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境因素均相同的情況下，狀態③比狀態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）科學研究者研發了一種轉基因煙草（VPZ），相比野生煙草（WT），其在由強光轉為弱光后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農作物一半的光合作用是在有各種陰影時進行的。結合圖一推斷，同樣環境條件下VPZ的產量比WT的產量_________（高/低）。

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

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，結合反映實驗結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③的部分光能會以熱能的形式散失，導致狀態③的光反應較狀態①弱，光反應產生的[H]（NADPH、還原氫）下降、ATP的合成量下降，所以狀態③比狀態①的光合作用強度弱。

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

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。據此可知，轉基因煙草（VPZ）相比野生煙草（WT）的優勢是：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，在自然環境中，VPZ的種植有利于提高光合作用產量。