Question

将玉米种子置于25℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发，每天定时取相同数量的萌发种子，一半直接烘干称重，另一半切取胚乳烘干称重，计算每粒的平均干重，结果如图1所示（只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳）；图2是研究淹水时不同浓度的KNO₃溶液对玉米根呼吸作用的影响实验。回答下列问题：

（1）细胞有氧呼吸生成C0₂的场所是_____________，图1萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成_________，通过呼吸作用为种子萌发提供能量。萌发过程中在_____________小时之间种子的呼吸速率最大。

（2）萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质，其最大转化速率为_____________mg•粒^-1•d ^-1。若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重变化趋势是_____________，原因是________________。

（3）图2中A、B、C三点，可知_____________点在单位时间内与氧结合的[H]最多。结果显示，淹水时KNO₃对玉米根有氧呼吸速率降低有_____________作用，其中_____________mmol/L的KNO₃溶液作用效果最好。

（4）淹水缺氧使地上部分和根系印生长均受到阻碍，地上部分叶色变黄，叶绿素含量减少，使光反应为暗反应提供的[H]和_____________减少；根系缺氧会导致根细胞无氧呼吸增强，实验过程中能否改用C0₂作为检测有氧呼吸速率的指标？请分析说明____________________________________________________。

Answer

线粒体基质 葡萄糖 72-96 22 下降 幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用 A 减慢 30 ATP 不能，因为无氧呼吸可能会产生CO2

【解析】试题分析：分析图1中，种子萌发时物质和能量主要由胚乳通过呼吸作用提供。所以种子萌发时胚乳中的淀粉先被水解为葡萄糖，再通过呼吸作用提供能量。在种子萌发时，呼吸速率最大意味着种子中有机物的消耗量最大，干重下降最快，折线的斜率最大，所以在72-96小时内呼吸速率最大。分析图2中曲线，与清水组相比，KNO3浓度越高，有氧呼吸速率越高，说明淹水时KNO3浓度对有氧呼吸速率降低有减缓作用，由于KNO3浓度为30mmol/L的实验组有氧呼吸速率最高，说明此浓度下减缓有氧呼吸强度的效果最好。

（1）细胞有氧呼吸中，第二阶段是丙酮酸与水反应生成二氧化碳，同时释放能量并产生[H]，此阶段的发生场所是线粒体基质。图1中，胚乳贮藏养料，在种子萌发时提供物质和能量。所以种子萌发时胚乳中的淀粉先被水解为葡萄糖，再通过呼吸作用提供能量。在种子萌发时，呼吸速率最大意味着种子中有机物的消耗量最大，干重下降最快，折线的斜率最大，所以在72-96小时内呼吸速率最大。

（2）胚乳减少的干物质一方面转化为幼苗的组成成分，另一方面供种子呼吸作用消耗。胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质的速率为=胚乳干物质的减少量-萌发种子干物质的减少量。通过计算各个时间段可知，在96-120小时内转化率最高为22mg/（粒·d）。种子萌发时物质和能量主要由胚乳提供，当真叶长出时就需要叶片进行光合作用提供物质和能量，否则就会因为胚乳中营养物质消耗完全而死亡。若保持实验条件不变，120小时后萌发种子的干重会下降，幼苗呼吸作用消耗有机物，且不能进行光合作用。

（3）A、B、C三点中，A点有氧呼吸速率最高，此时单位时间内产生的[H]最多，因此与氧结合的[H]最多。从曲线走势分析，与清水组相比，KNO3浓度越高，有氧呼吸速率越高，说明淹水时KNO3浓度对有氧呼吸速率降低有减缓作用，由于KNO3浓度为30mmol/L的实验组有氧呼吸速率最高，说明此浓度下减缓有氧呼吸强度的效果最好。

（4）光反应中，叶绿素可利用光能将水分解为O2和[H]并合成ATP，[H]和ATP分别是暗反应的还原剂和能量供应物质；实验中不能改用CO2作为检测有氧呼吸速率的指标，因为有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2对实验结果有干扰，最好用氧气的消耗速率作为检测有氧呼吸速率的指标。

【点睛】解决本题关键要明确“种子萌发时物质和能量主要由胚乳通过呼吸作用提供，不能进行光合作用，所以此阶段种子的质量在不断下降，下降速率越快，说明呼吸作用速率越快；当真叶长出时就需要叶片进行光合作用提供物质和能量”。