Question

干旱环境中植物的光合速率明显降低，进而造成农作物减产，科研人员发现低水平的H₂S可增强植物抵御干旱的能力，他们选取拟南芥为实验材料进行以下实验（Rubisco酶可催化CO₂与C₅结合生成2分子C₃）测得试验数据如下图所示，据图回答下列问题：

（1）Rubisco酶主要分布在拟南芥叶肉细胞的_______________（具体位置），它发挥催化作用时_____________（填“是”或“否”）消耗ATP水解释放的能量。

（2）据图分析，干旱条件下光合速率降低的原因有_____________。

（3）根据上述实验结果可以推测施加低浓度的H₂S可提高拟南芥的抗干旱能力，合理的解释是_____________（回答两点）。

Answer

叶绿体基质 否 气孔导度下降导致CO2吸收量减少、Rubisco酶活性降低使CO2固定速率减慢 通过降低气孔导度从而减少水分的散失；通过提高Rubisco酶的活性来提高光合速率增加有机物的生成量

【解析】

由A组、B组结果对比可知，正常浇水条件下，添加H2S后，光合速率和气孔导度均降低，Rubisco酶的活性不变；由C组、D组结果对比可知，干旱条件下，添加H2S后，气孔导度降低、Rubisco酶的活性增强、光合速率增大。

（1）Rubisco酶是催化CO2与C5结合生成2分子C3的酶，属于暗反应的CO2固定，因此位于叶绿体基质，该过程不消耗ATP水解释放的能量。

（2）对比A、C两组的实验数据可知，干旱条件下，气孔导度下降导致CO2吸收量减少；Rubisco酶活性降低使CO2固定速率减慢，均会使暗反应速率降低，从而使光合速率下降。

（3）对比C、D两组的实验数据可知，干旱条件下施加低浓度的H2S后，气孔导度明显降低，可减少水分的散失，避免植物因过度失水而干枯死亡；同时，H2S还可通过提高Rubisco酶的活性来提高光合速率，从而增加有机物的生成量，在干旱条件下仍能生长。