Question

干旱条件下，拟南芥叶、根细胞中溶质浓度增大，使叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，导致叶片气孔开度减小，光合色素的含量下降，从而引起光合作用速率下降。回答下列问题。（气孔阻力大小与气孔的开闭有关，气孔全开时阻力最小）

（1）叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，能够_______________和转化光能。光反应阶段生成的ATP和[H]参与在_______________（场所）中进行的C₃_______________过程，该过程的产物可以在一系列酶的作用下转化为蔗糖和淀粉。

（2）科研人员进行了相关实验研究，结果如图所示。

①ABA是细胞之间传递_______________的分子，可以调节气孔开闭。

②由图可知，干旱处理会降低植物的光合作用，恢复供水则有利于光合作用，理由是_________。

③据图结果推测：对气孔调节功能丧失突变体施加一定浓度的ABA后，与对照组相比，如果实验结果为_______________，则说明该突变体的气孔开闭异常是ABA合成缺陷导致。

（3）有研究表明：在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关。请以拟南芥的ABA缺失突变体（不能合成ABA）为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。______（光合色素含量的测定方法不作要求）

Answer

吸收、传递 叶绿体基质 还原 信息（信号） 干旱处理后增大叶片细胞的渗透压，进而促进ABA的合成和分泌，导致气孔关闭，CO2供应减少；恢复供水后，ABA含量下降，气孔打开，CO2供应增加 气孔阻力增加 实验思路：取经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干，进行分组编号，用预先配制的一定浓度梯度的ABA溶液处理，其他条件相同且适宜。一段时间后分别测定各组光合色素的含量。

预期结果：随着ABA浓度的增大，拟南芥中光合色素含量逐渐下降

【解析】

1.实验设计的一般步骤：

分组编号→设置对照实验（给与不同的处理）→观察并记录实验结果（注意保证无关变量的一致性）→得出结论。

2.光合作用的具体的过程：
①光反应阶段：场所是类囊体薄膜
a．水的光【解析】
2H2O4[H]+O2 b．ATP的生成：ADP+PiATP
②暗反应阶段：场所是叶绿体基质
a．CO2的固定：CO2+C52C3 b．三碳化合物的还原：2C3（CH2O）+C5+H2O
由题意可知，干旱能引起拟南芥叶、根细胞中溶质浓度增大，进而细胞渗透压增大，叶片中脱落酸（ABA）的含量增高，导致叶片气孔开度减小，影响了作为光合原料之一的二氧化碳的吸收，同时光合色素的含量下降，最终引起光合作用速率下降。

（1）叶绿体中的光合色素分布在类囊体膜上，这些色素能够吸收、传递 和转化光能。光反应阶段生成的ATP和[H]参与暗反应过程中C3的还原，暗反应进行的场所为叶绿体基质C3还原的产物可以在一系列酶的作用下转化为蔗糖和淀粉。

（2）科研人员进行了相关实验研究，结果如图所示。

①ABA是一种激素，激素是一种信息分子，能够在细胞之间传递信息，从而调节气孔开闭。

②据图可知，干旱处理后能增大叶片细胞的渗透压，进而促进ABA的合成和分泌，导致气孔关闭，CO2供应减少；恢复供水后，ABA含量下降，气孔打开，CO2供应增加，因此可推知干旱处理会降低植物的光合作用，恢复供水则有利于光合作用。

③实验结果显示气孔阻力与ABA含量变化趋势一致，因此推测，对气孔调节功能丧失突变体施加一定浓度的ABA后，如果与对照组相比，表现为气孔阻力增加，则说明该突变体的气孔开闭异常是ABA合成缺陷导致。

（3）本实验的目的为，要验证在干旱条件下，ABA浓度与光合色素降解程度呈正相关，而且题目已经给了实验材料，根据实验目的可知本实验的自变量是用不同浓度梯度的ABA处理拟南芥ABA缺失突变体，因变量是拟南芥色素含量的变化，无关变量保持相同且适宜。实验设计如下：（1）分组编号：将经过干旱处理的拟南芥ABA缺失突变体若干，进行分组编号；

（2）给与不同处理：用预先配制的一定浓度梯度的ABA溶液处理，其他条件相同且适宜。

（3）实验结果检测：一段时间后分别测定各组光合色素的含量。

若测得的实验结果为随着ABA浓度的增大，拟南芥中光合色素含量逐渐下降，则能证明上述结论。