2023届高考生物二轮复习高考命题热点三环境胁迫对农作物的影响学案

[高考命题热点三]　环境胁迫对农作物的影响

环境胁迫，是对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。逆境问题主要涉及环境条件对植物细胞代谢的影响，主要考查角度及原理分析如下：

　(2022·浙江卷)通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。

注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。

回答下列问题：

(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加________，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的__________；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低__________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中__________________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。

(2)植物的光合产物主要以____________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，可知较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至__________中。

(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为__________(A.<2小时　B．2小时　C．4小时　D．>4小时)，才能获得较高的花生产量。

解析：实验条件下，植物处于弱光条件，据表分析，植物的叶绿素含量上升、低于5 klx光合曲线的斜率增大、光补偿点和饱和点都下降，植物的光合产量都下降。 (1)从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于0的积累效果。低于5 klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。(2)植物的光合产物主要是以有机物(蔗糖)形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长(4小时)遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。(3)与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。

答案：(1)叶绿素含量　光合速率　呼吸速率　低于5 klx光合曲线的斜率

(2)蔗糖　叶

(3)下降　A

1．(2022·海珠区专题检测)西北农林科技大学对某甜瓜品种进行“低温锻炼对冷胁迫下幼苗超氧化物歧化酶(SOD，该酶能减缓植株的衰老)活性与叶绿素含量的影响”实验。设置了如下三组实验：T1(昼夜15～10 ℃)，T2(昼夜10～5 ℃)和CK(昼夜25～15 ℃)。低温锻炼十天后，将三组幼苗同时进行低温胁迫处理，测定各项生化指标，结果如下。下列相关分析不正确的是(　　)

A．低温锻炼不能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解

B．在冷胁迫下，经低温锻炼的处理组SOD活性逐渐下降，但仍高于未经低温锻炼的CK组

C．幼苗经过低温锻炼后使清除自由基的机制起作用，增强其对冷胁迫环境下的适应能力

D．未锻炼的CK组冷胁迫后SOD活性降低是由于其空间结构发生了改变

解析：分析图示：从曲线图表示的意义可知，无论是胁迫前还是胁迫后，锻炼过的甜瓜幼苗的SOD活性均比未锻炼的要高。在低温胁迫下，T1和T2组甜瓜幼苗细胞中叶绿素含量均低于CK组，说明低温锻炼不能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解，A正确；据左图可知，在冷胁迫下，经低温锻炼的处理组SOD活性逐渐下降，但仍高于未经低温锻炼的CK组，B正确；由题干可知，SOD能减缓植株的衰老，幼苗经过低温锻炼后，SOD活性提高，故低温锻炼可使清除自由基的机制起作用，增强其对冷胁迫环境下的适应能力，C正确；低温会使酶的活性降低，但空间结构不改变，故未锻炼的CK组冷胁迫后SOD活性降低，不是其空间结构发生改变导致的，D错误。

答案：D

2．(2022·湖南长郡中学模拟预测)低温逆境胁迫会使植株产生大量的自由基，从而影响植物的生理代谢过程，最终影响作物产量，而植株同时启动抗氧化保护酶系统中的多种保护酶清除多余的活性氧自由基。某科研人员以“济麦22”为实验材料，以大田平均温度10 ℃为对照(CK)，设置4个低温处理组T1、T2、T3、T4，分别为0 ℃、－2 ℃、－4 ℃、－6 ℃，研究不同低温胁迫对拔节期小麦的光合特性的影响，结果如表所示，下列叙述错误的是(　　)

A．与CK相比，表中四个检测指标均随温度降低而下降

B．推测T1、T2条件下净光合速率降低的原因主要是气孔关闭，CO2供应不足

C．推测T3、T4条件下净光合速率降低的原因主要是与光合有关酶的酶活性降低

D．活性氧自由基可能造成叶绿体膜结构的损伤，使净光合速率降低

解析：分析表中数据可知，与CK相比，表中的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均随温度降低而下降。但在T4条件下，胞间CO2浓度高于CK条件下，A错误；由表格数据可知，与CK相比，T1、T2条件下气孔导度下降，胞间CO2浓度也下降，因此推测T1、T2条件下净光合速率降低的主要原因是气孔关闭，CO2供应不足，B正确；与CK相比，T3、T4温度下胞间CO2浓度上升但气孔导度仍降低，推测T3、T4条件下净光合速率降低的原因主要是与光合有关酶的酶活性降低，导致叶片不能利用CO2，而非气孔因素限制，C正确；活性氧自由基能对生物膜造成伤害，光合作用的光反应发生于叶绿体类囊体的薄膜上，活性氧自由基可能造成叶绿体膜结构的损伤，使净光合速率降低，D正确。

答案：A

3．(2022·北京丰台二模)为研究渗透胁迫条件下S蛋白对作物生长的影响，科研人员从番茄叶片中分离得到S基因，构建S基因表达载体，成功转化酵母菌。然后接种到不同浓度的甘露醇和氯化钠的培养基上，在28 ℃条件下培养，记录培养皿上菌落生长的变化情况，结果如下图。下列分析不正确的是(　　)

A．酵母菌转化成功后，用平板划线法接种到培养基上继续观察

B．对照组是转入空质粒的酵母菌，以排除质粒本身对实验的影响

C．实验结果显示，随着胁迫加剧实验组和对照组菌落密度都减小

D．由实验结果推测，S蛋白有助于增强番茄对渗透胁迫的抗性

解析：由图可知，酵母菌转化成功后，用稀释涂布平板法接种到培养基上继续观察，而不是平板划线法，A错误；因为构建S基因表达载体需要将S基因插入质粒中，因此为了排除质粒本身对实验的影响，对照组是转入空质粒的酵母菌，B正确；实验结果显示，随着甘露醇和氯化钠浓度的增大，实验组和对照组菌落密度都减小，即随着胁迫加剧实验组和对照组菌落密度都减小，C正确；实验结果显示，实验组的菌落密度比对照组大，说明S蛋白有助于增强番茄对渗透胁迫的抗性，D正确。

答案：A

4．2022·广东汕头二模)胁迫是对植物生长和生存不利的各种环境因素的总称。研究人员探究了重金属镉胁迫对烟草叶绿体相关指标的影响。结果如下表格：

注：镉浓度为100 mg/L时植物培养数天，随即死亡。

(1)烟草细胞中叶绿素存在于______________上，主要吸收________________光。

(2)根据表格数据可知，镉进入植物体后，________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

从而使得农作物干重减少，产量下降。除此以外，高浓度镉还可能导致烟草细胞中，________抑制烟草的生长甚至致其死亡。

(3)研究人员推测，施加一定浓度的CaCl2能缓解镉胁迫，请参照上述实验，从叶绿素含量角度利用丙组烟草设计实验进行验证。实验思路：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)研究人员发现，镉离子和钙离子有一定的相似性，施钙能减少烟草对镉的吸收，试从物质跨膜运输的角度，推测施钙能缓解镉胁迫的原理是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)植物细胞光合作用的场所在叶绿体，其类囊体膜上存在光合色素；主要吸收红光和蓝紫光。(2)结合丙组可知，镉进入植物体后，改变类囊体结构，使得类囊体消失或出现空泡，叶绿素含量降低，光合作用减弱；镉是重金属盐，会影响蛋白质的结构，高浓度镉还可能导致烟草细胞中酶失活。(3)要验证施加一定浓度的CaCl2能缓解镉胁迫，可以将丙组烟草等分为两组，一组施加一定浓度的CaCl2，另一组施加等量清水，用无水乙醇提取并用纸层析法分离叶片中的色素，观察并比较叶绿素色素带的宽度。若CaCl2能缓解镉胁迫，则加入CaCl2组的色素条带应较宽。(4)镉离子和钙离子有一定的相似性，钙离子和镉离子竞争载体蛋白，因此施钙能减少烟草对镉的吸收，从而缓解镉胁迫。

答案：(1)类囊体薄膜　红光和蓝紫光

(2)改变类囊体结构，叶绿素含量降低，光合作用减弱　酶失活(或蛋白质的变性或酶的空间结构改变)

(3)将丙组烟草等分为两组，一组施加一定浓度的CaCl2，另一组施加等量清水，用无水乙醇提取并用纸层析法分离叶片中的色素，观察并比较叶绿素色素带的宽度

(4)钙离子和镉离子竞争载体蛋白(或镉离子无法与载体蛋白结合)