Question

玉米是C₄植物，由于叶肉细胞中含有PEP羧化酶（CO₂“泵”），对CO₂的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO₂以C₄的形式固定下来。下图是某兴趣小组对影响光合速率的因素的研究结果，据图回答下列相关问题：

（1）图1实验的自变量为_____________________，无关变量为__________________。

（2）光照强度为P时，植物细胞中可以产生ATP的细胞器有____________________，该实验条件下叶绿体固定的CO₂来源是_______________________（场所），小麦植株的CO₂固定速率___________ (填“小于”、大于”、等于”)玉米植株的CO₂固定速率，判断依据是______________。

（3）由图 2 可知在胞间 CO₂浓度较低时(A 点之前)，玉米比小麦的光合作用强度高，原因是____________________。一般来说，玉米CO₂补偿点和CO₂饱和点均______(填“高于”“等于”“低于”）小麦。

（4）玉米植株叶片细胞内的叶绿体有两种类型，其中叶肉细胞内的叶绿体具有基粒和基质，而维管束鞘细胞内的叶绿体只有基质，没有基粒。由此可知，光合作用的光反应发生于玉米叶片的________（填“叶肉和维管束鞘”、“维管束鞘”、“叶肉”）细胞中。

Answer

光照强度、植物种类 温度、水分及矿质元素等 线粒体和叶绿体 线粒体、外界环境 大于 光照强度为P时，两种植株的净光合速率相等，但小麦植株的呼吸速率大于玉米植株的呼吸速率 玉米叶肉细胞中有PEP羧化酶（或CO2“泵”），而小麦没有，所以玉米对CO2的亲和力更强，能更有效地利用低浓度的CO2进行光合作用 低于 叶肉

【解析】

从图1中看出，玉米是C4植物，其光补偿点和光饱和点比小麦低，从图2中看出，在CO2浓度较低的情况下，玉米的光合速率大于小麦。

（1）图1中自变量是光照强度和植物种类，因变量是CO2吸收速率，其余指标是无关变量，例如温度、水分及矿质元素等。

（2）光照强度为P时，植物细胞可以进行光合作用和呼吸作用，所以产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体；此时光合作用大于呼吸作用，所以叶绿体中CO2的来源有线粒体和外界环境；CO2固定速率是总光合作用，等于呼吸作用+净光合作用，在P点是玉米和小麦的CO2吸收速率相等，即净光合作用相等，但玉米的呼吸作用大于小麦，所以此时小麦植株的CO2固定速率大于米植株的CO2固定速率。

（3）根据题干的信息“C4植物由于叶肉细胞中含有PEP羧化酶（CO2“泵”），对CO2的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来”，所以玉米比小麦的光合作用强度高，原因是：玉米叶肉细胞中有PEP羧化酶（或CO2“泵”），而小麦没有，所以玉米对CO2的亲和力更强，能更有效地利用低浓度的CO2进行光合作用；从图1中看出，玉米CO2补偿点和CO2饱和点均低于小麦。

（4）光合作用光反应发生在基粒中，暗反应发生在基质中，由于叶肉细胞内的叶绿体具有基粒和基质，而维管束鞘细胞内的叶绿体只有基质，没有基粒，所以玉米叶片中只有叶肉细胞可以发生光反应。