Question

叶片含量会影响光合作用。研究人员利用水稻进行了低钾胁迫对植物光合作用影响的研究。图1为叶肉细胞内白天的部分物质的转化和转运示意图。图2为不同钾浓度处理下细胞溶胶、细胞液浓度的变化。

 

回答下列问题：

（1）图1中物质A是______，蔗糖运出叶肉细胞的能量来自的细胞内外浓度差，而这种浓度差的产生是通过_____方式实现的。叶肉细胞晚上仍能持续向外输送蔗糖，此时蔗糖来源于_______。

（2）正常条件下生长的植物遭遇低钾胁迫时，叶片含量下降会导致细胞吸水能力______，细胞溶胶浓度在一定范围内维持稳定的原因是_______。叶片含量进步下降，会抑制与DNA合成相关酶活性，从而抑制植物细胞的_______和生长。

（3）研究发现，低钾胁迫会导致叶肉细胞上的酶含量减少，推测叶绿体内淀粉含量变化为_____，从而使光合强度_______。

（4）根据上述研究结果，低钾胁迫对水稻光合作用的影响是通过影响两个方面导致的：①_____；②______。

Answer

三碳糖磷酸 主动转运 淀粉 下降 液泡中的持续运到细胞溶胶中 分裂 增加 降低 光合面积降低 叶肉细胞蔗糖输出量减少

【解析】

1、分析图1，在叶绿体中进行了碳反应后形成的物质A可在叶绿体中转化合成为淀粉储存起来，也能在细胞质基质中转化合成蔗糖，可推断物质A是三碳糖磷酸（C3化合物）。在细胞膜出蔗糖被转运出细胞同时伴随着H+的顺浓度梯度运输，说明蔗糖运出叶肉细胞的能量来自H+的细胞内外浓度差，由图可知，将膜外的H+转运至细胞内即需要载体协助也需要消耗能量，H+的细胞内外浓度差是通过主动运输实现的。

2、分析图2，随着叶片K+含量下降液泡内细胞液内K+浓度持续下降，细胞溶胶中的K+浓度在一定范围内维持温度后下降，可推测，在叶片K+容量下降的情况下细胞液内的K+能够向细胞溶胶中运输。

（1）在光合作用的暗反应过程中，三碳酸磷酸经过进一步反应能够合成淀粉、蔗糖等有机物，故图1中物质A是三碳酸磷酸；由分析可知，蔗糖运出叶肉细胞的能量来自的细胞内外浓度差，而这种浓度差的产生是通过主动运输方式实现的。叶肉细胞晚上能够通过淀粉分解产生蔗糖，故仍能持续向外输送蔗糖。

（2）正常条件下生长的植物遭遇低钾胁迫时，叶片含量下降会导致细胞液浓度低于外界溶液浓度，细胞吸水能力下降，由图可推测，在叶片K+容量下降的情况下细胞液内的K+能够向细胞溶胶中运输，使细胞溶胶浓度在一定范围内维持稳定。叶片含量进一步下降，会抑制与DNA合成相关酶活性，使得细胞分裂被抑制在细胞分裂间期的S期，从而抑制植物细胞的分裂和生长。

（3）低钾胁迫会导致叶肉细胞上的酶含量减少，H+的细胞内外浓度差下降，抑制蔗糖向细胞外的转运过程，细胞内蔗糖含量增多，抑制三碳糖磷酸合成蔗糖，使三碳糖磷酸更多在叶绿体内合成淀粉，使其含量增加，抑制光合作用暗反应过程，从而使光合强度降低。

（4）根据上述研究结果，低钾胁迫对水稻光合作用的影响是通过影响两个方面导致的：①导致叶肉细胞上的酶含量减少，从而导致叶肉细胞蔗糖输出量减少；②叶片含量进一步下降，会抑制与DNA合成相关酶活性，使得细胞分裂被抑制在细胞分裂间期的S期，从而抑制植物细胞的分裂和生长，使得植物弱小，光合面积降低。