植物生理学总复习

植物生理学总复习

Chapter1 Water Relationship in Plant (植物的水分代谢)

自由水和束缚水(p5) 水势和溶质势(p7) 渗透作用(p7) 暂时萎蔫和永久萎蔫(p11) 伤流 吐水 根压 共质体和质外体 土壤有效水 蒸腾拉力 蒸腾作用 蒸腾速率 蒸腾效率 蒸腾系数（需水量） 水分临界期 水分利用效率 吸胀吸水 代谢性吸水 水通道蛋白 小孔定律

Section1 Role of water in plant life

一、水的结构与理化性质

二、Water content and status in plant(植物的含水量及水分在植物体内的存在状态) Water content。植物种类和部位差异。

Status。Free water and bound water。束缚水/自由水比值对生命活动和代谢的影响，为什么？

三、水在植物生命活动中的重要作用

1.水是原生质的组成成分。2.水是植物代谢过程中的重要原料3. 水是植物对物质吸收和运输的溶剂。4.水分能保持植物的固有姿态。5.Balance plant temperature。 第二节 植物细胞对水分的吸收

(1) 渗透性吸水(2) imbibition absorption; (3) metabolism absorption。 一、Osmosis absorption by plant cell for outside细胞的渗透性吸水 (一)Free energy and water potential

纯水的水势为零Ψw0=0。溶液的水势就小于0，为负值。溶液越浓，其水势的负值越大。

(二)Osmosis and osmotic potential

渗透势Ψs (osmotic potential)也称溶质势Ψs (solute potential)。Ψs=-0.0083iCT。

(三)Plant cell is a osmotic system Cell wall (cellulose)——A permeable membrane。

Plasmic membrane and tonoplast——A semipermeable(selective) membrane。

质壁分离(plasmolysis)和质壁分离复原(deplasmolysis)。①原生质层具有选择透性。②判断细胞死活。③测定细胞液的溶质势，进行农作物品种抗旱性鉴定。④测定物质进入原生质体的速度和难易程度。

(四)Water potential consists in the plants植物细胞的水势

植物细胞水势主要是由上述3个成分组成的。Ψw=Ψs+Ψp+Ψm……。 各种情况下的变化和外界之间的水分交换： Ψw=Ψs+Ψp

细胞吸水充分膨胀(Ⅱ)体积最大，Ψw=0，Ψp=-Ψs； 初始质壁分离时(Ⅲ)，Ψp=0，Ψw=Ψs 负压力下。

(五)Water movement between the cells in plant,取决于水势。 三、Metabolic absorption of water of plant cell

Water channel proteins or aquaproteins。

Section2. Absorption of water by plant root

二、Absorption of water by plant root植物根系对水分的吸收 根毛区是吸水的主要部位。栽植物时要带土

(一)Active absorption of water——伤流(bleeding)、根压(root pressure)和吐水(guttation)。主动吸水与根系的呼吸作用有密切关系。

(二)passive absorption of water ——蒸腾拉力。 主动吸水和被动吸水在根系吸水过程所占比重。 三、Environmental factors affecting water absorption of root

1． soil available water (土壤有效水, 土壤可利用水）——萎蔫可分暂时萎蔫(temporary

wilting)和永久萎蔫(permanent wilting)克服方法。 2． soil O2

3． Soil temperature，夏季中午不能给植物浇冷水？

4．Soil solute concentration土壤溶液浓度 ——施用化肥农药过量产生\烧苗\现象。

Section4 Transpiration

一、Location of transpiration 皮孔的蒸腾和叶片蒸腾。

角质层蒸腾(cuticular transpiration)和气孔蒸腾(stomatal transpiration)。 二、stomatal transpiration

Stomata distribution： 上表皮型，下表皮型，上下表皮。 经过气孔的蒸腾速率要比同面积自由水面的蒸发速率快50倍以上。 2 law of stomatal diffusion—micro-pore diffusion， perimeter diffusion

三、Mechanism of stomatal open and close

stomatal complex structure: 取决于保卫细胞壁中径向排列的微纤丝(microfibrils)。 starch-sugar conversion theory (淀粉--糖转化学说)。

2、inorganic ion uptake theory or potassium ion pump theory(无机离子吸收学说又叫钾离子学说。 苹果酸生成学说(malate production theory)。

归纳来说，糖、苹果酸和K+、Cl-等进入液泡，使保卫细胞的水势下降，吸水膨胀，气孔就开放

(四)影响气孔运动的因素

1、light。 蓝光更加敏感。2、CO2。 3．Atmosphere relative humidity。 4、temperature 5、leaf water and potassium contents。 6、plant hormones。ABA、CTK、IAA。 7、chemical inhibitors。

三、Internal and environmental conditions affecting transpiration (一) Effect of internal factors on transpiration

气孔频度、气孔开度、叶片水分状况，CO2 和离子（特别是钾离子含量），ABA等 叶面积和叶片内部面积大小——移栽树木及其它苗时剪去部分叶片。 (二) Effect of environmental factors on transpiration

1、light。 2、Atmosphere relative humidity。 3、Air temperature。4、Wind。5, air CO2。

蒸腾作用的昼夜变化。

四、Role and index of transpiration

（一）Role （二）测定指标

1、蒸腾速率(transpiration rate) 2、蒸腾效率(transpiration efficiency)。 transpiration coefficient ,water requirement。

Section5 Water transport in plant

一、pathway of water transport

1． 根与叶的径向运输。根部内皮层细胞的凯氏带阻碍了水分的运输， 2． 茎中的纵向运输。导管（被子植物 ）或管胞（裸子植物）. 二、水分沿导管或管胞上升的动力 (1)下部的根压；(2)上部的蒸腾拉力。

蒸腾－内聚力－张力学说(transpiration-cohesion-tension theory)

Section 6 Effective irrigation based on water physiology

一、Principle of plant water requirement 作物的需水规律 2，growth stages：少——多——少的规律。

水分临界期(critical period of water),一般在花分母细胞减数分裂到四分体时期，禾谷类作物有两个水分临界期，即拔节期（相当于花分母细胞减数分裂到四分体时期）。 二、Effective index

(二) physiological index 叶组织的相对含水量,叶片水势日变化。

Chapter2 Plant mineral nutrition

除了水分以外,植物还需要营养元素来维持其正常的生命活动。营养元素有的是植物体内重要化合物的组成成分，构成植物体的结构；有的作为激活剂，参与酶促反应或能量代谢；有的则具有缓冲或渗透调节等功能。还有的是多功能兼有。植物的营养元素主要由根系从土壤或水溶液中吸收，也有来自空气中的营养元素。因此,把植物对矿质元素(包括氮)的吸收、转运和同化,通常称为矿质营养(mineral nutrition)。由于矿质元素对植物生命活动影响巨大,而土壤又往往不能及时满足作物的需要。因此,施肥就成为提高产量和改进品质的主要措施之一。

第一节 Essential elements for plant

溶液培养 必需元素 大量元素 微量元素 单盐毒害 生理酸性盐 生理碱性盐 生理中性盐 平衡溶液 Donnan平衡 元素的再利用 养分临界期 养分最大效率期 离子拮抗作用 根外追肥 有益元素 协同效应 离子通道 *钙调蛋白

一、elements in plant

灰分含量：盐生植物45%>陆生植物约为5-15%>水生植物1%

老年的植株或部位的含量大于幼年的植株或部位,叶片>木材。 二、plant essential elements and its identification

(一) standard for plant essential elements 三条标准.:全缺乏不能完成生活史。专一的缺素症状，直接的功能

(二) methods for identifying plant essential elements 溶液培养法(简称水培法)或砂基培养法。

注意的问题和应用。

(三) kinds of plant essential elements 有17种元素:碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)、氯(Cl)、镍(Ni)。

大量元素(Major element或macroelement)和微量元素(trace element或microelement) 有益元素。

三、physiological functions and deficient symptoms of plant essential elements (一) physiological functions and deficient symptoms of macroelements nitrogen (N)、phosphorus (P)和potassium (K)全部。

4、calcium (Ca)——生长点坏死，大白菜“干心病”，苹果“疮痂病”。

5、magnesium (Mg)。——老叶脉间失绿,网状脉(双子叶植物)和条状脉(单子叶植物)。 6、sulfur (S)——新叶均一失绿。

(二) physiological functions and deficient symptoms of microelements 1、iron (Fe)——幼叶脉间失绿——黄白——灰白。 2、copper (Cu)——蚕豆花瓣上黑色“豆眼”退色。 3、zinc(Zn)——果树小叶病。

4、manganese(Mn)——新叶脉间缺绿,有坏死小斑点(褐或黄)。

5、boron 硼——油菜“花而不实”;甜菜“心腐病”,萝卜“黑心病”，黄瓜开裂。棉花叶柄有褐色或暗绿色环带。

6、molybdenum(Mo)——豆科植物不结或少结根瘤。 (三) beneficial element 1、sodium (Na)——甜菜。 2、silicon (Si)——禾谷类作物。 3、Aluminum (Al)——茶树生长所必需

Section2 Absorption of mineral elements by plant cell

一、Functions and structures of biomembrane

(一) Physiolgical functions of biomembrane( 举例说明生物膜在生命活动中的重要功能) (二)Chemical components of biomembrane

1、膜蛋白。膜的功能越复杂,膜蛋白含量越高。内在蛋白(intrinsic protein)或整合蛋白(integral protein)。

2、膜脂。 膜脂主要是磷脂和糖脂。

3、膜结构中的糖类。 膜上的糖类主要是以糖脂和糖蛋白的形式存在。 (三)conformation of biomembrane

单位膜(unit membrane)和“流动镶嵌模型”。

二、Passive absorption of mineral elements by plant cell

(一) diffusion 离子扩散——电化学势梯度。有其特殊的通道。 (二) Donnan equilibrium及计算。

二、Active absorption of mineral elements by plant cell (一)Carrier theory 细胞吸收离子存在饱和效应和存在竞争现象。

(二) Ion channel theory K+通道、Na+通道、Ca2+通道和Cl-通道。一类受膜电势调控，一类受外部因素如光照、激素等调控。

(三)Ionic pump theory——H+—ATP酶和Ca2+—ATP酶。

Section 3 Absorption of mineral elements by plant

一、Characters of mineral absorption of plant root

(一)吸收水分和养分在吸收区域,吸收机理和吸收量上都有相对独立性。 (二) Toxicity of single salt and ion antagonism

(三) physiologically acid salt and alkaline salt（真正意义上的理解。） 二、Environmental conditions affecting mineral nutrition absorption by root (一)Temperature (二)O2 (三)pH (四) Interaction between ions 为什么？ 四、Absorption of mineral elements by leaf——根外追肥或叶面营养(foliar nutrition)及注意问题。

Section4 Nitrogen assimilation

一、

Nitrate assimilation

(一) Reduction of nitrate to nitrite ——硝酸还原酶——FAD、Cytb（Fe）和Mo——NADH2——细胞质中。

（二）Reduction of nitrite to ammonia——亚硝酸还原酶——Fe和Mo——NADPH——叶绿体。

硝酸盐的还原与光合作用的关系。 二、Ammonia assimilation 谷酰胺合成酶-谷氨酸合酶。

Section5 Transportation of mineral nutrition in plant

二、Transport pathways of mineral nutrition (一)矿质在根内的径向运输 质外体和共质体途径。

(二)离子在植物体内的纵向运输 根系吸收的通过木质部为主，叶片吸收的韧皮部占主导。

三、Distribution and reutilization of mineral elements in plant 再利用的元素缺素症从老叶开始——N、P、K、Mg、Zn。

不能再利用元素缺乏时幼嫩部位先出现病症——S、Ca、Fe、Mn、B、Cu、Mo等,其中以Ca最难再利用。

Section6 Effective application of nutrition based on nutrient

physiology

一、The law of nutrition requirement for plant

(一)作物一生的需肥特点及施肥 营养临界期和营养最大效率期——“麦浇芽”和“菜浇花”。

(二)根据不同作物收获对象施肥 叶菜类、桑、茶、麻——多施氮肥， 块根,块茎类——多施磷、钾、硼。

二、Index of effective application of nutrition

(二)追肥的生理指标 ——叶绿素，酶类活性，营养元素含量，酰胺与淀粉含量。

Chaper3 Photosynthesis in Plant

温室效应 集光（天线）色素 作用中心色素 荧光现象 光合膜 原初反应 光合链 光合强度 光合单位 同化力 假环式电子传递 非环式光合电子传递 环式电子传递 PQ穿梭 光合磷酸化 红降现象 C3途径 C4途径 CAM途径 光调节酶 Rubisco 光呼吸（C2途径） CO2补偿点 CO2饱和点 光补偿点 光饱和点 光合量子效率 光合量子需要量 光能利用率 爱默生效应（双光增益效应）

Section 1 Concept and significance of photosynthesis

一、Concept of photosynthesis

光合细菌?绿色植物光合?化能合成细菌 二、Significance of photosynthesis

温室效应(greenhouse effect)。温室效应将会对地球的生态环境造成怎样的影响?

Section2 Chloroplast and its pigments

一、Structure, component and development of chloroplast (一) Structure of chloroplast

叶绿体可随光照方向与强度发生位移和转向。弱光——与光源垂直,并将扁平面朝向阳光。强光——与光源平行,并将窄面朝向阳光。

结构与功能的联系： 外被膜()—permeability 被膜(envelop) 内被膜()—selective permeability (H2O,O2,CO2— Free, Pi,TP,aa--Transporters) 光合色素、光合链——原初反应、电子传递和光膜 合磷酸化（光合膜photosynthetic membrane） 叶绿体 （Chloroplast） 类囊体 (thylacoid) 腔—光合放O2

(二)Elements of chloroplast H2O—75-80%。

Proteins: 30-50%——糖protein

Dry matter Lipids: 20-30%, 优势的为MGDG（单半乳糖基甘油二脂） 和DGDG，PG只10%左右——膜结构特殊 Pigments:8% Ash:10%

“板块流动模型”,高含量的不饱和碳烯酸——抗低温。 二、光合色素及其性质

叶绿素类(chlorophylls), a,b,c,d,e和细菌叶绿素a,b等 光合色素可分三大类: 类胡萝卜素类(carotenoids) 包括胡萝卜素和叶黄素; 藻胆素:有藻蓝素和藻红素

(phycocyanobilin) (phycoerythrobilin)。

(一)叶绿体色素的化学性质

1、Chlorophylls。 高等植物叶绿体中只含Chla和Chlb两种。 溶解特性：不溶于水,而溶于乙醇,丙酮和石油醚等有机溶剂, 镁卟啉是亲水的“头

部” ——叶绿素颜色的来源,，醇基(双萜)是亲脂的“尾部”。

皂化反应和取代反应（Mg2+?H+?Cu2+、Zn2+。 2、Carotenoids。类胡萝卜素——四萜化合物，都不溶于水,而溶于有机溶剂。胡萝卜素呈橙黄色,叶黄素呈鲜黄色。

一般叶绿素：类胡萝卜素约为3:1, Chla:Chlb也约为3:1左右。

(二) Optical characterestics of chloroplast pigments 叶绿体色素的光学特性 1、Absorption spectrum(吸收光谱)。叶绿素a和b吸收红光和蓝紫光区。

类胡萝卜素吸收蓝紫光。秋天树叶为何变红（黄） 2、Fluorecence and phosphorecence。 产生机制。 三、Relations between Chl synthesis and environments (一) Chl biosynthesis

(二) Environmental coditions influencing Chl biosynthesis 为什么？

Section 3 Mechanism of photosynthesis

光合机理分为三个主要阶段:①原初反应;②电子传递和光合磷酸化;③碳同化。 一、Pimary reaction 原初反应

原初反应是光合作用的序幕,它包括光能的吸收,传递和光化学反应。 （一）Absorption of light energy 光子的能量与其波长成反比。 集光色素(light-harvesting 只起吸收和传递光能,不进 pig-ment,天线色素antenna 行光化学反应的光合色素。 pigment) Chlb, carotenoids, Cha 光合色素(most) Photosynthetic pigments 作用中心色素(reaction 吸收光或由集光色素传递而 centre pigment,又名“陷来的激发能后,生发光化学反 井”,trap) Cha (partial) 应引起电荷分离的光合色素

（二）Excited energy transfer ——诱导共振(inductive resonance)。 （三）Photochemical reaction 光化学反应是指反应中心色素分子受光激发引起的氧化还原反应——光能变电能。光合单位(photosynthetic unit)

hvDPA???DP*A?DP?A??D?PA?

二、Photosynthetic electron transport and photophosphorylation

电子传递和光合磷酸化——电能变为活跃的化学能（ATP和NADPH）。 (一)两个光系统 爱默生效应或双光增益效应。

1、photosystemⅠ (PSI, 光系统Ⅰ)——原初电子受体和供体。最终推动NADPH形成。

2、photosystemⅡ (PSⅡ，光系统Ⅱ) ——原初电子受体和供体 ——常与放O2相联系。

(二) 光合电子传递

1、Photosynthetic chain (光合链)。

H2O是最终的电子供体;在“Z”链的终点,NADP+是电子的最终受体。P680→P680*, P700→P700*是逆氧化还原电位梯度,需光能推动的需能反应。

PQ(plastoquinones，质体醌或质醌)——传递氢(H+和e-)。 PC(plastocyanin),质蓝素(或质体菁)—— PSI的原初电子供体。 Fd(Ferredoxin),铁氧还蛋白多种功能。 2、光合电子传递。

(1)非环式光合电子传递——产生O2,NADPH和ATP。 (2) 环式光合电子传递——产生ATP。

? (3) 假环式电子传递——形成超氧自由基(O2)。

1、 water photolysis and oxygen evolving(水光解与氧释放)。 放O2的动力学第3,7,11,15等每隔4次闪光出现一放氧高峰。

(三) photophosphorylation或photosynthetic phosphorylation（光合磷酸化） 非环式光合磷酸化,环式光合磷酸化和假环式光合磷酸化。

化学渗透学说(chemiosmotic theory)——动力为质子动力势(proton motive force), ATP形成的动力。

ATP与NADPH两者合称为“同化力”(assimilatory power)。

三、CO2 assimilation in photosynthesis——把ATP和NADPH中的活跃的化学能转化为稳定的化学能。三条:C3途径、C4途径和CAM途径。其中C3途径是最基本和最普遍的。

(一) C3 photosynthetic athway (Calvin cycle, RPPP)——C3植物, 例子：水稻、棉花、麦子、油菜、菠菜、青菜、萝卜等

C3途径在叶绿体间质中进行,大致分为三个阶段（能记住全过程更好）。 1. Carboxylation (羧化阶段)。CO2固定成为3-PGA的过程。在RuBPCase或RuBP羧化酶的羧化下。

2. Reduction(还原阶段)。这是利用“同化力”把3-PGA还原为3-GAP的过程。 3. Regeneration RuBP再生阶段。

C3途径固定1分子CO2实际消耗3分子ATP,2分子NADPH。5个光调节酶。 (二) C4 photosynthetic pathway (C4-dicarboxylic acid pathway)——C4植物,玉米、高粱、甘蔗、黍与粟等数种。

C4途径基本上可分为CO2固定, CO2转移和PEP再生三个阶段。

1.CO2 Fixation——叶肉细胞质内PEPCase催化PEP加HCO3-形成OAA。 PEPCase对HCO3-的亲和力很强

2. CO2 transfer。OAA形成苹果酸或天冬氨酸（叶肉细胞叶绿体中）——维管束鞘细胞质脱羧放出CO2——进入C3途径（维管束鞘细胞叶绿体中进行）。把C4途径看作为“CO2泵”。

3. PEP regeneration——PPDK（丙酮酸磷酸双激酶）在PEP再生时,实际消耗2分子ATP。C4植物固定1分子CO2为磷酸丙糖,实际消耗5分子ATP。 C4植物具有C4和C3两条固定CO2途径。特殊的结构特征。

(三) Crassulacean acid metabolism (CAM) pathway

CAM植物景天、仙人掌、菠萝、剑麻等。适应干热条件,气孔运动是昼闭夜开。光合特点。

(四) C3植物、C4植物、CAM植物的重要光合与生理特性。

(五) Synthesis and regulation of starch and sugar in photosynthesis sugar leaf(糖叶)和 starch(粉叶)。

1、synthesis regulation of sucrose——细胞质中由F-2,6-P灵敏调节。 2、Synthesis regulation of starch——叶绿体间质中，F-2,6-P不起作用。

Section 4 Photorespiration (C2 cycle)

光呼吸——乙醇酸的生物合成及其氧化代谢过程,完成全过程依次涉及到叶绿体、过氧化物体和线粒体三种细胞器。

一、Biosynthesis and metabolism of glycolic acid

1. Biosynthesis of glycolic acid ——Rubisco具有双重功能。

发生羧化反应,还是加氧反应的条件？

O2的消耗是在叶绿体和过氧化体,而CO2的释放则是在线粒体(少量在叶绿体)。

二、Physiological function of photorespiration 三、control of photorespiration

Section 5 Factors affecting photosynthetic rate

一、Internal factors affecting photosynthetic capacity 5.光合产物供求关系—— 源库关系。

二、Environmental factors affecting photosynthetic capacity (一) 光照

(1) light saturation point(LSP) and light compensation point(LCP)。注意植物光合类型和其他条件的变化。 (2) photoinhibition

2、光质。不同波长的光传递到作用中心的效率不一样。 (二) CO2

1、CO2 saturation point and compensation point。注意植物光合类型和其他条件的变化。

2、长期的高CO2对光合的影响。

(三)Temperature 注意植物光合类型和其他条件的变化。 (四)Water 水分亏缺幼叶光合降低更大。 1、气孔因子和非气孔因子的区别。

(五)Mineral nutrition Mn、Cl和Ca与放O2有关。

(六) O2 ——Warburg瓦布格效应。 三、光合速率的日变化和季节变化

（一）光合速率日变化及原因。

Section 6 Solar energy utilization efficiency and matter production

单位面积作物干物质所含热量（J）

光能利用率（%）= --------------------------------------------×100 单位面积太阳平均总辐射能（J）

（二）植物光能利用率的理论值。理论上量子需要量是8-10,量子效率则是1/8-1/10？

（三）提高光能利用率的方法。

Chaper 4 Respiration in plant

糖酵解 三羧酸循环 戊糖磷酸途径 呼吸链 P/O比 巴斯德效应 呼吸速率 末端氧化酶 细胞色素氧化酶 交替氧化酶 能荷 能荷调节 氧化磷酸化 抗氰呼吸 呼吸商 温度系数 呼吸最适温度 安全含水量 呼吸跃变

Section1. The concept and physiological role of respiration in plant

一、Concept of respiration

(一)Aerobic respiratin 呼吸底物是G。

(二)无氧呼吸(anaerobic respiration) ——发酵。

高等植物在短时间缺氧条件下(如淹水),体积较大的块根、块茎、果实的内部。 二、Physiological role of respiration

Section 2. Respiratory pathway of plant

一、Glycolysis------ 六碳糖变为两分子丙酮酸的过程（细胞质中）——NAD

重要中间产物：丙酮酸---丙氨酸 PEP——OAA

PEP——+E4P→C7??莽草酸途径??芳香族氨基酸、 植物激素。 二、TCA cycle (Tricarboxylic acid cycle)——

糖酵解产物丙酮酸,在有氧条件下,经三羧酸和二羧酸而逐步氧化分解,最终形成水和CO2的过程——线粒体间质中——NAD，FAD。 TCA循环的重要中间产物。 α-KG——Glu, 叶绿素， OAA----Asp, CH3CO-CoA----脂肪酸，NADH2 三、Pentose phosphate pathway——NADP

PPP是发生在细胞质中的葡萄糖-6-磷酸直接脱氢氧化。

作用：1.提供还原力NADPH2

2．提供中间产物。

R-5-P?dR5P??nuclear acid.

PEP——+E4P→C7??莽草酸途径?芳香族氨基酸、植物激素。 酚、醌类 油料种子形成，病虫害，开花等PPP增加。 判断：

Section3. Biological oxidation

一、Structure and function of mitochondria 外膜——透性大 被膜 内膜——强选择透性，有呼吸链，ATP 线粒体 (嵴) 合成酶，电子传递和氧化磷酸化 mitochondria “动力站” 间质 TCA循环酶类——TCA cycle DNA,RNA, Ribosome——部分遗 传自主性 二、Respiratory chain

氢传递体:NAD、FAD、FMN和UQ，

电子传递体:Cytb,Cytc, Cytaa3和Fe-s系统。 三、 Terminal oxidase:

（一）Mitochondria terminal oxidase（功能和金属元素）

1.Cytochrome oxidase——Cytaa3，

2.Alternate oxidase—Cyanide-resistant oxidase。

抗氰呼吸的电子直接传递给X，P/O比为1，导致这条途径主要产生热量。 (三) Non-mitochondria terminal oxidase

1、 Phenol oxidase。 Monophenol oxidase and Polyphenol oxidase: 多酚氧化酶活性在日常生活中应用。 2、Ascorbic acid oxidase。 四、Oxidative phosphorylation 氧化磷酸化解偶联。

Section 4 Regulation and organic substance synthesis associated with respiration

(一)Energy charge regulation。 [ATP]+1/2[ADP]

能荷= —————————— [ATP]+[ADP]+[AMP]

生活细胞的能荷一般稳定在0.75～0.95之间。

(二)Regulation of EMP pathway 巴斯德效应(Pasteur effect)。 F-2,6-P2调节

(四)Regulation of PPP -ATP,NADPH2

C6H12O6 G酸—6—

P

Section 5. Respiratory indexes and factors affecting respiration 一、Respiratory indexes

Respiratory Quotient,简称R.Q.)

释放的CO2摩尔（或体积） R.Q.＝------------------------------------------ 吸收的O2 摩尔（或体积） 不同底物的差别和计算。

二、Factors affecting respiration (二)Environmental factors 1、Temperature。

呼吸作用的最适温度

温度系数(temperature coefficient)(Q10): (t+10℃)℃时的呼吸速率 Q10＝───────── t℃时的呼吸速率

2、H2O——植物干燥种子的呼吸。

3、O2和CO2。

4、机械损伤和刺激。

Section 6 Respiration and Agricultural Production

二、Respiration and storage of seed——原理和方法，新的发展。 三、Respiration and storage of fruit——原理和方法，新的发展。

Chapter 5

Transpotation and partition of assimilate in plant

生长中心 源库单位 代谢源 代谢库 *糖和质子共运输 转运细胞

Section 1 Transformation of organic matter in plant

Glyoxylate bypass(乙醛酸循环) ——乙醛酸体(Glyoxysome)——脂糖转化的细胞器。脂糖转化完成后，乙醛酸循环和乙醛酸体随之消失。

Section 2 Transportation of organic matter in plant

一、Transportation systems of assimilate in plant （一）、Transport systems in short distance—apoplast and symplast

1. 胞内运输→扩散，原生质环流，运转器—Pi。 2. 胞间运输：Apoplastic和Symplastic transport： 胞间连丝结构和功能。 传递细胞结构和功能。 （二）、Transport system in long distance——Conduct tissue

1. Pathway for transport in phloem：

（1）Sieve tube and companion cell结构功能和寿命。 （2）Sieve cell and albuminous cell 二、Mechanism of assimilate transport

(一）、Elements of phloem sap “蚜虫吻针法” 90%以上是糖类，尤其是S。aa和酰胺。organic acids等。proteins、enzymes、plant hormones等。

inorganic ions：阳离（K+最多）》阴离子（Pi为多）,无NO3-。 值得注意的是筛管内H+浓度低（pH7.5-8.5），K+浓度高而外部H+浓度高（pH5-6），K+浓度低.

(二)、Transport direction

1. 双向运输，由“源”到“库”.

枝条或树杆环割；往往在上端形成瘤突。 “开甲”,“高空压条”.“树怕剥皮，不怕烂心”。

2. 横向运输——通过维管射线进行交换。

3. 不同运转通导，叶子——韧皮部下运。早春树木萌芽时——木质部上运，但块根。块茎萌发时——韧皮部上运。 (四)、Power of phloem transportation

1. Pressure flow hypothesis。

(五)、Loading and unloading in phloem ——糖和质子共运输模型。

Section 3 Partition of assimilate in plant（联系实际应用）

一、“源”和“库”的相互关系 二、The law of assimilate partition

1. 由“源”到“库”。 2. 同侧运转，就近供应 三、同化物的再分配与再利用：

Section 4 Factors affecting assimilate translocation

一、Internal factors 1. 细胞内蔗糖浓度 2.能源。

3.激素调节。 4. 库大小。

二、Enveronmental factors（大致了解）。

Chapter 6 Plant growth substance

植物激素 生长调节剂 极性运输 酸生长效应 酸生长理论 三重反应 偏上生长 激素受体 生长抑制剂 生长延缓剂 植物生长物质 Section 1 Auxins (IAA –Indole acetic acid) 一、Discover of IAA

-CH2COOH

N

二、Distribution and transportation of IAA in plant body 在生长旺盛部分积累较多。

IAA Polar transport IAA由形态学上端运输到形态学下端。 三、Biosynthesis of IAA 胚芽鞘、嫩叶和发育中的种子

2、Steps of Biosynthesis 1）色氨酸途径。与Zn的关系2) 非色氨酸途径。 四、Inactivation and degradation of IAA

1、IAA conjugation ——IAA—ASP,IAA—肌醇,IAA-G等。功能。 五、Physiological effects and application of IAA

1、促进细胞和器官的伸长——IAA促进生长机理： A．IAA活化基因：促进RNA和蛋白质的合成——慢反应。

2、促进细胞分裂和器官建成——插枝生根。

3、促进果实发育及单性结实——生产无籽果实。 4、保持顶端优势。

5、促进脱落——疏花疏果。

6、抑制马铃薯发芽。

7、促进菠萝开花，控制性别分化。 8、杀除杂草。

第二节 Gibberellic acid (GA) 一、Discover of GA 水稻恶苗病。

二、Structure of GA

GA的基本结构是赤霉烷(gibberellane), 它是一种双萜。C19-GA生理活性高于C20GA。

四、Biosynthesis of GA——甲瓦龙酸(甲羟戊酸mevalonic acid)。 五、Physiological role and application of GA

1、促进茎的伸长和细胞分裂 GA最显著的特点是促进全株长高，尤其是能使矮生突变型或生理矮生植株的茎伸长。

GA主要缩短细胞分裂间期,促进DNA复制。

机理：1)GA的存在而促进IAA合成水平的提高（合成增加，氧化减少，束缚水解）。2)增加胞壁可塑性。

连晚提前抽穗，杂交制种。 2、打破休眠，促进种子萌发

机理：诱导种子糊粉层中α-淀粉酶的合成。 应用：啤酒生产工业上的糖化。

3、促进抽苔和开花 ——代替低温和长日照的作用 4、促进座果和单性结实——无核葡萄。 5、控制性别表现——促进雄花的形成。

Section3 Cytokinin（CTK） 一、Discover of CTK 腺嘌呤衍生物。

二、Transportation and Biosynthesis

1. Transportation of CTK ——施于叶片或侧芽上虽然不能移动, 但如注入叶片主脉部位。

2. Biosynthesis of CTK——根尖1mm内。 异戊烯+AMP——IPT

三、Physiological role and application of CTK 1、促进细胞分裂及其横向增粗。 机理：A、促进核酸、蛋白质合成。 B、CTK改变mRNA形成的类型。

2、诱导器官分化。组织培养——CTK/IAA比值高时,愈伤组织可分化成芽。如CTK/IAA低时, 则形成根。

3、解除顶端优势, 促进侧芽生长。 4、延迟叶片衰老。保鲜

细胞分裂素延缓叶片衰老还与其促进RNA和蛋白质合成，维护生物膜功能、防止叶绿素破坏、促进气孔开放、清除自由基等过程有关。

Section 4 Abscisic acid 一、Discover of ABA 倍半萜类。

二、Biosynthesis of abscisic acid

1、 类萜途径(terpenoid pathway)。

2、 类胡萝卜素途径(Carotenoid pathway)。 四、Physiological role and application of ABA 1、ABA诱导气孔关闭。抗蒸腾剂。

2、ABA诱导芽休眠，抑制种子萌发。抗GA 3、促进器官脱落。

4、抑制生长和加速衰老。抗CTK。

5、ABA能提高植物抗逆性。——渗透素(Osmotin protein)。

Section 5 Ethylene（Eth） 一、Biosynthesis of Eth 2. biosynthetic pathway

Met——SAM——ACC——乙烯。

三、Physiological role and application of Eth

(一) “三重反应”。 (二) 果实催熟。 (三) 诱导脱落。

(四) 促进性别分化及开花 (五) 促进次生物质排出

Section 6 General principle and reaction between hormones

一、General principle of plant hormone reaction PLC——Ca2+和CaM——酶活化——代谢调节。

激素受体——细胞核——基因活化——蛋白质分子。

二、Reaction between plant hormones

Section 6 Other plant growth regulators（简介） 一、Brassinolide（BR）——油菜（Brassica napus)花粉。 1、 2、 3、

促进伸长，延缓叶片衰老。 促进作物生长, 提高产量。 提高作物的抗逆性。

二、Polyamines(Pas) 促进植物生长。延迟植物衰老。 三、Jasmonic acid (JA) 抑制生长，促进衰老

四、Salicylic acid(SA) 植物产生抗病性的信号物质。

Section 7 Plant growth regulators

一、Plant growth promotors

吲哚衍生物、萘的衍生物和氯代苯的衍生物。 细胞分裂素类。

二、Plant growth inhibitors

植物生长抑制剂是一类抗IAAS物质，作用不能被GA恢复。 (一) TIBA——大豆使植株矮化。 (二) 整形素——制作盆景。 三、Plant growth retardants

植物生长延缓剂是一类抗GA类物质，是GA生物合成的抑制剂。其作用部位为亚顶端分生组织，其效果不能被IAA所恢复。 (一) B9——果树。

(二) 矮壮素——抗倒伏。 (三) Pix——抗倒伏。

(四) PP333——防止连晚秧苗徒长。 四、应用生长调节剂应注意的问题

Chapter7 Plant Growth physiology

生长 分化 发育 生长大周期 生长协调温度 细胞全能性 脱分化 再分化 再生作用 外植体 生长最适温度 温周期现象 黄化现象 根冠比 * 生物钟 *光受体 *细胞骨架

Section 1 The concept of growth and development

一、 Growth and differentiation 分化可表现为不同的水平。

器官水平 组织水平 细胞水平 分子水平 二、Development

Section 2 Plant cell development

一、Cell mitotic stage(细胞分裂（分生）期)

(一) Cell cycle 分生细胞特点，细胞周期的重要物质变化。 (二) Cytoskeleton (细胞骨架)

微丝(microfilament,MF)、微管(microtubule,MT)和中间纤维系统(Intermediate filament,IF)组成和主要功能。 二、Cell elongation (enlarging) stage——特点

三、Cell differentiation stage——影响分化的主要因素。

Polarity，极性要求人们在生产中进行扦插时不可倒插。 三、Tissue culture

组织培养(tissue culture)——理论依据是植物细胞的全能性(totipotency) 培养基五类物质组成。

Section 3 Organ growth and differentiation

一、Apical growth and differentiation：

茎尖——茎、叶、分枝、花、次生根。

根尖——只有细胞分化，无侧生器官分化。 二、 Secondary growth and differentiation：

侧生分生组织——树木形成层，茎变粗和侧芽发生。

居间分生组织：间生分生组织——禾谷类节间下部（拨节、抽穗、 竹笋长高）。

基生分生组织——禾谷类叶片伸长，葱、韭菜等 叶伸长。 三．Regeneration and differentiation

插条生根、嫁接、伤口愈合等。

Section 4 plant growth

一、Seed germination

(一)Environment affecting seed germination 1、Water的作用。 不同成分种子吸水差别。

2、Temperature 发芽最适温度，变温比恒温更有利于种子萌发。 3、O2 不同类型种子要求不同，为什么？。

4、Light。有些植物的种子如莴苣，萌发还需要光，红光（660nm）促进萌发，远红光(730nm)可解除红光的促进效应。

(二)Physiology and biochemistry of seed germination

1、种子吸水过程表现快慢快。 怎么样区分活的或死（休眠）的种子。 2、呼吸作用快慢快慢,萌发初期RQ>1？。 3、核酸变化。

4、 贮藏有机物的转变。 5、激素的变化。

二、Grand period of growth

生长表现出 “慢一快一慢”的基本规律，总体表现为S型曲线，为什么？ 生产的促进或控制措施,应在生长加快之前。

Environmental factors influencing growth

1. Light 黄化——光形态建成。在播种密度上，要防止过密。 UV——高山植物生长矮小 2. Temperature.

生长的最适温度和协调最适温的差别。

植物生长的温周期现象(thermoperiodicity of growth)。 4. O2 in the soil——生产上中耕松土。

5.Mineral nutrition、缺乏生长不良，过多引起中毒。 三、Growth periodicity (一) Daily periodicity

植物生长速率,一般是白天大于晚上。 (二) Seasonal periodicity

1、Seasonal periodicity of bud——秋天短日照——ABA。 2、Seasonal periodicity of root。——“强迫休眠”。

三、Seed dormancy

(一) Reason and breaking of seed dormancy 四、Plant growth correlation （一）、Correlation between shoot and root

1、Exchange of substance and signal between shoot and root 2、Root-shoot ratio 及调节。 （1）H2O ——“蹲苗”、“拷田”。 （2）mineral nutrition——PK肥。 （3）、Light

(二)Correlation between main stem and branch——Apical dominance 保护和去除。

(三)Correlation between vegetation and regeneration——如何协调。

Section 4 Movement in plant

一、Tropic movement (一) Phototropism (二)Gravitropism (三)Chemotropism 二、Nastic movement (一)感夜运动

(二)感震性运动——羞草。 三、Circadian rhythm

物体内部的测时系统控制。

Section 5 Photoreceptor

一、光受体

(一)光敏素 具有红光（660）和运红光（730）的逆转效应。

(二)隐花色素 又名蓝光受体(blue light receptor UV——A受体)， ——黄素类或胡萝卜素——黄素蛋白(flavoprotein)——叶绿体运动等。 （三）UV——B受体——基因的表达有调控作用。

Chapter 8 Floral and reproductive physiology in plant

幼年期 春化作用 脱春化 光周期现象 光周期诱导 日中性植物 长日植物 短日植物 临界日长 临界夜长 光敏素 短夜植物 长夜植物 识别反应 集体效应

Section 1 Juvanility

一、Characteristic of juvanility

植株基部通常是幼年期,。

二、The way to shorten juvanility。

Section 2 Vernalization

需要春化植物包括一年生冬性植物，冬小麦，大麦，油菜等 二年生植物胡萝卜、甜菜、芹菜、天仙子

一些多年生植物如石竹、桂竹香、牧草、黑麦草。 一、Characteristics of vernalization

(一) Temperature and time of vernalization

在可以通过春化的温度下，温度越低，所需时间越短。就植物而言，通过春化作用所需温度越低落的植物，春化作用所需时间越长。

(二) The part to sense to low temperature——茎尖生长锥。细胞分裂的组织。 (三) The stage to sense to low temperature——种子春化和绿体春化。 (四) Devernalization及应用。 二、Mechanism of vernalization

1、代谢诱导假说 ——细胞分裂传递。 2、春化素假说 ——可转移。

春化素——GA？SA？。 3、春化有关基因。

四、Application of vernalization on production 1、春化处理和脱春化。 2、适期播种。 3、合理引种。

Section 3 Photoperiodism

一、Plant types of response to photoperiodism

短日植物: 苍耳、菊花、烟草、（秋）大豆、（晚）稻、（秋）玉米等。 长日植物:小麦、黑麦、天仙子、甜菜、胡萝卜等。 二、Characteristics of photoperiodism 1、Function of dark and light periods

（1）暗期决定植物成花——暗期光中断的红光和远红光的效应。 （2）、光期对植物成花的影响——开花数和花的质量。

2．Effects of temperature to floral——改变植物对光周期的反应——低温。 3．Photoperiod induction

光周期诱导在生产实践中的意义？ 三、Mechanism of photoperiod induction

1、Organ responsible to photoperiod stimulate——叶片，成熟叶比老叶和幼叶敏感。

2、Stimulus of floral---Florigen

3、 Inhibitors of floral

4、 Genes of floral

五、Application of photoperiodism on production

1、引种——引种共同原则。 2、适期播种。 3、调节开花期

Section 4 Phytochrome

一、Characteristics of phytochrome (一) 化学性质 (二) 光学性质

Pfr

Pfr?Pr 2、光敏色素Pr和Pfr两种形式,只有Pfr是生理活跃型,Pr在代谢上是惰性的。 二、Physiological function of phytochrome 三、Reaction mechanism of phytochrome (一)膜假说——电位变化和Ca的转移。

(二)基因调节假说——有几十种酶受光敏素调控。

Section 5 Morphology and physiology of floral

一、Changes in morphology and physiology of floral differentiation

单子叶植物生长锥开始伸长 双子叶植物生长锥膨大。

二、Sexual differentiation

B B A C A C D 1 2 3 4 萼片 花瓣 雄蕊 心皮 1 2 3 4A 4B 萼片 花瓣 雄蕊 心皮 胚珠 图2-1花器官发育模式的发展 性别分化的影响因素。

1、光稳定平衡(photostationary equilibrium),光稳态平衡值??Section 6 Physiology of fertilization

一、Structure and germination of pollen 1. Structure and components of pollen

壁:双层.外壁厚,坚硬有萌发孔.有识别蛋白. 花粉 内壁有弹性可伸展.有大量的水解酶.

核:营养核(1大)和生殖核[精子1个——二胞（核）花粉，精子

2个——三胞（核）花粉）。

花粉成分与育性：S、淀粉、Pro含量高，育性好。

虫媒花有高的色素含量，风媒花淀粉含量高。 2．Recognition 识别反应及机制。 二、Factors affecting fertilization (一) 花粉的活力。 (二)柱头的生活力。

(三) 环境条件如何影响？

三、Metabolic events of pistil before and after fertilization

呼吸速率的剧增，蕊组织生长素含量增加，雌蕊吸水,吸收盐分和同化物能力增强

Section 7 Development of seed and fruit

(三)Physiological and biochemical events during seed development 1、呼吸速率的变化。

2、贮藏物质的合成与积累。 （1）淀粉类种子。

（2）油料种子。脂肪的碘价（每100g脂肪所能吸收的I2的克数）上升,酸价（每中和100g脂肪所需要的NaOH mg数）下降。 （3）蛋白质种子 （4）植物激素变化。 （5）脱水。

3、外界条件对种子成熟和主要化学组成的影响。

二、Fruit development

(一) Fruit growth ——S形（苹果）, 双S形（樱桃）。

(二) Physiological and biochemical events during fruit ripening (四) 外界条件对果实发育和品质的影响。

Chapter 9 Plant Senescence and Organ Abscission

衰老 自由基 活性氧 离区与离层 脱落

Section 1 Plant Senescence and its program 一、Concept and types of plant senescence 1. Senescence。

2、types of plant senescence ?Senescence in whole。②Senescence in shoot。③Senescence by leaf abscission。④programmed senescence。 二、Program for plant senescence

（一）Cell senescence；包括细胞膜衰老和细胞器衰老。

1、Senescence in cell membrane。生物膜由液晶相向凝固相转化，膜脂的降解和过氧化；膜渗漏——磷脂酶(phospholipase)、脂氧合酶(lipoxygenase)和活性氧(active oxygen)。 2、Organelle senescence。 （二）Organ Senescence

1、Leaf senescence。叶绿素含量的下降、叶色变黄。 2、Seed aging。

Section2 Senescence Mechanism and regulation

一、 Senescence caused by nutrition exhaustion 二、Physiology and biochemistry during senescence

1、Senescence-associated genes（SAGs） expression。 2、Degradation of bio-mass-molecules。 3、Disorder of plant growth substance

（1）、CTK下降。

(2)Eth 、ABAJA 增加。

4、Free radicals break out and the capacities of scavenger systems decline. （1）feed radical种类。

（2）Free radical scavenging systems in plant (1)Antioxide substance——非酶保护系统 （2）、Protective enzyme system ——SOD Section3 Mechanism for Abscission

一、Abscission in anatomy and physiology

1 Abscission in anatomy——离区(abscission zone)。 2. Enzymes relative to abscission——Cellulase、、Pectinase、PEM、PG和Catalase。

3. Abscission and plant hormones。

(1)、IAAs——远基端/近基端相反结果。

(2)、Ethylene和ABA。

Section 4、Environmental factors influencing senescence and abscission Section 5 Control of senescence and abscission 一、 防衰种质利用。 二、改造基因延缓衰老

三、使用延缓衰老的植物生长物质

四、提供合适的外界条件。

Chapter 10 Stress Physiology

生长中心 源库单位 代谢源 代谢库 *糖和质子共运输 转运细胞

Section 1. Water stress in plant 一、Resistance of plant to drought

干旱：土壤干旱：久旱无雨，土壤缺乏有效水；

大气干旱，大气RH<20%，蒸腾腾>>吸水，时间长了也会导致土壤干旱。

生理干旱

Symptoms in plant after drought。 （一）、Mechanism of drought injure

1. Membrane damage 2. Metabolic disorder

（1）Redistribution of water among organs：下部叶片首先发黄脱落,胚胎组织（花，幼果）及幼嫩组织（幼叶，生长点等）枯萎。

（2）Photosynthesis decreases, while respiration rises after it lowers 导致植物饥饿而死。

（3）hydrolysis of nuclear acids and proteins.。

（4）Pro accumulation：①解NH3毒,②提高束缚水含量。 （5）Changes in plant hormones，IAA,CTK,GA↓，ABA ,Eth↑。 （6）Poisons accumulation。 3. Mechanical injure

失水导致植物原生质撕裂，引起死亡。 产生－S－S－。

（三）、Mechanisms of resistance to drought and the methods to increase the resistance 1. Mechanisms of resistance

（1）Morphology和（2）Physiology and biochemistry 2. Methods to increase the resistance

二、 Resistance of plant to flood （一）、Injures of flood to plant 涝害的实质是缺O2。

1.Injure in morphology and anatomy。 2. Injure in metabolism。 3.Nutrition disorder。 4.Changes in plant hormones。

5.Machinical injure and infection by harmful organism （二）、Mechanism of resistance to flood 1. Tolerance in tissues。 2. Tolerance in metabolism。

Section 2 Temperature stress

一、Freezing ( frost )injure

（一）Mechanism of freezing (frost )injure 1.Freezing：

Freezing in intercellular――细胞间隙结冰。。 Intracellular Freezing——胞内结冰。 2. damage of protein——二硫键假说。 3.Damage of biomembrane （二）、Chilling injure 1. Change in state of lipid

2. Metabolism disorder：青枯死苗（水稻）和黄枯死苗。 （四）、Methods to increase the resistance to low temperature. 二、 High temperature stress and heat resistance of plants. （一）、Reasons for heat injure 1. Indirect damage 2. Direct injure

二、Mechanism of heat resistance

High contents of saturated fatty acid和organic acid。 heat shock proteins

Section3 Salt stress and resistance to salt

1. 生理干旱。 2. 单盐毒害。 3. 破坏正常代谢。 二、抗盐性机理

泌盐。稀盐。拒盐。耐盐。

一、Freezing ( frost )injure

（一）Mechanism of freezing (frost )injure 1.Freezing：

Freezing in intercellular――细胞间隙结冰。。 Intracellular Freezing——胞内结冰。 2. damage of protein——二硫键假说。 3.Damage of biomembrane （二）、Chilling injure 1. Change in state of lipid

2. Metabolism disorder：青枯死苗（水稻）和黄枯死苗。 （四）、Methods to increase the resistance to low temperature. 二、 High temperature stress and heat resistance of plants. （一）、Reasons for heat injure 1. Indirect damage 2. Direct injure

二、Mechanism of heat resistance

High contents of saturated fatty acid和organic acid。 heat shock proteins

Section3 Salt stress and resistance to salt

1. 生理干旱。 2. 单盐毒害。 3. 破坏正常代谢。 二、抗盐性机理

泌盐。稀盐。拒盐。耐盐。

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