為研究土壤中礦物質(zhì)離子營養(yǎng)條件對植物生長和細(xì)胞代謝的影響,某研究小組用不同濃度Mg2+營養(yǎng)液處理紅地球葡萄幼苗,90天后觀察葉片葉綠體結(jié)構(gòu),測定了幼苗葉綠素含量(如表所示)及凈光合速率(如圖所示)

Mg2+濃度 (mmol?L-1) |
葉綠素a (mg?g-1) |
葉綠素b (mg?g-1) |
葉綠素(a+b) (mg?g-1) |
0 | 9.5 | 2.2 | 11.7 |
1 | 11.5 | 2.8 | 14.3 |
3 | 15.4 | 4.0 | 19.4 |
5 | 14.4 | 3.5 | 17.9 |
(1)從含量來看,Mg是植物細(xì)胞中的
大量
大量
元素,而植物根可以通過 主動(dòng)運(yùn)輸
主動(dòng)運(yùn)輸
方式從土壤中吸收Mg2+,電鏡觀察發(fā)現(xiàn),0mmol?L-1Mg2+處理下葉片中的葉綠體發(fā)生形變,有的呈圓球形,葉綠體基粒之間發(fā)生斷裂和分離,葉綠體膜模糊,類囊體大部分消失,說明嚴(yán)重缺鎂不僅會(huì)破壞葉綠體結(jié)構(gòu),還會(huì)導(dǎo)致葉綠體內(nèi)部的基粒數(shù)量 減少
減少
。(2)從化學(xué)本質(zhì)來說,分布在基粒上的葉綠素分子是一種脂質(zhì),可以在細(xì)胞中的
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
這種細(xì)胞器上合成。從表中數(shù)據(jù)來看,培養(yǎng)液中的Mg2+濃度與紅地球葡萄幼苗葉片葉綠素含量的變化關(guān)系概括如下:隨著培養(yǎng)液中的Mg2+濃度上升,紅地球葡萄幼苗葉片葉綠素含量 先上升后下降
先上升后下降
。(3)研究發(fā)現(xiàn),Mg2+不僅可以影響RUBP羧化酶(催化CO2固定的酶)的活性,還可以影響類囊體薄膜上的電子傳遞過程,如NADP++H++2e-→NADPH。上圖顯示,在同等強(qiáng)度光照下,0mmol?L-1Mg2+處理后的葉片凈光合速率明顯低于其他處理組。綜上分析,缺鎂會(huì)導(dǎo)致凈光合速率下降的具體原因有
缺鎂會(huì)降低葉片中的葉綠素(a和b)含量;缺鎂會(huì)導(dǎo)致RUBP羧化酶活性不足,暗反應(yīng)速率較低;缺鎂還會(huì)影響NADPH的合成,光反應(yīng)速率較低
缺鎂會(huì)降低葉片中的葉綠素(a和b)含量;缺鎂會(huì)導(dǎo)致RUBP羧化酶活性不足,暗反應(yīng)速率較低;缺鎂還會(huì)影響NADPH的合成,光反應(yīng)速率較低
(答出3點(diǎn)即可)(4)植物缺鎂往往會(huì)導(dǎo)致葉片發(fā)黃,但引起幼苗葉片發(fā)黃的原因可能很多,如幼苗缺氮、缺水或遭病蟲害等。在紅地球葡萄繁育基地,研究人員發(fā)現(xiàn)了大田的同一位置上出現(xiàn)了幾株葉片發(fā)黃的葡萄幼苗,現(xiàn)需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)這幾株幼苗是否因缺乏Mg2+引起的,請寫出實(shí)驗(yàn)思路,并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論,要求實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠相互印證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)思路:
將葉片發(fā)黃的葡萄幼苗隨機(jī)分成甲、乙兩組,甲組幼苗用含Mg2+的完全培養(yǎng)液培養(yǎng),乙組幼苗用缺Mg2+的培養(yǎng)液培養(yǎng),將兩組幼苗放置于相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后,觀察幼苗葉片生長情況
將葉片發(fā)黃的葡萄幼苗隨機(jī)分成甲、乙兩組,甲組幼苗用含Mg2+的完全培養(yǎng)液培養(yǎng),乙組幼苗用缺Mg2+的培養(yǎng)液培養(yǎng),將兩組幼苗放置于相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后,觀察幼苗葉片生長情況
。預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論:
若甲組幼苗葉片恢復(fù)正常(綠色),乙組幼苗葉片仍然發(fā)黃,則說明葉片發(fā)黃的葡萄幼苗是因缺Mg2+引起的;若兩組幼苗葉片均恢復(fù)正常(綠色)或均發(fā)黃,則說明葉片發(fā)黃的葡萄幼苗不是缺Mg2+引起的
若甲組幼苗葉片恢復(fù)正常(綠色),乙組幼苗葉片仍然發(fā)黃,則說明葉片發(fā)黃的葡萄幼苗是因缺Mg2+引起的;若兩組幼苗葉片均恢復(fù)正常(綠色)或均發(fā)黃,則說明葉片發(fā)黃的葡萄幼苗不是缺Mg2+引起的
。【答案】大量;主動(dòng)運(yùn)輸;減少;內(nèi)質(zhì)網(wǎng);先上升后下降;缺鎂會(huì)降低葉片中的葉綠素(a和b)含量;缺鎂會(huì)導(dǎo)致RUBP羧化酶活性不足,暗反應(yīng)速率較低;缺鎂還會(huì)影響NADPH的合成,光反應(yīng)速率較低;將葉片發(fā)黃的葡萄幼苗隨機(jī)分成甲、乙兩組,甲組幼苗用含Mg2+的完全培養(yǎng)液培養(yǎng),乙組幼苗用缺Mg2+的培養(yǎng)液培養(yǎng),將兩組幼苗放置于相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后,觀察幼苗葉片生長情況;若甲組幼苗葉片恢復(fù)正常(綠色),乙組幼苗葉片仍然發(fā)黃,則說明葉片發(fā)黃的葡萄幼苗是因缺Mg2+引起的;若兩組幼苗葉片均恢復(fù)正常(綠色)或均發(fā)黃,則說明葉片發(fā)黃的葡萄幼苗不是缺Mg2+引起的
【解答】
【點(diǎn)評】
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