Question

10．Cu²⁺是植物生長發(fā)育必需的微量元素，但過量的Cu²⁺又會影響植物的正常生長．科研人員以白蠟幼苗為實驗材料，研究Cu²⁺對植物生長的影響．
（1）將CuSO₄•5H₂O水溶液加入基質(zhì)中，制成不同Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的“污染土壤”，另設(shè)不添加Cu²⁺的基質(zhì)作為對照．選擇健康且生長基本一致的植株，分別進(jìn)行培養(yǎng)．
（2）培養(yǎng)幾個月后，摘取植株頂部剛成熟的葉片，用無水乙醇（有機(jī)溶劑）來提取綠葉中的色素，進(jìn)而測定濾液中葉綠素的含量，同時每月定時測定其他相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果取平均值．
（3）實驗結(jié)果及分析：
表：不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Cu²⁺對白蠟葉綠素含量及光合作用的影響

Cu2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)	葉綠素a （mg•kg-1）	葉綠素b （mg•kg-1）	葉綠素總量 （mg•kg-1）	葉綠素 a/b	將光合速率 （μmol•m-2•s-1）	氣孔導(dǎo)度 （mol•m-2•s-1）	胞間CO2濃度 （μmol•mol-1）
0	1.80	0.47	2.27	3.83	5.92	0.073	237.20
2.5×10-4	1.85	0.48	2.33	3.84	6.18	0.079	243.21
5.0×10-4	1.65	0.41	2.06	4.00	5.27	0.064	219.78
1.0×10-3	1.51	0.37	1.87	4.18	4.26	0.059	225.56
2.0×10-3	1.45	0.34	1.79	4.26	2.58	0.050	227.12

（注：氣孔導(dǎo)度越大，氣孔開放程度越高）
①在Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10^-4時，與對照組相比，葉片中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均增加，從而使植物吸收的光能增加，凈光合速率提高．隨著Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，凈光合速率下降，可能的原因是重金屬銅會引起葉綠體內(nèi)相關(guān)的酶活性改變，葉綠素含量下降，而葉片中的葉綠素a/b值逐漸升高，表明重金屬Cu²⁺對葉片中葉綠素b的影響高于對葉綠素a的影響．
②與Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10^-4相比，Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0×10^-4時，凈光合速率隨著氣孔導(dǎo)度和胞間CO₂濃度的下降而下降，表明此時，氣孔導(dǎo)度成為凈光合速率的主要限制因子，因其下降導(dǎo)致CO₂供應(yīng)不足進(jìn)而光合速率下降．由表中數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大時，氣孔導(dǎo)度繼續(xù)下降，而胞間CO₂濃度略有上升，表明此時影響凈光合速率的因素可能有非氣孔因素的存在．

Answer 1

分析 分析題意可知，該實驗的自變量是不同Cu²⁺質(zhì)量濃度，因變量是葉綠素的含量、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度，因此該實驗的目的是探究銅離子濃度對光合作用的影響及影響機(jī)理；由表格信息可知，與對照組相比，Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10^-4時，葉片中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均增加，光合速率升高；隨著Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，葉綠素含量下降，而葉片中的葉綠素a/b值逐漸，說明重金屬Cu²⁺對葉片中葉綠素b的影響高于對葉綠素a的影響；與Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10^-4相比，Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0×10^-4時，氣孔導(dǎo)度和胞間CO₂濃度的下降，凈光合速率下降，說明氣孔導(dǎo)度是限制光合作用速率的主要因素．

解答 解：（1）該實驗的空白對照是不添加Cu²⁺的基質(zhì)；植株的生長狀況屬于無關(guān)變量，因此選擇的植株應(yīng)該是健康且生長基本一致．
（2）由于綠葉中的色素能溶解在無水乙醇等有機(jī)溶劑中，因此可以用乙醇等有機(jī)溶劑提取綠葉中的色素．
（3）①綠葉中的色素具有吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能的作用，葉片中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均增加，從而使植物吸收的光能增加；隨著Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，凈光合速率下降，可能的原因是重金屬銅會引起葉綠體內(nèi)相關(guān)的酶的活性改變；由表格信息可知，隨著Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，葉綠素含量下降，而葉片中的葉綠素a/b值逐漸生升高，說明重金屬Cu²⁺對葉片中葉綠素b的影響高于對葉綠素a的影響．
②由表格數(shù)據(jù)可知，與Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5×10^-4相比，Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0×10^-4時，凈光合速率隨著氣孔導(dǎo)度和胞間CO₂濃度的下降而下降，表明此時限制凈光合速率的主要因素是氣孔導(dǎo)度；由表中數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)Cu²⁺質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大時，氣孔導(dǎo)度繼續(xù)下降，但是胞間CO₂濃度略有上升，說明此時影響凈光合速率的因素可能有非氣孔因素的存在．
故答案為：
（1）不添加Cu²⁺的基質(zhì)          健康且生長基本一致
（2）無水乙醇（有機(jī)溶劑）
（3）①光能        酶活性       升高      葉綠素b       葉綠素a
②氣孔導(dǎo)度         胞間CO₂濃度略有上升

點(diǎn)評 本題旨在考查學(xué)生理解影響光合作用的因素，把握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)，并學(xué)會應(yīng)用對照原則和單一變量的原則分析實驗步驟及實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行推理、獲取結(jié)論．