植物生理学复习资料

绪论

生长发育：生长发育是植物生命活动的外在表现。生长是指增加细胞数目和扩大细胞体积而

导致植物体积和质量的增加。发育是指细胞不断分化，形成新组织、新器官，即形态建成，具体表现为种子萌发，根、茎、叶生长，开花，结实，衰老死亡等过程。

信号转导：信号转导是指单个细胞水平上，信号与受体结合后，通过信号转导系统，产生生

理反应。

农业生产实践原理：“多粪肥田”、“积力于田畴，必且粪灌”——施肥与灌溉 “种，伤湿、郁，热则生虫也”——种子安全贮藏的基本原则 “曝使极燥”——降低种子含水量

“日曝令干，及热埋之”——热进仓窑麦法

“正月一日日出时，反斧斑驳驳椎之”——嫁接技术/使树干韧皮部受轻伤，有机物质向下

运输减少，地上枝条有机营养相应增多，促使花芽分化，有利于开花结实。

第一章

植物体内水分存在的状态 束缚水（bound water）：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分 自由水（free water）：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 自由水/束缚水比值高，植物代谢强度大 自由水/束缚水比值低，植物抗逆性强 植物细胞对水分的吸收 理解水分跨膜运输的途径 渗透作用（osmosis）：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。 细胞吸水情况取决于细胞水势：典型细胞水势=溶质势+压力势+重力势+衬质势 相邻两细胞间的水分移动方向，取决于两细胞间的水势差异，水势高的细胞中的水分向水势低的细胞流动。

根系吸水和水分向上运输

根系吸水的途径有三条：质外体途径、跨膜途径、共质体途径 根压（root pressure）：因根部细胞生理活动导致皮层细胞和中柱细胞之间产生水势梯度，

从而引起水分进入中柱产生的压力，称为根压。

根压的证明；伤流、吐水 蒸腾拉力（transpiration pull）：因叶片蒸腾作用导致叶片和根部之间的组织、细胞产生水势

梯度而引起根部吸水的动力称为蒸腾拉力。

蒸腾作用（transpiration）：水分以气态形式通过植物体表（主要是叶片）从体内散失到体外

的现象。

蒸腾作用的生理意义：1.植物对水分吸收和运输的主要动力

2.植物对矿物质盐类吸收和运输的主要动力 3.降低叶片温度

合理灌溉的生理基础〈水分平衡：植物吸水量足以补偿蒸腾失水量的状态。〉

作物需水规律

代谢能力：C4植物优于C3植物。

生殖器官形成期和种子发育期（灌浆期）为水分临界期。 合理灌溉的指标

形态指标：幼叶凋萎、茎叶暗绿或变红、生长减慢

生理指标：叶片水势、细胞质液浓度、渗透势、气孔开度 节水灌溉的方法

喷灌、滴灌、调亏灌溉、控制性分根交替灌溉

第二章

植物必需的矿质元素

来自水或二氧化碳的碳、氧、氢和来自土壤的氮、铁、钙、镁、磷、硫，植物对这些元素需要量相对较大，称为大量元素。C、H、O、N、K、 Ca、 Mg、 P、 S

其余氯、铁、硼、锰、锌、铜、镍和钼8种来自土壤的元素，植物需要量极微，稍多即发生毒害，称为微量元素。Cl、 Fe、 B、Mn、Na、 Zn、 Cu、Ni、Mo

氮N：氮是蛋白质、核酸、辅酶、叶绿素、某些植物激素(如生长素)、维生素（如B1、B2、

B6等）、生物碱的组成元素；生命元素

氮过多：植株徒长，叶深绿，抗逆性差，成熟期延迟

缺氮：植株矮小、叶片早衰变黄，由下部叶片开始逐渐向上发展。

磷P：磷是核酸、磷脂、辅酶、植酸等的重要成分，参与物质和能量代谢、信号转导。 缺磷症状：叶色暗绿或紫红色（老叶先出现），成熟期延迟。

钾 K：通常以离子形式存在，作为酶的辅因子和渗透调节作用。

钾促进糖分转化和运输。 缺钾时，叶片变黄，坏死。

硫S：硫是含硫氨基酸（Cys、Met）、辅酶A、谷胱甘肽、生物素、硫氧还蛋白、铁硫蛋白、

固氮酶等的组分。

缺硫症状与缺氮相似，但症状从成熟叶和嫩叶发起。

硼B：硼与甘露醇、甘露聚糖、多聚甘露糖醛酸等细胞壁组分组成复合体，参与半纤维素合

成；参与花药发育和花粉管萌发等生殖过程。抑制有毒酚类积累。

缺硼症状：有性生殖过程受阻；丧失顶端优势；酚类含量提高。

实例：鄂苏油菜“花而不实”、棉花“有蕾无铃”，黑龙江小麦不结实 增强细胞壁结构稳定性的元素：B、Si、Ca 参与光合放氧过程的离子：Cl－、Mn2＋ 参与生物固氮的元素：Fe、S、Ni、Mo 缺铁：华北果树“黄叶病”（叶绿素合成） 缺锌：吉、闽玉米“花白叶病”，华北果树“小叶病”（IAA、叶绿素合成）

缺钙：番茄蒂腐病，莴苣顶枯病，芹菜裂茎病，菠菜黑心病，白菜干心病（以果胶酸钙形式参与胞间层形成）

细胞对矿质元素的吸收

离子跨膜运输的方式：被动运输、主动运输、胞饮作用

离子（或溶质）跨过生物膜需要代谢供给能量，逆电化学势梯度向上进行运输的方式。

离子的跨膜运输是利用膜上ATP酶催化ATP水解释放的能量来进行的。 质膜上的离子泵主要有质子泵：又称为H+-泵ATP酶或H+-ATP酶

钙泵：又称为Ca2+-ATP酶或（ Ca2+, Mg2+）-ATP酶

植物体对矿质元素的吸收

交换吸附（exchange adsorption）：根部细胞呼吸产生的CO2和H2O生成H2CO3，进而解离产

生H+ 和HCO3- 能分别与周围溶液或土壤颗粒吸附着的阳离子和阴离子交换，使盐离子被吸附在根细胞表面。

植物地上部分对矿质元素的吸收（根外营养）：

途径：气孔和角质层裂缝（主要）→表皮细胞细胞壁中的外连丝→表皮细胞→叶脉韧皮部 优点：1.作物生长后期根系吸肥能力减弱；

2.某些矿质元素（如Fe2+、Mn2+ 、Cu2+ ）易被土壤固定； 3.用量少、效果快。

合理施肥的生理基础

根据矿质元素的生理功能和作物需肥规律，适时适量施肥。 ——作物需肥规律：禾本科作物：多施磷肥。

根茎类作物：多施钾肥。 叶菜类作物：多施氮肥。

一般作物的营养最大效率期为生殖生长期，如水稻、小麦的幼穗形成期，油菜、大豆的开花期。

——合理追肥的指标

形态指标：植株形态、叶片颜色

生理指标：功能叶的营养元素含量、测土配方施肥 ——发挥肥效的措施 适当灌溉 适当深耕

改善施肥方式：根外施肥、深层施肥

第三章

光合作用（photosynthesis）：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和H2O，制造有机物并释

放O2的过程。

类囊体（thylakoid）：光合细胞或叶绿体中由1层生物膜闭合而成的扁囊状片层结构。是光

合作用

基粒（grana）：高等植物的叶绿体内，由若干个扁囊状片层结构垛叠而成的浓绿色颗粒状结

构。是光合作用能量转化的场所。 色素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 功能 1.收集和传递光能 2.光能转化为电能 收集和传递光能 收集和传递光能，保护叶绿素 收集和传递光能，保护叶绿素 光合作用过程

按需光与否分：

光反应（light reaction）：需光 碳反应（Carbon reaction）：暗处、光下均可进行 按能量转变过程分：

原初反应：光能的吸收、传递和转换

电子传递和光合磷酸化：电能转化为活跃的化学能 碳同化：活跃的化学能转变为稳定的化学能 光合作用各种能量转变的概况！ 能量转变光能（光化学反应）活跃的化学能稳定的化学能 贮存能量的物质量子电子 ATP、NADPH 糖类等 完成能量转变的过程原初反应电子传递、光合磷酸化碳同化 进行转变的部位基粒类囊体基粒类囊体叶绿体基质 光、碳反应光反应光反应碳反应 原初反应(primary reaction)：光合作用中，叶绿素分子受光激发引起的第一个光化学反应，包括色素分子对光能的吸收、传递和转换。 电子传递。光合磷酸化（photophosphorylation）：叶绿体利用光能产生跨类囊体膜的质子动

力势驱动ADP和无机磷酸合成ATP的过程。

碳同化（CO2同化， CO2 assimilation）：绿色植物叶绿体基质中，利用光反应形成的同化力

（ATP和NADPH）将CO2还原为糖类的过程。

场所：叶绿体基质

途径：卡尔文循环（C3途径）=所有植物光合作用碳同化的基本途径。

C4途径

景天酸代谢途径（CAM途径）

? C3植物、C4植物和CAM植物光合、生理特性比较

特性 C3植物 C4植物 CAM植物

叶片解剖结构维管束鞘细胞不发维管束鞘细胞发达， 维管束鞘细胞

达，内无叶绿体内有叶绿体 不发达

碳同化途径C3途径在不同细胞中 在不同时间的

存在C3和C4途径两条途径

最初CO2受体RuBP细胞质中PEP; 暗中PEP；

维管束鞘细胞中RuBP 光下RuBP

光合初产物 PGA OAA 暗OAA; 光PGA 催化CO2羧化高 Rubisco 叶肉细胞有高 暗中高 PEPC 光呼吸高光呼吸低光呼吸 低光呼吸

光呼吸植物的绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过程。

反应特点：

1第一步反应是由Rubisco催化的加氧反应； 2光呼吸底物为乙醇酸

3光呼吸需叶绿体、过氧化物酶体、线粒体3种细胞器协同参与，其中， O2的吸收在叶绿体和过氧化物酶体， CO2的释放在线粒体。

意义：-干旱或强辐射条件下，光呼吸消耗多余能量，保护光合器官，避免光抑制。

-光呼吸回收75％的碳，避免过多损失。 -参与氮代谢和C1代谢。

影响光合作用的因素

光照：光是光合作用的原动力

光是叶绿素生物合成和叶绿体发育的必要条件。 碳同化过程中许多酶的活性受光的控制 光影响其它环境因子间接影响光合作用。

光饱和点(light saturation point)：当达到某一光强时，光合速率不再增加，而表现出光饱和

现象，这时的光强称为光饱和点。

光补偿点(light compensation point)：同一叶片在同一时间，光合作用吸收的CO2和光呼吸与

暗呼吸释放的CO2等量时的光强。

当光能超过光合系统所能利用的数量时，光合功能下降“光抑制”

CO2：CO2补偿点(CO2 compensation point)：当光合作用吸收的CO2与呼吸作用和光呼吸释

放的CO2等量时,环境中的CO2浓度称为CO2补偿点。

温度 矿质元素 水分 日变化：“午休”现象

[因为该时水分供应紧张，空气湿度较低，引起气孔部分关闭，同时也由于光合作用的光抑制所致}

植物对光能的利用

提高作物光能利用率的途径：

延长光合时间：提高复种指数，延长生育期，补充光照。

提高光合效率：培育高光效品种，控制光照、CO2、温度、水分、矿质营养等条件，

降低光呼吸；喷施NaHSO3。

第四章

呼吸作用的概念和生理意义

呼吸作用（respiration）：生活细胞将体内的某些有机物在酶的参与下逐步氧化分解释放能量

的过程。包括有氧呼吸和无氧呼吸。

呼吸代谢途径

糖分解的3条途径：1.糖酵解：葡萄糖、葡萄糖-1-磷酸或果糖等己糖在无氧状态下分解成丙

酮酸的过程。在细胞质中进行。

2.三羧酸循环：糖酵解的产物丙酮酸在有氧条件下彻底氧化分解形成

CO2和水的过程，由于该过程包含一个三羧酸和二羧酸的循环，故称为三羧酸循环（TCA环）。在线粒体进行。

3.磷酸戊糖途径（PPP）：高等植物细胞中，葡萄糖被细胞质和质体中的可溶性酶直接氧化，产生NADPH和磷酸糖的酶促催化过程，其特点是不经过无氧呼吸生成丙酮酸而进行的有氧呼吸。

生理意义：（1）产生大量NADPH，为各种合成反应提供还原力；（特别是脂肪合成）

（2）中间产物为其它化合物的合成提供原料；（ 4-磷酸赤藓糖参与多种次生代谢物的合成，因而与植物抗病相关） （3）该途径大多数中间产物和酶与光合作用卡尔文循环相同，因而可与光合作用联系起来。

电子传递和氧化磷酸化

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