Question

丹参( Salvia miltiorrhiza Bunge)为中国重要的传统中草药之一，其药用成分主要为次生代谢物。植物次生代谢物主要在逆境下大量产生，而干旱是重要的环境胁迫因子之一，对植物的生长和产量都有巨大的影响。下图是丹参叶肉细胞中光合作用的过程，图中字母代表相应物质，请回答下列问题：

（1）丹参叶肉细胞中捕获光能的物质是________，光照等条件适宜时，A物质的去路是___________________________。

（2）夏季的早晨，在忽然增强光照的情况下检测到图中A物质的产生量忽然增多，但不久又恢复到正常水平，使A物质无法维持在一个较高水平的最可能的外界因素是_____________________，在同一过程中C₃的变化情况是______________________。

（3）研究显示，干旱胁迫下丹参叶片净光合速率和胞间CO₂浓度均呈现下降趋势，这种相关性说明丹参光合速率降低的可能原因是__________________________________。浇水可解除干旱胁迫，请用文字和箭头的形式说明给丹参浇灌H₂¹⁸O形成C₆H₁₂¹⁸O₆的过程中，氧原子的转移途径：_____________________________________。

（4）科学研究发现，植物在光照条件下，进行光合作用的同时会发生“光呼吸”作用，它是所有进行光合作用的细胞均会发生的一个生化过程，即在光照下叶肉细胞的叶绿体能够吸收O₂，释放CO₂。若对植物进行光照，突然停止，短时间内（约1分钟）CO₂释放量会处于一个较高水平。请结合题干信息，简要写出验证丹参植株存在“光呼吸”现象的实验设计思路。__________________________。

Answer

光合色素 同一细胞的线粒体利用、释放到细胞外 环境中CO2供应量未能同步增加 先忽然减少，不久又恢复到正常水平 气孔导度下降（气孔关闭） H218O→C18O2→C6H1218O6 先将丹参植株完全黑暗处理一段时间，测定其细胞呼吸的CO2释放速率，再将丹参置于光下一段时间，然后对其进行遮光（完全黑暗）处理，遮光后每隔10秒测定一次CO2释放速率，直到CO2释放速率不变。若遮光后短时间内测定的CO2释放速率高于细胞呼吸CO2的释放速率，则丹参植株存在光呼吸现象

【解析】

光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，光反应阶段包括水的光解和ATP的合成，暗反应包括CO2的固定和C3的还原；A是氧气，B是[H]，C是ATP，D是ADP和Pi，E是CO2，F是C5。

（1）叶肉细胞中的光合色素可以吸收（捕获）光能，光照适宜时，光合作用大于呼吸作用，则氧气的产生量大于消耗量，去向有被同一细胞的线粒体利用和释放到细胞外。

（2）光照增强，光反应增强，导致氧气浓度增加，但暗反应没有增加，所以氧气浓度又恢复到正常水平，限制暗反应速率的因素主要是环境中CO2供应量未能同步增加，光照增强，[H]和ATP增加，C3的消耗量增加，短时间内CO2的固定量不变，所以C3含量降低，随后光合作用速率恢复正常，所以C3含量又恢复到正常水平。

（3）干旱条件下，由于缺少水分，植物叶肉细胞气孔导度下降，吸收的CO2降低，造成净光合速率和胞间CO2浓度均下降。水既是光合作用的原料也是呼吸作用的原料，水参与呼吸作用第二阶段的反应生成CO2，CO2参与光合作用生成有机物，所以去路是H218O→C18O2→C6H1218O6。

（4）根据光呼吸的过程能够吸收O2，释放CO2，同时光照，突然停止，短时间内（约1分钟）CO2释放量会处于一个较高水平，所以可以比较没有光呼吸和有光呼吸时CO2的含量；设计实验如下：先将丹参植株完全黑暗处理一段时间，测定其细胞呼吸的CO2释放速率，再将丹参置于光下一段时间，然后对其进行遮光（完全黑暗）处理，遮光后每隔10秒测定一次CO2释放速率，直到CO2释放速率不变。若遮光后短时间内测定的CO2释放速率高于细胞呼吸CO2的释放速率，则丹参植株存在光呼吸现象。