《2026年新高考5年真题生物湖南专版》

1. [2025·广东卷，18T，11分]我国科学家以不同植物为材料，在不同光质条件下探究光对植物的影响。测定了番茄的光合作用相关指标并拟合CO₂响应曲线(图1)；比较了突变体与野生型水稻水分消耗的差异(图2)，鉴定到突变体发生了PIL15基因的功能缺失，并确定该基因参与脱落酸信号通路的调控。请回答下列问题：
(1)图1中，当胞间CO₂浓度在900~1200μmol·mol⁻¹范围时，红光下光合速率的限制因子是光质，推测此时蓝光下净光合速率更高的原因是光合色素对蓝光的吸收利用效率更高，蓝光照射时光反应产生的ATP和NADPH更多，使C₃还原速率更高，有机物合成速率更快。
(2)图2中，突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近，推测其原因是远红光下突变体脱落酸的信号通路被阻断，使该通路无法发挥促进气孔关闭的作用。
(3)归纳上述两个研究内容，总结出光影响植物的两条通路(图3)。通路1中，①吸收的光在叶绿体中最终被转化为有机物中稳定的化学能。通路2中吸收光的物质②为光敏色素。用箭头完成图3中②所介导的通路，并在箭头旁用“(+)”或“(-)”标注前后两者间的作用，(+)表示正相关，(-)表示负相关。
(4)根据图3中相关信息，概括出植物利用光的方式：方式一：以光为能源，驱动光合作用的进行，利用CO₂和水合成有机物，将光能转变为化学能储存在有机物中；方式二：以光为信号，由光敏色素接收并传递光信号影响基因表达，从而调控植物的生命活动。

答案：
1. 参考答案
(1)光质 光合色素对蓝光的吸收利用效率更高，蓝光照射时光反应产生的ATP和NADPH更多，使${C_{3}}$还原速率更高，有机物合成速率更快
(2)远红光下突变体脱落酸的信号通路被阻断，使该通路无法发挥促进气孔关闭的作用
(3) 有机物中稳定的化学能 光敏色素

(4)方式一：以光为能源，驱动光合作用的进行，利用${CO_{2}}$和水合成有机物，将光能转变为化学能储存在有机物中；方式二：以光为信号，由光敏色素接收并传递光信号影响基因表达，从而调控植物的生命活动
命题意图 本题主要考查光对植物生命活动的影响和光合作用的相关知识，意在考查考生获取信息的能力和理解能力。
解题思路
(1)当胞间${CO_{2}}$浓度处于$900\sim 1200\ \mu mol· mol^{-1}$时(饱和点后)，红光条件下的净光合速率达到最大值并保持稳定，低于同等条件下的蓝光对应的净光合速率，即同等${CO_{2}}$浓度条件下，蓝光照射时光合有机物的速率更快，说明此范围内，红光下光合速率的限制因子是光质，而蓝光下净光合速率更高的原因是光合色素对蓝光的吸收利用效率更高，蓝光条件下的光反应速率更快，产生的ATP和NADPH更多，因而${C_{3}}$还原速率更快，有机物合成速率也更快。
(2)由题干可知，PIL15基因参与脱落酸信号通路的调控，而脱落酸会促进气孔关闭，降低植物的蒸腾速率。由于远红光下，植物的相关反应与夜间相似，说明在远红光下，植物的气孔导度应减小，蒸腾速率减小，故可推知，图2中突变体水稻在远红光与红光条件下蒸腾速率接近的原因是远红光下突变体脱落酸的信号通路被阻断，使该通路无法发挥促进气孔关闭的作用。
(3)通路1为植物的光合作用过程，①光反应阶段发生在类囊体薄膜上，吸收的光能被转化为储存在ATP和NADPH中的化学能；暗反应阶段发生在叶绿体基质中，ATP和NADPH中的化学能被转化为储存在糖类等有机物中的化学能。通路2中吸收光的物质②为光敏色素，光敏色素是一类蛋白质(色素—蛋白复合体)，分布在植物的各个部位，其中在分生组织的细胞内比较丰富。在受到光照时，光敏色素的结构会发生变化，这一变化的信息会经过信息传递系统传导到细胞核内，影响特定基因的表达，从而表现出生物学效应。故光敏色素吸收光能后，促进细胞核内PIL15基因的表达，进而激活脱落酸信号通路，使脱落酸发挥抑制气孔开放的作用，具体见答案图。
(4)综上分析，植物利用光的第一种途径是以光为能源，驱动光合作用的进行，利用${CO_{2}}$和水合成有机物，将光能转变为化学能储存在有机物中；第二种途径是以光为信号，由光敏色素接收并传递光信号影响细胞核中相关基因表达，从而调控植物的生命活动。
知识拓展
植物昼夜气孔节律性运动
在光周期下生长的植物气孔的开闭具有昼夜节律性，受内源生物钟调控。${C_{3}}$和${C_{4}}$植物气孔白天开放，有助于吸收空气中的${CO_{2}}$以进行光合作用；同时会伴有蒸腾作用，其有助于矿质营养运输和降低叶温，但同时会导致水分流失。${C_{3}}$和${C_{4}}$植物气孔夜间闭合，降低呼吸和代谢，减少对物质能量消耗，同时避免水分丧失和病菌入侵等。

2. [2025·北京卷，18T，12分]植物的光合作用效率与叶绿体的发育(形态结构建成)密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。请回答下列问题：
(1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用电子显微镜观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒(“[”所示)中的类囊体增多。
(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk(叶绿素含量降低)及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体gk相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。
(3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是BG通过与靶基因CAO启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与靶基因CAO启动子DNA片段的结合，进而影响叶绿体发育。
(4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义：使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力。

答案： 2. 参考答案
(1)电子显微镜 类囊体
(2)gk
(3)BG通过与靶基因$CAO$启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与靶基因$CAO$启动子DNA片段的结合，进而影响叶绿体发育
(4)使植物能够更好地响应光信号，调节自身生理过程，以适应不同光照环境，提高生存和繁殖能力
命题意图 本题主要考查叶绿体的结构与功能、影响光合作用的因素和基因的表达的相关知识，意在考查考生的理解能力、获取信息的能力和综合运用能力。
解题思路
(1)观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。观察题图可知突变体基粒中的类囊体(片层)增多。
(2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。若BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育，双突变体bggk的BG、GK功能均缺失，突变体gk由于GK功能缺失，其BG蛋白也无法发挥抑制GK的作用，因此双突变体bggk的表型应该与突变体gk相同。
(3)观察图2可知，随着BG蛋白与GK蛋白浓度比的增大，与GK蛋白结合的DNA片段逐渐减少，游离DNA片段逐渐增多。这表明BG蛋白的存在阻碍了GK蛋白与靶基因$CAO$启动子DNA片段的结合。由
(2)中分析可知GK蛋白要发挥功能，需要与靶基因$CAO$的启动子DNA片段结合来调控基因表达，而BG蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG抑制GK功能的机制是BG通过与靶基因$CAO$启动子DNA片段竞争结合GK蛋白，从而抑制GK与靶基因$CAO$启动子DNA片段的结合，进而影响叶绿体发育。
(4)突变体bg由于缺乏光响应基因BG，其可能在某些环境条件下难以生存。而当存在光基因时，BG可使植物可以通过BG蛋白对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG基因表达产物可能通过抑制GK功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。