20世紀(jì)60年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有些起源于熱帶的植物如甘蔗、玉米等，除了和其他C3植物一樣具有卡爾文循環(huán)（固定CO2的初產(chǎn)物是三碳化合物（C3），簡稱C3途徑）外，還存在另一條固定CO2的途徑，固定CO2的初產(chǎn)物是四碳化合物（C4），簡稱C4途徑，這種植物稱為C4植物，其光合作用過程如圖1所示。研究發(fā)現(xiàn)C4植物中PEP羧化酶對CO2的親和力約是Rubisco酶的60倍。請回答下列問題：
（1）在C植物光合作用中，CO2中的碳轉(zhuǎn)化成有機物（CH2O）中碳的轉(zhuǎn)移途徑是 CO2→草酰乙酸（C4）→蘋果酸（C3）→CO2→C3→（CH2O）CO2→草酰乙酸（C4）→蘋果酸（C3）→CO2→C3→（CH2O）（利用箭頭符號表示），維管束鞘細胞內(nèi)的CO2濃度比葉肉細胞內(nèi) 高高（填“高”或“低”）。
（2）甲、乙兩種植物光合速率與CO2濃度的關(guān)系如圖2。請據(jù)圖分析，植物 乙乙更可能是C4植物，作出此判斷的依據(jù)是 在低CO2濃度較低的條件下，植物乙的光合速率明顯高于植物甲（或植物乙的二氧化碳補償點更低/植物乙利用低濃度二氧化碳的效率更高）在低CO2濃度較低的條件下，植物乙的光合速率明顯高于植物甲（或植物乙的二氧化碳補償點更低/植物乙利用低濃度二氧化碳的效率更高）。
（3）Rubisco酶是一種雙功能酶，當(dāng)CO2/O2比值高時，可催化C5固定CO2合成有機物；當(dāng)CO2/O2比值低時，可催化C5結(jié)合O2發(fā)生氧化分解，消耗有機物，此過程稱為光呼吸，結(jié)合題意分析，在炎熱干旱環(huán)境中，C4植物的生長一般明顯優(yōu)于C3植物的原因是 在炎熱干旱環(huán)境中，植物氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致二氧化碳供應(yīng)減少，C4植物中的PEP羧化酶活性高，能提高維管束鞘細胞內(nèi)CO2濃度，促進光合作用，抑制光呼吸，從而增加有機物的積累量，使植物快速生長在炎熱干旱環(huán)境中，植物氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致二氧化碳供應(yīng)減少，C4植物中的PEP羧化酶活性高，能提高維管束鞘細胞內(nèi)CO2濃度，促進光合作用，抑制光呼吸，從而增加有機物的積累量，使植物快速生長。
（4）水稻是世界上最重要的糧食作物。目前，科學(xué)家正在研究如何利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將“C4途徑”轉(zhuǎn)移到水稻中去，這項研究的意義是 提高糧食產(chǎn)量/增強水稻抗逆性/增強水稻抗旱性/減弱水稻對水的依賴性提高糧食產(chǎn)量/增強水稻抗逆性/增強水稻抗旱性/減弱水稻對水的依賴性。
【答案】CO2→草酰乙酸（C4）→蘋果酸（C3）→CO2→C3→（CH2O）；高；乙；在低CO2濃度較低的條件下，植物乙的光合速率明顯高于植物甲（或植物乙的二氧化碳補償點更低/植物乙利用低濃度二氧化碳的效率更高）；在炎熱干旱環(huán)境中，植物氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致二氧化碳供應(yīng)減少，C4植物中的PEP羧化酶活性高，能提高維管束鞘細胞內(nèi)CO2濃度，促進光合作用，抑制光呼吸，從而增加有機物的積累量，使植物快速生長；提高糧食產(chǎn)量/增強水稻抗逆性/增強水稻抗旱性/減弱水稻對水的依賴性
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：46引用：1難度：0.6
相似題
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1．研究不同濃度CO2對紅掌幼苗各項生理指標(biāo)的影響，實驗結(jié)果如圖。
請回答以下問題
（1）完善實驗步驟：
材料用具：盆栽紅掌幼苗100株，設(shè)施相同的塑料薄膜溫室及供氣的CO2鋼瓶若干。
第一步：取長勢相似的紅掌幼苗90盆，平均分為3組，編號A、B、C，各置于一個溫室中。
第二步：A組溫室保持原大氣CO2濃度，。
第三步：在光照強度、溫度和濕度等相同且適宜的條件下培養(yǎng)30天。
第四步：從每組選取相同部位、相同數(shù)量的葉片測量各生理指標(biāo)，求平均值。
（2）還原糖可用試劑檢測。隨著CO2濃度升高，紅掌幼苗還原糖的含量也有所增加，主要原因是。
（3）較高CO2濃度有利于紅掌幼苗度過干旱環(huán)境，據(jù)圖分析原因：。
（4）Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定過程，該酶的活性可用指標(biāo)來衡量。發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：8引用：1難度：0.7 -
2．在強光環(huán)境下，將某突變型植株與野生型植株均分別施低氮肥和高氮肥，一段時間后測定其葉綠素和Rubisco酶（該酶催化CO2和C5反應(yīng)）的含量，結(jié)果如圖所示。下列敘述不正確的是（ ?。?br />
發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：19引用：2難度：0.7 -
3．某突變型水稻的葉綠素含量僅是野生型水稻的51%，但產(chǎn)量與野生型水稻差異不顯著。為了探究其生理學(xué)機制，科研人員將突變型水稻與野生型水稻分組，并各自采用不施氮肥和施氮肥處理，其它栽培管理相同且適宜。請回答下列問題：
（1）實驗中的可變因素是。
（2）測定葉片中葉綠素的含量，應(yīng)選取新鮮葉片，加無水乙醇進行研磨。為防止葉綠素被破壞，應(yīng)加入少量。然后靜置數(shù)分鐘后過濾，并用波長600～700nm間的光照射測定濾液的吸光度，對照標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得出葉綠素含量。
（3）測得各組葉片光合速率如圖1所示。在光照強度大于1000μmol?m-2?s-1，條件下，不同氮處理的突變型葉片的光合速率均比野生型；較低光強下野生型的光合速率略高于突變型，這是因為此條件下?？傮w來看，葉綠素含量的降低對光合速率沒有影響。
（4）CO2固定的產(chǎn)物是，其還原過程需要光反應(yīng)提供的以及Rubisco酶的催化。研究人員測定了葉片中Rubisco酶含量，結(jié)果如圖2所示。據(jù)此可以推測，突變型葉綠素含量低但產(chǎn)量與野生型差別不大的原因是。
發(fā)布：2025/1/16 8:0:1組卷：4引用：2難度：0.6
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