Question

【題目】干旱環(huán)境中植物葉表皮氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，造成農(nóng)作物減產(chǎn)。科研人員發(fā)現(xiàn)H2S可增強(qiáng)植物抵御干旱的能力，選取擬南芥為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。

（1）在正常澆水和干旱條件下，分別添加H2S，測定氣孔導(dǎo)度（氣孔導(dǎo)度越大，氣孔打開程度越大）和光合速率，結(jié)果如圖1。

比較________組結(jié)果，可知在干旱環(huán)境中，H2S對氣孔導(dǎo)度和光合速率的影響分別是____________。

（2）葉表皮保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹，氣孔打開，這一現(xiàn)象與細(xì)胞膜上K+-ATP通道有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)植物自身可產(chǎn)生H2S，為探究H2S影響氣孔導(dǎo)度和光合作用的機(jī)理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：同時檢測三個品種擬南芥細(xì)胞膜上K+-ATP通道蛋白含量，結(jié)果如圖2。

實(shí)驗(yàn)二：檢測不同處理方式中固定二氧化碳的Rubisco酶的活性，結(jié)果如圖3。

①請推測H2S影響氣孔導(dǎo)度的機(jī)理_____________________________。

②圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明_______________________________。

（3）H2S可幫助植物抵御干旱環(huán)境，請綜合上述實(shí)驗(yàn)和所學(xué)生物學(xué)知識分析植物是如何適應(yīng)干旱環(huán)境的________________________________________________。

Answer 1

【答案】3、4組（或干旱和干旱+H2S） 抑制氣孔導(dǎo)度，提高光合速率 H2S降低保衛(wèi)細(xì)胞膜上，K+-ATP通道蛋白的含量，K+進(jìn)細(xì)胞減少；保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度低，細(xì)胞失水，氣孔關(guān)閉，氣孔導(dǎo)度下降 H2S提高了 Rubisco酶活性 ①H2S降低了細(xì)胞膜上K+通道蛋白含量，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，氣孔導(dǎo)度下降，蒸騰作用下降，水分散失減少，從而保證細(xì)胞代謝正常進(jìn)行，以適應(yīng)干旱環(huán)境。

②H2S提高了葉綠體中 Rubisco酶活性，使光合作用過程中CO2固定速度加快，光合作用速率提高，以適應(yīng)干旱環(huán)境

【解析】

圖1中，1和2結(jié)果對比可知，添加H2S后，氣孔導(dǎo)度和光合速率均降低；3、4組結(jié)果對比可知，添加H2S后，氣孔導(dǎo)度降低，光合速率增大。

圖2中，與野生型相比，H2S超表達(dá)突變體細(xì)胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較高，H2S缺陷突變體細(xì)胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較低。

圖3中，1、2結(jié)果對比和3、4組結(jié)果對比可知，添加H2S后，Rubisco酶的活性增大。

（1）比較3、4組結(jié)果可知，在干旱環(huán)境中，添加H2S后，氣孔導(dǎo)度降低，光合速率增大，說明H2S可抑制氣孔導(dǎo)度，提高光合速率。

（２）①由圖2可知，與野生型相比，H2S超表達(dá)突變體細(xì)胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較高，H2S缺陷突變體細(xì)胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量較低。說明H2S可降低保衛(wèi)細(xì)胞膜上K+-ATP通道蛋白的含量，K+進(jìn)細(xì)胞減少；保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度低，細(xì)胞失水，氣孔關(guān)閉，氣孔導(dǎo)度下降。

②圖3中，1、2結(jié)果對比和3、4組結(jié)果對比可知，添加H2S后，Rubisco酶的活性增大，說明H2S可提高Rubisco酶活性。

（3）綜合上述實(shí)驗(yàn)和所學(xué)生物學(xué)知識分析可知，①H2S降低了細(xì)胞膜上K+通道蛋白含量，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，氣孔導(dǎo)度下降，蒸騰作用下降，水分散失減少，從而保證細(xì)胞代謝正常進(jìn)行，以適應(yīng)干旱環(huán)境。②H2S可提高了葉綠體中Rubisco酶活性，使光合作用過程中CO2固定速度加快，光合作用速率提高，以適應(yīng)干旱環(huán)境。