Question

【題目】為研究種植密度較高的玉米田中去葉對(duì)單株和群體產(chǎn)量的影響，研究者選取開花后3天的植株進(jìn)行處理，從頂部去除不同數(shù)量葉片，每隔13天測定穗位葉的葉綠素含量和光合速率（代表單株產(chǎn)量），同時(shí)在一定面積的樣方中測定群體光合速率（代表群體產(chǎn)量）。

（注：穗位葉位于植株中下部，其生長狀況直接影響玉米籽粒中有機(jī)物的積累量）

（1）玉米植株的光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相同時(shí)玉米葉肉細(xì)胞中[H]的移動(dòng)方向包括：線粒體基質(zhì)到線粒體內(nèi)膜、___________和___________。

（2）由圖甲可知，去葉13天測定時(shí)，穗位葉的葉綠素含量隨著___________而增大。本實(shí)驗(yàn)中，穗位葉的葉綠素含量始終高于空白對(duì)照組的處理為___________。

（3）由圖乙可知，隨頂部去除葉片數(shù)量增加，單株的光合速率持續(xù)增加，原因可能是___________。已知其他葉片的光合產(chǎn)物能補(bǔ)充穗位葉生長和玉米籽粒發(fā)育所需，若去除頂部葉片過多則造成減產(chǎn)，其原因是___________。

（4）為了確認(rèn)穗位葉的光合產(chǎn)物是否因?yàn)橄蛘诠馊~片運(yùn)輸而導(dǎo)致減產(chǎn)，可進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：對(duì)玉米植株頂部2片葉遮光處理；用透明袋包住穗位葉，不影響其正常生長。實(shí)驗(yàn)時(shí)向包住穗位葉的透明袋中通入______________________，其他生長條件適宜，一段時(shí)間后檢測______________________。

Answer 1

【答案】類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體內(nèi)膜 去葉數(shù)量 去除2片葉 因?yàn)殡S頂部去除葉片數(shù)量增加，穗位葉獲得的光照和CO2更充足，單株光合速率增加 去除頂部葉片過多，可導(dǎo)致穗位葉和玉米籽粒的有機(jī)物輸入量降低，使其積累的有機(jī)物減少，造成減產(chǎn) 14C標(biāo)記的CO2 頂部2片遮光葉片是否有放射性

【解析】

植物在光照條件下進(jìn)行光合作用，光合作用分為光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)階段在葉綠體的類囊體薄膜上進(jìn)行水的光解，產(chǎn)生ATP和[H]，同時(shí)釋放氧氣，ATP和[H]用于暗反應(yīng)階段三碳化合物的還原，細(xì)胞的呼吸作用不受光照的限制，有光無光都可以進(jìn)行，為細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。據(jù)此分析解答。

（1）玉米植株的光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相同時(shí)，玉米葉肉細(xì)胞中呼吸作用產(chǎn)生的[H]由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)移向線粒體內(nèi)膜，光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的 [H]由類囊體薄膜移向葉綠體基質(zhì)。

（2）由圖甲可知，去葉13天測定時(shí)，穗位葉的葉綠素含量隨著去葉程度的增強(qiáng)（或：去葉數(shù)量的增多）而增大。本實(shí)驗(yàn)中，穗位葉的葉綠素含量始終高于空白對(duì)照組的處理為去除2片葉。

（3）由圖乙可知，隨頂部去除葉片數(shù)量增加，單株的光合速率持續(xù)增加，原因可能是穗位葉獲得的光照和CO2更充足。已知其他葉片的光合產(chǎn)物能補(bǔ)充穗位葉生長和玉米籽粒發(fā)育所需，若去除頂部葉片過多，可導(dǎo)致穗位葉和玉米籽粒的有機(jī)物輸入量降低，使其積累的有機(jī)物減少，造成減產(chǎn)。穗位葉也需要積累有機(jī)物用于自身的各種生命活動(dòng)需要，而不能全部輸出，提供給玉米籽粒。

（4）為確認(rèn)穗位葉的光合產(chǎn)物是否向遮光葉片運(yùn)輸而導(dǎo)致減產(chǎn)，可進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：對(duì)玉米植株頂部2片葉遮光處理；用透明袋包住穗位葉，不影響其正常生長.實(shí)驗(yàn)時(shí)向包住穗位葉的透明袋中通入帶有放射性14C標(biāo)記的CO2，其他生長條件適宜，一段時(shí)間后檢測頂部2片遮光葉片是否有放射性。保證頂部2片葉不能進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物，如果一段時(shí)間后檢測頂部2片遮光葉片有放射性，說明穗位葉的光合產(chǎn)物會(huì)向遮光葉片運(yùn)輸，從而導(dǎo)致減產(chǎn)；如果沒有放射性，則相反。