Question

紫花苜蓿是具有世界栽培意义的蛋白质含量高、营养全面的优质牧草，被誉为“牧草之王”。公农1号是我国培育出的产量高、抗逆性强的紫花苜蓿品种。科研人员在北京市海淀区的试验基地对当年播种且水肥适中、正处于分枝期的公农1号进行了光合作用的日变化观测。请回答问题：

（1）紫花苜蓿捕获光能的物质分布在______上，暗反应利用光反应产生的___和NADPH，在_______中将CO₂转化为三碳糖（三碳化合物)，进而形成淀粉和蔗糖。

（2）科研人员选取3个晴天，测定7：30到17：30的时段内，影响光合作用的外部因素的变化，3天观测数据的平均值如下表。数据显示，观测时段内，空气CO₂浓度在7：30时最高，推测原因是________。

时间	环境光合有效辐射[μmo1/(m^2.s)]	空气CO2 (μ mol/mo1)	空气相对湿度(%)	空气温度(^OC)
7:30	422.1	443.1	41.5	18. 6
9:30	1232.3	413.8	32.8	22.2
11:30.	1297.2	405.7	23.1	28.2
13:30	872.5	415.5	19.1	30.4
15:30	641.3	373.9	23.1	26.6
17:30	158.3.	398.1.	25.9

（3）经测定，紫花苜蓿的净光合速率如图1，在7：30~9：30及13：30~17：30时段，净光合速率的变化趋势与光照强度(上表中环境光合有效辐射)的变化趋势____，说明_____。11：30光照强度最强时，净光合速率反而最低，说明紫花苜蓿存在“光合午休”现象。请结合图1、图2解释这一现象对紫花苜蓿生存的意义____________。

（4）有研究表明，引起叶片光合速率降低的植物自身因素包括气孔部分关闭引起的气孔限制和叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制两类，前者使胞间CO₂浓度降低，后者使胞间CO₂浓度升高。当两种因素同时存在时，胞间CO₂浓度变化的方向依赖于占优势的因素，因此可根据胞间CO₂浓度变化的方向来判断哪个因素占优势。请根据图3判断植物自身因素中引起紫花苜蓿“光合午休”的主要因素并写出判断依据__________________。

Answer

类囊体薄膜 ATP 叶绿体基质 在这段时间内光合作用速率小于呼吸作用速率，使环境中CO2浓度升高 一致 此时影响光合作用的主要因素是光照强度 中午部分气孔的关闭可避免植物因水分过度散失而造成的损伤 叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制 紫花苜蓿叶片净光合速率午间降低时，胞间CO2浓度升高，表明净光合速率午间降低主要是由叶肉细胞活性下降引起的

【解析】

根据表格分析，在实验时间范围内，随着时间的推移，环境光合有效辐射先增加后降低，11:30时最高；空气CO2浓度逐渐降低；空气相对湿度先降低后升高；空气温度先升高后降低。据图分析，图1和图2中净光合速率和蒸腾速率都先升高后降低、再升高再降低；图3中胞间二氧化碳浓度先降低后逐渐升高。

（1）紫花苜蓿捕获光能的物质是光合色素，分布于类囊体薄膜上；光反应为暗反应提供的物质是ATP和DNAPH，在叶绿体基质中将CO2转化为三碳糖。

（2）观测时段内，空气CO2浓度在7：30时最高，是因为在此之前的一段时间内光合作用速率小于呼吸作用速率，使环境中CO2浓度升高。

（3）据图分析可知，在7：30~9：30及13：30~17：30时段，图1净光合速率和表格中的光照强度(上表中环境光合有效辐射)的变化趋势是一致的，说明此时影响光合作用的主要因素是光照强度。图1和图2的曲线在中午都出现了下降的现象，即午休现象，此时光照强度太高，部分气孔的关闭可避免植物因水分过度散失而造成的损伤。

（4）已知引起叶片光合速率降低的植物自身因素包括气孔部分关闭引起的气孔限制和叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制两类，前者使胞间CO2浓度降低，后者使胞间CO2浓度升高。当两种因素同时存在时，胞间CO2浓度变化的方向依赖于占优势的因素。据图分析，紫花苜蓿叶片净光合速率午间降低时，胞间CO2浓度升高，表明净光合速率午间降低主要是由叶肉细胞活性下降引起的，即植物自身因素中引起紫花苜蓿“光合午休”的主要因素是叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制。