Question

【題目】德國景天可以生活在高溫、干旱的環境中，科研人員對其進行了研究。

（1）植物適應不同環境有不同代謝途徑，圖1為兩類常見的碳固定模式。

進行模式一代謝的植物固定CO2的具體部位是______。模式一和二都在多種酶的催化作用下，與光反應產生的________________反應，將三碳酸還原成________________。

（2）為確定德國景天的碳固定模式，研究人員將德國景天分為甲、乙兩組，一次性澆足水后，甲組正常澆水，乙組停止澆水，每隔10天，測定葉片的胞間CO2濃度和PEP羧化酶的活性，結果如圖2。

據上述實驗結果分析，德國景天的碳固定模式為______，請從下列證據中，選出所有支持判斷的證據______。

①甲組的胞間CO2濃度較高，且無明顯變化

②乙組胞間CO2濃度明顯降低，且低于實驗初期

③甲組的PEP羧化酶活性較低，且無明顯變化

④乙組PEP羧化酶活性明顯升高，且高于實驗初期

（3）綜合上述研究，德國景天適應高溫、干旱環境的機制是：①提高________________；②白天雖然氣孔關閉，但進行光合作用所需的CO2的來源有________________，不影響光合作用進行。從進化角度看，這種特點的形成是________________的結果。

Answer 1

【答案】葉綠體基質 ATP和NADPH 三碳糖 模式一和模式二 ①②③④ PEP羧化酶活性 蘋果酸分解和細胞呼吸產生 自然選擇

【解析】

高溫、干旱的環境中，植物白天為了減少蒸騰作用，會關閉氣孔，導致白天不能吸收CO2，而要在夜晚開放氣孔，利用PEP羧化酶將吸收的CO2與PEP結合形成蘋果酸（C4），而在白天則將固定的CO2釋放到葉綠體中參與光合作用，即多了一個C4循環，從而提高對環境的適應性。

（1）模式一是C3植物，植物固定CO2的部位是葉綠體基質。兩種模式（C3植物和 C4植物）都在多種酶的催化作用下，與光反應產生的ATP和NADPH反應，將三碳酸還原成三碳糖。

（2）根據圖中的實驗結果分析，德國景天的在水分充足的情況下（甲組和乙組早期），氣孔開放，胞間CO2濃度高，PEP羧化酶的活性低，說明固定CO2的模式是模式一的，而在缺水情況下（乙組后期），氣孔關閉，胞間CO2濃度下降，PEP羧化酶的活性則升高，說明固定CO2的模式變為模式二了，故德國景天的碳固定模式既有模式一，也有模式二。

（3）綜合上述研究，德國景天適應高溫、干旱環境的機制是：①通過提高PEP羧化酶活性在夜間固定足夠的CO2供白天光反應使用；②白天雖然氣孔關閉，但進行光合作用所需的CO2的來源有二，一是夜間形成的蘋果酸分解，二是自身細胞呼吸產生。從進化角度看，生物進化的適應性特點都是自然選擇的結果。