Question

为了解LED灯（冷光源）人工补光对植物光合作用的影响，某研究小组利用温室栽培的黄瓜进行了探究实验，结果如图所示。回答下列问题：

（光合速率等于呼吸速率时所处CO₂浓度为CO₂补偿点，光合速率达到最大值时所需的最小CO₂浓度为CO₂饱和点）

（1）本实验的自变量是___________________________ 。

（2）据图分析可知，当二氧化碳浓度为50μmol．mol^-1时，各组净光合速率基本一致，原因是______阶段受限制，影响了光合速率提高。LED补光对于______（填“上叶”、“中叶”或“下叶”）的作用效果最为明显。

（3）对中叶而言，LED补光组 __________和 _________更高。

（4）为了验证叶肉细胞的光合产物主要以蔗糖的形式通过筛管运输至根茎等器官。研究人员将酵母菌的蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶（水解蔗糖）定位在叶肉细胞的细胞壁上。结果发现：转基因植物的根茎生长会受 ______（抑制/促进），叶肉细胞外的_____含量提高，被叶肉细胞吸收后 ____（抑制/促进）光合作用。

Answer

是否进行LED补光、叶的位置和二氧化碳浓度 暗反应 下叶 二氧化碳饱和点 净光合速率 抑制 葡萄糖和果糖 抑制

【解析】

分析图象可知，随着CO2浓度增大，净光合速率增大，LED灯光源下上叶、中叶或下叶的净光合速率都大于对照组，且LED补光对于下叶的作用效果最为明显。

（1）分析曲线图可知，本实验的自变量是否进行LED补光、叶的位置和二氧化碳浓度。

（2）由图可知，随着二氧化碳浓度升高，对照组和实验组净光合速率都升高，说明此时二氧化碳是限制光合作用的主要因素，二氧化碳参与光合作用的暗反应阶段。自然状况下，上、中部叶片遮挡，使下叶接受的光照最弱，据图可知，LED补光对于下叶的作用效果最为明显。

（3）由图可知，对中叶而言，LED补光组二氧化碳饱和点和净光合速率更高。

（4）为验证光合产物以蔗糖形式运输，研究人员将酵母菌蔗糖酶基因转入植物，该基因表达的蔗糖酶定位在叶肉细胞的细胞壁上。由于叶肉细胞壁上的蔗糖酶水解胞外的蔗糖，导致进入筛管的蔗糖减少，转基因植物根茎生长受到抑制，根和茎得到的糖不足，生长困难；该酶水解胞外的蔗糖生成果糖和葡萄糖，导致叶肉细胞外果糖和葡萄糖含量升高，被叶肉细胞吸收后，通过转运蛋白运至叶绿体内，导致淀粉的含量增加，从而抑制光合作用进行。