Question

科研人员在研究低温对番茄幼苗光合作用的影响时发现：低温环境中番茄幼苗的光合速率明显下降。为了研究低温影响番茄幼苗光合作用的机理，设计了相关探究实验，结果如下：

温度	叶绿素含量 (mg•g^-1)	光合速率（CO2） （μmol•m^-2• s^-1）	气孔导度 （μmol•m^-2• s^-1）
常温	18.69	9.19	0.153
低温	10.74	2.75	0.056

（1）根据实验结果分析，低温降低番茄幼苗光合作用速率的原因可能是

①_______________________________________________________

②_______________________________________________________

（2）在上述实验中，除自变量外，需要严格控制的无关变量主要是______________。

（3）科研人员用与上述实验类似的方法发现细胞分裂素能缓解低温对番茄幼苗光合速率的影响。请写出实验思路和预期结果。备选材料与试剂：长势、生理状况相同的番茄幼苗若干，磷酸盐缓冲液，一定浓度的溶解在磷酸盐缓冲液中的细胞分裂素溶液，测量叶绿素含量、气孔导度及光合速率的方法不做具体要求。_______________________________________________________

Answer

低温导致叶绿素含量下降，吸收光能的能力降低，光反应速率降低，从而导致光合速率降低 低温导致气孔导度下降，吸收二氧化碳的能力降低，暗反应速率降低，从而导致光合速率降低 光照强度和二氧化碳浓度 实验思路：将番茄幼苗随机平分为甲乙两组，置于低温环境中培养。甲组幼苗喷施适量一定浓度的溶解在磷酸盐缓冲液中的细胞分裂素溶液。乙组幼苗喷施等量磷酸盐缓冲液。一段时间后测定两组幼苗叶绿素含量、光合速率和气孔导度并记录预期结果：乙组幼苗三项指标均比甲组幼苗有所升高

【解析】

分析表格数据可知，低温条件下，叶绿素的含量和气孔导度均降低，叶绿素可吸收和转化光能，叶绿素含量降低后，光反应减慢，进而导致暗反应减慢，使光合速率降低。气孔导度减小，细胞吸收二氧化碳的能力降低，暗反应减弱，光合速率减小。

（1）①低温条件下叶绿素的含量（10.74）低于常温条件（18.69），叶绿素含量下降，吸收光能的能力降低，光反应速率降低，进而导致暗反应减慢，从而导致光合速率降低。②低温条件下气孔导度（0.056）低于常温条件（0.153），使细胞吸收二氧化碳的能力降低，暗反应速率降低，从而导致光合速率降低。

（2）本实验研究的是低温影响番茄幼苗光合作用的机理，自变量为温度，因变量为叶绿素含量、气孔导度和光合速率， 由于光照强度和二氧化碳浓度等无关变量也会影响光合速率，所以实验中应控制好光照强度和二氧化碳浓度等条件。

（3）在证明细胞分裂素能缓解低温对番茄幼苗光合速率的影响的实验中，自变量为是否用细胞分裂素处理，因变量为观察叶绿素含量、光合速率和气孔导度的变化，根据提供实验材料，实验思路如下：将番茄幼苗随机平分为甲、乙两组，置于低温环境中培养。甲组幼苗喷施适量一定浓度的溶解在磷酸盐缓冲液中的细胞分裂素溶液。乙组幼苗喷施等量磷酸盐缓冲液。一段时间后测定两组幼苗叶绿素含量、光合速率和气孔导度并记录。若细胞分裂素能缓解低温对番茄幼苗光合速率的影响，则预期的实验结果为：乙组幼苗三项指标均比甲组幼苗有所升高。