“ ┥”代表抑制作用。

（1）NPQ直接作用于光合作用兩個階段中的_________，該階段發生的場所是________。

（2）由圖1推測，在光照強度以及其它環境因素均相同的情況下，狀態③比狀態①的光合作用強度__________（強/弱）。下列關于NPQ機制從開啟到緩慢關閉過程中的一系列生理變化中，導致上述差異的因素可能有__________（多選）

A. 類囊體內H+濃度下降

B. ATP的合成量下降

C. 部分光能仍以熱能形式散失

D. NADP+的量下降

科學研究者研發了一種轉基因煙草（VPZ），相比野生煙草（WT）其在強光轉為弱光后NPQ機制關閉的時間縮短。圖2為分別在恒定光強和波動光強下測得的兩種煙草的CO2最大固定速率。

（3）農作物一半的光合作用是在有各種陰影時進行的。結合圖1推斷，同樣環境條件下VPZ的產量比WT的產量_________（高/低）。

（4）由圖3分析可知，轉基因煙草相比野生煙草的優勢和不足體現在哪些方面：_____。

Answer 1

【答案】 光反應 類囊體 弱 ABC 高 優勢：在波動光強下，VPZ的最大光合速率比WT高，在自然環境中，VPZ的種植有利于提高光合作用產量；不足：在恒定光強下，VPZ和WT的光合速率無明顯差異，若在人工恒定光強下種植，VPZ無優

【解析】本題考查光合作用相關知識點，解題要點是對光合作用過程的物質變化和發生場所的識記，并能結合圖形分析影響光合作用的因素。

【1】根據題干“在NPQ的作用下多余的光能會以熱能的形式散失”可知，NPQ直接作用于光合作用的光反應階段，發生在葉綠體的類囊體上。

【2】從圖中可以看出，狀態③中NPQ機制關閉緩慢，使很多的光轉變為熱能散失了；而狀態①NPQ機制啟動迅速，可以使更多的光能得到轉化，故狀態③比狀態①的光合作用強度弱。NPQ機制從開啟到緩慢關閉過程中，很多光能轉化為熱量散失，光反應減弱，水光解速率下降，類囊體腔內產生的H+就減少，光能轉化為ATP量少,故選ABC。

【3】同樣環境條件下，光強瞬時減弱時，VPZ中NPQ機制活躍度能迅速降低，而NPQ機制活躍度低可以減少光能轉變為熱能，把更多的光能用于光合作用，所以同樣環境條件下VPZ的產量比WT的產量高。

【4】從上圖2分析可知，在恒定光強下，VPZ和WT的最大CO2固定速率沒有差異，在波動光強下，VPZ比WT最大CO2固定速率高很多，所以在自然環境中，VPZ的種植有利于提高光合作用產量；在恒定光強下，VPZ和WT的光合速率無明顯差異；在人工恒定光強下種植，VPZ沒有優勢。

[點睛]：本題解題關鍵是：1.對題干信息的提取，如“在NPQ的作用下多余的光能會以熱能的形式散失”，找出與教材知識的銜接點（影響光合作用的光反應階段），并能結合圖形，用規范的語言解答與圖1相關的問題。2.對圖2的坐標圖分析，可遵循單一變量的思路來分析解答問題。