Question

油菜是中国的主要油料作物,磷(P)元素作为植物生长发育的必须营养元素之一,以多种途径影响植物的光合作用。在油菜的苗期、花蕾期和开花期三个生长发育时期,对油菜设低磷胁迫(实验组)与正常施磷(对照组)两个处理。在适宜的温度和光照条件下,测定其净光合速率(μmolm^-2s^-1)、叶绿素含量、胞间CO₂浓度(μmolmm^-2s^-1)、气孔导度( mmol/m^-2s^-1)和蒸腾速率( mmol/m^-2s^-1)的变化,如下表所示。请分析下列问题:

(1)磷元素参与合成光合作用过程中的物质有____________。

(2)通过实验分析,实验的自变量有___________________。

(3)磷元素对油菜的发育过程影响最大的时期是________，其原因是_______。

(4)开花期导致光合速率下降的主要影响因素是_______。研究发现,开花期低磷胁迫实验组与对照组相比,胞间CO₂浓度没有显著变化的原因可能是___________。

Answer

ATP [H] 不同的发育时期、是否低磷胁迫 花蕾期 花蕾期是油菜净光合速率最大的时期，低磷胁迫下花蕾期净光合速率下降幅度最大 气孔导度 因为低磷胁追引起光合速率下降，光合速率下降减少了CO2的利用；而气孔导度下降导致进入细胞间隙的CO2量减少，从而造成胞间CO2的积累，因此浓度没有显著变化

【解析】

根据题意，在油菜的苗期、花蕾期和开花期三个生长发育时期，对油菜设低磷胁迫(实验组)与正常施磷(对照组)两个处理，故实验自变量为发育时期和含磷量，根据表格可知，因变量有净光合速率、叶绿素含量、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率；根据表格数据，在相同时期内，低磷胁迫组的各项指标均比对照组低，据此分析。

（1）磷元素参与合成光合作用过程中的物质有ATP、NADPH等。

（2）根据题意，实验是在油菜的苗期、花蕾期和开花期三个生长发育时期，对油菜设低磷胁迫与正常施磷两个处理，故实验的自变量有不同的发育时期、是否低磷胁迫。

（3）由于花蕾期是油菜净光合速率最大的时期，据图可知低磷胁迫下花蕾期净光合速率下降幅度最大，故磷元素对油菜的发育过程影响最大的时期是花蕾期。

（4）据表格可知，开花期低磷胁迫组的气孔导度比对照组明显低，而气孔导度直接影响CO2的吸收，从而导致光合速率下降。研究发现，开花期低磷胁迫实验组与对照组相比，胞间CO2浓度没有显著变化，原因可能是低磷胁追引起光合速率下降，光合速率下降减少了CO2的利用；而气孔导度下降导致进入细胞间隙的CO2量减少，从而造成胞间CO2的积累，因此浓度没有显著变化。