Question

某突变体水稻叶绿素含量不足其野生型的一半，呼吸作用强度与野生型相同。在饱和光照条件（1000／μmol·m ^－2 ·s^－1）下分别测得无氮、中氮、高氮施肥时突变体水稻的光合作用强度，比相同条件下野生型水稻分别高出4％、20％与39％。为探究其生理学机制，研究人员分别测定了两种水稻在不同氮肥水平下的气孔导度、叶肉细胞胞间CO₂浓度，如图所示。请回答下列问题：

（1）在中氮与高氮条件下，突变体水稻气孔导度均显著高于野生型，但胞间CO₂浓度与野生型并无显著差异，出现这一结果的原因是___________________________________。

（2）突变体水稻在弱光下光合作用速率低于野生型水稻，与其__________有关。当突变体水稻处于饱和光照条件时，三个不同氮肥水平下光合作用速率都比相同条件下的野生型水稻的光合作用速率有显著提高，表明在饱和光照条件下野生型水稻叶绿素含量存在__________（填“冗余”或“不足”）现象；从氮元素的利用来看，突变体水稻通过__________提高了叶片光合速率。

Answer

突变体对胞间CO2的固定（消耗、利用）更快 叶绿素含量低 冗余 减少了合成叶绿素过程中的氮素消耗，提高光合作用相关酶的合成量（和活性）

【解析】

实验题的做题思路需要优先确定实验目的，后确定自变量和因变量。由题文可知，该实验的实验目的为探究无氮、中氮、高氮施肥时突变体水稻的光合作用强度升高的原因，自变量为氮肥处理水平和植株类型，因变量为气孔导度和叶肉细胞胞间CO2浓度。根据实验结果的数据对比可以发现，不同氮肥处理下，突变型的气孔导度均高于野生型；而中氮和高氮处理时，叶肉细胞胞间CO2浓度与野生型相差不大。

（1）在中氮与高氮条件下，突变体水稻其胞间CO2浓度与野生型差异不明显，只能从突变体对胞间CO2的利用更快这一角度找原因；

（2）弱光下，光照强度是光合作用的限制因素。突变体水稻叶绿素含量低，对光能的捕获少，因此光合作用弱。当处于饱和光照条件时，三个不同氮肥水平下突变体水稻光合作用速率都比相同条件下的野生型水稻的光合作用速率有显著提高，表明在饱和光照条件下野生型水稻叶绿素含量存在冗余，而突变体水稻通过减少合成叶绿素过程中的氮素消耗，提高光合作用相关酶的合成量和活性，从而提高了叶片光合速率。