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文档简介

2023届新高考生物第一轮复习微专题限时训练

光合作用的原理

一、选择题

1、下列有关光合作用过程中物质变化的说法,正确的是()

A.终止C02的供应,C3的含量先短暂下降,再稍微回升后与C5形成新的

平衡

B.增加光照,C3的含量将持续下降,C5的含量将持续上升

C.ATP和NADPH的含量是由光照决定的,与C02的变化没有关系

D.无论增加光照还是增加CO2的浓度,有机物的产量都不一定增加

2、正常生长的小球藻,照光培养一段时间后,改为在绿光下继续培

养,此后小球藻细胞的叶绿体内会发生的变化是()

A.乩0在光下分解速率不变

B.卡尔文循环增强

C.ADP/ATP比值上升

D.C3/C5比值下降

3、厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用,是最古老的光

合细菌之一。如图表示绿硫细菌的光复合系统参与的代谢过程简图。

下列叙述错误的是()

NADP+NADPH

光+H2s-[光尸:统尸5

ADP+PiATP

A.绿硫细菌的光复合系统含有色素和蛋白质

B.绿硫细菌能为生态系统中其他生物提供氧气和有机物

C.培养绿硫细菌时不需要通入氧气也无需提供有机碳源

D.图示过程实现了光能到有机物中的化学能的转化

4、睡莲叶片的上表皮上的气孔数目多于下表皮,此特点有利于睡莲与

外界环境进行气体交换。气孔关闭会导致睡莲叶片光合作用速率下降,

其表现在()

A.水光解产生NADPH的量不足

B.光反应中产生的ATP数量减少

C.暗反应过程中NADPH的数量不足

D.暗反应过程中产生的三碳化合物数量减少

5、下图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径,研究表明,

磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素,C02

充足时,TPT活性降低。下列有关叙述错误的是(

co2

A.Pi输入叶绿体减少时,磷酸丙糖从叶绿体输出减少

B.暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP

C.叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的

D.农业生产上可通过增加CO?浓度来提高作物中蔗糖的含量

6、小鹏家想建一个蔬菜大棚,小鹏结合所学知识给出若干建议,其中

包括在大棚内安装太阳能灯和增加供暖装置确保昼夜温度均高于室

外,他的建议和依据的原理正确的是()

A.太阳能灯能在阴天时增加光照强度以增强光反应,为暗反应提供更

多的ATP和NADPH

B.光反应在光下进行,暗反应在暗处进行,夜晚要关闭太阳能灯让植

物进行暗反应

C.提高温室昼夜温度能提高酶的活性,利于有机物的积累

D.延长光照时间和提高温度利于光反应完成能量转化,暗反应完成物

质转变

7、叶绿体内绝大多数蛋白质由核基因编码,少数由叶绿体基因编码,

其合成、加工与转运过程如图所示。下列说法错误的是()

甲乙

A.甲、乙蛋白通过类似胞吞过程从细胞质进入叶绿体

B.甲蛋白可能和暗反应有关,乙蛋白可能和光反应有关

C.类囊体蛋白质由细胞质和叶绿体中的核糖体合成

D.运至叶绿体不同部位的甲、乙蛋白都需经过加工

8、下图为某陆生植物体内碳流动示意图。据图分析,下列叙述不正

确的是()

A.过程①需要消耗光反应提供的ATP和NADPH

B.叶肉细胞中的卡尔文循环发生在叶绿体基质

C.在叶肉细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程

D.④受阻时,②③的进行能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制

9、景天酸代谢(CAM)途径属于某些植物特有的CO2固定方式:夜晚气

孔开放,通过一系列反应将CO2固定于苹果酸,并储存在液泡中(甲);

白天气孔关闭,苹果酸运出液泡后放出C02,供叶绿体的暗反应(乙)

利用。下列关于这类植物的叙述错误的是()

气孔开放气孔关闭

8所泡

A.在夜晚,叶肉细胞能产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体

B.景天酸代谢途径的出现,可能与植物适应干旱条件有关

C.给植物提供气标记的14co2,%可以出现在OAA、苹果酸、C3和有

机物中

D.在上午某一时刻,突然降低外界的CO2浓度,叶肉细胞中C3的含

量短时间内不变

10、小麦体内只有一条固定C02的途径——卡尔文循环,也称为C3途

径;甘蔗除了具有C3途径外,还有另外一条途径,即以途径。比较

甘蔗和小麦的叶片结构发现,小麦的维管束鞘细胞不含叶绿体,光合

作用的全过程在叶肉细胞叶绿体中完成。而甘蔗的叶肉细胞的叶绿体

中基粒发达,维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒。甘蔗细胞暗反应中

C02固定过程如下图所示,能有效利用较低浓度的C02。下列叙述错误

的是()

叶肉细胞维管束鞘细

中的叶绿体I胞中的叶绿体

CO2-5一丁C4(草酰乙酸)苹果酸)702

胞间连丝X/2C、

C,EP)I(福

।/、!一孰(CHQ—

ADP+PiATPI(丙酮酸)

A.干旱环境小麦光合作用速率比甘蔗大

B.甘蔗叶肉细胞不能通过卡尔文循环产生有机物

C.甘蔗、小麦光反应的场所发生在叶肉细胞中

D.甘蔗、小麦暗反应过程中CO2的受体不完全相同

11、在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,

突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间

发生变化的物质,组合正确的是()

A.红光,ATP下降

B.红光,未被还原的C3上升

C.绿光,[H]下降

D.绿光,C5上升

12、光合作用的过程十分复杂,它包括一系列化学反应,这些化学反

应可以概括地分为光反应和暗反应。如图为某高等植物细胞光合作用

过程示意图,a、b、c、d、e、f分别表示光合作用不同阶段中的物

质。下列相关叙述正确的是()

A.图中的膜结构为叶绿体的内膜,膜上分布有吸收光能的四种色素

B.物质b逆浓度梯度跨膜运输,并供给ADP和Pi反应合成ATP所需

的能量

C.d-f为暗反应中C3的还原过程,物质c为该过程的进行提供的物

质是氢

D.若将图中的光照撤离,则短时间内d、e的含量将增加,f的含量

将降低

13、若白天光照充足,则下列条件对作物增产有利的是()

A.昼夜恒温25℃

B.白天温度25℃,夜间温度15℃

C.昼夜恒温15℃

D.白天温度30℃,夜间温度25℃

14、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:Ti(昼夜15〜10℃),丁2(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。下列相关分析错误

的是()

A.低温锻炼能防止甜瓜幼苗在冷胁迫下叶绿素的分解,提高幼苗的

抗寒能力

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活性降低不是其空间结构发生改变导

致的

15、希尔实验是将分离出的叶绿体加到草酸铁中,经光照后发生反应:

3+2++

4Fe+2H20ff^^4Fe+4H+02f,下列有关该实验的说法错误的

是()

A.反应后溶液的pH降低

B.每生成1molO2转移4mol电子

C.叶绿素被氧化

D.该实验可说明光合作用产生的来源于水

16、下图为植物体内发生的光合作用和光呼吸作用的示意图,下列相

关叙述不正确的是()

co2

A.光合作用过程中CO2在叶绿体基质中被利用

B.农业上,控制好大棚中和CU含量有利于农作物增产

C.在高含量的环境中,植物不能进行光合作用

D.将植物突然置于黑暗环境中,叶绿体中C5与C3间的转化受影响

二、非选择题

17、为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状

态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的

总时间均为135s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。

处理方法和实验结果如下:

A组:先光照后黑暗,时间各为67.5s;光合作用产物的相对含量为

50%o

B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各

为7.5s;光合作用产物的相对含量为70%。

C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各

为3.75ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%o

D组(对照组):光照时间为135s;光合作用产物的相对含量为100%。

回答下列问题:

⑴单位光照时间内,C组植物合成有机物的量_______(填“高

于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是;

C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要o

⑵比较A、B、C三组处理可以推知,随着光照和黑暗交替频率的增

加,使光下产生的能够及时利用与及时再生,从

而提高了光合作用中0

18、早期地球大气中的。2浓度很低,到了大约3.5亿年前,大气中

浓度显著增加,C02浓度明显下降。现在大气中的C02浓度约390

nmol-moF1,是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸

竣化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CU固定的酶,在低浓度(A条

件下,催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CU浓缩机制,极

大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CU浓度,促进了CO?的固

定。回答下列问题:

(1)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO?被固定形成

进而被还原生成糖类,此过程发生在中。

(2)海水中的无机碳主要以CO?和HCO「两种形式存在,水体中CO2浓度

低、扩散速度慢,有些藻类具有图1所示的无机碳浓缩过程,图中

HCO「浓度最高的场所是(填“细胞外”或“细胞质基质”或

“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有o

细胞外细胞质基质叶绿体

,ATPI/ATP

Rubisco作尔1

HCOj-—»HCO十HCO'COz一\循环,

、ADP+Pi卜ADP+Pi

图1

(3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制,部分过程见图2。在叶肉细胞

中,磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶(PEPC)可将HCO「转化为有机物,该有

机物经过一系列的变化,最终进入相邻的维管束鞘细胞释放C02,提

高了Rubisco附近的CO2浓度。

叶肉细胞叶绿体维管束鞘细胞叶绿体

PEP:磷酸烯醉式丙酮酸;OAA:草酰乙酸;

Mal:苹果酸;Pyr:丙酮

图2

①由这种C02浓缩机制可以推测,PEPC与无机碳的亲和力(填

“高于”“低于”或“等于")Rubisco。

②图2所示的物质中,可由光合作用光反应提供的是o

图中由Pyr转变为PEP的过程属于(填“吸能反应”或

“放能反应”)o

③若要通过实验验证某植物在上述CO2浓缩机制中碳的转变过程及相

应场所,可以使用技术。

⑷通过转基因技术或蛋白质工程技术,可能进一步提高植物光合作

用的效率,以下研究思路合理的有o

A.改造植物的HC01转运蛋白基因,增强HC0「的运输能力

B.改造植物的PEPC基因,抑制0AA的合成

C.改造植物的Rubisco基因,增强CO2固定能力

D.将CO?浓缩机制相关基因转入不具备此机制的植物

19、为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状

态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的

温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时

间均为135s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处

理方法和实验结果如下:

A组:先光照后黑暗,时间各为67.5s;光合作用产物的相对含量为

50%o

B组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为

7.5s;光合作用产物的相对含量为70%o

C组:先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为

3.75ms(毫秒);光合作用产物的相对含量为94%o

D组(对照组):光照时间为135s;光合作用产物的相对含量为100%o

回答下列问题:

⑴单位光照时间内,C组植物合成有机物的量____________(填“高

于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量,依据是;

C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要,这

些反应发生的部位是叶绿体的。

(2)A、B、C三组处理相比,随着的增力口,使光照下产生

的能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中CO?的同

化量。

20、绿色植物中RuBP装化酶(Rubisco)具有双重活性,当O2/CO2偏高

时,光呼吸的过程会加强。光呼吸是在光的驱动下将碳水化合物氧化

生成CU和水的一个生化过程,是一个高耗能的反应(如图1所示)。

过氧化物酶体为单层膜细胞器,有特定的功能,负责将光合作用的副

产物C2(乙醇酸)氧化为乙醛酸和过氧化氢。回答下列问题:

(1)据图1中的信息,绿色植物在Rubisco催化下与C5反应,

形成的中的C原子最终进入线粒体放出C02,完成光呼吸的

过程。参与此过程的细胞器有-研究

发现,光合产物1/3以上要消耗在光呼吸底物上。据上述信息推测,

细胞中CO2浓度倍增可以使光合产物的积累增加,原因是o

(2)水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著,而高粱、玉米等Q植物的光

呼吸消耗有机物很少,C,途径如图2所示。

叶肉细胞维管束鞘细胞

大IRuBP

PEP竣

气低

化酶C,-g-c「■高co孑日尔文

中,

CO2+C3

co2

图23途径

与C3植物相比,C4植物叶肉细胞的细胞质基质具有一种特殊的PEP竣

化酶,它催化CO?和C3反应形成以(苹果酸)。以进入维管束鞘细胞,

生成C()2和C3(丙酮酸),其中的(A参与,C3(丙酮酸)

回到叶肉细胞中,进行循环利用。根据图中信息推测,PEP竣化酶比

Rubisco酶对(A的亲和力。叶肉细胞包围在维管束鞘细胞

四周,形成花环状结构。根据此结构特点,进一步推测Q植物光呼吸

比C3植物低很多的原因:,从而使C02在与竞争

Rubisco中有优势,抑制光呼吸。

⑶科学家利用水稻自身的三个基因,即GLO(乙醇酸氧化酶基因)、

0X0(草酸氧化酶基因)和CAT(过氧化氢酶基因),成功构建了一条新

的光呼吸支路,简称GOC支路。通过多转基因技术成功将GOC支路导

入水稻并定位至叶绿体中,由此使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶

绿体内被催化为草酸并最终完全分解为C02,从而形成一种类似C,植

物的光合CO2浓缩机制,大大提高了水稻的产量(如图3)o

图3叶绿体中的GOC途径

请根据上述材料,阐明GOC工程水稻株系的产量提高的机制:

答案与解析

1、D

解析:终止C02的供应,(U的固定变慢,短时间内,C3的含量会下降,但

C3的含量不可能回升,故A错误;增加光照,短时间内C3的含量下降,C5

的含量上升,但不能持续,故B错误;光反应生成ATP和NADPH,暗反应

消耗ATP和NADPH,CO?减少,暗反应速度减慢,会使ATP和NADPH增多,

抑制光反应的进行,故C错误;达到光饱和点或(A饱和点后增加光照

或CO2浓度,有机物的产量不再增加,故D正确。

2、C

解析:改为在绿光下继续培养,导致光反应减弱,H20在光下分解速

率下降,A错误;光反应减弱,产生的NADPH和ATP减少,导致卡尔

文循环减弱,ADP/ATP比值上升,B错误、C正确;C3还原成C5的量

减少,但C5的消耗量暂时不变,所以C5含量减少,C3/C5比值上升,D

错误。

3、B

解析:厌氧型绿硫细菌以硫化物为氢供体进行光合作用,由图可知,

绿硫细菌光反应不产生氧气,因此不能为其他生物提供氧气,B错误。

4、D

解析:当气孔关闭时,进入叶肉细胞的(U量减少,导致暗反应过程中

产生的三碳化合物数量减少,光合作用速率下降,D正确。

5、D

解析:据图示信息,磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着

Pi进入叶绿体,因此Pi输入叶绿体减少,说明磷酸丙糖从叶绿体中

的输出过程受阻,即输出减少,A正确;光反应产生的ATP能用于暗

反应中C3的还原过程,由图示可知,该过程能合成磷酸丙糖,B正确;

由图示可知,叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合

成蔗糖,然后以蔗糖形式运出细胞,c正确;根据题意可知,C02充足

时,TPT活性降低,则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影

响,作物中淀粉含量会上升,而蔗糖含量下降,D错误。

6、A

解析:太阳能灯能在阴天时增加光照强度,以增强光反应,为暗反应提

供更多的ATP和NADPH,A项正确;光反应在光下进行,暗反应不需要光,

在光下和暗处都能进行,夜晚关闭太阳能灯导致光反应不能进行,暗

反应因缺乏光反应提供的ATP和NADPH也不能进行,B项错误;提高温室

的昼夜温度,不仅能增强光合作用强度,也能提高细胞呼吸强度,不利

于有机物的积累,C项错误;光反应和暗反应都可以完成能量的转化和

物质的转变,D项错误。

7、A

解析:甲、乙蛋白进入叶绿体没有形成囊泡,不属于胞吞作用,A错

误;甲蛋白在叶绿体基质中,可能和暗反应有关,乙蛋白在类囊体中,

可能和光反应有关,B正确;运至叶绿体不同部位的甲、乙蛋白都是

核基因编码的,都需经过加工,D正确。

8、A

解析:过程①二氧化碳的固定不需要消耗光反应提供的ATP和NADPH,

三碳化合物的还原消耗光反应提供的ATP和NADPH,A错误;在叶肉

细胞中会发生由单糖合成二糖或多糖的过程,由图可知,叶绿体基质

中会进行葡萄糖合成淀粉的过程,在细胞质基质中进行葡萄糖和果糖

合成蔗糖的过程,C正确;图中④蔗糖输出受阻时,则进入叶绿体的

Pi减少,磷酸丙糖大量积累,过多的磷酸丙糖将用于合成淀粉,即

②③合成淀粉能缓解C3积累对卡尔文循环的抑制,D正确。

9、A

解析:在夜晚,叶肉细胞只能通过细胞呼吸产生ATP,即产生ATP的

细胞器是线粒体,A错误;具有景天酸代谢途径的植物,气孔白天关

闭,可以减少蒸腾作用,夜晚气孔张开吸收二氧化碳,因此可以适应

干旱的环境条件,B正确;晚上气孔开放,气进入细胞后在细胞质

基质中与PEP结合生成OAA,然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹

果酸运出液泡后放出14co2/4c首先与五碳化合物结合生成三碳化合

物,随后三碳化合物被还原生成有机物,即14c02fxe3f(气乩0),C

正确;由于该植物白天气孔关闭,所以在上午某一时刻,突然降低外

界的C02浓度,对于该叶肉细胞来说,其暗反应不受影响,即C3的含

量不受影响,D正确。

10、A

解析:小麦体内只有一条固定CO2的途径,即卡尔文循环;甘蔗除了

具有C3途径外,还有C4途径,能有效利用较低浓度的C02,因此在干

旱环境中,小麦叶片气孔关闭,吸收(U较少,小麦光合作用速率比

甘蔗小,A错误;由图可知:甘蔗有机物的生成是在维管束鞘细胞中

经过卡尔文循环合成的,而叶肉细胞只进行C,途径,不形成有机物,

故甘蔗叶肉细胞不能通过卡尔文循环产生有机物,B正确;甘蔗的叶

肉细胞的叶绿体中基粒发达,维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒;小麦

光合作用的全过程在叶肉细胞叶绿体中完成,故甘蔗、小麦光反应的

场所都发生在叶肉细胞中,C正确;由图可知,甘蔗暗反应过程中C02

可以与PEP结合生成C”也可与C5结合生成C3,故暗反应过程中C02

的受体是PEP和C5,小麦暗反应过程中C02的受体是C・5,故两个过程

中C02的受体不完全相同,D正确。

11、C

解析:本题主要考查光照等条件变化与光合作用中各物质变化的关

系,意在考查考生的分析及理解能力。叶绿体中的色素主要吸收利用

的可见光是红光和蓝紫光等,吸收的绿光很少,因此与同等强度的白

光相比,红光下植物光合效率更高,而绿光下则光合效率非常低。将

白光改为光照强度相同的红光,光反应增强,叶绿体内产生的ATP和

[H]增多,C3的还原增加,导致未被还原的C3减少,故A、B项错误;

将白光改为光照强度相同的绿光,光反应减弱,叶绿体内产生的ATP

和[H]减少,C3的还原量降低,导致Cs减少,故C项正确、D项错误。

12、C

解析:由图示信息可知,图中为光合作用过程,所以膜结构为叶绿体

的类囊体薄膜,膜上分布有吸收光能的四种色素,A错误;物质b为

小,其顺浓度梯度跨膜运输,供给ADP和Pi反应合成ATP所需的能

量,B错误;d-f为暗反应中C3的还原过程,物质c(NADPH)为该过

程的进行提供的物质是氢,c正确;若将图中的光照撤离,则短时间

内光反应停止,使d-f过程减慢,而e-d过程继续进行,所以d的

含量将增加,e、f的含量将减少,D错误。

13、B

解析:作物增产主要是指有机物积累得多,25℃是作物进行光合作用

的适宜温度,因此在此条件下白天合成有机物较多,但是此温度下细

胞呼吸消耗的有机物也较多,A项不符合题意;在白天光照充足、温度

25℃(酶催化作用的最适温度)的条件下,光合作用积累的有机物最

多,夜间温度15℃,可以降低细胞呼吸对有机物的消耗,从而达到增

产的目的,B项符合题意;昼夜恒温15℃,光合作用强度弱,不利于有

机物的积累,C项不符合题意;夜间25℃,温度过高,并且昼夜温差小,

不利于有机物的积累,D项不符合题意。

14、A

解析:在低温胁迫下,「和丁2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

错误;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正确。

15、C

解析:从反应式可看出,反应后溶液酸性增强,pH降低,每生成1mol

。2会转移4moi电子,但叶绿素并没有改变,同时可知光合作用产生

的来源于水。

16、C

解析:光合作用过程中C02参与暗反应,场所是叶绿体基质,A正确;

分析题图可知,。2和C02的浓度会影响光合作用和细胞呼吸,故农业

上,控制好大棚中。2和C02含量有利于农作物增产,B正确;在高

含量的环境中,产生的C3也可用于卡尔文循环,进而生成糖,C错误;

C5与C3之间的转化是通过卡尔文循环实现的,将植物突然置于黑暗环

境中,光反应不能进行,不能为暗反应提供NADPH和ATP,因而二者

的转化受影响,D正确。

17、答案:(1)高于C组只用了D组一半的光照时间,其光合作用

产物的相对含量却是D组的94%光照

(2)ATP和NADPHC02的同化量

解析:(2)光合作用过程有两个阶段:光反应阶段和暗反应阶段。光

反应阶段必须在光下进行,其将水分解,产生ATP和NADPH用于暗反

应。A、B、C三组处理相比,随着光照时间间隔的减少,光照频率的

增加,使光下产生

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