Question

为研究CO₂浓度对香糯水稻净光合速率和气孔导度的影响，研究人员分别在晴天和阴天测定了香糯水稻在大气CO₂浓度和高CO₂浓度下的净光合速率和气孔导度（注：气孔导度是指气孔张开的程度），结果如下图所示。请回答下列问题：

（1）在晴天、大气CO₂浓度下，香糯水稻叶肉细胞中H₂O作为原料参与的生理过程主要发生在_________（填细胞器的具体部位）。

（2）分析图1可知，晴天时高CO₂浓度组和大气CO₂浓度组的净光合速率差值较大，而阴天时这种差值明显缩小，从光合作用过程的角度分析原因是_________。

（3）植物绿叶通过气孔从外界吸收CO₂，分析图1和图2发现：无论晴天还是阴天，高CO₂浓度组的气孔导度均小于大气CO₂浓度组，而高CO₂浓度组的净光合速率均大于大气CO₂浓度组（假设所有组别香糯水稻的呼吸速率相同），出现这种现象的原因是__________________。

（4）某实验小组的同学们为探究“高CO₂浓度是否也会使香糯水稻的呼吸速率增大”，设计并进行了以下实验：

①将若干生理状况相同的香糯水稻随机均等分成甲、乙两组；

②甲组置于大气CO₂浓度下，乙组置于高CO₂浓度下，两组均置于_________环境，其他条件相同且适宜；

③一段时间后，测定_________的吸收量。

④得出的实验结果和结论：若_________，说明高CO₂浓度不会使水稻呼吸速率增大；否则，则说明高CO₂浓度会使水稻呼吸速率增大。

Answer

线粒体基质和叶绿休类囊体薄膜 阴天时光照强度不足，光反应产生的[H]和ATP较少，还原的CO2少，多余的CO2没有被暗反应利用 与大气CO2浓度组相比，高CO2浓度组细胞内外CO2的浓度差较大，向细胞扩散的速率较快，因此无需较大的气孔导度即可满足植物对CO2的需求 黑暗（或无光） O2 甲组水稻吸收O2的量大于（或等于）乙组

【解析】

分析图1可知，无论是晴天还是阴天，高CO2浓度组的净光合速率均高于大气CO2浓度组。分析图2可知，无论是晴天还是阴天，高CO2浓度组的气孔开度均小于大气CO2浓度组。

（1）在晴天、大气CO2浓度下，香糯水稻叶肉细胞中H2O作为原料参与的生理过程主要为有氧呼吸第二阶段和光合作用光反应，分别发生在线粒体基质和叶绿体类囊体薄膜上。

（2）由于阴天时光照强度不足，光反应产生的[H]和ATP较少，还原的CO2少，多余的CO2没有被暗反应，所以晴天时高CO2浓度组和大气CO2浓度组的净光合速率差值较大，而阴天时这种差值明显缩小。

（3）植物绿叶通过气孔从外界吸收CO2，其扩散的速率与浓度差有关。分析图1和图2发现：无论晴天还是阴天，高CO2浓度组的气孔导度均小于大气CO2浓度组，而高CO2浓度组的净光合速率均大于大气CO2浓度组（假设所有组别香糯水稻的呼吸速率相同），出现这种现象的原因是：与大气CO2浓度组相比，高CO2浓度组细胞内外CO2的浓度差较大，向细胞扩散的速率较快，因此无需较大的气孔导度即可满足植物对CO2的需求。

（4）本实验为探究“高CO2浓度是否也会使香糯水稻的呼吸速率增大”，即自变量为CO2浓度的高低，因变量为呼吸速率的大小，由于植物在光下既进行光合作用又进行呼吸作用，为排除光合作用对实验结果的影响，应将实验装置置于黑暗条件下，即②甲组置于大气CO2浓度下，乙组置于高CO2浓度下，两组均置于黑暗环境，其他条件相同且适宜；

③呼吸速率的大小可用氧气的吸收量或二氧化碳的释放量来表示，根据题意可知，一段时间后，测定的是氧气的吸收量。

④高CO2浓度可能会使呼吸速率不变，也可能会使呼吸速率变小，也可能会使呼吸速率变大，所以若甲组水稻吸收O2的量大于（或等于）乙组，说明高CO2浓度不会使水稻呼吸速率增大；否则，则说明高CO2浓度会使水稻呼吸速率增大。