Question

【題目】玉米葉肉細胞中有一種酶，可通過一系列反應將 CO2 “泵”入維管束鞘細胞，使維管束鞘細胞積累 較高濃度的 CO2，保證卡爾文循環順利進行，這種酶被形象地稱為“CO2泵”。圖1表示玉米 CO2同化途 徑，圖2表示進行自然種植的大棚和人工一次性施加 CO2后的大棚內玉米光合速率變化曲線�；卮鹣� 列相關問題:

（1）白天時，玉米植株消耗 NADPH 的具體場所為__________。當環境中光照增強，溫度過高時， 玉米光合作用速率不會明顯下降甚至可能會提高，其原因是______

（2）由圖2可知，15時以后限制玉米光合速率的主要環境因素是______ 。17時與15時相比，自然種植大棚內玉米植株 C5 的合成速率______ (填“升高”、“不變”或“降低”）。由圖2中兩條曲線的變化規律可知:人工施加 CO2的最佳時間是_______時左右，兩個大棚同時通風的時間是 ______時 左右。

（3）已知水稻沒有“CO2泵”這種機制，但隨著胞間 CO2 濃度的升高，玉米的光合速率不再變化，而水稻的 光合速率可以逐漸上升。請從暗反應中酶的角度分析可能的原因是__________________

Answer 1

【答案】維管束鞘細胞內的葉綠體基質 玉米 葉肉細胞內有“CO2泵”，在氣孔因高溫關閉時，仍可以維持維管束鞘細胞內較高濃度的CO2，且此 時光照增強，有可能使NADPH和ATP生成增加 光照強度 降低 8 10 水稻暗反應相關的酶活性比玉米的高（或水稻 暗反應相關的酶數量比玉米的多）

【解析】

光合作用指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存能量的有機物，并釋放出氧氣的過程。

光反應的場所是葉綠體的類囊體薄膜，暗反應的場所是葉綠體基質。

（1）白天時，卡爾文循環消耗NADPH，玉米植株進行卡爾文循環的場所是維管束鞘細胞內 的葉綠體基質。當溫度過高，氣孔關閉時，玉米光合作用速率不會明顯下降，其原因是玉米葉肉細胞內有“CO2泵”，仍可以維持維管束鞘細胞內較高濃度的CO2，而此時環境中光照增強，則有可能使NADPH和ATP生成增加，從而使玉米光合作用速率甚至可能會提高。

（2）15時以后，光照強度逐漸降低，所以限制光合速率的主要環境因素是光照強度。17時與15時相比，自然種植大棚內玉米光合作用速率降低，C5的合成速率也降低。從8時開始，人工一次性施加CO2的大棚內玉米光合速率高于自然種植的大棚內，說明人工施加CO2的最佳時間是8時左右；10時后，自然種植的大棚的玉米光合速率明顯加快，而人工一次性施加CO2的大棚內，玉米光合速率因CO2濃度降低而明顯下降，因此兩大棚同時通風的時間為10時左右。

（3）隨著胞間CO2濃度的升高，玉米的光合速率不再變化，而水稻的光合速率可以逐漸上升，這可能是因為水稻暗反應相關的酶活性（數量）比玉米的高（多），能夠固定更多的CO2。