Question

为提高粮食产量，研究人员以390μmol/mol的大气CO₂浓度和自然降水条件为对照组（C390＋W0组），分别研究CO₂浓度升高至550 μmol/mol（C550＋W0组）和降水增加15%（C390＋W15组）对某植物净光合速率的影响，结果如图1所示。图2是叶肉细胞中部分代谢过程的模式图。回答下列问题：

（1）据图1可知，_______和适当增加降水量可增强植物的净光合速率，推测适当增加降水量可能使气孔的开放度提高，从而增加________，促进光合作用。

（2）P为C390＋W0组曲线上的点，在该光照强度下，________对净光合作用的促进更显著。若增加光照强度，则P点向________（填“左下”“右上”或“不变”）移动。

（3）据图2可知，在光合作用中R酶催化C₅与CO₂形成________进而合成C₃被还原。在某些条件下R酶还可以催化C₅和O₂反应生成1分子C₃和1分子2磷酸乙醇酸，后者在酶的催化作用下转换为________后经载体T离开叶绿体，再经过叶绿体外的代谢途径转换为甘油酸回到叶绿体。

（4）经测定由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少，最可能的原因是____________。据图2分析，下列选项中能提高光合效率的方法可以有________（填序号）。

①敲除T蛋白基因　  ② 抑制R酶的活性      ③使用抑制剂降低载体T的活性　  ④ 设法将释放的CO₂回收至叶绿体中

Answer

适当提高CO2浓度、增加光照强度 CO2吸收量 增加15%的降水量 右上 3—磷酸甘油酸 乙醇酸 叶绿体外的代谢途径会产生CO2释放出去（未回到叶绿体再利用）（CO2释放出去、CO2出去了、CO2未回到叶绿体） ①③④

【解析】

据图图1三条曲线表明适当增加降水可提高气孔的开放度，增加植物CO2的摄入量，进而提高净光合速率，仅升高CO2浓度对净光合速率的促进作用没有增加降水量对植物净光合速率的提升明显。图2中在叶绿体基质中，R酶可催化C5与CO2形成3—磷酸甘油酸进而合成C3，再被还原成（CH2O）。氧气浓度过高的条件下，R酶还可以催化C5和O2反应生成1分子C3和1分子2—磷酸乙醇酸，据此分析作答。

（1）图1中三组实验结果曲线都显示随着光照强度的增加，净光合速率都是先增加后趋向稳定；C390＋W0组与C390＋W15组对照，显示适当增加降水量可提高植物的净光合速率；C390＋W0组与C550＋W0组对照，显示适当提高CO2浓度可提高净光合速率。三组实验对照，说明适当提高CO2浓度、增加光照强度和适当增加降水量可增强植物的净光合速率，可能的原因是适当增加降水量蒸腾作用增强，可提高植物气孔的开放度，增加植物对CO2的吸收量，从而促进光合作用。

（2）P点时，同一光照强度下C390＋W15组净光合速率大于C550＋W0组，C550＋W0组大于C390＋W0组，说明在该光照强度下，增加15%的降水量比适当提高CO2浓度对净光合作用的促进作用更显著。若增加光照强度，植物净光合作用增强，P点会向右上方移动。

（3）由题图2细胞代谢途径可知，在叶绿体基质中，R酶催化C5与CO2形成3—磷酸甘油酸进而合成C3，再被还原成（CH2O）。氧气浓度较高的条件下，R酶还可以催化C5和O2反应生成1分子C3和1分子2—磷酸乙醇酸，2—磷酸乙醇酸转换为乙醇酸经载体T离开叶绿体，参加叶绿体外的代谢途径。

（4）经测定由叶绿体外的代谢途径回到叶绿体中的碳有所减少，据图分析，最可能的原因是叶绿体外的代谢途径产生的CO2释放出去了。据图2

①T蛋白的功能是将乙醇酸运输出叶绿体，在叶绿体外最终转化成二氧化碳和甘油酸，甘油酸又被T蛋白运回叶绿体，但是该过程损失了部分二氧化碳，因此可以通过敲除T蛋白基因减少这部分二氧化碳的丢失，从而提高光合作用的效率，①正确；

② 抑制R酶的活性，C5与CO2形成3—磷酸甘油酸进而合成C3减少，光合速率降低，②错误；

③使用抑制剂降低载体T的活性，乙醇酸转运出叶绿体外减少，可减少叶绿体外代谢途径中二氧化碳的丢失，从而提高光合速率，③正确；

④设法将释放的CO2回收至叶绿体中，增加叶绿体基质中二氧化碳的含量，二氧化碳是光合作用中暗反应的原料，因此增加了暗反应的速率，可提高光合速率，④正确。

故选①③④。