植物生理学（李合成）四川农业大学版课后答案

植 物 生 理 学

李合生第二版 绪论至第六章课后题

绪论：

1.

2.

3.

4.

5.

6.

什么是植物生理学？植物生理学研究的内容和任务是什么？ 答：植物生理学是研究植物生命活动规律及其相互关系，揭示植物生命现象本质的科学。P1

内容：细胞生理、代谢生理、生长发育生理、信息生理、逆境生理、分子生理（及其生产应用）。P2

任务：研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机制，并将这些研究成果应用于植物生产。P2

植物生理学是如何诞生和发展的？从中可以得到哪些启示？

答：孕育：1627年荷兰学者凡·海尔蒙做柳枝盆栽称重实验开始，19世纪40年代德国化学家李比希创立植物矿质营养学，约400年；p2

诞生：至1904年《植物生理学》出版（半个世纪）；p3 发展：于20世纪进入快速发展时期。P4

启示：

21世纪植物生理学发展趋势如何？

答：①.与其他学科交叉渗透，微观与宏观相结合，向纵向领域拓展；p5

②.对植物信号传递和转导深入研究，（将为揭示植物生命活动本质，调控植物生长发育开辟新的途径）；p6

③.物质代谢和能量转换的分子机制及其基因表达调控仍将是研究重点；p6 ④.植物生理学和农业科学技术的关系更加密切。P7 如何看待中国植物生理学的过去、现在和未来？

答：中国古代人民在生产实践中总结出许多有关植物生理学的知识。

我国现代植物学起步较晚，由于封建体制的限制。 新中国成立后，中国的植物生理学取得了很大的发展。 现在在某些方面的研究已经进入了国际先进水平。P6、p7 如何理解“植物生理学是合理农业的基础”？

答：植物生理学的每一次突破性进展都为农业生产技术的进步起到了巨大的推动作用。P7.

怎样学好植物生理学？

答：①.必须有正确的观点和学习方法；

②.要坚持理论联系实际。

第一章、植物细胞的亚显微结构和功能

（一）名词解释

真核细胞：体积较大，有核膜包裹的典型细胞核，有各种结构与功能不同的细胞器分化，有复杂的内膜系统和细胞骨架系统存在，细胞分裂方式为有丝分裂和减数分裂。

原核细胞：体积小，没有典型的细胞核，只有一个无核膜的环状DNA分子构成的类核；除了核糖体、光合（作用）片层外，无其他细胞器存在；有蛋白质丝构成的原始类细胞骨架结构；细胞分裂方式为无丝分裂。

流动镶嵌模型：膜的骨架是由膜脂双分子层构成，疏水性尾部向内，亲水性头部向外，通常呈液晶态。膜蛋白不是均匀地分布在膜脂的两侧，有些蛋白质位于膜的表面，与膜脂亲水性的头部相连接（外在蛋白）；有些蛋白质则镶嵌在磷脂分子之间，甚至穿透膜的内外表面，以及外露的疏水基团与膜脂疏水性的尾部相结合（内在蛋白），漂浮在膜脂之中，具有动态性质。流动镶嵌模型具有膜的不对称性和膜的流动性两个特点。 经纬模型：初生壁是由两个交联在一起的多聚物——纤维素纤维丝和穿过它的伸展蛋白网络而成的结构，悬浮在亲水的果胶——半纤维素胶体机制中。

生物膜：由脂质和蛋白质组成具有一定结构和生理功能的胞内所有被膜的总称。

内膜系统：结构上连续、功能上相关的、由膜组成的细胞器群体，称为内膜系统，具体指核膜、内质网、高尔基体、液泡及它们形成的分泌泡等。

细胞骨架：在细胞质中，存在着由3种蛋白质纤维（微管、微丝和中间纤维）相互连接组成的支架网络，称为细胞骨架，也称为细胞内的微梁系统。 细胞器：细胞内各种膜包被的功能性结构

共质体：植物体活细胞的原生质体通过胞间连丝形成了连续的整体。

质外体：质膜以外的胞间层、细胞壁以及细胞间隙，彼此也形成了连续的整体。 胞间连丝：贯穿细胞壁、胞间层、连接相邻细胞原生质体的管状通道。

细胞全能性：每一个活细胞都具有产生一个完整个体的全套基因，在适宜条件下，细胞具有发育成完整植株的潜在能力。

细胞基因表达：基因在RNA聚合酶的作用下转录成前体RNA，再经加工产生mRNA，以及mRNA翻译成多肽并折叠成有活性的蛋白质分子的过程。

转录：以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶的催化下，以4种核糖核苷酸为原料，合成RNA的过程。

翻译：蛋白质的生物合成称为翻译。

（二）写出下列符号的中文名称 ER:内质网 tRNA:转运RNA RER:粗糙型内质网 rRNA:核糖体RNA SER:光滑型内质网 rRNA聚合酶：核糖体RNA聚合酶

rDNA:核糖体DNA

mRNA:信使RNA

（三）问答题

1.真核细胞与原核细胞的主要区别是什么？

答：真核细胞有成形的细胞核,而原核细胞无细胞核,但有拟核 2.植物细胞和动物细胞相比，有何特征？

答：植物细胞比动物细胞多了细胞壁、液泡、叶绿体和其他质体。

3.“细胞壁是细胞中非生命组成部分”是否正确？为什么？ 答：不正确。其组成成分中，主要是纤维素、半纤维素、果胶物质等多糖，还包含伸展蛋白、过氧化物酶、植物凝集素等多种具有生理活性的蛋白质，参与植物细胞的各项生命活动过程，对植物生活有重要意义。

4.植物细胞壁的主要生理功能有哪些？

答：①.稳定细胞形态和保护作用②.控制细胞生长扩大； ③.参与胞内外信息的传递；④.防御功能； ⑤.识别作用；⑥.参与物质运输。

5.细胞膜对细胞生命活动有什么重要意义？ 答：①.分室作用；②.物质运输；

③.能量转换；④.信息传递和识别功能； ⑤.抗逆能力；⑥.物质合成。

6.植物的内膜系统和细胞骨架的生物学意义如何？

答：对于细胞分裂、生长分化、成熟具有特别重要的意义。

7.最流行的细胞膜结构假说“流动镶嵌模型”基本要点是什么？如何评价？ 答：镶嵌性（磷脂双分子层和蛋白质的镶嵌面），流动性（膜脂的流动性和膜蛋白的流动性），细胞质膜的不对称性。

这一模型强调了膜结构的流动性和不对称性，对细胞膜的结构和功能作出了较为科学的解释，被广泛接受，也得到许多实验的支持。流动镶嵌模型在某些方面还不够完善，如忽略了无机离子和水所起的作用，忽视了蛋白质分子对膜脂分子流动性的控制作用，忽视了膜的各个部分流动性的不均匀性等等。 8.植物细胞胞间连丝有哪些功能？ 答：物质运输；信息传递。

9.什么是植物细胞全能性？其生物学意义有哪些？

答：每一个活细胞都具有产生一个完整个体的全套基因，在适宜条件下，细胞具有发育成完整植株的潜在能力。

植物细胞全能性就成为细胞分化的理论基础和植物组织培养技术的理论依据，这在理论和实践上都具有重大意义。

10.植物细胞基因表达如何调控？在理论和生产实践上有何指导意义？

答：在基因表达过程中的每一步骤都分别包含蛋白质、DNA、RNA之间的相互作用以及受到多种因子在不同层次、不同水平的级联式的调控，具体分为：转录调控、转录后调控、翻译调控、翻译后调控、蛋白质活性的调控。 ??

第二章、植物的水分生理

（一） 名次解释

自由水：不被胶体颗粒或渗透物质亲水基团所吸引或引力很小，可以自由移动的水分，称为自由水。

束缚水：凡是被植物细胞的胶体颗粒或者渗透物质亲水基团（如—COOH、—OH、—NH2）所吸引，且紧紧被束缚在其周围、不能自由移动的水分，称为束缚水。

扩散：是物质分子（包括气体分子、水分子、溶质分子）从一点到另一点的运动，即分子从较高化学势区域向较低化学势区域的随机的累进的运动。 渗透作用：水分从水势高的系统通过选择透性膜向水势低的系统移动的现象就称为渗透作用。 自由能：根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束缚能和自由能，束缚能是不能用于做功的能量，而自由能是在恒温、恒压条件下能够做最大有用功（非膨胀功）的那部分能量。 化学势：在物理化学中，化学势常被用来描述体系中组分发生化学反应的“本领”及转移的潜在能力。 水势：偏摩尔体积的水在一个系统中的化学势与纯水在相同温度、压力下的化学势之间的差，可以用公式表示为：

μ???μ0??μ????

ψ??==

??????,????,??

渗透势（溶质势）:由于溶质的存在而使水势降低的值称为溶质势，或渗透势。

压力势:由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值称为压力势，ψp，其为正值。 衬质势:处于分生区的细胞和风干种子细胞其中心液泡尚未形成，其水势组分即衬质势，ψm，其是细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚（吸引）而引起的水势降低值。

电化学势：像离子这样的带电粒子，除受浓度梯度的作用外，还要受电力的驱动，这两种力合称电化学势。 水通道蛋白：水通道蛋白是一类具有专一选择性、高效转运水分的跨膜内在蛋白或通道蛋白的总称

偏摩尔体积:是指在恒温、恒压，其他组分浓度不变的情况下，混合体系中1mol该物质所占据的有效体积。

吸胀作用：因吸胀力的存在而吸收水分子的作用称为吸胀作用。

蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程。 蒸腾比率：植物每消耗1kg水所产生干物质的质量（g），或者说，植物在一定时间内干物质的积累量与同期所消耗的水量之比称为蒸腾效率或蒸腾比率。

蒸腾速率：植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用所散失的水量称为蒸腾速率，又称蒸腾强度。

根压：由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。（植物中由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的一种压力，这就是根压。） 小孔律：我们将气孔通过多孔表面的扩散速率不与小孔面积成正比，而与小孔的周长成正比的这一规律称为小孔扩散率。 蒸腾系数（需水量）：植物制造1克干物质所消耗的水量（g）称为蒸腾系数，或需水量，它是蒸腾效率的倒数。

蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程。 水分临界期：植物对水分不足最敏感、最易受害的时期称为作物的水分临界期。 内聚力：相同分子之间存在着相互吸引的力量，称为内聚力。

内聚力学说：水分子的内聚力可达30MP以上，水柱的张力比水分子的内聚力小，为0.5~3.0MP；同时水分子与导管内纤维素分子之间还有附着力，所以，导管或管胞中的水流可成为连续的水柱。 节水农业：是在农业生产过程中充分利用水资源，利用各种措施和技术，选用适当作物品种，从而提高水分利用率和生产效率，并创造出有利于农业可持续发展的生态环境的一种现代农业生产体系。

水分平衡：一般把植物吸水、用水、失水三者的动态关系称为水分平衡。

（二） 写出下列符号的中文名称 μw:水的化学势 ψm:衬质势 ψw:水势 ψs:溶质势 ψp:压力势 ψπ:渗透势

（三） 问答题

1.如何理解农业生产“有收无收在于水”这句话？

答：水是生命的源泉，是植物重要的生存条件之一。植物的一切正常生命活动都只有在水环境中才能进行，否则植物的生长发育就会受到阻碍，甚至死亡。 水对农业生产具有重要性。通过合理灌溉可以满足作物生长发育对水分的需要，同时为作物提供良好的生态环境，这对实现农作物的高产优质，水分的高效利用，减轻病害发生都有重要意义。

2.植物细胞和土壤溶液水势的组成有何异同点？

答：与细胞的水势相似，土壤水势也由两个组分构成，即溶质势和压力势，通常土壤溶液的浓度很低，因此溶质势较高，约为-0.01Mp。细胞水势多了重力势和衬质势。 3.一个细胞放在纯水中其水势与体积如何变化？

答：如果把细胞放到纯水中，细胞吸水，压力势随之增高；随着细胞含水量的增加，细胞液浓度降低，溶质势增高，水势也随着增高，细胞吸水能力下降；当细胞吸水答紧张状态，细胞体积最大，水势=0，压力势与溶质势等量相反。

4.植物体内水分存在的形式与植物代谢强弱、抗逆性有何关系？

答：随着植株或细胞环境变化时，自由水/束缚水比值也相应改变。自由水能起溶剂作用，可以直接参与植物的生理过程和生化过程和生化反应；而束缚水不能起溶剂的作用，不参与这些过程。因此，自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，生长较快，抗逆性较差；反之，代谢活性低、生长缓慢，但抗逆性较强。 5.质壁分离及复原在植物生理学上有何意义？

答：①.判定细胞是否存活；②.测定细胞的渗透势；

③.观察物质透过原生质层的难易程度。 6.试述气孔运动的机制及其影响因素。

答：4种假说：①.淀粉与糖转化学说：在光下，光合作用消耗CO2；在黑暗中，光合作用停止呼吸作用仍进行，CO2累积。 ②.K+累积学说：在光下，保卫细胞叶绿体通过光合磷酸化合成ATP，活化了质膜H+-ATP酶，使K+主动吸收到保卫细胞中，K+浓度增高引起渗透势下降，水势降低，促进保卫细胞吸水，气孔张开。

③.苹果酸代谢学说：保卫细胞内淀粉和苹果酸之间存在一定的数量关系，即淀粉、苹果酸与气孔开闭有关，与糖无关。

AQP:水孔蛋白 RDI:调亏灌溉

④.玉米黄素假说：保卫细胞中玉米黄素可能作为蓝光反应的受体，参与气孔运动的调控。 影响因素：

CO2、光、温度、水分、风、植物激素。 7.哪些因素影响植物吸水和蒸腾作用？ 答：蒸腾速率=

扩散力扩散阻力

=

pL?parL+rA

凡是能改变水蒸气分子的扩散力或扩散阻力的因素，都可对蒸腾作用产生影响。 内部因素：

①.气孔的构造特征是影响气孔蒸腾的主要因素；

②.叶片内部面积增大，细胞壁的水分变成水蒸气的面积就增大，细胞间隙充满水蒸气，叶片内外蒸汽压差大，有利于蒸腾。 外界因素：

①.光照：光照对蒸腾起决定性作用； ②.大气湿度：当大气相对湿度增大时，大气蒸汽压也增大，叶片外蒸汽压差变小，

蒸腾减弱，反之蒸腾加强；

③.大气温度：

④.风：微风可以让蒸腾速率加快，强风使蒸腾速率减弱； ⑤.土壤条件：植物地上蒸腾与根系的吸水有密切的关系。

8.试述水分进出植物体的途径和动力。 答：土壤水→根毛→根皮层→根中柱鞘→根导管→茎导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶肉细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气中。

动力主要是植物顶端产生的负压力（蒸腾拉力）拉动水向上运动，其次是根部产生的正压力（根压）可以压迫水分向上运动。

9.怎样维持植物的水分平衡，原理如何？

答：一般把植物吸水、用水、失水三者的动态平衡关系叫做水分平衡。 10.如何区别主动吸水与被动吸水？

答：由于吸水的动力依赖于叶的蒸腾作用，故把这种吸水称为根的被动吸水；以根压为动力引起的根系吸水过程，称为主动吸水。

11.合理灌溉在节水农业中意义如何，如何才能做到合理灌溉？

答：发展节水农业对促进水资源持续利用和农业持续发展有重要意义。

第三章、植物的矿质营养

（一）名词解释

矿质营养：植物对矿质元素的吸收、转运、同化利用。 溶液培养法：又称水培法或营养液法，即在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。

植物必须元素：指对植物生长发育不可缺少的、不可替代的、生理作用直接的元素。

有益元素：在植物体内，有些矿质元素并不是植物所必须的，但它们对某些植物的生长发育或生长发育的某些环节有积极的影响，这些元素称为有益元素或者有利元素。

稀土元素：原子序数为57~71的镧系元素（La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu），以及化学性质与镧系相近的（Sc Y）共17种元素统称为稀土元素。 电化学势梯度：不带电荷的溶质的转移取决于溶质在细胞膜两侧的浓度梯度，而浓度梯度决定着溶质的化学势；带电荷的溶质跨膜转移则是由膜两侧的电势梯度和化学势梯度共同决定的。电化学势梯度是电势梯度和化学梯度的合称。

易化扩散：是溶质通过膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学势梯度进行的跨膜转运。 主动吸收：是指植物细胞利用代谢能量逆电化学势梯度吸收矿物质的过程。 被动吸收：是指细胞对矿质元素的吸收不需要代谢能量直接参与，离子顺着电化学势梯度较高的区域向其较低的区域扩散。 胞饮作用：细胞可通过质膜吸附物质并进一步通过膜的内陷而将物质转移到胞内，或进一步运送到液泡内，这种物质吸收方式称为胞饮作用。 膜传递蛋白：参与易化扩散的膜转运蛋白有通道蛋白和载体蛋白，两者统称为传递蛋白或转运。 质子泵：主要有在细胞膜上的H+-ATP酶、液泡膜H+-ATP酶、线粒体H+-ATP酶和叶绿体H+-ATP酶等等。

质子动力势：H+-ATP酶的主要功能是催化水解ATP，同时将细胞质中的H+泵至细胞外，使细胞外侧的H+浓度增加。形成跨膜H+电化学势梯度，即pH梯度（ΔpH）和电位差（Δψ），两者合称为质子电化学势梯度（ΔμH+），也称质子动力（PMF）。

同向转运：由H+-ATP酶所建立的跨膜电化学势梯度驱动其他无机离子或者小分子有机物的跨膜转运过程，称为次级主动运输（共向转运）。

单盐毒害：将植物培养在单一盐溶液中（即溶液只含有一种金属离子），不就植株就会呈现不正常状态，最终死亡，这种现象称为单盐毒害。 离子对抗：在单盐溶液中若加入少量含其他金属离子的盐类，单盐毒害现象就会减弱或者消除，离子间的这种作用称为离子对抗或离子颉颃。

平衡溶液：植物只有在含有适当比例的、按一定浓度配成的多盐溶液中才能正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液。

交换吸附：根部细胞在吸收离子的过程中，同时进行着离子的吸附与解吸附，由于细胞吸附离子具有交换性质，总有一部分离子被其他离子所置换，这一现象称为交换吸附。

表观自由空间：自由空间（质外体）是指植物体内由细胞壁、细胞间隙、导管等所构成的允许矿质元素、水分和气体自由扩散的非细胞质开发性连续体系。表观自由空间（AFS）系自由空间占组织总体积的百分比，可通过对外液和进入组织自由空间的溶质数的测定加以推算，一般AFS为5%~20%。

根外营养：植物通过根系以外的地上部分吸收矿质元素的过程称为根外营养。

+

生物固氮：就是某些微生物把大气中的游离氮转化为含氮化合物（NH3或NH4）的过程。 诱导酶：硝酸还原酶是一种诱导酶（适应酶），植物在缺乏诱导条件时不含有某种酶，在特定诱导物的诱导下，可以产生这种酶，这种现象称为酶的诱导形成（或适应形成），所产生的酶称为诱导酶或适应酶。

营养最大效率期：作物对缺乏矿质元素最敏感的时期称为需肥临界期，如苗期；而把施肥营养效果最好的时期称为最高生产效率期（或营养最大效率期），一般以种子和果实为收获对象的作物，其营养最大效率期是生殖生长时期。

（二）写出下列符号的中文名称 AFS：表观自由空间 GOGAT：谷氨酸合成酶 RFS：相对自由空间 GDH：谷氨酸脱氢酶 NR：硝酸还原酶 H+-ATPase：氢离子三磷酸腺甙酶（氢离子泵、质子泵） NiR：亚硝酸还原酶 Ca2+-ATPase：钙离子三磷酸腺甙酶（钙离子泵）GS：谷氨酰胺合成酶

（三）问答题

1.溶液培养法有哪些类型？用溶液培养植物时应注意哪些事项？

答：溶液培养法（水培法）是将植物根系浸没在营养液（或雾气）中培养的方法，包括直接浸入培养、雾状营养膜培养、涨落培养等。

要注意：①.配置营养液的水质要求；②.配置营养液的化学试剂的要求 ③.营养液的PH的要求；④.对营养液的其他要求

2.如何确定植物必须的矿质元素？植物必须的矿质元素有哪些生理作用？ 答：确定方法：

通过人为控制培养液的成分，如除去或添加某种元素后，观察分析所培养植物生长发育的变化情况，进而判断植物所必须的矿质元素的种类和数量，这是确定植物必须矿质元素的有效研究方法。如果在培养液中除去某一元素导致植物发育不良、并出席特有的病症，而当加入该元素后病症又消失，则说明该元素为必需元素；如果从培养液中除去某一元素对植物的生长发育无明显不良影响，且植物也不表现明显的病症，则该元素不是植物的必须元素。

生理作用：

①.是细胞结构物质的组成成分；②.参与调节酶的活动；

③.起电化学作用和渗透调节作用；④.细胞信号转导第二信使。

3.试述无土栽培技术在农业生产上的应用。

答：无土栽培可以：①.不受环境条件限制；②.大大提高土地使用效率； ③.质量优于一般土壤栽培产品；④.可以生产“绿色”无污染植物产品； ⑤.可以节约水肥；⑥.有利于种植业的工厂化生产。 4.试述矿质元素在光合作用中的生理作用。

答：①.叶绿体结构的组成成分 如N、P、S、Mg是叶绿体结构中构成叶绿素、蛋白质以及片层膜不可缺少的元素。

②.电子传递体的重要成分 如PC中含Cu、Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含有Fe，因而缺Fe会影响光合电子传递速率。

③.磷酸基团在光、暗反应中具有突出地位 如构成同化力的ATP和NADPH，光合碳还原循环中所有的中间产物，合成淀粉的前体ADPG，合成蔗糖的前体UDPG等，这些化合物中都含有磷酸基团；

④.光合作用所必需的辅酶或调节因子如Rubis。 5.植物细胞通过哪几种方式吸收矿质元素？ 答：主动吸收、被动吸收、胞饮作用。

6.试比较被动吸收、简单扩散、易化扩散的异同点。

答：异：①.易化扩散的物质不具有脂溶性，必须借助膜中载体或通道蛋白质跨膜转运，简

单扩散不需要；

②.简单扩散扩散率与浓度差成正比；而易化扩散仅在浓度差低的情况下成正比，

在浓度高时则出现饱和现象；

③.简单扩散通量较为恒定，而易化扩散受膜外环境因素改变的影响而不恒定。

同：①.均为被动扩散； ②.不需要能量；

②.其扩散通量均取决于各物质在膜两侧的浓度差、电位差和膜的通透性。

7.主动吸收、初级主动转运、次级主动转运有何区别？

答：异：初级主动转运直接利用ATP分解的能量；次级主动转运间接利用能量转运离子。 同：逆化学势梯度吸收矿质物质。

8.为什么说主动转运与被动转运都有膜传递蛋白的参与？

答：主动运输必须要载体和能量；被动运输之协助扩散只要载体。 9. H+-ATP酶是如何与主动转运相关的？H+-ATP酶还有哪些生理作用？

答：实验表明：Na+等许多阳离子通过与H+的反向转运运出原生质；蔗糖、氨基酸、Cl-等阴离子经同向转运进入细胞质；K+尽管是被动扩散进出细胞，但维持分布的膜电势也主要来自于H+-ATP酶的作用。

液泡膜H+-ATP酶驱动溶质跨液泡膜次级主动运输；线粒体膜上、叶绿体膜上H+-ATP酶。 10.试解释两种类型的共转运及单向转运。

答：单向转运：单向转运体催化分子或离子单方向跨膜运输；

同向转运：载体与质膜外的H+结合时，又与另一分子或离子结合，同方向运输。 反向转运：载体与质膜外的H+结合时，与质膜内分子或离子结合，两者反方向运输。 11.试述根系吸收矿质元素的特点、主要过程及其影响因素。

答：特点：①.植物对矿质元素的吸收是相对的，它们即相互联系又相互独立； ②.植物根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成比例的现象； ③.单盐毒害和离子对抗。

12.为什么植物缺钙铁等元素时，缺素症最先表现在幼叶上？

答：参与循环的元素在植物生长发育过程中，优先分配给代谢较旺盛的部位，植物缺乏这类元素时，较老的组织或器官因这类元素被转运至幼嫩的组织或器官而最先出现缺素症状； 而不参与循环的元素则相反，它们被植物转运至地上后即被固定而不能移动，器官越老含量越高，因此植物缺乏该类元素时症状最先出现在幼嫩的部位。 这些元素（Ca、Fe??）在细胞中一般形成难容解的稳定化合物，是几乎不参与循环的元素，也称不可再利用元素。

13.植物的氮素同化包括哪几个方面？ 答：①.硝酸盐的代谢还原（硝态氮同化）：NO?3进入细胞后首先在硝酸还原酶（NR）的作用

?

下还原成NO?2，NO2进一步在亚硝酸还原酶（NiR）的作用下还原成氨。 ②.氨的同化（氨态氮同化）：游离氨对植物有害，在植物根、根瘤、叶部进行的，通过同化作用把游离氨同化为氨基酸等有机物。 ③.生物固氮。

14.合理施肥为何能够增产？要充分发挥肥效应采取哪些措施？ 答：合理施肥改善光合性能；合理施肥改善栽培环境。

在合理施肥的前体下，进行：①.适当灌溉；②.适当深耕；③.改善光照条件；

④.控制土壤微生物活动；⑤.改进施肥方式。 第四章、植物的呼吸作用

（一）名词解释

呼吸作用：是指生活细胞内的有机物，在一系列酶的参与下，逐步氧化分解成简单物质，并释放能量的过程。 有氧呼吸：是指生活细胞利用分子氧（O2），将某些有机物彻底氧化分解为CO2，并生成H2O，同时释放能量的过程。

无氧呼吸：指生活细胞在无氧条件下，把淀粉、葡萄糖等有机物分解成为不彻底的氧化物，同时释放出部分能量的过程。

糖酵解：是指在一系列酶的参与下将葡萄糖氧化分解成丙酮酸，并释放能量的过程。 三羧酸循环：TCA循环是指从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸开始，然后经过一系列氧化脱羧反应生成CO2、NADH、FADH2、ATP直至草酰乙酸再生的全过程。

戊糖磷酸途径：HMP是指葡萄糖在细胞质内经一系列酶促反应被氧化降解为CO2，的过程。 乙醛酸循环：甘油酸经β-氧化分解为乙酰CoA。在乙醛酸循环体内生成琥珀酸、乙醛酸、苹果酸和草酰乙酸的酶促反应过程，称为乙醛酸循环，素有“脂肪呼吸”之称。 生物氧化：是指发生在细胞线粒体内的一系列传递氢和电子的氧化还原反应，因而有别于体外的直接氧化。 呼吸链：电子传递链又称呼吸链，是指按一定氧化还原电位顺序排列相互衔接传递氢（H++e）或电子到分子氧的一系列呼吸传递体的总轨道。

氧化磷酸化：是指NADH或FADH2中的电子，经电子传递链传递给分子氧生成水，并偶连ADP和Pi生成ATP的过程。 末端氧化酶：是指能将底物脱下的电子最终传给O2，使其活化，并形成H2O或H2O2的酶类。 抗氰呼吸：植物体内的这种不受氰化物抑制的呼吸作用称为抗氰呼吸，或称为氰不敏感呼吸、抗霉素A不敏感呼吸、氧肟酸敏感呼吸，也就是交替途径（AP）。（研究表明：氰化物处理动、植物细胞组织，动物的呼吸速率降为0，植物仍有10%~25%的呼吸速率）

初生代谢：蛋白质、脂肪、糖类及核酸等有机物质代谢对植物生命活动至关重要，是细胞中共有的一些物质代谢过程，可以将其称为初级代谢。 次生代谢：植物把一些初级代谢产物经过一系列酶促反应转化成为结构更复杂、特殊的物质，可将其称为次级代谢。

巴斯德效应：有氧条件下，酒精发酵会受到抑制，这种现象被称为“巴斯德效应”。

能荷：EC是细胞中腺苷酸系统的能量状态，是对ATP-ADP-AMP系统中可利用高能磷酸键的度量。

能荷=

ATP + ADP + AMP ATP + ADP

21

wò

呼吸速率：又称呼吸强度，通常以单位时间内，单位鲜重或干重植物组织或原生质释放的CO2的量（??CO2）或吸收O2的量（??O2）来表示。

呼吸商：RQ又称呼吸系数，是指植物组织在一定时间内，释放CO2，与吸收O2的数量（体积或物质的量）的比值。

呼吸商=

释放CO2的量

吸收O2的量

呼吸作用氧饱和点：从有氧呼吸来看，在氧含量较低的情况下，呼吸速率与氧浓度成正比，即呼吸作用随氧浓度的增大而增强，但氧浓度增至一定程度，对呼吸作用就没有促进作用了，这一氧含量称为氧饱和点。

无氧呼吸消失点：无氧呼吸停止进行的最低氧含量（10%左右）。

呼吸跃变：当果实成熟到一定程度，其呼吸速率突然增高，然后又突然下降，这种现象称之为呼吸跃变。

（二）写出下列符号的中文名称 EMP：糖酵解途径 PEP：磷酸烯醇丙酮酸 SHAM：水杨基氧肟酸 TCAC：三羟酸循环/ Cyt：细胞色素 DNP：2，4-二硝基酚

柠檬酸循环 UQ：泛醌 IPP：异戊烯焦磷酸 PPP：戊糖磷酸途径 P/O ratio：磷氧比 Q10：温度系数 GAC：乙醛酸循环 RQ：呼吸商或呼吸系数 PAL：苯丙氨酸解氨酶 ETS：电子传递链 FP：黄素蛋白 （三）问答题

1.植物呼吸代谢多条路线有何生物学意义？

答：它们在方向上相互交错、在空间上相互交错、在时间上相互交替，既分工合作，构成不同代谢类型，执行不同的生理功能，相互制约。 2.TCA循环的特点和意义如何？

答：①.是有氧呼吸产生CO2的主要来源； ②.形成还原物质NADH+、H+；

③.中间产物可以作为各种有机物质合成的原料。 3.抗氰呼吸的生理意义有哪些？

答：①.放热效应：抗氰呼吸是放热呼吸，产生大量热能对产热植物早春开花有保护作用； ②.促进果实成熟：在果实成熟过程中出现呼吸跃变现象，表现为抗氰呼吸速率增强； ③.增强植物抗病及抗逆能力：在逆境下，抗氰呼吸产生或加强，保证EMP-TCA循环，PPP能正常运转，保证底物继续氧化，维持逆境下植物生命活动呼吸代谢的基本需求。 ④.代谢协同调控。

4.油料种子呼吸作用有何特点？ 答：油料种子在发芽过程中，细胞中出现许多乙醛酸体，贮藏脂肪首先水解为甘油和脂肪酸，然后脂肪酸在乙醛酸循环体氧化分解为乙酰CoA，并通过乙醛酸循环转化为糖类；淀粉种子萌发不发生乙醛酸循环。

5.长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？

答：无氧呼吸的能量利用效率低，有机物质损耗大，而且发酵产物酒精和乳酸的累积，对细胞原生质有毒害作用。

6.以化学渗透假说说明氧化磷酸化的机制。

答：在电子传递过程中，由于线粒体内膜的的不通透性，形成了跨质粒内膜的质子梯度驱动ATP的合成。

7.葡萄糖作为呼吸底物通过EMP-TCA循环、呼吸链彻底氧化，可以生成多少ATP？能量转换效率是多少？

答：第一步是EMP途径，中文名糖酵解：

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O

ATP：?2+2+2=2mol NADH：2×1=2mol

第二步是TCA途径，中文名三羧酸循环或柠檬酸循环：

2CH3COCOOH+8NAD++2FAD+2ADP+2Pi+4H2O→6CO2+8NADH+8H++2FADH2+2ATP

ATP：2×1=2mol

NADH：2×4=8mol FADH2:2×1=2mol

第三步是呼吸链将还原性辅酶的携带的H+完全氧化成水：

来自NADH氧化产生的ATP：10×3=30mol 来自FADH2氧化产生的ATP:2×2=4mol

综上所述：最终合计：2+2+30+4=38molATP

1mol的葡萄糖在彻底氧化分解以后,共释放出2870kJ的能量，其中有1161kJ的能量储存在ATP中,其余的能量都以热能的形式散失。能量转换率为40.45%。 8.植物呼吸代谢与初生代谢的关系如何？

答：呼吸作用过程中的许多中间产物都可能作为植物合成次级代谢物的原料。 9.植物次生代谢物质主要有几类？它们有哪些途径合成？

答：①.萜类：由异戊烯焦磷酸（IPP）合成。一条由甲羟戊酸途径合成；一条由3-PGA/丙酮酸途径合成（主要存在于叶绿体中）。

②.酚类：一条由莽草酸途径；一条由丙二酸途径。

③.含氮次生化合物：一条由芳香族氨基酸；一条由脂肪族氨基酸。 10.植物次生代谢物质对植物和人类有何意义？ 答：对植物：①.抵御不良物理环境，提高适应能力 ②.防止捕食者大量采食，提高植物体或种子生存率

③.植物次生代谢对致病微生物的防御 ④.植物间的化感作用

⑤.对植物基因表达做出微调，使植物在发育过程中能够更好的适应环境

对人类：①.医药和化工等领域发挥着重要的作用。

②.有些植物次生代谢产物还可以做染料、调味剂、香料等

11.呼吸作用的反馈调节表现在哪些方面？

答：植物呼吸代谢各条途径都可以通过中间产物、辅酶、无机离子及能荷加以反馈调节。 12.呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏有何关系？ 答：谷物种子：

①.当种子的含水量低于一定限度时，束缚水较多，其呼吸速率微弱，呼吸酶活性降到最低，可以安全贮藏；

②.含水量增高后，种子内出现自由水，呼吸酶活性增强，微生物大量繁殖，呼吸速率提高；

③.超过安全含水量后，贮藏物质呼吸不但被消耗，而且呼吸产生大量热量，增加微生物，可能会使种子变质。

果蔬贮藏：

果蔬存在呼吸跃变现象，原因是与果实内乙烯的释放有关，且跃变与温度关系很大。在果蔬贮藏和运输中，重要的问题是延迟其成熟：

①.是降低温度，推迟呼吸跃变发生的时间；

②.是增加周围环境的CO2和N2的浓度，降低02浓度，以降低呼吸跃变发生的强度。 13.呼吸作用与作物栽培关系如何？

答：呼吸作用与作物体内物质的合成降解、物质的吸收运输和转化及生长发育关系密切，因此，在作物栽培措施中许多方面都是为了直接或间接地保证作物呼吸能正常进行。

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第五章、植物的光合作用

（一）名词解释

碳素同化作用：自养植物利用日光能或化学能，将吸收的二氧化碳转变成有机物的过程，称为碳素同化作用。 光合作用：是绿色植物（包括藻类）大规模地利用太阳能把二氧化碳和水合成富能的有机物，并释放氧气的过程。 光合色素：在光合作用过程中吸收光能的色素统称为光合色素，主要有叶绿素、细菌叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素几个大类。

反应中心色素：位于反应中心，是少数特殊状态的叶绿素a分子，其既能捕获光能，又能将光能转换为电能（称为“陷阱”）。

天线色素：位于光和膜上的叶绿素蛋白复合体上，主要作用是吸收光能，并把吸收的光能传递到反应中心色素，包括绝大部分叶绿素a和全部的叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素等。 吸收光谱：把叶绿体色素放在光源和分光镜之间，就可以看到光谱上出现了暗带，表明有些波长的光线被色素分子吸收了，这就是光合色素的吸收光谱。

荧光与磷光：叶绿素分子被蓝光激发，由于激发态不稳定，迅速向较低能级状态转变，能量有的以热的形式释放，有的以光的形式消耗，从第一单线态回到基态所发射的光就称为荧光；处在第一、三线态的叶绿素分子回到基态时所发出的光为磷光。

光反应：该阶段受光驱动，将光能转化为同化力并产生氧气，该反应在类囊体上进行。 暗反应：该阶段在叶绿体基质中进行，在一系列酶的催化下，利用光反应产生的同化力固定CO2形成糖。

希尔反应：水的光解是希尔于1937年发现的，他将离体的叶绿体加到具有氢受体的水溶液中，照光后即发生水的分解而放出氧气。

光

2??2??+2?? 2????2+??2 叶绿体

同化力：由于ATP和NADPH在碳同化过程中用于CO2的同化，故合称为同化力。 量子效率：

红降现象：用波长大于685nm的远红光照射绿藻时，虽然光子仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降，这种现象被称为红降。

双光增益效应：将远红光+红光这样两种波长的光促进光合效率的现象称为双光增益效应或爱默生效应。

原初反应：光合色素分子对光能的吸收、传递与转换过程亦称为初原反应。 光合单位：每吸收与传递1个光子到反应中心完成光化学反应所需起协同作用的色素分子数，称为光合单位。 反应中心：光化学反应是在光合作用反应中心进行的，反应中心是进行原初反应的最基本的功能单位，它包括一个反应中心色素分子，即原初电子供体、一个原初电子受体和一个次级电子供体等电子传递体，以及维持这些电子传递体的微环境所必需的色素蛋白复合体。 光系统：光合作用有两个化学反应，分别由两个光系统完成，一个是PSⅡ，吸收短波红光（680nm），一个是PSⅠ，吸收长波红光（700nm）。

反应中心次级电子受体：是指将电子直接供给给反应中心色素分子的物质。 原初电子受体：是指直接接受反应中心色素分子传来电子的物质。

光合链：是指定位在光合膜上的、一系列互相衔接着的电子传递体组成的电子传递总轨道。 非环式电子传递：水光解放出的电子经PSⅡ和PSⅠ两个光系统，最终传给NADP+的电子传递。

环式电子传递：指PSⅠ产生的电子传给Fd，再到Cyt b6f复合体，然后经PC返回PSⅠ的电子传递。

假环式电子传递：指水光解放出的电子经PSⅡ和PSⅠ两个光系统，最终传给O2的电子传递。

光合磷酸化：叶绿体在光下把无机磷（Pi）与ADP合成ATP的过程称为光合磷酸化。 PQ穿梭：偶连电子转移的质子转移系统。 偶连因子：逆向转移质子的ATP酶。

C3途径和C3植物：CO2被固定形成的最初产物是一种三碳化合物，故称为C3途径；只通过C3途径固定、同化的植物称为C3植物。

C4途径和C4植物：固定CO2的最初产物是含4个碳的二羧酸，故称为C4-二羧酸途径，简称C4途径；植物按照C4途径固定、同化CO2，这些植物被称为C4植物。

C3—C4中间植物：生理生化特性介于C3植物和C4植物之间，被称为C3—C4中间植物。 CAM途径和CAM植物：CAM途径：有机酸合成日变化的光合碳代谢类型称为景天酸代谢途径（CAM途径）；

CAM植物又分为两类：一类为专性CAM植物，一生大部分时间的碳

代谢是CAM途径；另一类为兼性CAM植物，在正常条件下进行C3途径，当遇到干旱、盐渍和短日照时间则进行CAM途径，以抵抗不良环境。

光呼吸：绿色组织在光下吸收氧气，放出CO2的过程，人们称其为光呼吸。

光合生产率：又称净同化率NAR，是指植物在较长时间（一昼夜或一周）内，单位叶面积生产的干物质质量。

光补偿点：随着光强度的增高，光合速率相应提高，当达到某一光强度时，叶片的光合速率相等，净光合速率为零，这时的光强度为光补偿点。

光饱和点：光合速率开始达到最大值时的光强度称为光饱和点。

CO2补偿点：随着CO2浓度增高，光合速率增加，当光合速率与呼吸速率相等时，外界环境中的CO2浓度即为CO2补偿点。

光抑制：光是植物光合作用所必需的，然而，当植物吸收的光能超过其所需时，过剩的光能会导致光合速率降低，这种现象称为光合作用的光抑制。 光能利用率：把单位土地面积上植物光合作用累积的有机物所含的化学能，占同一期间入射光能量的百分率称为光能利用率。

光合“午休”现象：如果气温过高，光照强烈，光合速率日变化呈双峰曲线，大的峰出现在上午，小的峰出现在下午，中午前后光合速率下降，呈现光合“午休”现象，主要原因是大气干旱和土壤干旱。

压力流动学说：同化物在SE-CC（筛管分子伴胞）复合体内随着液流的流动而流动，而液流的流动是由于源库两端之间SE-CC复合体内渗透作用所产生的压力势差所引起的。 收缩蛋白学说：筛管内的P-蛋白是空心的、管状的微纤丝（毛），成束贯穿于筛孔，一端固定，一端游离于筛管细胞质内，似鞭毛一样颤动，可以推动集流运动。

细胞质泵动学说：筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝状，形成胞纵连束，纵跨筛管分子，束内呈环状的蛋白质丝利用代谢能，反复地、有节奏地蠕动，把含有糖分的细胞质长距离泵走，在筛管内流动，被称之为细胞质泵动学说。 代谢源：指能够制造并输出同化物的组织。

源-库单位：在某一生育期，某些器官以制造输出有机物为主，另一些则以接纳为主，前者为代谢源，后者为代谢库。源制造的光合作用产物主要供应相应的库，它们之间在营养上相互依赖，也相互制约，相应的源与相应的库，以及两者之间的输导系统构成一个源-库单位。 比集运量转运率：有机物质在单位时间内通过单位韧皮部横截面积运输的数量。

比集转运速率=

单位时间内转运的物质量

韧皮部的横截面积

转移细胞：细胞壁与质膜向内伸入细胞质中，形成许多褶皱，或呈片层或类似囊泡，扩大了

质膜表面，增加了溶质向外转运面积。

“花环型”结构：C4物的维管束鞘细胞发达，这层细胞周围的一圈叶肉细胞排列紧密，共同构成的双层环状结构，一般我们叫做花环结构。 经济系数：是指作物经济产量与生物产量的比值

经济产量：经济产量=[ 光合能力×光合面积×光合时间 ?消耗]×经济系数 复种指数：就是全年内农作物的收获面积对耕地面积之比。 叶面积指数：即作物叶面积与土地面积的比值。

光合速率：是指单位时间、单位叶面积吸收CO2的量或放出O2的量。

表观光合速率、净光合速率：一般测定光合速率的方法都没有把叶片的呼吸作用考虑在内，所以测定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差数，称为表观光合速率或净光合速率。 正真光合速率：把表观光合速率加上呼吸速率，则得到总（真正）光合速率。

（二）写出下列符号的中文名称 ATPase：腺苷三磷酸酶，ATP(合)酶 PGA：3-磷酸甘油酸 CAM：景天科酸代谢 OAA：草酰乙酸 Fd：铁氧还蛋白 PSⅠ：光系统Ⅰ PC：质蓝素 PSⅡ：光系统Ⅱ PQ：质醌、质体醌 LHC：聚光色素复合体 CF1-CF0：叶绿体ATP(合)酶 chl：叶绿素 DCMU：二氯苯基二甲基脲、敌草隆 SMTR：比集转运速率 P700：PSⅠ反应中心色素分子 LAI：叶面积系数 RuBP：核酮糖-1,5-二磷酸 Eu：光能利用率 Rubisco：1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶 CE：羧化效率 PEP：磷酸烯醇式丙酮酸 pmf：质子动力 PEPC：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 OEC：放氧复合体

（三）问答题

1.光合作用为什么与人类生活的关系非常密切？

答：①.无机物变成有机物。可作为或间接作为人类或动物界的食物； ②.光能转化为化学能。过去植物通过光合作用，给人类提供能源； ③.维持大气O2和CO2相对平衡。维持生物生存。 2光合色素的结构、性质与光合作用有何关系？

答：光合色素是在光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应的色素，一般包括叶绿素（ab）、类胡萝卜素（胡萝卜素，叶黄素）、藻胆素，原初反应是光合作用的第一步。 3.如何证明光合作用中释放的O2来源于水？

答：用离体叶绿体进行实验，发生希尔反应，证明光合作用中释放的O2来源于水。 4.如何证明光合电子传递由两个光系统参与，并接力进行？

答：①.红降现象和双光增益效应：红降现象是指用大于685nm的远红光照射时，量子效率急剧下降的现象；而双光效应是指在用远红光照射时补加一点稍短波长的光（如650nm的光），量子效率大增的现象。这两种现象暗示着光合机构中存在着两个光系统，一个能吸收长波长的远红光，而另一个只能吸收稍短波长的光。

②.光合放氧的量子需要量大于8：从理论上讲一个量子引起一个分子激发，放出一个电子，释放一个O2，传递4个电子只需吸收4个量子，而实际测得光合放氧的最低量子需要量为8~12。这也证实了光合作用中电子传递要经过两个光系统，有两次光化学反应。

③.类囊体膜上存在PSⅠ和PSⅡ色素蛋白复合体：现在已经用电镜观察到类囊体膜上存在PSⅠ和PSⅡ颗粒，能从叶绿体中分离出PSⅠ和PSⅡ色素蛋白复合体。 5.C3途径分哪3个阶段？各阶段的作用是什么？

答：①.羧化阶段：RuBP吸收CO2和H2O，在Rubisco酶催化下3-磷酸甘油酸（3-PGA）； ②.还原阶段：植物消耗光反应中产生的同化力ATP和NADPH，使3-PGA转变成磷酸丙糖PGAld，光合作用的贮能过程即告完成。

③.再生阶段：是PGAld经过一系列转变，重新形成CO2受体RuBP的过程。 6.C3植物、C4植物和CAM植物在碳代谢上有何异同点？

答：C3植物就是普通的RuBP酶固定CO2然后到叶绿体进行光合作用；

C4植物的细胞分化为叶肉细胞和维管束鞘细胞，在叶肉细胞通过另一种酶将CO2生成苹果酸固定下来，再运到维管束鞘细胞中释放CO2，在鞘细胞中进行光合作用；

CAM植物和C4植物类似，只是气孔只有晚上开放，将CO2生成苹果酸等固定住，到了白天气孔关闭，苹果酸等再释放CO2供光合作用，是植物在干旱情况下的改变。 7.光呼吸是如何发生的？有何生理意义？

答：光照下的光合细胞内，在叶绿体、过氧化物酶、线粒体协同作用下，RuBP在Rubisco的作用下生产乙醇酸，消耗氧气释放二氧化碳，最终生成PGA，后者再经过部分光合作用过程，可再次重新生成为RuBP。

生理意义：①.消除乙醇酸的毒害；②.维持C3途径的运转； ③.防止强光对光合机构的破坏；④.氮代谢的补充； ⑤.减少碳损失。

8.说明光合作用和呼吸作用的区别和联系。 答：①.光合作用的原料是CO2和H2O，产物是六碳糖和O2，呼吸作用的原料是六碳糖和O2，产物是CO2和H2O，可以相互利用；

②.在能量代谢方面，光合作用利用光能发生水的光解和电子传递、光合磷酸化，将光能转变为电能，再变成活跃的化学能（ATP，NADPH-同化力）而应用于碳同化途径（卡尔文循环），即将活跃的化学能转变为稳定的化学能，贮存在糖的化学键中。呼吸作用在细胞质中通过EMP、PPP途径形成NADH和NADPH；在线粒体中发生氧化磷酸化，由ADP和Pi 形成ATP。光合作用所需的ADP和辅酶NADH+与呼吸作用所需的ADP和NADP+是相同的，可以相互通用。

③.在物质代谢方面，光合作用的卡尔文循环（RPPP）与呼吸作用的戊糖磷酸途径（PPP）基本上是正逆反应的关系。它们的中间产物同样是三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖葡萄糖及七碳糖。催化各种糖之间相互转变中的酶也是类同的。 9.如何证明植物同化物长距离运输是通过韧皮部的？ 答：环割树木枝条（将韧皮部剥去一圈），经过一段时间环割上部枝条正常生长，但由于有机物质下运受阻，在切口上端积累许多同化物，形成膨大愈伤组织或瘤状物。 如果环割较宽，时间久了，根系长期得不到有机物营养，就会饥饿致死；

如果环割不宽，时间久了，愈伤组织可以使上下树皮连接起来，恢复物质运输能力。 10.同化物在韧皮部的装载与卸出机制如何？

答：同化物装载机制：装载是一个高流速、逆浓度梯度进行的主动分泌过程，受载体调节； 同化物卸出机制：观点①.通过质外体途径的蔗糖，同质子协同运转，机制与装载一样，是主动过程。

观点②.通过共质体途径的蔗糖，借助筛管分子与库细胞的糖浓度差将同化物卸出，是一个被动的过程。

11.简述压力流动学说的要点、实验证据及遇到的难题。

答：要点：同化物在SE-CC（筛管分子伴胞）复合体内随着液流的流动而流动，而液流的流动是由于源库两端之间SE-CC复合体内渗透作用所产生的压力势差所引起的。

实验证据：①.白蜡树干实验：在正常状态下，随着树干距地面高度的增加，韧皮部汁液中各种糖浓度也在增加，浓度差与有机物运输相一致；秋天落叶后，浓度差消失，有机物运输停止；新梢发出后，浓度差恢复的同时，运输也随着恢复。

②.蚜虫吻刺法证明筛管汁液的确存在正压力，因为筛管汁液会通过蚜虫吻刺不断地流出。 难题：①.筛管细胞内充满了韧皮蛋白和胼胝质阻力很大，要保持糖溶液如此快速的流速，所需压力势差要比筛管实际压力差大得多；

②.这一学说对于同一筛管内物质双向运输的事实很难解释。 12.试述同化物运输与分配的特点和规律。

答：①.优先供应生长中心；②.就近供应，同侧运输；

③.功能叶之间无同化物供应关系；④.同化物和营养元素的再分配与再利用。 13.试绘制一般植物的光强-光合速率曲线，并对曲线的特点加

光

以说明。

合（c） （b）

答：在暗中叶片无光合作用，只有呼吸作用释放CO2（图中的

速

OD段为呼吸速率）。随着光强度的增高，光合速率相应提高，

（a）

率/

当达到某一光强度使，叶片的光合速率与呼吸速率相等，净光

（

合速率为零，这时的光强度为光补偿点。在一定范围内，光合

μ

O 速率随着光强度的增加而呈直线增加；但超过一定光强度后，

光补偿点 光饱和点 D 光合速率增加转慢；当达到某一光强时，光合速率就不再随光

强度增加而增加，这种现象称为光饱和现象。光合速率开始达光强/klx 到最大值时的光强度称为光饱和点。 图5-27 光强-光合速率曲线模式图 14.目前大田作物光能利用率不高的原因有哪些？ （a）比例阶段（b）过渡阶段（c）饱和阶段 答：①.漏光损失；②.光饱和浪费；

③.环境条件不当级栽培管理不当。 15.“光合速率高，作物产量一定高”，这种观点是否正确？为什么？

答：错。作物的产量主要是由光合产物转化而来，提高作物产量的根本途径是改变植物的光合性能，组分为光合能力、光合面积、光合时间、光合产物的消耗和光合产物的分配利用。 16.C4植物光合速率为什么在强光、高温和低CO2浓度条件下比C3植物的高？ 答：①.C3植物存在光呼吸；

②.C4植物的光合最适温度为40℃，而C3为25℃； ③.C4植物CO2补偿点更低； 17.提高作物产量的途径有哪些？

答：①.提高光合能力；②.增加光合面积；③.延长光合时间；

④.减少有机物消耗；⑤.提高经济系数。

第六章、植物生长物质与细胞信号转导

（一）名词解释 植物激素：是指在植物体内合成的，可以移动的，对生长发育产生显著作用的微量（1μmol/L）有机物质。

植物生长调节剂：是指人工合成的具有类似植物激素生理活性的化合物。 植物生长物质：是指具有调节植物生长发育功能的一些生理活性物质，包括植物激素和植物生长调节剂。

敏感性：相同浓度造成它们的生长状况不同的特性。

极性运输：游离态IAA具有极性运输的特点，在植物胚芽鞘、幼茎及幼根中，形态学上端的IAA只能运向形态学下端，这种现象称为极性运输。

酸生长理论：IAA通过激活细胞质膜H+-ATPase向外分泌H+，引起细胞壁环境的酸化，扩展蛋白在酸性ph下，通过减弱细胞壁多糖组分间的氢键，使细胞壁松弛、可塑性增加，液泡吸水扩大，细胞伸长。

三重反应：黄化豌豆幼苗经微量ETH处理后发生：①.茎伸长生长受抑制；②.下胚轴直径膨大；③.茎的负向重力消失，发生横向生长。

受体：能与信号特异性结合，并能把胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。 植物激素结合蛋白：被植物激素分子相结合的蛋白。

植物生长延缓剂：抑制内源Gas的生物合成，因此抑制茎尖伸长区中的细胞伸长，使节间缩短而达到矮化的效果。

植物生长抑制剂：影响顶端分化组织细胞伸长和分化，影响正在生长和分化的侧枝、叶片和生殖器官，因此破坏顶端优势，增加侧枝数目，植株变矮，叶片变小，生殖器官发育也受影响。

（二）写出下列符号的中文名称 AUXs：生长素 Pix：助壮素 CaM：钙调素 IAA：吲哚乙酸 S-3307：烯效唑 cAMP：环腺苷酸 NAA：萘乙酸 CTKs：细胞分裂素 PIP2：磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸 IBA：吲哚丁酸 ABA：脱落酸 PLC：磷酸脂酶C TIBA：2，3，5-三碘苯甲酸 PA：多胺 IP3：肌醇-1，4，5-三磷酸 NPA：萘基氨甲酰苯甲酸 DPA：二氢红花菜豆酸 DG：甘油二酯 2,4-D：2，4-二氯苯氧乙酸 ETH：乙烯 CDPK：钙依赖蛋白激酶 ABP1：生长素结合蛋白1 ACC：1-氨基患病玩-1-羧酸 PKA：蛋白激酶 A GAs:赤霉素 JAs：茉莉酸 PKCa2+：Ca2+蛋白激酶 PP333：氯丁唑，多效唑 BRs：油菜素甾体类化合物 TPK：酪氨酸蛋白激酶 CCC：2-氯乙基三甲基氯化SAs：水杨酸 RTK：酪氨酸激酶

铵，矮壮素 SAR：系统活动性抗性

（三）问答题

1.什么叫细胞信号转导？膜上信号转换是如何实现的？

答：偶联各种胞外刺激信号（包括各种内外源刺激信号）与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制，称之为细胞信号转导。

跨膜信号转换方式有多种，其中研究较清楚的是G蛋白介导的跨膜信号转换方式，其次是类受体蛋白激酶与二元组分系统跨膜信号转换方式。 2.钙信使与蛋白磷酸化有何关系？

答：使一些特异蛋白质磷酸化，对不同的细胞引起不同的生物效应，这些激酶类是钙离子调节细胞功能的主要方式

3.相比于动物激素，植物激素有哪些特点？

答：①.植物激素的合成常常不是某个单独的器官完成的，而更多地表现出分散性；

②.植物激素不仅能够运输到靶部位发挥作用，还表现出直接作用于其合成的组织或者细胞； ③.植物激素的作用不仅依赖其浓度的变化方式，也依赖于靶细胞对激素敏感性。

4.为什么切去顶芽会刺激腋芽的发育？如何解释生长素抑制腋芽而不抑制产生生长素的顶芽的生长？

答：双重作用：生长素在较低浓度下促进生长，高浓度时抑制生长，切去顶芽，生长素不再产生，腋芽处生长素浓度下降即可促进生长。

极性运输：生长素会由形态学顶端向下端运输，产生生长素的位置不会积累过多生长素。 5.生长素和赤霉素都影响茎的伸长，茎对生长素和赤霉素的反应在哪些方面表现出差异？ 答：赤霉素：促进整株植物的生长，尤其对矮生突变品种的效果特别明显；一般促进节间伸长而非节数增加；对生长的促进作用不存在超最适浓度的抑制作用；不同植物种和品种对赤霉素的反应有很大差异。

生长素：具有双重作用，即高浓度抑制低浓度促进；不同器官敏感度不同（根>芽>茎）；对离体器官的生长有明显促进作用，而对整株植物效果不佳。 6.植物激素对开花有哪些影响？ 答：ETH可以抑制植物开花；

IAA在多数情况下抑制花的形成，这是由于IAA诱导ETH的形成，只有凤梨科植物例外，其开花受到它们的强烈促进；

施用GAs能促进多种长日照植物或需低温的植物在不适宜的环境下开花，但对短日照及中间型植物一般没有效果；Gas对花的性别分化起调节作用。 SAs可以抑制ACC转变为乙烯，诱导浮萍开花。

7.为什么很低浓度的激素就会对生理过程表现出如此显著的效应？ 答：具有单一性和高效性。

8.激素受体所必须满足的4个条件是什么？有什么证据说明ABPI是生长素的受体？ 答：①.与激素的结合具有专一性；②.与激素的结合具有高亲和性； ③.与激素的结合具有饱和性；④.与激素的结合具有可逆性。

证据：

①.如外源施加不能进入细胞内的ABP1抗体，会干扰生长素诱导的原生质体的超极化、细胞的扩大和分裂以及气孔的关闭等；

②.在过表达ABP1的转基因烟草中，叶肉细胞增大，而反义抑制ABP1则能消除生长素诱导的细胞伸长和抑制细胞分裂；

③.NAA诱导烟草原生质体膜过极化的实验：NAA能在2min以内使质膜电势变得更负，且在5×10?5??????????1的时效应最大。利用ABPI处理原生质体，即在增加质膜上结合蛋白质数量的情况下，达到同样效应所需的NAA浓度降低近100倍，说明原生质体对NAA的敏感性显著增加；而用ABPI的抗体处理原生质体，则会抑制膜过极化，说明ABPI参与了生长素诱导的质膜过极化生理效应。

9.一些种子会积累生长素结合物，这在生理意义上可能具有哪些意义？ 答：①.为贮藏形式；②.作为运输形式；

③.解毒作用；④.调节自由生长素的含量。

10.生长素具有极性运输的方式，这种运输为什么是主动运输？

答：植物内的生长素的运输方向，是由产生部位向其他部位运输，这是极性运输；主动运输是它的运输方式，是指物质由细胞膜外被吸收进膜内的方式。

植物体内的生长素浓度都非常低，远比细胞液的浓度低，因此它从低浓度到高浓度，需要消耗能量，就是主动运输。

11.试用基因激活假说与酸生长理论解释生长素是如何促进细胞生长的？

答：酸生长理论：IAA通过激活细胞质膜H+-ATPase向外分泌H+，引起细胞壁环境的酸化，扩展蛋白在酸性ph下，通过减弱细胞壁多糖组分间的氢键，使细胞壁松弛、可塑性增加，液泡吸水扩大，细胞伸长。 基因激活假说：在IAA刺激细胞伸长的同时，必然有新的物质添加到细胞壁中以维持其厚度。因此，生长素的第二个效应在于诱导细胞壁成分的合成。当生长素与其受体结合后，便会启动信号转导的过程，活化一些转录因子；这些被活化的转录因子进入细胞核，就能促进特异性基因的表达，产生细胞生理效应，如细胞伸长，壁蛋白合成等。

12.GAs水平随着种子成熟过程而降低，而同时ABA的水平却上升，这有什么生理意义？ 答：研究表明，植物激素对生长发育的调控具有顺序性：这表明，ABA在胚成熟阶段发挥重要的生理效应，而GAs和IAA则在胚和种子生长阶段发挥作用。 13.描述谷类种子萌发过程中，糖类的动员过程及激素的调控。 答：未成熟的种子中IAA含量很高，随成熟进度逐渐降低；ETH也随之降低；防止穗上发芽，ABA浓度较高，随后减少使得种子自由吸水以及营养物质分解。谷类萌发初期，胚芽产生活性GAs，分泌至糊粉层启动多种水解酶，动员储藏物质以提供幼苗生长所需的养料。同时CTKs含量增加，利用胚分解糖类的能量促进种子萌发，以及促进种子细胞的扩大、分裂和分化。

14.五大类植物激素信号转导分子途径有何特点？

答：生长素类：受体是ABP1结合蛋白，位于内质网上；

赤霉素类：受体主要位于细胞核的可溶性蛋白GID1，另一个位于质膜； 细胞分裂素类：受体位于细胞膜上的AHKs；

脱落酸类：受体位于质膜表面，也存在于细胞内； 乙烯：受体由多基因家族编码，各基因编码的受体蛋白在结构上和基因表达水平上各有特点。 15.植物生长调节剂在农业生产中应用在哪些方面？应注意些什么？

答：控制种子萌发；促进植物生根；促进营养生长；调整花时及分化；促进果实成熟。

注意：①.首先要明确生长调节剂的性质；

②.要根据不同对象（植物或器官）和不同的目的选择合适的药剂； ③.正确掌握药剂的浓度和剂量； ④.先试验，再推广。

第七章、植物生长生理

（一）名词解释

细胞周期：从母细胞分裂后形成的子细胞到下次再分裂成两个子细胞所需的时间。 植物生长：植物在体积和数目和质量（干重）上的不可逆增加，是一种量的变化。

植物分化：是指来自同一合子或遗传上同质的细胞转变为形态上、机能上、化学结构上异质的细胞的过程。

植物发育：是植物生长和植物分化的总和，是两者在基因控制与环境条件影响下形态结构和生理代谢功能上有序的动态全过程。 程序性细胞死亡：细胞的自然死亡过程是由细胞内业已存在的、由基因编码的程序所控制的过程。

种子萌发：是指种子从吸水到胚根（很少情况下是胚芽）突破重皮期间所发生的一系列生理生化变化过程。

种子生活力：是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。 种子活力：是指种子在田间状态（非理想状态）下迅速而整齐地萌发并形成健壮幼苗的能力。 种子寿命：种子从发育成熟到丧失生活力经历的时间。

顽拗性种子：即不脱水干燥，也不耐零上低温，往往寿命很短（几天或几周）。 正常性种子：能耐脱水和低温（包括零上零下低温），往往寿命较长。 需光种子：需要光照才能萌发的种子。

需暗种子：有些种子只能暗处萌发，有光则抑制其萌发。

长命mRNA：负责编码种子萌发早起蛋白质合成的mRNA是在种子形成过程中就已经产生，并保存在干燥种子中，这部分mRNA被称为长命mRNA，它们对萌发早期几种水解酶的形成以及胚根的发端可能起着重要作用。

植物组织培养：在无菌条件下，将外植体（植物器官、组织、花药、花粉、体细胞甚至原生质体）接种到人工配置的培养基上培育成植株的形式。 细胞全能性：是指植物的每一个生活细胞都具有备母体的全套基因，在一定条件下可以发育成完整植株的能力。

脱分化：是指已经分化的植物器官、组织或细胞在离体培养时，又恢复细胞分裂的能力，并形成与原有状态不同细胞的过程。

再分化：是指脱分化形成的愈伤组织细胞在适宜的培养条件下，又分化为胚状体。 人工种子：将植物组织培养中产生的体细胞胚包裹在含有养分的胶囊内，可像种子一样直接播种到大田用于生产，即所谓的人工种子。 生长大周期：植物体或个别器官所经历的“慢-快-慢”的整个生长过程，即开始时生长缓慢，以后逐渐加快，达到高速后又减慢，以致最后停止。 生长的温周期性：植物的生长按温度的昼夜周期性发生有规律的变化，被称为植物生长温周期性，或植物生长昼夜周期性。 生长的季节周期性：植物的生长在一年四季中也会发生有规律性的变化，称为植物生长的季节周期性。 生长的相关性：高等植物是由各种器官组成的统一整体，各种器官虽然在形态结构及功能上不同，但它们的生长是相互依赖又相互制约的，称为相关性。

根冠比：地下部与地上部的相关性可用根冠比：地下部质量与地上部质量的比值来表示。 顶端优势：植物的顶端在生长上占有优势并抑制侧枝或侧根生长的现象。

极性：是指植物体或动物体的一部分（如器官、组织或细胞）在形态学的两端具有不同形态结构和生理生化特性的现象。

再生：是指植物体的离体部分具有恢复植物体其他部分的能力。

光形态建成：通常将依赖控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，即光控制植物生长、发育和分化的过程。

黄化现象：由于黑暗中生长的幼苗茎、叶为黄白色，因而被称为黄化苗，黑暗中生长的植物产生黄化苗的现象称为黄化现象。 光敏色素：吸收红光和远红光并且可以相互转化的色素分子，他们将这种吸收红光和远红光并发生可逆转换的光受体命名为光明色素。

隐花色素：作为蓝光光敏受体，参与蓝光抑制茎伸长的反应，还参与幼苗的去黄化、光周期调节的开花反应、生理钟、花色素苷合成酶基因的表达等。 向光素：作为蓝光光敏受体，参与调节植物的运动，如向光性、叶绿体的移动、气孔开放等。 紫外线-B受体：作为紫外线光敏受体，吸收280~320nm紫外线引起光形态建成反应的物质。 棚田效应：红光照射离体绿豆根间后能诱导少量正电荷的产生，远红光则可逆转，即所谓的棚田效应。

植物运动：植物的整体不能自由移动，但是植物的器官却可以在空间位置上有限度地移动，即植物运动。

向性运动：是指植物的某些器官由于受到外界环境中单方向的刺激而产生的运动。 向光性：植物根据光照的方向而弯曲的能力叫向光性。

向重力性：植物在重力的影响下，保持一定方向生长的特性，称为向重力性。

向化性：由于某些化学物质在植物体内外分布不均匀所引起的向性生长，被称为向化性。 向水性：是指土壤中水分分布不均匀时，根总是趋向较湿润的地方生长的特性。

感性运动：植物受无定向的外界刺激（如光暗转变、触摸等）所引起的运动，运动方向与外界刺激无关。

感夜性：是指一些植物的叶子白天挺拔张开、晚上合拢或下垂以及花白天开放、晚上闭合或晚上开放、白天闭合的现象。

感热性：是指植物对温度变化起反应的感性运动。 感震性：是指感受外界震动而引起植物运动的特性。

近似昼夜节奏、生理钟：植物的一些生理活动具有周期性或节奏性，而且这种周期性是一个不受环境条件的影响，以近似昼夜周期的节奏（22~28h）自由运行的过程，称为近似昼夜节奏，也称为生理钟。

（二）写出下列符号的中文名称 TTC：2,3,5-三苯基氯化四氮锉 R/T：根冠比 Pr：红光吸收型 Pfr：远红光吸收型

PhyⅠ：类型Ⅰ光敏色素 PhyⅡ：类型Ⅱ光敏色素 R：红光 FR：远红光 UV：紫外光 UV-B：紫外光-B BL：蓝光

VLFRs：极低辐照度反应 LFRs：低辐照度反应 HIRs：高辐照度反应

（三）问答题：

1.植物细胞分裂期有何生理特点，与植物激素关系如何？

答：细胞在分裂期的呼吸速率较低，而分裂间期的G1和G2期后期速率都很高。G2期保持较高的呼吸速率，可为分裂期提高充足的能量。

赤霉素可以促进从G1期到S期的过程，从而缩短G1期和S期所需的时间； 细胞分裂素促进S期DNA的合成；

生长素在细胞分裂较晚的时期，可促进核糖体RNA的形成。 2.植物激素和蔗糖浓度对细胞分化有何影响？ 答：植物激素：

①.??????比值低时，促进根的形成；??????比值高时，促进芽的形成；当两种激素含量相当时，则愈伤组织不分化，继续形成新的愈伤组织。 ②.乙烯对根的形成也有促进作用； ③.较高浓度赤霉素抑制根的形成；

④.生长素可诱导愈伤组织分化形成木质部，且细胞分裂素在诱导木质部分化过程中与生长素有相似效应。 蔗糖浓度：

蔗糖浓度较低，将诱导形成木质部；若蔗糖浓度较高，将形成韧皮部；若蔗糖浓度在中等水平（2.5%~3.5%），则诱导木质部和韧皮部同时形成，而且中间还有形成层。 3.种子的生活力和活力有何不同？ 答：种子的生活力通常是指一批种子中能成活的种子数；而种子活力是评价种子播种品质和田间生产性能的指标。

4.种子萌发过程中吸水的动力是如何变化的？

答：第一阶段：吸涨作用引起的物理过程，而不是代谢过程，因而死、活种子及休眠种子都可以进入第一阶段；

第二阶段：种子缺少吸水动力，吸水缓慢，被称为吸水停滞期，这是由于干燥种子中的机制已经被水合，液泡及大量新的原生质又未形成，但此时种子代谢活动旺盛，细胞分裂迅速；

第三阶段：迅速吸水的过程，此时胚根已突破种皮，主动吸水。 5.长命mRNA是在何时被合成，何时起作用的？

答：种子形成过程中就已形成，或长命mRNA是在种子吸水后由DNA转录而来的； 种子吸水后，酶的重新合成。

6.淀粉是如何被彻底降解为葡萄糖的？α-淀粉酶和β-淀粉酶的作用方式有何不同？ 答：淀粉降解：

淀粉中的α-1,4糖苷键作用方式为：α-淀粉酶和β-淀粉酶的共同作用下，再经麦芽糖酶作用下，分解为葡萄糖；淀粉中的α-1,6糖苷键作用方式是由R-酶（去分支酶）完成的。

作用方式：

α-淀粉酶：从直链淀粉上一次切下6个或12个葡萄糖分子，将淀粉转化为小分子的糊精；β-淀粉酶：从直链淀粉或糊精的末端葡萄糖起，每次只切下一个麦芽糖分子。 7.总结种子萌发过程中贮藏物质的动员和再利用过程。

??????

??????

答：

蛋白质 新的氨基酸 CO2 幼苗 细胞壁物质 膜 脂质 N 有机酸 糖类 重建

酰胺等 运输 贮藏物质 脂肪 淀粉 乙醛酸循环 糖类 蔗糖 有机酸 蛋白质 氨基酸 N CO2 酰胺其他氮素 运输化合物 种子 分解

8.植物的生长为何表现出生长大周期的特性？

答：生长初期植株幼小，合成物质总量少，生长慢；生长中期植株光合能力加强，合成物质总量多，生长快；生长后期植株整体衰老，光和能力下降，物质合成速度减慢，生长减慢后停止。

9.利用组织培养技术将菊花叶的切片培养为一株完整的植株，要经过哪些步骤？ 答：①.愈伤组织→芽→诱导生根→小植株→幼苗；

②.愈伤组织→液体悬浮细胞→球形期（胚的形成）→心形及鱼雷形的胚→子叶期→小植株→幼苗。

10.用你所学的知识解释“根深叶茂”、“本固枝荣”、“旱长根、水长苗”。 答：“根深叶茂”、“本固枝荣”：地上部分与地下部分是相互依赖的。地下部的根负责从土壤中吸收水分、矿物质、有机质以及合成少量有机物、细胞分裂素等供地上部分使用，但根生长所必须的糖类、维生素等需要由地上部供给。 “旱长根、水长苗”：根在土壤容易得到水，地上部分水分要靠根供应，缺水时地上生长受一定的抑制，为获取水分根的相对质量增加；当土壤水分较多时，由于透气性不良，根的生长受到抑制，地上部分水分充足生长旺盛，因而根冠比增加。 11.为何植物有顶端优势？如何利用顶端优势指导生产实践？ 答：“生长素学说”：顶芽合成生长素并极性运输到侧芽，抑制侧芽的生长。 生产实践：①.调节植物株型；②.生产上增加植物侧枝利于多开花多结果。 12.植物地上部与地下部相关性表现在哪些方面，在生产上如何应用？ 答：表现在：植物地上部与地下部相互依赖、相互制约。

生产上：常用水肥措施调控作物的根冠比，促进收获器官的生长，以达到增产的目的。 对于收获器官是地下部分的作物（如甘薯），前期应保证充足的水肥供应，以促进茎叶的生长，加强光合作用；而在后期则应减少氮肥和水分的供应，增加磷、钾肥。以利于光合产物向下运输及淀粉的积累，从促进薯块增大。

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