Question

与花生不同，玉米固定CO₂后首先会形成C₄化合物，因此被称为C₄植物。C₄植物含有的PEP羧化酶对CO₂具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO₂固定下来供给植物体利用，科学家形象地把这种作用比喻为“CO₂泵”，具体机制如图1所示。图2为夏季某地晴朗的白天玉米和花生光合速率测定值，请分析回答：

（1）科学家获得图1所示CO₂的固定机制，常采用的研究方法是_____

（2）花生叶肉细胞中的CO₂在_____中被C₅固定下来，该过程_____ (需要/不需要) 消耗NADPH。

（3）花生在13：00时光合速率下降的现象，称为“光合午休”，这是由于光照增强，温度过高，_____，导致花生光合作用速率明显下降；而此时玉米光合作用速率仍然有所升高，原因是________

（4）生物在长期进化中形成的特定功能往往与特定环境相适应，据此分析玉米产地的气候条件一般是： _____。

Answer

同位素标记法 叶绿体基质 不需要 气孔关闭，CO2进入减少 玉米含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，在进入植物内的CO2减少的情况下，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度，此时光照强度增强，促进光合作用加强 高温干旱、光照强

【解析】

由图1可知，C4植物含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO2固定形成C4，C4分解产生的二氧化碳经过与C5固定形成C3，C3被还原形成有机物。

分析图2：在13：00时花生出现了“午休”，光合速率降低，而玉米的光合速率不仅没有降低，反而升高了。

（1）科学家获得图1所示CO2的固定机制，需要研究CO2的转移途径，常采用的研究方法是同位素标记法。

（2）花生叶肉细胞中的CO2在叶绿体基质中被C5固定形成C3，该过程不需要消耗NADPH。

（3）花生在13：00时出现“光合午休”，这是由于光照增强，温度过高，部分气孔关闭，二氧化碳进入减少，导致花生光合作用速率明显下降；而玉米含有的PEP羧化酶对CO2具有很强的亲和力，可以把浓度很低的CO2固定下来供给植物体利用，在进入植物内的CO2减少的情况下，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度，并且此时光照强度增强，促进光合作用加强，所以此时玉米的光合作用速率不仅没有下降，反而有所升高。

（4）由于玉米能在较低的二氧化碳条件下固定并利用二氧化碳进行暗反应，所以气孔关闭对其光合速率影响不大，据此可知玉米产地的气候条件一般是高温干旱、光照强。