1．斜生栅藻是一种光合自养的水生单细胞真核生物。当环境中CO2浓度较低时，斜生栅藻会通过一种特殊的CO2浓缩机制（CCM途径）提高细胞内CO2浓度。斜生栅藻CCM途径的原理如右图所示。请回答下列问题：
(1)在CO2供应充足的情况下，如果突然停止光照，则短时间内斜生栅藻叶绿体中C3的含量将___________，C5的含量将____________。
(2)在水中CO2与HCO3-可以相互转化，当环境中CO2浓度较低时，斜生栅藻会以HCO3-的形式而不是CO2的形式在细胞内富集无机碳，原因是____________。
(3)科研人员对野生型斜生栅藻进行人工诱变，获得了甲、乙两个变异品系。为检测甲、乙两个品系CCM途径所受的还影响，在不同的CO2浓度下测定甲、乙和野生型品系的相对氧气生成速率（其它条件适宜），结果如图。据图分析，_____________品系的CCM途径可能受到了影响，在比较高的CO2浓度下，该品系的相对氧气生成速率与野生型品系相比___________，说明斜生栅藻的CCM途径可能只在___________条件下发挥作用。
2．生物兴趣小组对光合作用的过程及其影响因素进行了相关研究。如图是某一年生的高等植物细胞中光合作用过程图解，图中英文字母代表相应物质。回答下列问题：
(1)兴趣小组在研究过程中增强光照强度，检测到图中的A物质产生量迅速增多，但不久又恢复到一定水平。A物质无法维持在一个较高水平，最可能的外因是图中物质_____（填字母）的供应量未能同步增加：在同一过程中C3的变化规律是_____，原因是_____。
(2)给该种高等植物施氮肥的同时补充水分，其光合速率会更大，试从水的角度分析其原因：_____（答出两点即可）。
(3)卡尔文运用同位素标记法研究了光合作用过程中CO2中碳的转移途径，请你用同位素标记法设计实验探究外源提供的B物质是否可以被光合作用的暗反应所利用。_____（要求：写出简单的实验设计思路）。
3．冰叶日中花是一种原产非洲的植物，长期逆境胁迫下，其光合作用能够从C3途径（卡尔文循环）可以变为CAM途径（如下图1所示）。请回答下列问题：
（1）适宜条件下，冰叶日中花通过C3途径进行光合作用，白天气孔处于__________状态，CO2与__________结合进入卡尔文循环，卡尔文循环发生的场所是____________________。
（2）长期在高温、缺水、高盐等逆境胁迫下，冰叶日中花进行CAM途径，白天气孔关闭，CO2来源于__________和__________。逆境胁迫下进行CAM途径的意义是______________________________。
（3）图2是长期在两种条件下生长的冰叶日中花某一天的光合曲线图，表示CAM光合途径是曲线__________。
参考答案：
1．(1) 上升 下降
(2)CO2通过自由扩散过膜，难以富集（HCO3-能以主动运输过膜，易于富集）
(3) 甲 相差不大 低CO2浓度
【解析】
【分析】
光合作用的光反应阶段（场所是叶绿体的类囊体膜上）：水的光解产生[H]与氧气，以及ATP的形成。光合作用的暗反应阶段（场所是叶绿体的基质中）：CO2被C5固定形成C3，C3在光反应提供的ATP和[H]的作用下还原生成有机物。
(1)
在CO2供应充足的情况下，如果突然停止光照，则光反应停止，光反应为暗反应过程提供的NADPH和ATP量减少，导致C3还原速率下降，而二氧化碳的固定过程在正常进行，因此，短时间内斜生栅藻叶绿体中C3的含量将上升，由于C3还原速率下降，C5生成减少，但二氧化碳的固定过程在正常进行，因此，C5的含量将下降。
(2)
在水中CO2与HCO3-可以相互转化，当环境中CO2浓度较低时，由于CO2通过自由扩散过膜，难以富集，但HCO3-能以主动运输方式过膜，易于富集，因此，斜生栅藻会以HCO3-的形式而不是CO2的形式在细胞内富集无机碳。
(3)
图中显示，甲品系在比较高的CO2浓度下的相对氧气生成速率与野生型品系相比相差不大，据此可推测甲品系的CCM途径可能受到了影响，说明斜生栅藻的CCM途径可能只在低CO2浓度条件下发挥作用。
【点睛】
熟知光合作用过程中的物质变化和能量变化是解答本题的关键，正确分析图示的信息是解答本题的前提，能利用图示的相关信息进行合理的分析并正确作答是解答本题的必备能力。
2．(1) E 先迅速减少，不久后达到相对稳定的水平 由于光照强度增强，ATP和NADPH突然增加，C3的还原加快，而CO2的固定基本不变，导致C3迅速减少，但由于CO2供应不足，随后达到相对稳定的水平
(2)水作为良好的溶剂，补充水分可以降低土壤溶液浓度，有利于小麦根细胞对氮、磷等元素的吸收；同时可保证小麦吸收充足的水分，促进气孔开放（或有利于增大气孔导度），从而保证了叶肉细胞中CO2的供应
(3)将叶绿体中的B物质用放射性同位素标记，并将植物置于光照、温度等条件均适宜的环境中，一段时间后，采用一定的方法检测光合产物糖类中是否出现了放射性
【解析】
【分析】
光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。光合作用分为光反应阶段和暗反应阶段。光反应阶段的特征是在光驱动下生成氧气、ATP和NADPH的过程。暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用，使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光，而只是依赖于NADPH和ATP的提供，故称为暗反应阶段。
(1)
水光解可以产生氧气和H+、e-，图中A为氧气，e-和H+与来自叶绿体基质的NADP+反应生成NADPH，由于光反应和暗反应偶联，CO2是暗反应的原料，因此若CO2供应未能同步，即CO2不足，光反应也不能持续进行，且产生的氧气也会释放到环境中或用于细胞呼吸，即不久又恢复到一定水平；由于光照强度增强，光反应产物ATP和NADPH突然增加，C3的还原加快（C3还原需要光反应产物ATP和NADPH），而CO2的固定基本不变，导致C3迅速减少，但由于CO2供应不足，随后达到相对稳定的水平，因此C3的变化规律是先迅速减少，不久后达到相对稳定的水平。
(2)
水作为光合作用的原料；水作为良好的溶剂，补充水分可以降低土壤溶液浓度，有利于小麦根细胞对氮、磷等元素的吸收；同时可保证小麦吸收充足的水分，促进气孔开放（或有利于增大气孔导度），气孔是CO2的通道，从而保证了叶肉细胞中CO2的供应。
(3)
同位素标记可以追踪物质的去向，若要探究外源提供的B物质是否可以被光合作用的暗反应所利用，可将叶绿体中的B物质用放射性同位素标记，并将植物置于光照、温度等条件均适宜的环境中，一段时间后，采用一定的方法检测光合产物糖类中是否出现了放射性。
【点睛】
本题主要考查光合作用的影响因素及物质变化，要求学生有一定的理解分析能力。
3． 开放 C5 叶绿体基质 苹果酸分解 细胞呼吸 减少水分的散失 B
【解析】
【分析】
分析图一：图一表示CAM途径，夜晚吸收二氧化碳，经过一系列过程形成苹果酸，储存在液泡中；白天气孔关闭，苹果酸释放二氧化碳用于光合作用。
分析图二：冰叶日中花通过C3途径进行光合作用时，夜间进行呼吸作用，释放二氧化碳，白天光合速率大于呼吸速率，吸收二氧化碳，对应于曲线A，则曲线B表示CAM光合途径。
【详解】
（1）适宜条件下，冰叶日中花通过C3途径进行光合作用，白天气孔处于开放状态，CO2与C5结合进入卡尔文循环，卡尔文循环（光合作用暗反应的一部分）发生的场所是叶绿体基质。
（2）长期在高温、缺水、高盐等逆境胁迫下，冰叶日中花进行CAM途径，白天气孔关闭，由图可知，CO2部分来源于苹果酸分解，还有部分来源于细胞呼吸。高温、缺水、高盐等逆境胁迫下，白天气孔关闭，这样可以减少水分的散失。
（3）图2是长期在两种条件下生长的冰叶日中花某一天的光合曲线图，冰叶日中花通过C3途径进行光合作用时，夜间进行呼吸作用，释放二氧化碳，白天光合速率大于呼吸速率，吸收二氧化碳，对应于曲线A，则曲线B表示CAM光合途径。
【点睛】
本题结合图解，考查光合作用的相关知识，要求考生识记光合作用的具体过程及产生，掌握影响光合速率的环境因素，能正确分析题图，并从中提取有效信息准确答题。