Question

C-₃植物都是直接把CO₂固定成三碳化合物，而C-₄植物则在卡尔文循环之前CO₂先被固定成一种四碳酸，两者的光合作用速率有很大差别。

（1）下图是C-₄植物叶片细胞结构图及CO₂的同化过程图。

①由图可知，C-₄植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞排列成______状，内部都有固定CO₂的______（填结构）。

②与C-₃植物相比，C-₄植物的卡尔文循环发生在_________细胞。C-₄植物比C-₃植物更能固定低浓度的CO₂，原因是_________。

（2）将玉米的P酶基因转入水稻后，测得光强对转基因水稻和原种水稻的气孔导度和光合速率的影响结果，如下图：

分析图中信息，可知P酶的作用是__________________。原种水稻在光照大于8×10²μmol·m^-2·s^-1时光合速率基本不变的原因是__________________。

（3）综上所述，可以看出C-₄植物适宜栽种在__________________条件下，原因是__________________。

Answer

环 叶绿体 维管束鞘细胞 其叶肉细胞中的P酶与CO2的亲和力远比R酶大 增大气孔导度，提高水稻在强光下的光合作用 光强增强导致的光合速率增加量等于气孔导度下降导致的光合速率降低量 干旱、强光照 干旱情况下，植物气孔关闭，胞间CO2浓度降低，C-4植物能够利用胞间低浓度CO2进行光合作用；强光下，C-4植物的气孔开放程度大，能够提高胞间CO2浓度有利于光合作用。

【解析】

光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，其过程如下：

由图可知，一些外界因素，如CO2量、光照强度会影响光合作用速率。

（1）①由图可知，C-4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞排列成环状，光合作用的场所是叶绿体，故内部都有固定CO2的叶绿体。②由图可知，CO2被固定成一种四碳酸发生在叶肉细胞，接下来卡尔文循环发生在维管束鞘细胞中。已知C-4植物更能利用低浓度的CO2，说明P酶与CO2的亲和力更强，能将低浓度的CO2富集起来供给卡尔文循环使用。

（2）据图可知，转入了P酶基因的转基因水稻气孔导度增大，由此说明P酶的作用是增大气孔导度，这样可提高水稻在强光下的光合作用。原种水稻在光照大于8×102μmol·m-2·s-1时光合速率基本不变的原因是光强增强导致的光合速率增加量等于气孔导度下降导致的光合速率降低量。

（3）干旱情况下，植物气孔关闭，胞间CO2浓度降低，C-4植物能够利用胞间低浓度CO2进行光合作用；强光下，C-4植物的气孔开放程度大，能够提高胞间CO2浓度有利于光合作用，综上所述，可以看出C-4植物适宜栽种在干旱、强光照。