增分微专题❸　研读植物代谢“三率两点”的测定及判定

增分微专题❸研读植物代谢“三率两点”的测定及判定例1(2025·全国卷)在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(

)A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低答案：C解析：光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0。植物干重增加依赖净光合积累有机物，净光合速率＝光合速率－呼吸速率，此时净光合为0，干重不会增加，A正确。光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大。净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确。光照强度小于b时，光照强度未达饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不会增大(因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应)；只有当光照强度饱和后，提高CO2浓度，CO2固定速率才会增大。C错误。光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH。适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。例2(2025·甘肃卷)波长为400～700nm的光属于光合有效辐射(PAR)，其中400～500nm为蓝光(B)，600～700nm为红光(R)。远红光(700～750nm，FR)通常不能用于植物光合作用，但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A(高)和B(低)两个位置的PAR、红光/远红光比例(R/FR)和叶片指标(厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸)，并分析了施氮肥对以上指标的影响，结果如下表。回答下列问题。(1)植物叶片中__________可吸收红光用于光合作用，__________可吸收少量的红光和远红光作为光信号，导致B位置PAR和R/FR较A位置低；__________虽不能吸收红光，但可吸收蓝光，也可使B位置PAR降低。叶绿素光敏色素类胡萝卜素解析：叶绿素(主要是叶绿素a和b)是光合作用中的主要色素，能吸收红光(600～700nm)用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白，能吸收红光(R,600～700nm)和远红光(FR,700～750nm)，并通过构象变化传递光信号，调节植物生长发育。在冠层中，B位置(低处)的R/FR较低，这是因为上层叶片吸收了更多红光，导致下层红光减少、远红光相对增多，从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素(如β-胡萝卜素、叶黄素)主要吸收蓝光(400～500nm)，不吸收红光；在冠层中，上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光，减少了透射到下层的蓝光，导致B位置PAR降低。(2)由表中数据可知，施氮肥__________(填“提高”或“降低”)了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是________________。提高施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少解析：由表中数据可知，施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收，其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长，增加了叶片的光捕获能力，导致冠层整体吸光增强，透射到下层的PAR减少。(3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片(未施氮肥)在不同光照强度下的净光合作用速率(如图)，发现冠层__________位置的叶片具有较高的光补偿点，由表中数据可知其主要原因是___________________________________________________________。B答案：B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光(700～750nm，FR)通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点解析：据表可知，B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处，光合作用主要利用红光和蓝紫光，远红光(700～750nm，FR)通常不能用于植物光合作用，故B处需要较强光照才能达到光补偿点。

[题后拓展]一、光合作用、细胞呼吸的“三率”图分析图示解读1．“三率”的表示方法(1)呼吸速率：黑暗条件下的绿色组织或非绿色组织在一定时间内CO2的释放量或O2的吸收量，即图①中A点。(2)净光合速率：绿色组织在有光条件下测得的一定时间内O2的释放量、CO2的吸收量或有机物的积累量，即图①中的C′C段对应的CO2的量，也称为表观光合速率。(3)总(实际)光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，即图①中的AD段对应的CO2总量。2．图①中B点光合速率＝呼吸速率，如果图①的实验对象是离体的叶肉细胞，则图②中的甲图对应的是图①中的A点，乙图对应图①中的AB段(不含A、B两点)，丙图对应图①中的B点以后(不含B点)，丁图对应图①中的B点。如果图①的实验对象是叶片或者植株，则图①中的A点、B点、C点分别对应图②中的甲图、丁图和丙图。如果实验对象是离体的叶绿体，则图①不能表示光照强度对其光合速率的影响，原因是叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0。3．图③中曲线Ⅰ表示总光合量，曲线Ⅲ表示呼吸量，曲线Ⅱ表示净光合量。交点D对应点E，此时净光合量为0，B点时植物生长最快。4．图④中曲线c表示净光合速率，曲线d表示呼吸速率，c＋d表示总光合速率。在G点时，总光合速率是呼吸速率的2倍。二、光补偿点、光饱和点的移动1．光补偿点对应的两种生理状态(1)整个植株：光合作用强度＝细胞呼吸强度。(2)叶肉细胞：光合作用强度>细胞呼吸强度。2．B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)条件B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(光照强度)左移右移适当减小CO2浓度(光照强度)右移左移土壤缺Mg2+右移左移注：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。3．D点：代表饱和点对应的最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。三、自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率变化图示解读微提醒[真题示例]例3(2025·河南卷)光质和土壤中的盐含量是影响作物生理状态的重要因素。为探究不同光质对高盐含量(盐胁迫)下某作物生长的影响，将作物分组处理一段时间后，结果如图所示(光补偿点指当总光合速率等于呼吸速率时的光照强度)。回答下列问题：(1)光对植物生长发育的作用有____________________________和___________________________两个方面。光照为光合作用提供能量作为一种信号调节植物生长发育解析：光可以为植物光合作用提供光能；同时光可以作为一种光信号调节植物生长发育。故光对植物生长发育的作用有为光合作用提供能量和作为一种信号调节植物生长发育两个方面。(2)上述实验需控制变量，为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述________(填组别)组进行对比分析，该实验中的无关变量有____________________(答出2点即可)。①③④温度和二氧化碳浓度解析：为探究实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响，至少应选用上述空白对照组(①)、盐胁迫组(③)和盐胁迫加光处理组(④)进行对比分析

。①③比较可知盐胁迫对作物生长的影响，①③④比较可判断实验光处理是否完全抵消了盐胁迫对该作物生长的影响。实验中除了自变量和因变量，其余变量称为无关变量，该实验中的无关变量有温度和二氧化碳浓度等。(3)在光照强度达到光补偿点之前(CO2消耗量与光照强度视为正比关系)，④组的总光合速率________(填“始终大于”“始终小于”“先大于后等于”或“先小于后等于”)③组的总光合速率，判断依据是________________________________。始终大于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率也大于③组解析：由于④组呼吸作用强于③组，但是两组光补偿点相同也就是呼吸速率等于总光合速率时的光照强度相等，所以④组达到光补偿点之前的总光合速率始终大于③组。[题后拓展]呼吸速率和净光合速率测定的常用方法1．气体体积变化法测定光合速率与呼吸速率(1)测定装置(2)测定方法及解读a．测定细胞呼吸速率NaOH溶液的作用是吸收细胞呼吸释放的CO2。随着O2的消耗，容器内气体压强减小，毛细管内的红色液滴左移，单位时间内红色液滴左移的距离表示细胞呼吸耗氧速率。若被测生物为植物，整个装置必须遮光处理，避免光合作用产生的O2对结果造成干扰。对照组的设置是将被测生物灭活，其他各项处理与实验组完全一致。b．测定净光合速率NaHCO3缓冲溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。①光照条件下植物释放的O2使容器内气体压强增大，毛细管内的红色液滴右移，单位时间内有色液滴右移的距离表示净光合作用释放O2的速率。②若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸强度大于光合作用强度，吸收O2使瓶内气压减小。③若红色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用强度等于细胞呼吸强度，生成O2量等于消耗O2量，瓶内气压不变。(3)光合作用与呼吸作用实验设计中常用实验条件的控制方法①增加水中氧气——泵入空气或放入绿色水生植物。②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。③除去容器中二氧化碳——氢氧化钠溶液。④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。⑤除去叶中叶绿素——酒精水浴加热。⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。⑦得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光。⑧线粒体的提取——细胞匀浆离心。⑨保持容器中CO2体积不变——NaHCO3溶液。2．“黑白瓶法”测定植物的光合速率“黑白瓶法”是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的方法。其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：3．“半叶法”测定光合作用有机物的产生量“半叶法”原理是将对称叶片一部分(如图A区)遮光，另一部分(如图B区)不作处理，并采用适当方法阻止两部分的物质和能量转移，在适宜光照下照射N小时后，在A、B区对应部分用打孔器打下相同面积的叶圆片，烘干称重，分别为MA、MB，则可计算出该叶片的光合作用强度，即M＝MB－MA，M即为B区叶圆片在N小时内光合作用合成的有机物总量。4．叶圆片上浮法首先对叶片进行了打孔、抽气、沉底等处理，然后根据不同的实验目的给予不同的单一变量操作，最后观察并记录叶片上浮所用的平均时间。5．梯度法用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的实验装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。6．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧(1)实验设计中必须注意以下三点①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液来调节。②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。(2)解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。[反馈即练]1．(2025·四川卷)在温室中种植番茄，光照强度和CO2浓度是制约产量的主要因素。某地冬季温室的平均光照强度约为200μmol·m-2·s-1，CO2浓度约为400μmol·mol-1。为提高温室番茄产量，有人测定了补充光照和CO2后番茄植株相关生理指标，结果见下表。回答下列问题。组别光照强度/(μmol·m-2·s-1)CO2浓度/(μmol·mol-1)净光合速率/(μmol·m-2·s-1)气孔导度/(mol·m-2·s-1)叶绿素含量/(mg·g-1)对照2004007.50.0842.8甲40040014.00.1559.1乙20080010.00.0855.3丙40080017.50.1365.0注：气孔导度和气孔开放程度呈正相关(1)为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用______________________提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，为减少类胡萝卜素的干扰，应选择________(填“蓝紫光”或“红光”)来测定叶绿素含量。无水乙醇/无水酒精红光解析：叶绿素可溶解在有机溶剂无水乙醇中，故为测定番茄叶片的叶绿素含量，可用无水乙醇/无水酒精提取叶绿素。色素对特定波长光的吸收量可反映色素的含量，光合作用中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。为减少类胡萝卜素的干扰，应选择红光来测定叶绿素含量。(2)与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的_________________________________，从而提高了净光合速率。与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是________________________________。ATP(腺苷三磷酸)和NADPH(还原型辅酶Ⅱ)外界补充的CO2更多/甲比丙的CO2多解析：与对照组相比，甲组光合作用光反应为暗反应提供了更多的ATP(腺苷三磷酸)和NADPH(还原型辅酶Ⅱ)，从而提高了净光合速率。甲组和丙组的光照强度相同，丙组的二氧化碳浓度是甲组的二倍，与甲组相比，丙组的净光合速率更高，气孔导度略低，但经测定发现其叶肉细胞间的CO2浓度却更高，可能的原因是外界补充的CO2更多(甲组比丙组的CO2多)。(3)根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择________________________，依据是________________________。光照强度加倍甲组的净光合作用速率比乙组的高，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大解析：根据本研究结果，在冬季温室种植番茄的过程中，甲组的净光合作用速率比乙组的高，光照强度加倍使净光合速率提高幅度更大，故若只能从CO2浓度加倍或光照强度加倍中选择一种措施来提高番茄产量，应选择光照强度加倍。2．(2025·全国二卷)研究者诱变得到一种小麦黄绿叶突变体，其呼吸特性与野生型植株无差异，但光合特性有明显不同。(1)光合色素位于叶绿体中的____________上，在光合作用中具有______________的功能，因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。类囊体薄膜吸收(捕获)光能解析：光合色素位于叶绿体中的类囊体薄膜上，在光合作用中具有吸收(捕获)光能的功能，捕获的光能用于光合作用的光反应过程，并将光能储存到ATP和NADPH中，因此色素种类和含量的变化会影响光合特性。(2)测定不同光照处理下两种小麦叶片中的光合色素含量，结果如图甲。由图甲可知，突变体叶色变浅主要是由于________________含量较低，且黄绿表型的出现依赖于____________。叶绿素正常光照强度解析：由图甲实验结果可知，突变体叶色变浅主要是由于叶绿素含量低于野生型。据图可知，正常光照下野生型和突变体叶绿素含量差别较大，遮光条件下野生型和突变体色素含量相差不大，故黄绿表型的出现依赖于正常光照强度。(3)对两种小麦叶片光合作用相关指标进行测定，结果如下表。株系光饱和点(μmol·m-2·s-1)光补偿点(μmol·m-2·s-1)CO2饱和点(μmol·mol-1)CO2补偿点(μmol·mol-1)最大净光合速率(μmol·m-2·s-1)野生型161937.65610.9356.5129.47突变体187356.84890.1451.6645.96备注：光饱和点、光补偿点和最大净光合速率在大气CO2浓度和适宜温度下测定，CO2饱和点和CO2补偿点在光照强度1200μmol·m-2·s-1和适宜温度下测定。①据表可知，突变体对强光环境的适应性更强，依据是____________________________________________________________。②研究发现，突变体对照射在叶面上的光能吸收率低，但吸收的光能转化为化学能的效率较高。据表推测，光能转化率高的原因是突变体具有更高的______________能力。与野生型相比，突变体的光饱和点及最大净光合速率都更高CO2固定(和还原)解析：①表中数据显示，突变体的光饱和点及最大净光合速率都比野生型更高，因而可推测，突变体对强光环境的适应性更强。②实验数据显示，突变型光补偿点高，二氧化碳补偿点比野生型低，因而说明光能转化率高的原因是突变体具有更高的CO2固定能力。(4)进一步研究发现，突变体叶肉细胞中PEPC酶与叶绿体中ATP合成酶活性显著高于野生型。PEPC酶的功能如图乙所示。综合上述信息，以野生型植株为对照，概述突变体光能转化率更高的原因(在方框中以文字和箭头的形式作答)。解析：进一步研究发现，突变体叶肉细胞中PEPC酶与叶绿体中ATP合成酶活性显著高于野生型。因而在突变型植株的叶肉细胞中可将低浓度二氧化碳更多的转变成草酰乙酸，而草酰乙酸进入到叶绿体中后会分解出二氧化碳和丙酮酸，而后丙酮酸进入到细胞质基质中继续固定低浓度二氧化碳，通过该过程突变体中有了浓缩二氧化碳的机制，因而突变体比野生型有更高的固定二氧化碳能力，进而提升了突变体的光反应速率，因而突变体的光能转化率更高，相关图解可表示如下：3．(2024·全国甲卷)在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变化的趋势如图所示。回答下列问题。(1)该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机物积累速率________(填“相等”或“不相等”)，原因是____________________。不相等温度a和c时植物叶片光合速率相等，但温度a时植物叶片呼吸速率小于温度c时，有机物消耗速率不相等解析：植物叶片有机物积累速率即为净光合速率，净光合速率＝总光合速率－呼吸速率。温度a和c时植物叶片(总)光合速率相等，但温度a时植物叶片呼吸速率小于温度c时，有机物消耗速率不相等，所以在温度a和c时叶片有机物积累速率不相等。(2)在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是_______________________________________________________。温度d时，叶片呼吸速率等于光合速率，但植物整体的呼吸速率大于光合速率，有机物被消耗解析：温度d时，叶片呼吸速率等于(总)光合速率，净光合速率为0，但植物体其他不进行光合作用的细胞还会进行呼吸作用，即植物整体的呼吸速率大于光合速率，有机物被消耗，植物体的干重下降。(3)温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是_______________________________(答出1点即可)。温度过高，参与暗反应的相关酶活性降低解析：温度超过b时，暗反应速率降低，原因可能是高温使参与暗反应的相关酶活性降低，也可能是温度过高，气孔关闭，导致CO2吸收量下降等。(4)通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在________________________最大时的温度。净光合速率解析：温室栽培过程中，白天植物会同时进行光合作用和细胞呼吸，为了最大程度地获得光合产物，应该让有机物积累量达到最大，即白天温室的温度应控制在净光合速率最大时的温度。4．(广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。)水稻材料叶绿素含量/(mg/g)类胡萝卜素含量/(mg/g)类胡萝卜素/叶绿素WT4.080.630.15ygl1.730.470.27分析图表，回答下列问题：(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________________，叶片主要吸收可见光中的__________光。类胡萝卜素/叶绿素的值较高红光和蓝紫解析：根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素的值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，因此ygl叶片主要吸收可见光中的红光和蓝紫光。(2)光照强度逐渐增加达到2000μmol·m-2·s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________WT(填“高于”“低于”或“等于”)。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________________________________。高于呼吸速率较高解析：根据图甲净光合速率曲线变化可知，WT先到达光饱和点，即ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，ygl有较高的光补偿点，可能原因是一方面光合速率偏低，另一方面呼吸速率较高，结合题意可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图丙可知ygl呼吸速率较高。(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________________________，是其高产的原因之一。光能利用率较高解析：净光合速率较高则有机物的积累量较多，更有利于植株生长发育，因此产量较高。(4)试分析在0～50μmol·m-2·s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图甲和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题：_______________。探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度(或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度)解析：绘制曲线图时要注意：ygl的呼吸速率约为0.9μmol(CO2)·m-2·s-1，WT的呼吸速率约为0.6μmol(CO2)·m-2·s-1，而且ygl的光补偿点(约为30μmol·m-2·s-1)大于WT的光补偿点(约为15μmol·m-2·s-1)，具体曲线图见答案。由题可知，为保证水稻高产，可关注最适栽培密度或最适光照强度，因此可以继续探究高密度栽培条件下，WT和ygl的最适光照强度或探究在较强光照条件下，WT和ygl的最适栽培密度。5．(海南卷)植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是___________________________________________。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是___________________________________________________________。增加培养液中的溶氧量，促进根部细胞进行呼吸作用细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变解析：营养液中的生菜长期在液体的环境中，根得不到充足的氧，影响呼吸作用，从而影响生长，培养过程中要经常给营养液通入空气，其目的是促进生菜根部细胞呼吸；营养液中的无机盐在培植生菜的过程中会被大量吸收，导致营养液成分改变；并且根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降，因此需要更换培养液。(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是_____________________________。生菜成熟叶片在不同光照强度下光合速率的变化曲线如图，培植区的光照强度应设置在__________点所对应的光照强度；为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度，该条件下B点的移动方向是________________。植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光B右上方解析：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从而提高生菜的产量；B点为光饱和点对应的最大光合速率，因此培植区的光照强度应设置在B点所对应的光照强度，根据题干“为提高生菜产量，可在培植区适当提高CO2浓度”可知，该条件下光合速率增大，则B点向右上方移动。(3)将培植区的光照/黑暗时间设置为14h/10h，研究温度对生菜成熟叶片光合速率和呼吸速率的影响，结果如图，光合作用最适温度比呼吸作用最适温度________________；若将培植区的温度从T5调至T6，培植24h后，与调温前相比，生菜植株的有机物积累量___________。低下降解析：根据曲线可知，在此曲线中光合速率的最适温度为T5，而在该实验温度范围内呼吸速率的最适温度还未出现，所以光合作用最适温度比呼吸作用最适温度低，若将培植区的温度从T5调至T6，导致光合速率减小而呼吸速率增大，生菜植株的有机物积累量将下降。专题强化练101．(2025·河南郑州一模)用不同强度的光照射某种植物叶片，并将其每100cm2叶面积的CO2吸收速率表示在下图中。假设每天光照为14小时，昼间的光照强度超过光饱和点，而夜晚为完全黑暗，请根据下图计算该植物每100cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量(

)A．370mgB．300mgC．360mgD．440mg答案：A解析：由题图可知，该植物的净光合速率为30mg/100cm2叶面积·h-1，呼吸速率为5mg/100cm2叶面积·h-1；由题意可知，该植物每天光照为14小时，黑暗时间为10小时。故该植物每100cm2叶面积每天会从外界净吸收的CO2量＝30×14－5×10＝370mg，A正确，B、C、D错误。2．(2023·浙江1月卷)为探究酵母菌的细胞呼吸方式，可利用酵母菌、葡萄糖溶液等材料进行实验。下列关于该实验的叙述，正确的是(

)A．酵母菌用量和葡萄糖溶液浓度是本实验的自变量B．酵母菌可利用的氧气量是本实验的无关变量C.可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标D．不同方式的细胞呼吸消耗等量葡萄糖所释放的能量相等答案：C解析：酵母菌用量和葡萄糖溶液的浓度是无关变量，A错误；氧气的有无是自变量，B错误；有氧呼吸不产生酒精，无氧呼吸产生酒精和CO2且比值为1∶1，因此可选用酒精和CO2生成量作为因变量的检测指标，C正确；等量的葡萄糖有氧呼吸氧化分解彻底，释放能量多，无氧呼吸氧化分解不彻底，大部分能量还储存在酒精中，释放能量少，D错误。3．(海南卷)某小组为探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(

)A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率C．四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高D．若在4℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短答案：B解析：本实验是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。4．(16分)(2025·山东青岛一模)银杏叶中的黄酮醇具有重要的药用价值。为探究红蓝光质比例对银杏幼苗光合特性及黄酮醇含量的影响，科研人员以银杏幼苗为实验材料，在适宜的光照强度下，设置红蓝光组合比例分别为1∶1(1R1B)、1∶3(1R3B)、1∶5(1R5B)和白光(W，对照)4种光质处理，处理20d后检测银杏净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及总黄酮醇含量，结果如图所示。(1)由图可知，实验组的净光合速率都比对照组高，原因是______________________________________________________。实验组净光合速率的变化主要由非气孔因素导致，原因是_______________________________________________________。光合色素主要吸收红光和蓝紫光，实验组气孔导度和胞间CO2浓度高净光合速率与气孔导度、胞间CO2浓度的变化趋势不完全相同解析：光合色素主要吸收红光和蓝紫光，由图可知，对照组为白光处理，实验组为不同比例组合的红光蓝光处理，因此实验组有利于提高光反应速率，且实验组气孔导度和胞间CO2浓度高，促进暗反应的进行，因此实验组的净光合速率都比对照组高。由图可知，与对照组相比，实验组净光合速率与气孔导度、胞间CO2浓度的变化趋势不完全相同，实验组净光合速率的变化主要由非气孔因素导致。(2)不同比例红蓝光对银杏叶总黄酮醇含量的影响为____________________________________________________________。黄酮醇是银杏叶细胞的次生代谢物，与传统的从银杏叶中提取黄酮醇相比，______________技术可实现黄酮醇的工厂化生产，培养过程中需要定期更换培养液的目的__________________________。(答出两点)随蓝光比例的增加，总黄酮醇含量先增加后减少，并在1R3B处理时最高植物细胞培养提供营养；排除代谢废物解析：由图可知，随蓝光比例的增加，总黄酮醇含量先增加后减少，并在1R3B处理时最高。与传统的从银杏叶中提取黄酮醇相比，植物细胞培养技术可实现黄酮醇的工厂化生产，培养过程中需要定期更换培养液可以提供营养物质，并防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)除光质外，光照和黑暗交替频率也可以影响银杏的光合产物积累量。研究人员采用光照、黑暗交替进行的方式处理生理状态相同的银杏幼苗，其中光照和黑暗的总时长相同。结果发现随着光暗交替次数的增加和交换频率的加快，银杏幼苗有机物的积累量逐渐增加，请从光合作用的过程角度分析，出现上述现象的原因_______________。随着光暗交替频率的加快，光反应产生的NADPH和ATP能够被暗反应充分利用解析：随着光暗交替频率的加快，光反应产生的NADPH和ATP能够被暗反应充分利用，从而促进光合作用的进行。5．(14分)(2025·河北邯郸一模)为探究光质对黄叶辣椒植株生长发育的影响，科研人员以辣椒叶色黄化突变体yl1及其野生型6421的幼苗为实验材料。用白光(W)、蓝光(B)、红光(R)、绿光(G)、紫光(P)、黄光(Y)和远红光(FR)进行处理研究不同光质对辣椒植株总叶绿素含量、净光合速率的影响，结果如图。请回答下列相关问题。(1)从叶绿体中色素的角度分析，辣椒叶色黄化的原因可能是______________，叶色黄化会直接导致光反应产物________________减少。叶绿素分解增多ATP、NADPH、O2解析：从叶绿体色素的角度分析，辣椒叶色黄化突变体形成的原因可能是叶绿素分解增多或合成减少导致叶绿素含量下降。色素含量的改变直接导致光反应产物ATP、NADPH、O2减少。(2)据图甲的实验结果可得出的结论有____________________(答出两点)。与其他光质处理相比，突变体yl1及其野生型6421的总叶绿素含量在白光处理下最高；紫光条件下突变体yl1的叶绿素含量最低解析：据图甲的实验结果可得出的结论：与其他光质处理相比，突变体yl1及其野生型6421的总叶绿素含量在白光处理下最高；紫光条件下突变体yl1的叶绿素含量最低；各光照处理条件下，突变体yl1的总叶绿素含量均低于野生型。(3)据图乙可知，突变体yl1在________________________的处理下净光合速率高于野生型6421。科研人员研究发现，紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1的气孔导度，但这两组的净光合速率变化不同，据题分析，影响绿光、紫光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素分别是________________________________________________________。蓝光、红光和绿光(或B、R、G)CO2浓度、叶绿素含量解析：据图乙可知，突变体yl1在蓝光、红光和绿光的处理下净光合速率高于野生型6421。但科研人员研究发现，紫光和绿光处理会显著提高突变体yl1的气孔导度。由图乙可以看出，尽管紫光、绿光均提高了突变体yl1的气孔导度，但是绿光下突变体yl1的净光合速率提高，而紫光下突变体yl1的净光合速率下降，说明影响绿光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素是CO2浓度；结合图甲可知，影响紫光处理组突变体yl1净光合速率的主要因素是叶绿素含量。(4)两种植株受到远红光照射时也会表现出一定的生物学效应来调节植物的生长发育，推测其调节途径是________。光敏色素吸收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达解析：在植物中能吸收远红光的是光敏色素，两种植株受到远红光照射时表现生物学效应的途径是光敏色素吸收远红光时，其结构发生变化并通过信息传递系统传导到细胞核，影响特定基因的表达。6．(14分)(2024·安徽卷)为探究基因

OsNAC

对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC

敲除突变体(KO)及

OsNAC

过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见下表。回答下列问题。

净光合速率/(μmol·m-2·s-1)叶绿素含量/(mg·g-1)WT24.04.0KO20.33.2OE27.74.6(1)旗叶从外界吸收1分子

CO2与核酮糖-1，5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受________________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为_____________________________________________。ATP和NADPH核酮糖-1，5-二磷酸和淀粉等解析：在光合作用的暗反应阶段，CO2被固定后形成两个3-磷酸甘油酸(C3)分子，在有关酶的催化作用下，其接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原，随后在叶绿体基质中转化为核酮糖-1，5-二磷酸(C5)和淀粉等。(2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的__________、__________(填科学方法)。减法原理加法原理解析：与某品种水稻的野生型(WT)相比，实验组KO为OsNAC敲除突变体，其设置采用了自变量控制中的减法原理；实验组OE为

OsNAC过量表达株，其设置采用了自变量控制中的加法原理。(3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。增大结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①______________________________________________________；②_______________________________________________________。OsNAC过量表达，使叶绿素含量升高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进光合作用强度，使旗叶净光合速率增大OsNAC过量表达，使编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量升高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而增大旗叶的光合速率解析：题图和表中信息显示：OE组的净光合速率、叶绿素含量、旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、单株产量都明显高于WT组和KO组，OE组蔗糖含量却低于WT组和KO组，说明①OsNAC过量表达会使叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用，使旗叶净光合速率增大；②OsNAC过量表达，使编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量升高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而增大旗叶的光合速率。7．(14分)(2025·甘肃兰州一模)某农业大学研究团队以某种玉米为实验材料，在水培条件下探究不同氮浓度对光合作用的影响。实验设置6组氮浓度梯度(0、4、8、12、16、20mmol/L)，每组重复3次，于拔节期测定相关指标。实验数据如下：

光合参数氮浓度mmol/L048121620净光合速率/(μmol·m-2·s-1)01235281810气孔导度/(mmol·m-2·s-1)080150220230235胞间CO2浓度/(μmol·mol-1)450380260280320360(1)实验中设置氮浓度梯度重复3次的目的是___________________________________________________________。减少数据误差，提高实验准确度解析：实验中之所以设置氮浓度梯度重复3次，其目的主要是为了减少数据误差，提高实验准确度。(2)电镜观察发现，缺氮组(0mmol/L)叶肉细胞的叶绿体基粒片层结构稀疏，类囊体膜破损率增加至45%。在光反应中，叶绿体基粒损伤会直接影响____________________的生成，导致暗反应中________过程受阻。NADPH和ATPC3的还原解析：基粒是由类囊体薄膜堆叠而成，是光反应的场所，所以在光反应中，叶绿体基粒损伤会直接影响光反应产生的ATP和NADPH，ATP和NADPH会参与暗反应C3的还原，所以会导致暗反应中C3的还原过程受阻。(3)缺氮组胞间CO2浓度高达450μmol·mol-1，但净光合速率为0。从光反应与暗反应的关系解释此现象：________________________。缺氮组光反应产物不足，使得光反应为暗反应提供的反应物不足，CO2固定停止，胞间CO2无法被消耗进而影响暗反应速率，导致总光合速率等于此过程中的呼吸速率解析：N元素会参与光反应阶段ATP、NADPH、暗反应阶段所需的酶的合成，所以缺氮组光反应产物(ATP和NADPH)不足，使得光反应为暗反应提供的反应物不足，CO2固定停止，胞间CO2无法被消耗进而影响暗反应速率，导致总光合速率等于此过程中的呼吸速率，即净光合速率为0。(4)若要验证“缺氮导致光合速率下降与叶绿素含量直接相关”的假设，请写出实验思路________________________________________。取缺氮组与正常组叶片，用无水乙醇提取色素并测定叶绿素含量，同时测定两组净光合速率，分析两者相关性解析：实验目的是验证缺氮导致光合速率下降与叶绿素含量直接相关，其自变量为是否缺氮，因变量为叶绿素含量、净光合速率，所以其实验设计思路为：取缺氮组与正常组叶片，用无水乙醇提取色素并测定叶绿素含量，同时测定两组净光合速率，验证两者的相关性。(5)某玉米田地中土壤氮含量为5mmol/L，农民计划通过追肥将氮浓度提升至16mmol/L以提高产量。请结合本研究数据评价该方案的合理性，并提出优化建议____________________________________。不合理，建议提高至8mmol/L，此时净光合速率最大解析：依据表格信息可知，5～16mmol/L范围内，玉米的净光合速率均可能高于5mmol/L时的净光合速率，且氮浓度在8mmol/L时，净光合速率开始下降，说明应将氮浓度提高至8mmol/L，此时净光合速率最大，综上，上述建议不合理。8．(15分)(2025·吉林延边一模)缺镁是导致植物叶片黄化的主要原因。为探究缺镁对龙眼光合作用的影响，研究人员做了相关研究，结果如图甲所示。回答下列问题。(1)该实验的自变量是__________________，研究人员在不同的条件下检测的是龙眼叶片的__________(填“总光合速率”或“净光合速率”)。光照强度和镁离子有无净光合速率解析：分析题意，本实验的自变量是光照强度(横坐标)和镁离子的有无；图示纵坐标是二氧化碳的吸收速率，故测定的是龙眼叶片的净光合速率。(2)据图甲分析，缺镁导致龙眼叶片CO2吸收速率下降的原因是缺镁会导致叶绿体_____________上的叶绿素含量下降，影响光