哪些植物无“光合午休”现象？

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一、光合午休

   在气温高、湿度小而阳光充足的夏季晴天,许多植物的净光合速率日变化进程是一条双峰曲线 , 上 、下 午各有一个高峰,而中午有一个低谷。这种净光合速率的中午降低现象 , 称之为光合午休 。 像小麦 、水稻 、玉米 、棉花等都存在光合午休现象 。 

   光合午休最常见的原因：中午温度过高，植物蒸腾作用剧烈，失水导致气孔部分关闭，二氧化碳吸收不足，导致净光合作用速率下降。此外，还与光呼吸、光抑制有关。

二、哪些植物无“光合午休”现象

1、C4植物

    根据固定C02的途径不同，植物可分为C3植物和C4植物。

C3植物：在光合作用的暗反应阶段中，CO2只被C5固定以后，形成C3化合物的植物。如大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯。

C4植物：在光合作用中，能将CO2中的C首先转移到C4中，然后才转移到C3中的植物。如玉米、甘蔗、高粱、苋菜。

    在C4植物的叶肉细胞中，PEP羧化酶与CO2有很高的亲和力，能将低浓度的CO2以C4形式固定下来，然后转移到维管束鞘细胞中释放出CO2，提高了胞内CO2浓度，再卡尔文循环进行光合作用。 PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用（特别是在高温、光照强烈、干旱条件下），无光合午休现象。

2、CAM植物

     由于仙人掌类和多肉植物等往往生长于热带干旱地区，而这种环境的特点是白天炎热夜晚寒冷，昼夜温差非常巨大，为了在这种环境下生存下来，这类植物经过长期适应和进化发展出一套独特的生存策略——CAM代谢。

    晚上，开放气孔吸收二氧化碳，并通过羧化反应形成苹果酸存于植物细胞内的大液泡中。到了白天，关闭气孔减少水分蒸腾，再把夜间储于细胞大液泡里的酸性物质（主要是苹果酸，但也有天门冬氨酸）作脱羧反应，释放的二氧化碳进入卡尔文循环进行光合作用。由于这种方式是在景天科植物上首先发现的，故称为景天酸代谢途径（CAM）。

3、水生植物

   水生植物由于生活在水中，永远不会出现缺水问题，因此没有中午光线过强时关闭气孔的“午休”现象。

典例：一道关于光合午休的题

   不同植物生活的环境不同，其生活习性和生理过程与环境相适应。下图中a、b、c代表三种植物叶片光合作用速度的日变化。

（1）①在12时左右，a植物光合作用速度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，为防止水的过度丧失，气孔大量关闭，但  ______供应减少，导致光合作用速度明显减弱。

②在12时左右，b植物的气孔也大量关闭以适应高温环境，但其光合作用强度并没有减弱，其光合作用过程原理如图2所示。

      从图中可以看出，b植物叶肉细胞与维管束鞘细胞分工合作完成碳的同化过程。在叶肉细胞中有一种酶，通过系列反应将CO2“泵”入维管束鞘细胞，导致高光强下，气孔大量关闭，使CO2不致成为光合作用限制因子。这种酶被形象地称为“CO2泵”。而a植物缺乏类似的“CO2泵”。 “CO2泵”与卡尔文循环中固定CO2酶相比，对CO2的亲和力  ______（更高或更低）。

③结合以上分析，b所代表的植物类型比a所代表的植物类型在 ______环境条件下竞争优势明显。

（2）c植物有一个特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，利用“CO2泵”固定CO2最后形成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2，用于卡尔文循环形成有机物，如图所示。

①图1中是用c植物 ______（CO2吸收速率或有机物积累速率）表示光合作用速度。

②c植物白天进行光合作用的CO2来源有            ______和 ______。

③图1所示三种植物叶片一天内有机物积累量多少的顺序是______>_______>_______。

④根据c植物光合作用的特点，可以推测：相比a所代表的植物类型，c所代表的植物类型在 ______环境条件下竞争优势明显。

［答案］

（1）①CO2   ② 更高   ③高光强/高光强、高温

（2）①CO2吸收速率     ②苹果酸脱羧     呼吸作用释放      ③b﹥a﹥c      ④高温/炎热干旱

编辑：雷欧