Question

紫花苜蓿是一种蛋白质含量高、营养全面的优质牧草。科研人员在某试验基地对当年播种且水肥适中、正处于分枝期的苜蓿进行了光合作用的日变化观测。请回答问题：

（1）紫花苜蓿捕获光能的物质分布在_____________上，光反应中，光合色素吸收的光能转化成____________；各种色素分子有不同的颜色，是因为一些波长的光透过或被_____。植物缺镁，叶片颜色会发黄的原因是_____________。 碳反应中首先生成的是三碳化合物，有同学猜测此化合物是CO₂与某一个二碳分子结合生成的，但当突然_________后，发现RuBP 的含量快速__________，由此推知猜测是错误的。

（2）科研人员选取3个晴天，测定7:30 到17:30的时段内空气CO₂浓度，数据显示，观测时段内，空气CO₂浓度在 7：30最高，原因是_________。

（3）引起叶片光合速率降低的植物自身因素包括气孔部分关闭引起的气孔限制和叶肉细胞 活性下降引起的非气孔限制两类，前者使胞间CO₂ 浓度降低，后者使胞间CO₂浓度升高。请据图判断植物自身因素中引起紫花苜蓿“光合午休”（11:30 发生）的主要因素是________________。

Answer

类囊体膜 ATP NADPH 活跃化学能 反射 Mg是叶绿素的组成成分，缺乏Mg叶绿素合成受阻 降低 CO2 浓度 上升 光合速率小于细胞呼吸速率，CO2浓度增大 叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制

【解析】

光合作用过程分为光反应和暗反应，光反应的场所在叶绿体的类囊体薄膜上，色素吸收光能将水光解形成还原氢和氧气，同时形成ATP，暗反应过程包括二氧化碳的固定和还原。图中胞间二氧化碳浓度先降低后逐渐升高。

（1）紫花苜蓿捕获光能的物质为光合色素，分布在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应中，光合色素吸收的光能转化成ATP、NADPH中活跃的化学能；各种色素分子有不同的颜色，是因为一些波长的光透过或被反射。镁是合成叶绿素的重要物质，植物缺乏Mg叶绿素合成受阻，叶片颜色会发黄。为了判断固定CO2的物质是否为二碳分子，可突然降低CO2浓度，观测哪些化合物的含量升高，若发现RuBP的含量快速升高，即RuBP消耗减少，可由此推知固定CO2的物质不是二碳分子，而是RuBP。

（2）观测时段内，空气CO2浓度在7：30时最高，是因为在此之前的一段时间内光合作用速率小于呼吸作用速率，使环境中CO2浓度升高。

（3）已知引起叶片光合速率降低的植物自身因素包括气孔部分关闭引起的气孔限制和叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制两类，前者使胞间CO2浓度降低，后者使胞间CO2浓度升高。当两种因素同时存在时，胞间CO2浓度变化的方向依赖于占优势的因素。据图分析，紫花苜蓿叶片净光合速率午间降低时，胞间CO2浓度升高，表明净光合速率午间降低主要是由叶肉细胞活性下降引起的，即植物自身因素中引起紫花苜蓿“光合午休”的主要因素是叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制。