Question

【題目】某突變體水稻葉綠素含量不足其野生型的一半，呼吸作用強度與野生型相同。在飽和光照條件（1000／μmol·m －2 ·s－1）下分別測得無氮、中氮、高氮施肥時突變體水稻的光合作用強度，比相同條件下野生型水稻分別高出4％、20％與39％。為探究其生理學機制，研究人員分別測定了兩種水稻在不同氮肥水平下的氣孔導度、葉肉細胞胞間CO2濃度，如圖所示。請回答下列問題：

（1）在中氮與高氮條件下，突變體水稻氣孔導度均顯著高于野生型，但胞間CO2濃度與野生型并無顯著差異，出現這一結果的原因是___________________________________。

（2）突變體水稻在弱光下光合作用速率低于野生型水稻，與其__________有關。當突變體水稻處于飽和光照條件時，三個不同氮肥水平下光合作用速率都比相同條件下的野生型水稻的光合作用速率有顯著提高，表明在飽和光照條件下野生型水稻葉綠素含量存在__________（填“冗余”或“不足”）現象；從氮元素的利用來看，突變體水稻通過__________提高了葉片光合速率。

Answer 1

【答案】突變體對胞間CO2的固定（消耗、利用）更快 葉綠素含量低 冗余 減少了合成葉綠素過程中的氮素消耗，提高光合作用相關酶的合成量（和活性）

【解析】

實驗題的做題思路需要優先確定實驗目的，后確定自變量和因變量。由題文可知，該實驗的實驗目的為探究無氮、中氮、高氮施肥時突變體水稻的光合作用強度升高的原因，自變量為氮肥處理水平和植株類型，因變量為氣孔導度和葉肉細胞胞間CO2濃度。根據實驗結果的數據對比可以發現，不同氮肥處理下，突變型的氣孔導度均高于野生型；而中氮和高氮處理時，葉肉細胞胞間CO2濃度與野生型相差不大。

（1）在中氮與高氮條件下，突變體水稻其胞間CO2濃度與野生型差異不明顯，只能從突變體對胞間CO2的利用更快這一角度找原因；

（2）弱光下，光照強度是光合作用的限制因素。突變體水稻葉綠素含量低，對光能的捕獲少，因此光合作用弱。當處于飽和光照條件時，三個不同氮肥水平下突變體水稻光合作用速率都比相同條件下的野生型水稻的光合作用速率有顯著提高，表明在飽和光照條件下野生型水稻葉綠素含量存在冗余，而突變體水稻通過減少合成葉綠素過程中的氮素消耗，提高光合作用相關酶的合成量和活性，從而提高了葉片光合速率。