学进去-教育应平等而普惠
试题
类型:综合题
难度系数:0.15
所属科目:高中生物
阅读以下材料,回答(1)~(4)题。
作物对高CO2环境的影响
自工业革命开始,人类对煤、石油、天然气等化石燃料的大量开发和利用是大气中CO2浓度迅速增加。大气CO2浓度的升高理论上有利于农作物产量的提高。然而,通过田间开放式大气CO2浓度升高处理(free air CO2 enrichment,FACE)研究发现。农作物长期生长在高CO2浓度下存在光和适应现象,即植物在高CO2浓度下生长的初始期出现的光合作用增强会逐渐减弱,甚至消失。
目前有两种假说对这方面进行解释。第一,“源-库”调节假说:
生长箱模拟大气CO2浓度升高条件下,小麦的叶片和茎秆(“源端”)会积累更多的碳水化合物而不能及时将其运输到“库端”——籽粒中。非结构性碳水化合物(蔗糖、果糖及淀粉等)在“源端”的积累会抑制光合相关基因的表达,导致光合能力下降。分蘖少、抽穗少的小麦由于“库强”不足,这种负反馈更为明显。与之相反,由于共生固氮系统需要消耗较多的能量,有根瘤的豆科作物的光合适应要远低于非豆科作物。
第二,N素抑制假说:
Rubisco酶(简称R酶)是催化CO2固定的关键限速酶,它的活性决定了光饱和点的最大光合速率。研究表明R酶每秒大约只能催化3.3个CO2进行反应,其效率之低在酶促反应中极为罕见。植物不得不合成大量的R酶蛋白来弥补,据统计植物叶片中氮有50%用来合成R酶。当大气CO2浓度升高,导致叶片氮利用效率的升高,最终使得植物叶片氮浓度表现出显著降低的趋势,植物减少了R酶蛋白的合成量。虽然底物浓度升高使R酶的催化效率显著提高,但由于合成量减少,最终抑制了光合作用对大气CO2浓度升高的特续响应。
作物对大气CO2浓度升高的响应不仅包括产量的变化,还包括籽实品质的变化,特别是与人类健康息息相关的籽实营养品质变化。
科学家利用FACE试验方法分析了亚洲18个主要水稻品种籽粒营养品质,结果发现:FACE条件下,水稻籽粒中蛋白质含量、Zn和Fe、维生素B1、B2、B5和B9浓度均显著降低。可以预计,未来收入较低且将水稻作为主食的国家将面临严峻的国民健康问题,受影响的人口可能在6亿以上。
(1)CO2作为__________反应的底物,经过____________________两个过程,生成糖类并完成的再生。
(2)运用“源-库”调节假说解释有根瘤的豆科作物的光合适应较低的原因___________
(3)大气CO2浓度不断升高所带来的温室效应还会导致大气温度的不断攀开,科学家预测,气温升高所带来的负面作用会抵消大气CO2浓度升高对产量的促进。请根据所学知识,说明做出这个预测的理由__________
(4)下列试图解释高大气CO2浓度导致水稻籽粒营养品质下降机制的假说中,合理的有_____________
A.“稀释效应”:高CO2浓度条件下,作物对碳水化合物的积累速度大于其他化合物合成以及矿质元素的吸收速度,最终使得其他化合物及矿质元素的浓度表现为下降。
B.“移动受抑”:高CO2浓度条件下,植物不再需要较大的蒸腾作用换取气孔的打开。蒸腾作用的减小降低了土壤中水分向根的方向流动,抑制了植物对可移动矿质元素的吸收
C.“辅酶需求”:高CO2浓度条件下作物生长旺盛,作为辅酶因子参与合成代谢反应的元素(如Ca、Mg)需求量增多,而参与氧化还原反应的元素(如Fe、Zn)的需求量相对少。
D.“N素缺乏”:高CO2浓度条件下作物合成代谢速度变快,功能性蛋白需求量变大,游离氨基酸更多被用来合成与代谢相关的功能性蛋白不是贮存蛋白。
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2019-09-19

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