Question

科研人员以蚕豆为实验材料研究甲醇对植物光合作用的影响。

（1）用两种不同浓度的甲醇溶液处理蚕豆，一段时间后处理组与未处理组植株上典型叶片的大小如图1所示。实验结果表明，浓度为________的甲醇可促进蚕豆叶片生长，因此选取此浓度甲醇进行系列实验。

（2）研究发现，喷施甲醇能够提高叶片的光合速率，且气孔开放程度显著增大，推测甲醇处理增加了_______量，使_________中进行的暗反应的速率提高。

（3）为深入研究甲醇促进气孔开放的作用机理，研究者提取甲醇处理前与处理2h、6 h后叶片细胞中的蛋白，用__________方法特异性检测F蛋白（一种调节气孔的蛋白）的表达量，结果如图2所示。实验结果说明，甲醇处理可______________________。

（4）已有研究表明F蛋白可与细胞膜上H⁺-ATP酶（可转运H⁺）结合。研究者制备了膜上含H⁺-ATP酶的细胞膜小囊泡，并在小囊泡内加入特定荧光染料，质子与荧光染料结合可引起荧光猝灭。在含有上述小囊泡的体系中加入ATP和H⁺，测定小囊泡内特定荧光的吸光值，得到图3所示结果。

①体系中加入ATP的作用是______。

②由实验结果可知，甲醇处理6h组吸光值比未处理组降低了约_____倍。

（5）综合（3）、（4）研究结果，推测甲醇处理_______，从而改变保卫细胞的渗透压，导致气孔开放程度增大。

Answer

2% CO2吸收 叶绿体基质 抗原-抗体杂交 促进F蛋白基因表达 激活H+-ATP酶，使其转运H+ 3 增加F蛋白表达量，提高细胞膜上H+-ATP酶活性

【解析】

此题主要考查光合作用的过程以及影响光合作用的环境因素的相关知识。据图分析，图1中实验的自变量是甲醇的浓度，因变量是植物叶片的大小，当甲醇浓度为2%，叶片变大，而当甲醇浓度为10%，叶片变小。图2中实验的自变量是甲醇处理的时间，因变量是F蛋白的含量，随着时间的延长，F蛋白逐渐增多。图3中随着甲醇处理时间的延长，相对吸光值减小。

：（1）根据以上分析已知，图1中当甲醇浓度为2%，叶片变大，而当甲醇浓度为10%，叶片变小，因此应该选择浓度为2%的甲醇进行系列实验。
（2）根据题意分析，喷施甲醇能增加气孔导度，则二氧化碳的吸收量增加，发生在叶绿体基质中的暗反应加快，进而提高了叶片的光合速率。
（3）检测产生的蛋白质可以用抗原抗-体杂交法；根据以上分析已知，图2中随着时间的延长，F蛋白逐渐增多，说明甲醇处理可促进叶片细胞中F蛋白基因的表达，且处理6h比2h效果好。
（4）根据题意分析，质子与荧光染料结合可引起荧光猝灭，而图3显示随着甲醇处理时间的延长，相对吸光值减小，说明质子氢进入了囊泡，进而说明H+-ATP酶具有运输H+的功能；同时具有催化ATP水解的功能，为H+的运输提供能量。

（5）综合（3）、（4）研究结果，推测甲醇处理加F蛋白表达量，提高细胞膜上H+-ATP酶活性，从而改变保卫细胞的渗透压，导致气孔开放程度增大。