Question

【題目】植物接受過多光照可能對進行光合作用的相關細胞器造成損害，因此植物需要一種名為“非光化學淬滅”（NPQ）的機制來保護自身，在NPQ的作用下多余的光能會以熱能的形式散失。該機制的啟動和關閉特點如圖一所示，其中符號“”代表抑制作用。

（1）NPQ直接作用于光合作用的_________（光反應/暗反應）階段。

（2）由圖一推測，在光照強度以及其他環(huán)境因素均相同的情況下，狀態(tài)③比狀態(tài)①的光合作用強度__________（強/弱/相等）。關于NPQ機制從開啟到緩慢關閉過程中的一系列生理變化中，導致上述差異的因素可能有：______________、___________。（寫二點）

（3）科學研究者研發(fā)了一種轉(zhuǎn)基因煙草（VPZ），相比野生煙草（WT），其在由強光轉(zhuǎn)為弱光后NPQ機制關閉的時間縮短。圖二為分別在恒定光強和波動光強下測得的兩種煙草的CO2最大固定速率。

①農(nóng)作物一半的光合作用是在有各種陰影時進行的。結(jié)合圖一推斷，同樣環(huán)境條件下VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量_________（高/低）。

②由圖二分析可知，轉(zhuǎn)基因煙草（VPZ）相比野生煙草（WT）的優(yōu)勢是：__________________。因此，在自然環(huán)境中，VPZ的種植有利于提高光合作用產(chǎn)量。

Answer 1

【答案】 光反應 弱 [H]（NADPH、還原氫）下降 ATP的合成量下降 高 在波動光強下，VPZ的最大光合速率（CO2最大固定率）比WT高

【解析】試題分析：以題意信息和圖示中的“文字信息和箭頭指向”為切入點，準確把握NPQ機制，結(jié)合反映實驗結(jié)果的柱形圖并圍繞光合作用過程及其影響因素的相關知識，對各問題情境進行分析作答。

(1)分析圖一可知：NPQ機制在光照充足時迅速啟動，可以安全去除多余陽光，在云層飄過等因素導致陽光減少的時候，該機制會關閉，因此NPQ直接作用于光合作用的光反應階段。

(2)圖一顯示：在NPQ的作用下，狀態(tài)③的部分光能會以熱能的形式散失，導致狀態(tài)③的光反應較狀態(tài)①弱，光反應產(chǎn)生的[H]（NADPH、還原氫）下降、ATP的合成量下降，所以狀態(tài)③比狀態(tài)①的光合作用強度弱。

(3) ①相比野生煙草（WT），轉(zhuǎn)基因煙草（VPZ）在由強光轉(zhuǎn)為弱光后NPQ機制關閉的時間縮短，說明同樣環(huán)境條件下，VPZ的光合作用效率比WT的高，因此VPZ的產(chǎn)量比WT的產(chǎn)量高。

②圖二顯示：在恒定光強下，VPZ和WT的CO2最大固定率無差異，但在波動光強下，VPZ的CO2最大固定率明顯高于WT。據(jù)此可知，轉(zhuǎn)基因煙草（VPZ）相比野生煙草（WT）的優(yōu)勢是：在波動光強下，VPZ的最大光合速率（CO2最大固定率）比WT高，因此，在自然環(huán)境中，VPZ的種植有利于提高光合作用產(chǎn)量。