Question

镉（Cd）是一种重金属，镉污染会造成植物叶绿素含量下降，生长不良。为探究镉对植物生长发育的影响，科研人员利用黑麦草进行实验，结果如图。请回答下列问题：

（1）随着镉浓度的增加，活性氧含量增加，使叶绿体中的______膜受到破坏，叶绿素含量下降，导致吸收的______光明显减少，光合作用强度下降。

（2）镉导致叶绿素含量下降的另一个原因是根系对Mg²⁺的吸收能力下降。请结合图中数据分析镉降低根系对Mg²⁺吸收能力的机理：

①随镉浓度的增加H⁺-ATP酶活性下降，导致______受抑制，细胞能量供应减少。

②活性氧含量增加，______受损加剧，导致细胞运输Mg²⁺的载体减少。

（3）利用CdCl₂、完全培养液、黑麦草以及其它所需的材料和设备，在不破坏植物组织前提下设计实验，验证随镉浓度的增加根系对Mg²⁺的吸收能力下降。请写出实验思路：______。

Answer

类囊体 红光和蓝紫 ATP的水解 细胞膜 用添加了不同浓度CdCl2的完全培养液培养黑麦草，一段时间后，测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量，从而判断根系对Mg2+的吸收能力

【解析】

由图可知，随着镉浓度的增大，活性氧含量逐渐上升，H+-ATP酶的活性逐渐下降，会导致供能不足，影响矿质离子的吸收等需要消耗能量的过程。

（1）随着镉浓度的增加，活性氧含量增加，活性氧会导致生物膜的损伤和破坏，可能导致叶绿体中的类囊体膜受到破坏，进而造成类囊体膜上的叶绿素含量下降，导致其吸收的红光和蓝紫光明显减少，从而引起光合作用强度下降。

（2）根系对Mg2+吸收是主动运输，需要消耗能量和载体蛋白，结合图中数据可知，随着镉浓度的增加，一方面引起H+-ATP酶活性下降，抑制了ATP的水解，导致细胞能量供应减少，影响了镁离子的吸收，进而导致叶绿素含量不足；另一方面引起活性氧含量增加，引起细胞膜受损加剧，导致运输Mg2+的载体减少，影响力镁离子的吸收，导致叶绿素含量不足。

（3）要验证镉会降低根系对Mg2+的吸收能力，自变量为镉的浓度，因变量为根系对Mg2+的吸收能力，因此用镉含量不同的完全培养液培养黑荞草，一段时间后，测量并比较各组培养液中Mg2+的剩余量，从而判断根系对Mg2+的吸收能力。