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非选择题-解答题 较难0.4 引用1 组卷174
兴起于上世纪的第一次“绿色革命”获得了水稻半矮化突变体,半矮秆水稻虽抗倒伏、高产,但对氮的利用效率不高。中国科研团队就如何进一步提高水稻产量,减少农业生产对环境的影响这一问题进行了持续探索,并于2020年在水稻高产和氮素高效协同调控机制领域获得重要突破。为探究高浓度CO2下氮素供应形态对植物光合作用的影响,研究人员以武运粳稻为实验材料,在人工气候室利用无土栽培技术进行了相关实验,部分结果如下。请回答有关问题:

硝态氮(NO3-)正常浓度CO2

硝态氮(NO3-)高浓度CO2

X

氨态氮(NH4+

叶绿素SPAD值

50

51

42

44

净光合速率

17.5

21.5

35

42.8


注:SPAD值与叶绿素含量呈正相关,净光合作用单位:[µmol/(m2•s)]
【小题1】环境中的氮元素进入叶肉细胞后,可用于合成与光合作用相关的酶(如RuBP羧化酶),RUBP羧化酶分布在___________,能将CO2固定为_________,再进一步被还原为糖类。此外氮元素还能用于合成___________________(答出其中两种),进而促进光合作用。
【小题2】表中X处理措施应为______________________。据表分析,能够显著提高该水稻净光合速率的氮素供应形态是___________。从物质跨膜运输的角度分析,原因可能是____________________________________
【小题3】植物光合系统中的氮素分配受供氮量等因素的影响,研究人员对叶片光合系统中氮素的含量及分配进行了检测,结果如下:

注:叶片氮素可分为光合氮素和非光合氮素;前者包括捕光氮素和羧化氮素
检测结果显示:相对于中氮,高氮环境下,氮素从___________向非光合氮素转化,且羧化氮素所占比例降低,进而影响了光合作用的___________阶段,导致光合速率下降。
22-23高三上·广东肇庆·阶段练习
知识点:主动运输光反应、暗(碳)反应的物质变化和能量变化影响光合作用的因素光合作用与呼吸作用的综合实验分析与设计 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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光合作用受多种因素影响,为探究高浓度CO2下氮素供应形态对植物光合作用的影响,研究人员以武运粳稻为实验材料,在人工气候室利用无土栽培技术进行了相关实验,部分结果如下。请回答有关问题:
处理措施检测结果硝态氮正常浓度CO2硝态氮高浓度CO2X氨态氮高浓度CO2
叶绿素SPAD值50514244
净光合速率17.521.53542.8
注:SPAD值与叶绿素含量呈正相关;净光合作用单位:[μmol/(m2·s)]。
(1)无土栽培时为保证植物正常生长,除了考虑各种矿质元素的种类和比例外,在配制培养液时还需要考虑________等理化指标(答两点即可)。
(2)表中X处理措施应为_________。据表分析,能够显著提高该水稻净光合速率的氮素供应形态是________。从物质跨膜运输的角度分析,原因可能是_________。从光合作用的角度分析,该种形态的氮素使净光合速率提高的原因可能是_______。(答出一种即可)
(3)植物光合系统中的氮素分配受供氮量等因素的影响,研究人员对叶片光合系统中氮素的含量及分配进行了检测,结果如下:

注:叶片氮素可分为光合氮素和非光合氮素;前者包括捕光氮素和羧化氮素
检测结果显示:相对于中氮,高氮环境下,氮素从_______________转化,且羧化氮素所占比例降低,进而影响了光合作用的暗反应阶段,导致光合速率_________
(4)光合作用的产物有一部分可转化成蔗糖,钾离子能促进蔗糖从叶片运至果实。以灌浆期的水稻做实验材料,用同位素标记14CO2技术设计实验验证钾离子上述作用,请完善以下实验思路并预期结果:
实验思路:
①将生长状况一致的水稻平均分成两组,编号A、B;
②A组供应较低浓度的钾离子,B组供应适宜浓度的钾离子;
③将A、B两组水稻置于同一人工气候室中培养,通入_________,一段时间后检测A、B两组水稻叶片和果实的放射性。预期结果:______
中国科研团队发现水稻高产和氮素供应形态、氮素分配等机制密切相关。为探究高浓度CO2下氮素供应形态对植物光合作用的影响,研究人员以武运粳稻为实验材料,在人工气候室利用无土栽培技术进行了相关实验,部分结
果如下。请回答有关问题:
①硝态氮
正常浓度CO2
②硝态氮
高浓度CO2
④氨态氮
高浓度CO2
净光合速率

(1)环境中的氮元素进入叶肉细胞后,除了可用于合成与光合作用相关的色素和酶外,还能用于合成______________________(至少答出其中两种),进而促进光合作用。
(2)①完善上表的处理措施:表中③处应为__________________
②预测结果与结论:若结果能说明氨态氮(NH4+)比硝态氮(NO3-)更显著提高该水稻净光合速率,且影响效果大于提高CO2产生的效果。请用柱状图补齐另3组处理措施的预期结果___________

(3)从物质跨膜运输的角度分析,氨态氮(NH4)具有这种优势的原因可能是___________
(4)进一步研究发现植物光合系统中的氮素分配受供氮量等因素的影响,研究人员对叶片光合系统中氮素的含量及分配进行了检测,结果如下:

注:叶片氮素可分为光合氮素和非光合氮素;前者包括捕光氮素(用于光反应)和羧化氮素(用于暗反应)
由检测结果推测,相对于中氮条件,高氮环境下会导致水稻的光合速率下降,判断的原因是___________
(5)上述研究对农业生产中提高水稻产量有何启示?__________________
兴起于上世纪的第一次“绿色革命”获得了水稻半矮化突变体,半矮秆水稻虽抗倒伏、高产,但对氮的利用效率不高。氮肥的施用对水稻的光合速率和分蘖量有较大影响,也会影响土壤环境。中国科研团队就如何进一步提高水稻产量,减少农业生产对环境的影响这一问题进行了持续探索,并于 2020 年在水稻高产和氮素高效协同调控机制领域获得重要突破。请分析回答下列问题:
(1)为测定突变体的光合能力及与氮肥,细胞内部相关指数的关系,应将突变体和野生型水稻种植在______________都适宜的环境条件下。一段时间后测定相关指标的相对值如下表(Rubisco 酶催化 CO2和 C5反应)

施肥量

类型

叶绿素含量

Rubisco酶含量

光合速率(用有机物合成速率表示)

低氢肥

野生型

7.12

5.87

13.88

突变型

6.20

5.83

13.35

高氮肥

野生型

8.86

7.02

16.62

突变型

6.56

8.98

18.09


科研人员提取水稻叶片的色素,置于红光下测定吸光度以测量其叶绿素含量---使用红光检测的原因是_______________________________。 为测定表中所示的光合速率,请写出简要的实验方案:_______________________________。结合上表数据分析,高氮肥下无论野生型还是突变型的光合速率均比低氮肥主高,主要原因是____________
(2)科研人员在半矮秆水稻品种 9311 中确定了一个影响水稻分蘖量的关键基因 NGR5。下图 1 为不同氮浓度下 9311水稻中 NGR5 蛋白含量的分析结果,图 2 为 9311 等系列水稻的分蘖量与氮肥施用量关系的图解。

科研人员认为 NGR5 是与氮肥利用相关的关键基因,依据是随着氮肥施用量增加水稻_____________________:NGR5突变株对不同氮肥浓度的响应无影响。而___________________________________促进了水稻的分蘖。
(3)在以上研究成果的基础上,请从分子生物学角度为第二次“绿色革命”实现“少投入(少氮肥)、多产出、保护环境”的目标提出新思路:_________________________

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