Question

水稻具有“光合午休”现象，其叶肉细胞中的C₅化合物在CO₂浓度高时与CO₂结合生成C₃化合物。在气孔关闭、O₂/CO₂比值升高时，C₅化合物除了参与卡尔文循环外，还可被O₂氧化为CO₂，这一现象称为光呼吸，如图1所示。图2为夏季一昼夜水稻的CO₂吸收速率变化曲线。回答下列问题：

(1)光呼吸的发生可以消耗光反应产生的过剩的_________________，防止类囊体结构遭到破坏。植物开始出现“光合午休”时，C₅/C₃的比值将_______________(填“上升”或“下降”)；O₂/CO₂比值较高时，C₃化合物的来源途径有__________________(填生理过程名称)。

(2)图2中，C点时水稻的光合速率_______________(填“大于”或“等于”或“小于”)呼吸速率。一昼夜当中，有机物的积累量最高的点是______________。

(3)结合题干信息分析，图2中D点时CO₂吸收速率高于C点的主要原因是__________________。

Answer

O2和ATP（[H]） 上升 CO2的固定和光呼吸 大于 E 随着气孔开放，CO2/02的比值上升，暗反应（卡尔文循环）增强，光呼吸减弱

【解析】

“C5化合物在CO2浓度高时与CO2结合生成C3化合物；在气孔关闭、O2/CO2比值升高时，C5化合物除了参与卡尔文循环外，还可被O2氧化为CO2”即二氧化碳浓度较高时，C5主要参与暗反应；氧气浓度较高时，C5主要参与光呼吸。

图2中：A、E点光合速率=呼吸速率，A-E段光合速率大于呼吸速率。

（1）由图1可知，光呼吸需要消耗光反应产生的氧气和ATP。光合午休时，气孔关闭，二氧化碳浓度下降，二氧化碳的固定减慢，C5/C3的比值会上升。由图可知，当O2/CO2比值较高时，C3化合物可以来自于CO2的固定和光呼吸。

（2）图2中，C点时，二氧化碳的吸收速率=0，即光合速率=呼吸速率，AE段光合速率大于呼吸速率，E点之后呼吸速率大于光合速率，故E点时积累量最大。

（3）D点与C点相比，气孔开放，二氧化碳浓度升高，CO2/O2的比值上升，暗反应（卡尔文循环）增强，光呼吸减弱，故D点时CO2吸收速率高于C点。