Question

下图是某植物在某光照强度和适宜温度下，光合作用增长速率随CO₂浓度变化的情况。为了研究植物昼夜节律对光合作用的影响，科学家选取生长状态相同的某植物进行了下表中的四组实验，每组白天光照10h，夜间总时长14h，其它条件都适宜，连续处理25天，测定各组气孔大小和叶绿素含量，结果如下表。

组别	夜间处理方法	气孔大小（μm^2）	叶绿素含量/（mg·g^-1）
A	处理X	389	3．34
B	每隔3h红光光照5min	344	2．44
C	每隔2h红光光照5min	297	2．40
D	每隔1h红光光照5min	286	2．20

（1）上午中_____________点光合作用速率达到最大，限制D点光合作用速率的主要环境因素是__________。B点时，叶肉细胞中ATP的合成场所有_____________。想要使叶绿体内C₃的含量快速下降，可以改变的环境条件是_____________。

（2）表所示实验中，为了使实验具有说服力，设置了A组，A组的“处理X”应为_____________。随着夜间红光打断处理的频率增加，预测植物光合作用强度的变化趋势_____________，理由是_____________。

（3）若给该植物浇H₂¹⁸0一段时间后，周围空气中_____________（备选：“O₂”、“CO₂”、“H₂¹⁸O”）可能含有¹⁸O。

Answer

D 光照强度 叶绿体、细胞质基质、线粒体 减少CO2浓度或增强光照等 持续黑暗处理（不作红光处理） 逐渐降低 叶绿素含量降低，光反应减弱；气孔缩小，吸收CO2速率降低，暗反应减弱，光合作用强度降低 O2、CO2、H218O

【解析】

依据题意，坐标图中是植物在某光照强度和适宜温度下，随CO2浓度的增大，光合作用的增长速率先增大后减小，最后增长速率为0，也就意味着光合作用的速率已经不再增大，即达到最大光合速率，此时限制光合作用的主要环境因素应该是“某光照”未达到植物的光饱和的光照强度。

表格中，自变量是夜间处理的方法，A组作为对照组，是不做任何处理的，即持续黑暗。B、C、D三个实验组是间隔不同时长用红光打断黑暗。因变量是检测气孔大小和叶绿素含量，分析这种红光打断对植物光合作用将会造成的影响。

（1） 据分析，光合作用速率达到最大应为合作用的增大速率为0的点，此时限制D点光合作用速率的主要环境因素是“光照强度”。B点时，叶肉细胞既有光合作用也有呼吸作用，所以细胞中ATP的合成场所有叶绿体、细胞质基质、线粒体。想要使叶绿体内C3的含量快速下降，可以通过减少CO2浓度使CO2的固定减少，生成C3减少，或增强光照使C3的还原加快，消耗快。

（2）A组是对照组，应为持续黑暗处理（不用红光打断黑暗）。随着夜间红光打断处理的频率增加，检测发现植物的气孔大小和叶绿素含量都降低，气孔减小会导致CO2吸收量减少，而叶绿素含量降低会减少对光能的吸收和转化，因此预测植物光合作用强度会逐渐降低。

（3）若给该植物浇H218O一段时间后，植物通过蒸腾作用，周围的水蒸气（H218O）里会有18O，植物通过光合作用，光反应分解水，周围的O2里也会有18O，植物的有氧呼吸第二阶段，也需要水的参与释放出CO2，因此空气中O2、CO2、H218O都可能含有18O。，