Question

为了研究硅对某植物光合作用的影响，选取6叶龄幼苗若干，置于不同浓度的含有K₂SiO₃的培养液培养一段时间，与普通培养液培养的幼苗进行对照，测定其净光合速率如图甲，

回答以下问题：

（1）用培养液培养幼苗时需要定时往培养液中通入空气，目的是_____________。           

（2）CO₂在叶肉细胞内参与卡尔文循环，首先与________ 结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供___________。当光照强度从1千勒克斯增加到2千勒克斯时，ATP在叶绿体内的移动方向是___________。

（3）为了进一步了解硅对该植物光合速率的影响机制，实验对其叶片的气孔导度（气孔开放程度）和胞间CO₂浓度、光合色素含量等进行测定，结果如图乙。

①以K₂SiO₃作硅源，配置不同浓度的K₂SiO₃培养液时，减少完全培养液中KNO₃含量并补充适量一定浓度HNO₃溶液，其目的是_______________。

②根据实验结果，尝试写出硅能提高净光合速率的两个原因______________。

Answer

促进根细胞的(有氧)呼吸作用，为根细胞吸收无机盐提供能量 五碳化合物 ATP和还原氢 类囊体薄膜到叶绿体基质 保持各培养液中氮和钾含量相同 a.Si能通过降低呼吸作用速率提高净光合速率 b. Si能提高叶肉细胞对CO2的利用率 c.Si能提高叶片中类胡萝卜数的含量以促进光能的吸收和传递

【解析】试题分析：据图甲分析，光照强度为0时，对照组和实验组都只进行呼吸作用，实验组的呼吸作用强度大于实验组；随着光照强度的增加，两组的净光合作用强度都逐渐增加，最后达到平衡；与横坐标的交点表示光补偿点，即光合作用与呼吸作用的强度相等，对照组的补偿点高于实验组，且对照组先达到平衡点。

（1）用培养液培养幼苗时需要定时往培养液中通入空气，以促进根的呼吸作用，从而促进根对矿质元素（无机盐）的吸收。

（2）二氧化碳是光合作用暗反应的原料，首先与五碳化合物固定生成三碳化合物，然后三碳化合物在光反应提供的[H]和ATP的作用下还原成糖类等有机物。当光照强度从1千勒克斯增加到2千勒克斯时，光反应增强，产生的ATP也随之增加，ATP在叶绿体的类囊体薄膜移向叶绿体基质，参与暗反应三碳化合物的还原过程。

（3）①根据题意分析，减少完全培养液中KNO3含量并补充适量一定浓度HNO3溶液，则减少了钾离子，增加了氮元素，说明该操作的目的是保持各培养液中氮和钾含量相同。

②根据实验分析，随着硅离子浓度的增加，气孔导度几乎不变，而胞间二氧化碳浓度不断减少，说明Si能通过降低呼吸作用速率提高净光合速率或者Si能提高叶肉细胞对CO2的利用率 从而提高净光合速率；随着硅离子浓度的增加，叶绿素的含量几乎不变，而类胡萝卜素的含量不断增加，说明Si能提高叶片中类胡萝卜数的含量以促进光能的吸收和传递。

【点睛】解答本题的关键是分析图乙中的实验结果，弄清楚随着自变量硅离子的浓度增加，气孔导度、胞间二氧化碳浓度、叶绿素含量、类胡萝卜素含量的变化情况，从而得出与光合作用有关的因素是什么。