《2026年理想树图书高考必刷卷42套模拟卷汇编高中生物全一册通用版江苏专版》

20. (12分)光合作用暗反应又称碳同化,科学家通过研究其中的碳转移途径进一步提高植物固碳能力。图1是水稻光合作用暗反应示意图,Rubisco(RuBP羧化酶)在卡尔文循环中发挥作用;图2是玉米光合作用暗反应示意图,PEP羧化酶对${CO_{2}}$的亲和力比Rubisco高很多倍,其催化${CO_{2}}$固定生成${C_{4}}$,${C_{4}}$转运到维管束鞘细胞后进行卡尔文循环。请回答下列问题:


(1)据图1分析,水稻细胞中${CO_{2}}$被固定后的最初产物是3-磷酸甘油酸,该产物进一步被还原需要消耗NADPH、ATP。
(2)据图2分析,玉米细胞中固定${CO_{2}}$的受体依次为磷酸烯醇式丙酮酸(C₃)、C₅;玉米维管束鞘细胞的叶绿体中只能进行暗反应,从细胞结构角度分析,最可能的原因是缺乏类囊体(或类囊体膜)或基粒发育不全;若将玉米植株置于含$^{14}{CO_{2}}$的密闭透明玻璃罩内培养,细胞中最先出现的放射性有机物是草酰乙酸(C₄)。
(3)农业生产中发现,高温环境下玉米的生长更有优势。当高温导致气孔一定程度关闭时,玉米光合速率下降幅度远低于水稻,分析其原因是(玉米的)PEP羧化酶对CO₂的亲和力比水稻的Rubisco(RuBP羧化酶)高很多倍，有利于固定低浓度的CO₂;如果想应用以上途径提高水稻的光合速率,请依据所学的生物技术与工程知识,提出你的设计思路:获取PEP羧化酶基因，将其导入水稻细胞。
(4)为研究高温胁迫对植物的影响,科研人员以某耐热型夏玉米品种为材料,设置大田常温组(CK)和高温处理组(HT),研究$40\ {^{\circ}C}$高温胁迫下该品种玉米的光合特性与籽粒产量,结果见表。

①为便于研究叶片的光合特性,需将叶绿体与线粒体等其他细胞器分离,采用的方法是差速离心法;在分离叶绿体中的光合色素时,滤纸条上叶绿素条带的位置低于类胡萝卜素,其原理是叶绿素在层析液中溶解度比类胡萝卜素低。
②根据表中数据分析,HT组玉米百粒重增加的原因可能有与CK组相比，HT组叶面积更大且叶绿素含量更高，净光合速率增大，有机物积累增加，同时结实率降低。
③研究表明HT组玉米株高明显增大,科研人员猜测可能与该组植株体内G激素含量升高有关。若在原实验中添加一组实验验证此猜测,该实验组可设置为高温处理+施加适量G激素抑制剂(或常温处理+施加适量G激素)。

答案： 20.(12分)
(1)3-磷酸甘油酸 (1分)
NADPH、ATP (1分)
(2)磷酸烯醇式丙酮酸(C₃) (1分)
C₅ (1分)
缺乏类囊体(或类囊体膜)或基粒发育不全 (1分)
草酰乙酸(C₄) (1分)
(3)(玉米的)PEP羧化酶对CO₂的亲和力比水稻的Rubisco(RuBP羧化酶)高很多倍，有利于固定低浓度的CO₂ (1分)
获取PEP羧化酶基因，将其导入水稻细胞 (1分)
(4)①差速离心法 (1分)
叶绿素在层析液中溶解度比类胡萝卜素低 (1分)
②与CK组相比，HT组叶面积更大且叶绿素含量更高，净光合速率增大，有机物积累增加，同时结实率降低 (1分)
③高温处理+施加适量G激素抑制剂(或常温处理+施加适量G激素) (1分)