Question

植物固定与产生CO₂速率相等时的光照强度，称作植物的光补偿点；植物光合作用速率最大时所需要的最小光照强度，称作植物的光饱和点。某学者采取盆栽试验方法对甜高粱幼苗分别进行4种胁迫处理，第31天对幼苗光补偿点、光饱和点和最大净光合速率进行研究，结果如表所示。请回答下列问题。

处理	光补偿点 （μ mol·m^－^2·s^－^1）	光饱和点 （μ mol·m^－^2·s^－^1）	最大净光合速率 （μ mol·m^－^2·s^－^1）
CK	6.80	433.42	15.28
Cd	25.86	249.22	6.02
Ca1	19.64	364.39	8.13
Ca2	13.72	367.80	10.42

注：CK－不供钙不加镉，Cd－不供钙加镉（200 μ moL/L镉），Ca1－供钙加镉（200 μ moL/L镉，2.0 mmol/L钙），Ca2－供钙加镉（200 μ mol/L镉，3.0 mmol/L钙）

（1）与每个处理组的光补偿点相比较，光饱和点时叶绿体内NADPH和NADP⁺含量的比值________（填“增大”、“不变”、“减小”）；限制幼苗光饱和点的主要环境因素有________________。

（2）根据表中数据，可得出的初步结论是________。

（3）进一步研究发现，与CK组相比，Cd、Ca1和Ca2组光合速率下降的原因可能是叶片内叶绿素的含量减少造成。如何用简单实验证明此可能性，请写出实验思路：________。

Answer

增大 温度与CO2浓度 镉胁迫显著降低了甜高粱的光合作用，增施钙可有效缓解镉对甜高粱光合作用的限制与恢复，且增施较高浓度的钙恢复效果越好 提取色素并用纸层析法分离四组甜高粱绿叶中的色素，比较叶绿素色素带的宽度

【解析】

根据表中数据分析可知：加镉胁迫后，光补偿点增大，饱和点下降，最大净光合速率下降，因此镉胁迫显著降低了甜高粱的光合作用；增施钙以后，光补偿点减小，饱和点增大，最大净光合速率上升（与不施钙时相比较），说明增施钙可有效缓解镉对甜高粱光合作用的限制与恢复，且增施较高浓度的钙恢复效果越好。

（1）光补偿点时，限制植物净光合速率的因素为光照强度，所以此时叶绿体内NADPH和NADP+含量的比值较低；光饱和点时，光反应速率大于暗反应速率，叶绿体内NADPH积累，此时叶绿体内NADPH和NADP+含量的比值较高，所以与每个处理组的光补偿点相比较，光饱和点时叶绿体内NADPH和NADP+含量的比值增大；影响植物光合作用的主要因素有：光照强度、CO2浓度和温度，限制幼苗光饱和点的主要环境因素有CO2浓度和温度。

（2）根据表中数据分析可知：加镉胁迫后，光补偿点增大，饱和点下降，最大净光合速率下降，因此镉胁迫显著降低了甜高粱的光合作用；增施钙以后，光补偿点减小，饱和点增大，最大净光合速率上升（与不施钙时相比较），说明增施钙可有效缓解镉对甜高粱光合作用的限制与恢复，且增施较高浓度的钙恢复效果越好。因此根据表中数据，可得出的初步结论是：镉胁迫显著降低了甜高粱的光合作用，增施钙可有效缓解镉对甜高粱光合作用的限制与恢复，且增施较高浓度的钙恢复效果越好。

（3）若要证明Cd、Ca1和Ca2组光合速率下降的原因是否是因为叶片内叶绿素的含量减少造成的，可分别提取色素并用纸层析法分离四组甜高粱绿叶中的色素，比较叶绿素色素带的宽度，即可证明。