Question

某实验小组以番茄植株为材料，在温度和CO₂等条件适宜时，探究了在不同光照强度条件下，不同光照和黑暗交替频率对番茄植株平均光合速率的影响（平均光合速率用单位时间内有机物的积累量表示），实验结果如下图所示。请回答下列问题：

（1）分析图示，提高A点番茄植株平均光合速率的途径有________________________________。

（2）选择生理状况一致的甲、乙两株番茄，甲给予光照强度为10 klx的连续光处理30 min。乙给予相同强度的光照、0.4 Hz的光照与黑暗交替频率处理60 min（先光照后黑暗，每次光照和黑暗的时间相等，以使甲、乙植株实际光照时间相等）。据图分析，比较甲、乙植株在实验时间内积累的有机物量可知，乙是甲的________倍；由此推测，乙植株在黑暗后短时间内________（填“能”或“不能”）发生暗反应。

（3）据图可知，光照和黑暗交替的频率过慢，反面不利于叶肉细胞积累有机物，其原因是若黑暗时间过长，光反应积累的________会被暗反应完全消耗，导致暗反应停止，而________仍在进行，消耗有机物。

Answer

增大光照强度和提高光照与黑暗交替频率 4/3（或1.33） 能 ATP和[H] 细胞呼吸

【解析】

光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，二者相对独立，又相互联系。光反应为暗反应提供了[H]和ATP。据图可知，连续光照、光暗交替频率快、光暗交替频率慢时平均光合速率依次降低。

（1）据图可知，在A点所示条件下，增大光照强度或提高光照与黑暗的交替频率都可以提高植物的平均光合速率。

（2）据图可知，甲植株和乙植株都处于10 klx的光照强度下，由于甲植株的平均光合速率为，乙植株的平均光合速率为，且乙实际光照时间和甲的实际光照时间相同，但乙处理时间是甲处理时间的2倍，有机物的积累量=平均光合速率×处理时间，甲植株积累的有机物量为，乙植株积累的有机物量为，乙植株积累的有机物量是甲植株的4/3倍；据此推测在无光条件下能进行暗反应。

（3）乙能够在黑暗条件下发生暗反应的原因是光照停止后短时间内，光反应积累的ATP和[H]可以供暗反应利用，根据图示可知，若黑暗处理的时间过长，交替的频率过慢，则光反应阶段产生的ATP和[H]会被完全消耗，导致光合作用停止，但细胞呼吸仍然在进行，会消耗有机物，从而不利于有机物的积累。