Question

玉米叶肉细胞中有一种酶，可通过一系列反应将 CO₂ “泵”入维管束鞘细胞，使维管束鞘细胞积累 较高浓度的 CO₂，保证卡尔文循环顺利进行，这种酶被形象地称为“CO₂泵”。图1表示玉米 CO₂同化途 径，图2表示进行自然种植的大棚和人工一次性施加 CO₂后的大棚内玉米光合速率变化曲线。回答下 列相关问题:

 （1）白天时，玉米植株消耗 NADPH 的具体场所为__________。当环境中光照增强，温度过高时， 玉米光合作用速率不会明显下降甚至可能会提高，其原因是______

（2）由图2可知，15时以后限制玉米光合速率的主要环境因素是______ 。17时与15时相比，自然种植大棚内玉米植株 C₅ 的合成速率______ (填“升高”、“不变”或“降低”）。由图2中两条曲线的变化规律可知:人工施加 CO₂的最佳时间是_______时左右，两个大棚同时通风的时间是 ______时 左右。

（3）已知水稻没有“CO₂泵”这种机制，但随着胞间 CO₂ 浓度的升高，玉米的光合速率不再变化，而水稻的 光合速率可以逐渐上升。请从暗反应中酶的角度分析可能的原因是__________________

Answer

维管束鞘细胞内的叶绿体基质 玉米 叶肉细胞内有“CO2泵”，在气孔因高温关闭时，仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2，且此 时光照增强，有可能使NADPH和ATP生成增加 光照强度 降低 8 10 水稻暗反应相关的酶活性比玉米的高（或水稻 暗反应相关的酶数量比玉米的多）

【解析】

光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并释放出氧气的过程。

光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，暗反应的场所是叶绿体基质。

（1）白天时，卡尔文循环消耗NADPH，玉米植株进行卡尔文循环的场所是维管束鞘细胞内 的叶绿体基质。当温度过高，气孔关闭时，玉米光合作用速率不会明显下降，其原因是玉米叶肉细胞内有“CO2泵”，仍可以维持维管束鞘细胞内较高浓度的CO2，而此时环境中光照增强，则有可能使NADPH和ATP生成增加，从而使玉米光合作用速率甚至可能会提高。

（2）15时以后，光照强度逐渐降低，所以限制光合速率的主要环境因素是光照强度。17时与15时相比，自然种植大棚内玉米光合作用速率降低，C5的合成速率也降低。从8时开始，人工一次性施加CO2的大棚内玉米光合速率高于自然种植的大棚内，说明人工施加CO2的最佳时间是8时左右；10时后，自然种植的大棚的玉米光合速率明显加快，而人工一次性施加CO2的大棚内，玉米光合速率因CO2浓度降低而明显下降，因此两大棚同时通风的时间为10时左右。

（3）随着胞间CO2浓度的升高，玉米的光合速率不再变化，而水稻的光合速率可以逐渐上升，这可能是因为水稻暗反应相关的酶活性（数量）比玉米的高（多），能够固定更多的CO2。