Question

【題目】干旱環境中植物葉表皮氣孔關閉，CO2吸收減少，造成農作物減產。科研人員發現H2S可增強植物抵御干旱的能力，選取擬南芥為實驗材料進行下列實驗。

（1）在正常澆水和干旱條件下，分別添加H2S，測定氣孔導度（氣孔導度越大，氣孔打開程度越大）和光合速率，結果如圖1。

比較________組結果，可知在干旱環境中，H2S對氣孔導度和光合速率的影響分別是____________。

（2）葉表皮保衛細胞吸水膨脹，氣孔打開，這一現象與細胞膜上K+-ATP通道有關。研究發現植物自身可產生H2S，為探究H2S影響氣孔導度和光合作用的機理，進行如下實驗。

實驗一：同時檢測三個品種擬南芥細胞膜上K+-ATP通道蛋白含量，結果如圖2。

實驗二：檢測不同處理方式中固定二氧化碳的Rubisco酶的活性，結果如圖3。

①請推測H2S影響氣孔導度的機理_____________________________。

②圖3的實驗結果表明_______________________________。

（3）H2S可幫助植物抵御干旱環境，請綜合上述實驗和所學生物學知識分析植物是如何適應干旱環境的________________________________________________。

Answer 1

【答案】3、4組（或干旱和干旱+H2S） 抑制氣孔導度，提高光合速率 H2S降低保衛細胞膜上，K+-ATP通道蛋白的含量，K+進細胞減少；保衛細胞的細胞液濃度低，細胞失水，氣孔關閉，氣孔導度下降 H2S提高了 Rubisco酶活性 ①H2S降低了細胞膜上K+通道蛋白含量，導致氣孔關閉，氣孔導度下降，蒸騰作用下降，水分散失減少，從而保證細胞代謝正常進行，以適應干旱環境。

②H2S提高了葉綠體中 Rubisco酶活性，使光合作用過程中CO2固定速度加快，光合作用速率提高，以適應干旱環境

【解析】

圖1中，1和2結果對比可知，添加H2S后，氣孔導度和光合速率均降低；3、4組結果對比可知，添加H2S后，氣孔導度降低，光合速率增大。

圖2中，與野生型相比，H2S超表達突變體細胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較高，H2S缺陷突變體細胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較低。

圖3中，1、2結果對比和3、4組結果對比可知，添加H2S后，Rubisco酶的活性增大。

（1）比較3、4組結果可知，在干旱環境中，添加H2S后，氣孔導度降低，光合速率增大，說明H2S可抑制氣孔導度，提高光合速率。

（２）①由圖2可知，與野生型相比，H2S超表達突變體細胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較高，H2S缺陷突變體細胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較低。說明H2S可降低保衛細胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量，K+進細胞減少；保衛細胞的細胞液濃度低，細胞失水，氣孔關閉，氣孔導度下降。

②圖3中，1、2結果對比和3、4組結果對比可知，添加H2S后，Rubisco酶的活性增大，說明H2S可提高Rubisco酶活性。

（3）綜合上述實驗和所學生物學知識分析可知，①H2S降低了細胞膜上K+通道蛋白含量，導致氣孔關閉，氣孔導度下降，蒸騰作用下降，水分散失減少，從而保證細胞代謝正常進行，以適應干旱環境。②H2S可提高了葉綠體中Rubisco酶活性，使光合作用過程中CO2固定速度加快，光合作用速率提高，以適應干旱環境。