Question

1．科研人員通過營養(yǎng)液水培方式，研究了鎘（Cd²⁺）對大蒜苗生長光合特征的影響及增施不同濃度鈣（Ca²⁺）對鎘脅迫大蒜苗的緩解效應(yīng)．實(shí)驗(yàn)設(shè)定6種處理：CK（對照）組是保證大蒜正常生長的完全培養(yǎng)液；Cd組是在CK基礎(chǔ)上加人一定量的Cd²⁺，形成對大蒜苗的鎘脅迫；Ca1、Ca2、Ca3、Ca4組是在鎘脅迫基礎(chǔ)上增施1L濃度分別為1、2、3、4mmol•L^-1d的Ca²⁺溶液，培養(yǎng)一段時(shí)間后測得的大蒜苗生長及光合特性指標(biāo)結(jié)果如表．請分析回答下列問題：

處理	葉綠素 （mg•g-1）	類胡蘿卜素（mg•g-1）	凈光合速率 （μmol•m-2•s-1）	氣孔導(dǎo)度 （mmol•m-2•s-1）	胞間CO2濃度 （μmol•mol-1）	株高 （cm）	鮮重 （g）
CK	0.59	0.11	8.90	386.67	301.33	89.10	185.33
Cd	0.40	0.07	6.20	327.33	350.67	55.40	96.65
Ca14	0.45	0.09	7.10	351.67	336.00	65.86	122.20
Ca2	0.50	0.09	8.27	370.67	323.00	77.03	148.33
Ca3	0.48	0.10	7.93	368.33	310.33	71.87	140.77
Ca4	0.43	0.09	7.13	353.00	297.77	71.07	130.79

（1）葉綠素和類胡蘿卜素分布在葉綠體的類囊體薄膜上．鎘脅迫時(shí)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的[H]和ATP減少．
（2）鎘對光合作用的抑制不是（填“是”或“不是”）氣孔因素造成的，原因是與CK組相比，Cd組的氣孔導(dǎo)度減小，但胞間C0₂濃度增大．
（3）研究發(fā)現(xiàn)，Ca²⁺與Cd²⁺會競爭細(xì)胞表面有限的離子通道，當(dāng)溶液中Ca²⁺和Cd²同時(shí)存在時(shí)，Ca²⁺可顯著地降低細(xì)胞對鎘（Cd²⁺）的吸收，因而在鎘脅迫基礎(chǔ)上增施鈣可以有效緩解鎘對大蒜苗生長的抑制，隨所增施鈣濃度的增加，大蒜苗的生長指標(biāo)呈現(xiàn)先上升后下降趨勢．增施過量的鈣時(shí)，大蒜苗的凈光合速率減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）．
（4）結(jié)果表明增施鈣可提高大蒜苗的耐鎘性，且增施濃度為2mmo1•L^-1時(shí)效果最好．

Answer 1

分析 由表格信息可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是否含有Cd、有Cd的情況下，鈣離子的濃度，因變量是葉綠素、胡蘿卜素、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度、株高和鮮重，因此該實(shí)驗(yàn)的目的是探究Cd、對光合作用的影響及鈣離子濃度對Cd脅迫的影響；由表格信息可知，Ck、Cd相比，Cd處理的實(shí)驗(yàn)組葉綠素、類胡蘿卜素的含量下降，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、株高、鮮重都降低，胞間二氧化碳濃度升高，說明Cd抑制光合作用，由于光合色素的含量降低，因此色素吸收轉(zhuǎn)化、傳遞光能的作用減弱，光反應(yīng)強(qiáng)度降低，產(chǎn)生的還原氫、ATP減少，進(jìn)而影響暗反應(yīng)進(jìn)行；Ca1、Ca2、Ca3、Ca4組是在鎘脅迫基礎(chǔ)上增施1L濃度分別為1、2、3、4mmol•L^-1d的Ca²⁺溶液，與Cd處理相比，葉綠素、胡蘿卜素含量先生高，后下降，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、株高、鮮重先生高后下降，胞間二氧化碳濃度先升高后下降，說明在鎘脅迫基礎(chǔ)上增施鈣可以有效緩解鎘對大蒜苗生長的抑制，隨所增施鈣濃度的增加，抑制作用先升高后下降．

解答 解：（1）葉綠素和類胡蘿卜素分布在葉綠體的類囊體薄膜上．光反應(yīng)是水光解產(chǎn)生氧氣和還原氫，同時(shí)合成ATP，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的是[H]和ATP．
（2）由于與CK組相比，Cd組的氣孔導(dǎo)度減小，但胞間CO₂濃度增大．故鎘對光合作用的抑制不是氣孔因素造成的．
（3）已知Ca²⁺與Cd²⁺會競爭細(xì)胞表面有限的離子通道，依題意可知，當(dāng)溶液中Ca²⁺與Cd²⁺同時(shí)存在時(shí)，可顯著降低細(xì)胞對Cd²⁺的吸收，從而減輕Cd²⁺的毒害．在鎘脅迫基礎(chǔ)上增施鈣可以有效緩解鎘對大蒜苗生長的抑制，隨所增施鈣濃度的增大，大蒜苗的生長指標(biāo)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢．增施“過量的鈣”時(shí)，如Ca4 組，大蒜苗的凈光合速率減�。�
（4）由表格表格數(shù)據(jù)可知，Ca²⁺濃度為2 mmol•L^-1時(shí)，葉綠體中的光合色素、凈光合速率、株高和鮮重都最大，因此增施濃度為2mmo1•L^-1時(shí)效果最好．
故答案為：
（1）葉綠體的類囊體薄膜上[H]和ATP
（2）不是    與CK組相比，Cd組的氣孔導(dǎo)度減小，但胞間C0₂濃度增大
（3）降低細(xì)胞對鎘（Cd²⁺）的吸收     先上升后下降     減小
（4）2

點(diǎn)評 本題旨在考查學(xué)生理解光合作用過程的物質(zhì)變化、光反應(yīng)與暗反應(yīng)之阿金的關(guān)系，礦質(zhì)元素對光合作用的影響，學(xué)會根據(jù)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行推理、解答問題．