植物生理学

植物生理学

一章

水孔蛋白：是指细胞膜或液泡膜上具有选择性、高效转运水分的通道蛋白。活性受磷酸化和去磷酸化调节。

水势:在植物生理学中，水势（ψw ）就是每偏摩尔体积水的化学势。即水溶液的化学势（μw ）与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势（μ0 w ）之差（△μ w ），除以水的偏摩尔体积（Vw）所得的商。

水势ψw 可用下式表示：ψw= （μw –μ0w ）/ = △μw /

水粉临界期 : 是指植物对水分不足最敏感，最易受害的时期。需水量不一定多。

大题:

一细胞吸水过程中，体积和水势各组分的变化

1、强烈蒸腾下的细胞Ψp为负值

2、初始质壁分离细胞Ψp=0, Ψw=Ψs

3、细胞吸水Ψw=Ψp+Ψs;Ψp ,Ψs ,Ψw

4、充分吸水细胞Ψw=0，Ψp=-Ψs

二蒸腾作用的影响

A外界条件对蒸腾作用的影响

1)光照：光照↑,蒸腾速率↑。气孔开度↑，气孔阻力↓；气温和叶温↑，叶内外的蒸汽压差↑。

(2)温度：一定范围，温度↑，蒸腾↑。温度过低过高，蒸腾↓。

(3)湿度（RH）：RH↓，蒸腾↑；RH太低，气孔关闭，蒸腾反而又下降。

(4)风速：微风促进蒸腾。强风可能会引起气孔关闭或开度减小，内部阻力加大，蒸腾减弱。

(5)昼夜变化

B内部因素对蒸腾作用的影响

(1)气孔频度 (2)气孔大小(3)气孔下腔(4)气孔开度 (5)气孔构造

三根系吸水的动力：根压主动吸水；蒸腾拉力被动吸水

四影响根系吸水的土壤条件

1.土壤可利用水是指能被植物直接吸收利用的水。与土粒粗细和胶体数量有关。砂质土壤大于粘重土壤。

2.土壤通气状况 CO2浓度过高、缺乏O2 ，吸水量降低；供O2 ，吸水量增加

3.土壤温度低温：水和原生质粘度增加，水扩散速率下降；呼吸作用减弱，影响吸水；根系生长缓慢，有碍吸水表面的增加。“午不浇园”高温：根易木质化，导水性下降。

4.土壤溶液浓度根系细胞水势必须低于土壤溶液的水势，才能从土壤中吸水化肥施用过量或过于集中时，产生"烧苗"现象

五植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？

答：保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。

六气孔张开机理：

五．气孔运动调节蒸腾:

1.保卫细胞吸水膨胀－气孔口张开;保卫细胞失水收缩－气孔口关闭

+：光激活质膜上ATP质子泵，运出H＋→保卫细胞内的 pH升高，质膜超极化→驱动K＋透过质膜和液泡膜的K＋通道进入液泡中，伴随Cl-进入

苹果酸：照光→保卫细胞内的 CO2用于光合碳循环，pH升高→淀粉分解生成PEP→PEP3.与CO2反应，形成草酰乙酸，转变成苹果酸.

4.蔗糖:来源：淀粉水解转化产生蔗糖;光合作用合成蔗糖;从质外体中吸收。

变化：上午缓慢增加，较晚气孔关闭时浓度下降。

第二章

溶液培养法（水培法）：在含有全部或部分矿质元素的溶液中培养植物的方法。

大题：

一合理追肥的指标生理指标:叶中元素含量;酰胺含量作物以酰胺形式将过多氮素贮藏起来，如天冬酰胺 ;酶活性缺Mo，NR活性降低；缺Fe，过氧化物酶、过氧化氢酶活性降低。二影响根部吸收矿物质的条件:

温度;通气状况:通气良好，增加氧的含量，减少CO2 ，有利矿质营养的吸收。土壤溶液浓度 :一定范围内随浓度升高吸收增加。超出此范围，水势下降，运输蛋白限制。pH

三缺素症的诊断

病症从老叶开始，常缺乏N P K Mg Zn；病症从新叶开始，常缺乏Ca B Cu Mn Fe S；表现出失绿症，常缺乏Fe Mg Mn S N K

四植物吸收矿质元素的特点

（一）对盐分和水分的相对吸收

相互依赖：矿质须在溶液状态才被吸收，并随水分一起进入根部的质外体中；根系对矿质的主动吸收使根部的水势降低，有利于水分进入根部

相互独立：吸收矿质和水分的机理不同：吸收矿质以耗能的主动吸收为主，而水分则按水势高低进行被动运输。

（二）离子的选择吸收：是指植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和阴离子吸收的比例不同的现象。

（三）单盐毒害和离子对抗

单盐毒害：培养液中只有一种金属离子而对植物起毒害作用。

在单盐培养液中加入少量的含其他金属离子的盐，就能减弱或消除单盐毒害，这种离子间相互消除单盐毒害的现象,称离子对抗。

五植物细胞通过哪些方式来吸收溶质以满足正常生命活动的需要？

(一) 扩散：1.简单扩散：溶质从高浓度的区域跨膜移向浓度较低的邻近区域的物理过程。

2.易化扩散：又称协助扩散，指膜转运蛋白易让溶质顺浓度梯度或电化学梯度跨膜转运，不需要细胞提供能量。

(二) 离子通道：细胞膜中，由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。 (三) 载体：跨膜运输的内在蛋白，在跨膜区域不形成明显的孔道结构。 1.单向运输载体：（uniport carrier）能催化分子或离子单方向地顺着电化学势梯度跨质膜运输。 2.同向运输器：（symporter）指运输器与质膜外的H结合的同时，又与另一分子或离子结合，同一方向运输。 3.反向运输器：（antiporter）指运输器与质膜外侧的H结合的同时，又与质膜内侧的分子或离子结合，两者朝相反的方向运输。

(四) 离子泵：膜内在蛋白，是质膜上的ATP酶，通过活化ATP释放能量推动离子逆化学势梯度进行跨膜转运。

(五) 胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。

六简述植物体内铵同化的途径

答：①谷氨酰胺合成酶途径。即铵与谷氨酸及ATP结合，形成谷氨酰胺。②谷氨酸合酶途径。谷氨酰胺与α-酮戊二酸及NADH（或还原型Fd）结合，形成2分子谷氨酸。③谷氨酸脱氢酶途径。铵与α-酮戊二酸及NAD（P）H结合，形成谷氨酸。④氨基交换作用途径。谷氨酸与草酰乙酸结合，在ASP-AT作用下，形成天冬氨酸和α-酮戊二酸。谷氨酰胺与天冬氨酸及ATP结合，在AS作用下形成天冬酰胺和谷氨酸。

三章

1、聚光色素（天线色素）：只吸收和传递光能，不进行光化学反应的光合色素。

2、红降现象：用不同波长的光照射绿藻，研究其光合效率。当波长大于680nm(远红光)时，量子产额急剧下降。

3、光补偿点:叶片的光合速率等于呼吸速率，这时的光强称光补偿点

4、光饱和点:当达到某一光强时，光合速率就不再增加时的光强。呈现光饱和现象

5、光合链：类囊体膜上由两个光系统(PSⅠ和PSⅡ)和若干电子传递体，按一定的氧化还原电位依次排列而成的体系

6、增益效应：在长波红光(如680nm)之外再加上-些波长较短的光(如660nm)，光合作用的量子效率就会立刻提高。埃默森增益效应是由于光合作用的两个光反应，分别由光系统Ⅰ、光系统Ⅱ进行协同作用而完成的。

7、同化力：由于ATP和NADPHY用于碳反应中CO2的同化

8、光抑制：当光能超过光合系统所能利用的数量时，光和功能下降。

9、原初反应：光合作用的色素分子被光激发到引起第一个光化学反应为止的过程，包括光能的吸收、传递和转换过程。

一、.在光合作用过程中，ATP和NADPH是如何形成的？又是怎样被利用的？

答：（1）形成过程是在光反应的过程中。

非循环电子传递形成了NADPH：PSII和PSI共同受光的激发，串联起来推动电子传递，从水中夺电子并将电子最终传递给NADP+，产生氧气和NADPH，是开放式的通路。

循环光和磷酸化形成了ATP：PSI产生的电子经过一些传递体传递后，伴随形成腔内外H 浓度差，只引起ATP的形成。

非循环光和磷酸化时两者都可以形成：放氧复合体处水裂解后，吧H释放到类囊体腔内，把电子传递给PSII，电子在光和电子传递链中传递时，伴随着类囊体外侧的H转移到腔内，由此形成了跨膜的H浓度差，引起ATP的形成；与此同时把电子传递到PSI，进一步提高了能位，形成NADPH，此外，放出氧气。是开放的通路。

（2）利用的过程是在碳反应的过程中进行的。

C3途径：甘油酸-3-磷酸被ATP磷酸化，在甘油酸-3-磷酸激酶催化下，形成甘油酸-1，3-二磷酸，然后在甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用下被NADPH还原，形成甘油醛-3-磷酸。

C4途径：叶肉细胞的叶绿体中草酰乙酸经过NADP-苹果酸脱氢酶作用，被还原为苹果酸。C4酸脱羧形成的C3酸再运回叶肉细胞，在叶绿体中，经丙酮酸磷酸双激酶催化和ATP作用，生成CO2受体PEP，使反应循环进行。

二、光和作用的氧气是怎样产生的？

答：水裂解放氧是水在光照下经过PSII的放氧复合体作用，释放氧气，产生电子，释放质子到类囊体腔内。放氧复合体位于PSII类囊体膜腔表面。当PSII反应中心色素P680受激发后，把电子传递到脱镁叶绿色。脱镁叶绿素就是原初电子受体，而Tyr是原初电子供体。失去电子的Tyr又通过锰簇从水分子中获得电子，使水分子裂解，同时放出氧气和质子。3.试比较PSI和PSII的结构及功能特点。

4.光和作用的氧气是怎样产生的？

答：水裂解放氧是水在光照下经过PSII的放氧复合体作用，释放氧气，产生电子，释放质子到类囊体腔内。放氧复合体位于PSII类囊体膜腔表面。当PSII反应中心色素P680受激发后，把电子传递到脱镁叶绿色。脱镁叶绿素就是原初电子受体，而Tyr是原初电子供体。失去电子的Tyr又通过锰簇从水分子中获得电子，使水分子裂解，同时放出氧气和质子。

6.光合作用的碳同化有哪些途径？试述水稻、玉米、菠萝的光合碳同化途径有什么不同？答：有三种途径C3 途径、C4 途径和景天酸代谢途径。

7.一般来说，C4植物比C3植物的光合产量要高，试从它们各自的光合特征以及生理特征比

总体的结论是，C4植物的光合效率大于C3植物的光合效率。

12影响光合速率的外部因素

一．光照

1.光强

光合速率随光强变化的曲线称为光强-光合曲线，也称光响应曲线。在暗中无光合作用，只有呼吸作用释放CO2（图中OA段为呼吸速率）。随着光的增强，光合速率相应提高，当到达某一光强时，叶片的光合速率等于呼吸速率，表观光合速率为零，这时的光强称为光补偿点。在一定光强范围内，当光合速率不在随光强增大而增大时的光强称为光饱和点。达到光饱和点以前，光合速率主要受光强制约；而饱和点以后，主要受CO2扩散和固定速率的影响。不同植物的光响应曲线不同，光补偿点和光饱和点也有很大差别。光补偿点高的植物一般光饱和点也高，草本植物的光补偿点与光饱和点通常要高于木本植物；阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物。

2.光质和光照时间

光质和光照时间也会影响光合作用。在太阳辐射中，只有可见光部分才能被光合作用利用，在自然条件下，植物或多或少受到不同波长的光线照射。水层也能改变光强和光质。水层越深，光照越弱。长时间处于黑暗条件下的植物叶片，给与光照时，光合速率起初会很低或为负值，照光一段时间后，光合速率逐渐上升并最终稳定。。

二．CO2

光合曲线

CO2-光合曲线与光强光合曲线相似。在光下CO2浓度为零时，叶片指发生呼吸作用释放出CO2。当光合速率与呼吸速率相等时，外界环境的CO2浓度即为CO2补偿点（图中B点）。CO2继续升高，光合速率增加，当达到一定浓度时，光合速率不再随CO2浓度升高而增大，而到达最大值，光合速率开始达到最大值时的CO2浓度被称为CO2饱和点。

供应

CO2供应也影响光合作用。陆生植物所需的CO2主要从大气中获得。CO2从大气至叶肉细胞为气相扩散，而从叶肉细胞间隙到叶绿体基质为液相扩散。扩散的动力为CO2浓度差。凡是能提高CO2浓度差和减少阻力的因素都可促进CO2流通从而提高光合速率。因此，加强通风或设法增加CO2能显著提高光合速率。

三．温度

光合过程中的暗反应是由酶所催化的化学反应，因而受温度的影响。光合作用有一定的温度范围和三基点，即光合作用的最低（冷限）、最适和最高温度（热限）。能使光合速率达到最高的温度被称为光合最适温度。光合作用的温度三基点因植物种类不同而有很大差异。低温抑制光合的主要原因是低温导致膜脂相变，叶绿体超微结构破坏，气孔开闭失调，以及酶的钝化等。高温抑制光合的主要原因有，一是由于膜脂与酶蛋白的热变性，使光和器官损伤，叶绿体中的酶钝化；二是高温下光呼吸和暗呼吸加强，是表观光合速率下降。昼夜温差也对光合速率有很大影响。白天温度高，日光充足，有利于光合作用的进行；夜间温度较低，降低了消耗，因此，在一定温度范围内，昼夜温差大有利于光合产物积累。

四．水分

水分对光合作用的影响有间接的也有直接的。直接影响是水是光合作用的原料之一，没有水不能进行光合作用。但用于光合作用的水分不到蒸腾失水的1％，因此缺水影响光合作用主要是间接的。水分亏缺降低光合作用的主要原因有：

①气孔关闭。②光和面积减少。③光合机构受损。④光合产物输出减慢。

水分过度也会影响光合作用。土壤水分过度时，通气状况不良，根系活力下降，从而间接影响光合；雨水淋在叶片上，一方面遮挡气孔，影响气体交换；另一方面是叶肉细胞处于低渗状态，这些都会光合速率降低。

五．矿质营养

矿质营养直接或间接参与光合作用。N、P、S、Mg是叶绿体中构成叶绿素、蛋白质、核酸以

及片层膜不可或缺的成分；Cu、Fe是电子传递的重要组成成分；Mn和Cl是光合放氧的必需因子；K和P促进光合产物的转化与运输。重金属铊、镉、镍和铅等都对光合作用有毒害，它们大都影响气孔功能。另外，镉对PSⅡ活性有抑制。

四章

呼吸商：表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。植物组织在一定时间内（如1h）内，放出co2的物质的量（mol）与呼吸氧气的物质的量（mol）的比率

末端氧化酶：是把底物的电子传递到电子传递系统的最后一步，将电子传递给分子氧并形成水或过氧化氢的酶

抗氰呼吸（交替途径）：由复合体Ⅰ或Ⅱ脱下的电子，从UQ经由交替氧化酶传递给分子O2。某些情况下与主路交替运行。不通过复合体Ⅲ和Ⅳ，对CN-不敏感称为抗氰呼吸

一．糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径的部位

糖酵解：细胞质基质；三羧酸循环：线粒体基质；磷酸戊糖途径：细胞质基质和质体二．糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径和抗氰呼吸代谢途径各自的生理意义

(1)糖酵解：有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径；产生重要中间产物和终产物（PEP和Pyr）；释放了有机物质中贮存的能量（生成了NADH和ATP）；多步可逆反应，为糖异生作用提供了基本途径；不消耗O2，也不产生CO2 ，其所需的氧来自组织内的含氧物质，即水和被氧化的糖。

(2)三羧酸循环：生命活动的主要能量来源；物质代谢的枢纽：糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径，为糖、脂肪、氨基酸合成提供原料。

磷酸戊糖途径:1.生成NADPH，为合成反应提供还原力；2.中间产物是许多重要物质的合成原料，提高植物的抗病力和适应力。3.一些中间产物与光合作用C3循环的中间产物相同，可以和光合作用联系起来。4.糖的分解不易受阻，扩大植物的适应能力。

(3)抗氰呼吸:引诱昆虫传粉:1.能使组织的温度比环境温度高10－20℃。2.增强植物抗逆性

3.能量溢流。

三.何理解植物呼吸代谢的多样性

内容：

①呼吸底物的多样性

②呼吸底物(糖)的多条代谢途径：EMP， TCA， PPP，发酵作用，GAC，乙醇酸氧化途径

③电子传递的多条途径：

细胞色素氧化酶途径、交替氧化酶途径、外NAD(P)H 支路、内NAD(P)H 支路

④末端氧化酶的多样性：

细胞色素氧化酶、交替氧化酶、线粒外的末端氧化酶

意义：

植物在长期进化过程中对不断变化的外界环境的一种适应性表现；（如何适应？）②受到生长发育和不同环境条件的影响。

四．用低浓度的氰化物和叠氮化合物或高浓度的co处理植物，植物很快会发生伤害，试分析该伤害的原因是什么？

抑制氧化磷酸化：有些化合物能阻断呼吸链中某一部位的电子传递，就破坏氧化磷酸化。五．植物的光合作用和呼吸作用有什么关系？

1. 联系：ADP和NADP+在光合和呼吸中可共用。光合C3途径与呼吸PPP途径基本上为正逆反应，中间产物可交替使用。光合释放O2 →呼吸，呼吸释放CO2 →光合

2区别：

物质相关：中间产物交替使用。光合的O2用于呼吸；呼吸的CO2用于光合。

磷酸化的机制相同：化学渗透学说。

六．光合磷酸化和氧化磷酸化有什么异同？

当底物脱下的氢经呼吸链（氢和电子传递体）传至氧的过程中，伴随着ADP和Pi 合成ATP

（1）将果蔬贮存在低温下。

在低温情况下，果蔬的作用较弱，减少了有机物的消耗，保持了果蔬的质量。

（2）小麦、水稻、玉米、高粱等粮食贮藏之前要晒干。

粮食晒干之后由于没有水分，从而不会再进行光合作用。若没有水分，呼吸作用会消耗有机物，同时，反应生成的热量会使粮食发霉变质。

（3）给作物中耕松土。

改善土壤的空气条件。

（4）早春寒冷季节，水稻浸种催芽时，常用温水淋种和不时翻种。

改善温度和空气，使呼吸作用顺利进行。

八．绿茶、红茶和乌龙茶是怎么制成的？道理何在？

绿茶的制作过程：杀青——揉捻——干燥。

红茶的制作过程：萎调——揉捻——发酵——干燥。

乌龙茶（青茶）的制作过程：日光萎调——室内萎调——摇青——杀青——初揉——包揉——干燥。

补充：绿茶属不发酵茶，是我们的祖先最早发现和使用的茶，也是我国茶叶产量中最多的一种，亦是历史上最为悠久的茶类。绿茶最大的品质特点就是“三绿”，即叶绿、汤绿、叶底绿。绿茶的花色和品种都很多，按照杀青方法的不同可以分为炒青绿茶和蒸青绿茶；按照干燥方法的不同，又可分为炒青绿茶、晒青绿茶和烘青绿茶；按照品质的不同又可以分为名优绿茶和大宗绿茶。绿茶是以采摘鲜叶为原料的，它的制作流程主要包括杀青、揉捻、干燥三道工序。绿茶不仅具有一般茶叶所有的提神清心、清热解暑、消食化痰、祛腻减肥、清心除烦、解毒醒酒、生津止渴、降火明目、止痢除湿等药理作用。最新研究结果表明，绿茶中保留的天然物质成分，对防衰老、防癌、抗癌、杀菌、消炎等均有特殊效果，为发酵类茶所不及。

补充：红茶出现于绿茶之后，红茶与绿茶相比，无论外形、色泽，还是香气、滋味都大不相同。这主要是因为红茶的制造工艺与绿茶不同之故。红茶是全发酵茶。红茶以外形形状分为条红茶和红碎茶两种。初制的基本工艺是萎调、揉捻（揉切）、发酵、干燥四道工序。健康

保健方面：红茶可以帮助胃肠消化、促进食欲，可利尿、消除水肿，并强壮心脏功能。预防疾病方面：红茶的抗菌力强，用红茶漱口可防滤过性病毒引起的感冒，并预防蛀牙与食物中毒，降低血糖值与血压。

补充：乌龙茶又名青茶，是介于绿茶和红茶之间的一种茶类，属于半发酵茶，是中国特有的茶类之一。盛产于福建、台湾及广东省东部。其特殊之处在于通过振动、搅拌等手法控制茶树鲜叶的发酵程度，然后经过高温炒揉烘焙而成。巧妙的制作手法令乌龙茶既有绿茶的清香和花香，又兼有红茶的浓、鲜、醇。乌龙茶除了具有提神益思、消除疲劳、生津利尿、解热防暑、杀菌消炎、解毒防病、消食去腻、减肥健美等保健功效外，防癌症、降血脂、抗衰老等特殊功效尤为突出。

九．光合电子传递链和线粒体呼吸链有什么异同？请全面分析。

光合作用电子传递链(photosynthetic electron transfer chain)也是由一系列的电子载体构成的，同线粒体呼吸链中电子载体的作用基本相似。但二者不同的是，线粒体呼吸链中的载体位于内膜，将NADH和FADH2的电子传递给氧，释放出的能量用于ATP的合成；而光合作用的电子载体位于类囊体膜上，将来自于水的电子传递给NADP+，并且这是一个吸热的过程而不是放热的过程。

像线粒体的呼吸链一样，光合作用的电子传递链中的电子载体也是细胞色素、铁氧还蛋白、黄素蛋白和醌等构

五章

源:即代谢源指产生或提供同化物的器官或组织，如功能叶，萌发种子的子叶或胚乳

库:即代谢库指消耗或积累同化物的器官或组织，如根、茎、果实、种子等

压力流学说：同化物在SE-CC复合体内随着液流的流动而移动，而液流的流动是由于源库两端渗透产生的压力势差而引起的

韧皮部装载：是指光合产物从叶肉细胞到筛分子-伴胞复合体的整个过程

一．韧皮部装载机制

质外体途径装载机制：糖-H+协同运输模型

糖分通过胞间连丝从筛管进入库细胞。通常发生于生长的营养器官（幼叶、根尖、茎尖等）SE-CC质膜ATP酶将H+泵到质外体，形成跨膜H+浓度梯度；蔗糖-质子同向转运器将蔗糖和H+一同运进SE-CC。

共质体途径装载机制：多聚体-陷阱模型

筛管中的糖分转运到细胞壁空间，由库细胞上的载体转运到库中。通常发生于贮藏器官（果实贮藏根茎等）

蔗糖由维管束鞘通过胞间连丝进入居间细胞；居间细胞蔗糖和半乳糖合成棉子糖或水苏糖，糖分子大，只能进入筛分子

二．韧皮部装载要经过3个步骤：

1、磷酸丙糖从叶肉细胞叶绿体运到细胞质，转变为蔗糖（其它运输糖）；

2、叶肉细胞的蔗糖运到叶片细脉的筛分子附近（约2—3个细胞直径）；

3、筛分子装载，即有机物运入筛分子和伴胞。

三、压力流学说

解析：筛管源端装载蔗糖，水势下降，吸水，膨压升高；压力推动水分和溶质流动

；筛管库端蔗糖卸出，水势升高，失水，膨压降低

支持依据：①筛管接近源库两端存在压力势差。②蚜虫吻刺法证明筛管汁液的确存在正压力不足：①很难解释双向运输②实际上运输是消耗代谢能量的主动过程

四、同化物分配方向（原则）

1、优先供应生长中心

营养生长--茎尖和幼叶；生殖生长--花、果和种子。

对同化物的竞争力：生殖器官高于营养器官地上部高于地下部主茎幼叶高于分蘖

2.就近供应：源向距其最近的库输送同化物。

3.同侧运输：源向与其通过维管束直接联系的库输送同化物。如同侧的幼叶。

七章

跨膜信号转换

双元系统的跨膜信号转换：受体由两部分组成：感应蛋白（组氨酸蛋白激酶 HK）应答调控蛋白（RR）

HK胞外区域（输入区域）识别、结合配体；

转运区域受体激酶活性被激活，组氨酸磷酸化；

磷酸化组氨酸将磷酸基团传递给RR接收区域的天冬氨酸，RR被活化；

RR输出区域激活下游组分。

受体激酶的跨膜信号转换:受体激酶（类受体蛋白激酶 RLK）组成：胞外结构域跨膜螺旋区胞内蛋白激酶催化区

胞外结构域识别、结合配体；胞内蛋白激酶催化区被激活；下游组分磷酸化。

G蛋白连接受体介导的跨膜信号转换

G蛋白（ GTP结合调节蛋白）：发挥调节作用时需要结合GTP，具有GTP酶活性。偶联细胞膜受体与其所调节的相应生理过程，起信号转换作用

有两类G蛋白：异三聚体G蛋白（α、β、γ亚基），α亚基具有GTP酶活性。小G蛋白（类似α亚基

通过离子通道连接受体的跨膜信号转换

在拟南芥、烟草和豌豆等植物中发现有与动物细胞同源的离子通道型谷氨酸受体（iGluR），并且可能参与了植物的光信号转导过程。

二、钙的信使作用

胞质中的Ca2+作为第二信使与钙结合蛋白结合，进而激活下游组分。

钙结合蛋白钙调素（ CaM ）钙依赖型蛋白激酶（CDPK）钙调磷酸酶B相似蛋白（CBL

三、泛素-蛋白酶体途径：蛋白质先被泛素（多肽）标记，然后被蛋白酶体识别和降解。

降解系统包括泛素、泛素活化酶E1，泛素结合酶E2，泛素-蛋白连接酶E3，26S蛋白酶体GA 信号的作用下，磷酸化的 DELLA 蛋白被 SCF E3 连接酶复合体中的 F － box 蛋白识别，被 E1 激活的泛素通过 E2 传递到被识别的 DELLA 蛋白上，一旦泛素链形成，DELLA 蛋白随即被 26S 蛋白酶体降解．

第八章

一、名词

1.三重反应:上胚轴伸长受抑（矮化）、促进横向生长（加粗）、上胚轴失去负重力性生长（偏上性生长）

2.植物激素：在植物体内合成，自产生部位移动到作用部位，在极低浓度下就有明显的生理效应的微量有机物质。

3.植物生长调节剂：具有植物激素活性的人工合成的物质。主要用于化学工业和农业生产中。

4.植物生长抑制剂：抑制顶端分生组织生长，使植物丧失顶端优势，植株形态发生很大变化。不能被GA恢复。

5.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。作用部位为亚顶端分生

组织，其效果可被GA恢复。

二、小题

1.总结几种激素的主要生理作用

a.生长素类（IAA）的生理效应

（1）促进生长（2）促进器官与组织的分化（3）维持植物的顶端优势（4）刺激插枝生根（5）促进果实发育（6）诱导单性结实（7）影响叶子脱落（8）促进瓜类的雌花形成（9）促进凤梨科植物开花

b.赤霉素（GAs）的生理效应

（1）促进茎伸长（2）打破休眠，促进种子萌发（3）促进莲座状植物抽苔开花（4）促进雄花分化（5）促进座果和果实生长（6）诱导单性结实

c.细胞分裂素类(CKs或CTKs ）的生理效应

（1）促进细胞分裂和扩大（2）促进芽的分化（3）延缓衰老（4）解除顶端优势（5）其他生理作用：促进气孔开放；打破种子休眠；促进形成层活动。

d.乙烯(ETH)

（1）三重反应（2）诱导果实成熟（3）促进衰老和脱落（4）其他功能

E.脱落酸（ABA）

（1）促进休眠（2）抑制种子萌发（3）促进气孔关闭（4）诱导芽休眠（5）抑制生长（6）促进脱落（7）加速衰老（8）提高抗逆性

2.生长素（IAA）与赤霉素（GA），生长素（IAA）与细胞分裂素（CTK），赤霉素（GA）与脱落酸（ABA），生长素（IAA）与乙烯（ETH），乙烯（ETH）与脱落酸（ABA）各有什么相互关系？

IAA 和 GA：（1）增效作用：促进伸长生长 (2) 拮抗作用：IAA—瓜类雌花↑;GA—瓜类雌花↓，雄花↑。

IAA 和CTK：（1）增效作用：IAA使CTK的作用持续期延长，CTK能加强IAA的极性运输。IAA促进核分裂，CTK促进胞质分裂。（2）拮抗作用:CTK—侧芽发育，IAA—顶端优势。（3）CTK / IAA 高——形成芽；CTK / IAA 低——形成根

IAA 和 ETH：（1）增效作用：IAA促进ETH合成。(2)拮抗作用：ETH抑制IAA合成, 促进IAA氧化，阻止IAA运输。

ETH和ABA：乙烯和脱落酸可以共同促进果实成熟

ABA 和 GA：（1）共同点：都是由异戊二烯单位构成的，有相同的前体物质（甲瓦龙酸)（2）拮抗作用: ABA抑制GA3诱导α-淀粉酶的形成，从而抑制GA促进种子萌发。

三、简答

1.说明生长素的运输机理

IAA极性运输的机理可用化学渗透极性扩散假说来解释。IAAH,亲脂，易通过膜扩散；IAA-,亲水，不易通过膜扩散；IAA转运蛋白（运输载体）位于细胞的基部。

上部细胞膜上质子泵将H+泵入细胞壁，细胞壁PH低，酸性。IAA呈IAAH形式，可扩散进入下部细胞或 IAA-和H+同向转运进入下部细胞。IAA运输载体集中分布于细胞下部。胞质中PH高，IAA呈IAA-状态，只能通过细胞下部IAA运输载体进入下部细胞壁中；进而进入下一细胞。如此反复，形成了极性运输。

2.脱落酸促进保卫细胞气孔关闭的机理？

ABA→质膜Ca2+通道打开→生成IP3 →胞内Ca2+通道打开→胞质Ca2+浓度升高→抑制质子泵、内向K+ 通道，活化外向K+ 、CI-通道→保卫细胞K+ 、CI-外流→水势升高→保卫细胞失水，气孔关闭

九章

光敏色素：吸收红光和远红光进行可逆转换的光受体。

向性运动：是由外界因素单方向的刺激而产生的生长性运动。

感性运动：是指无定向的外界刺激作用于整株植物或某些器官所引起的运动。

生理钟：生物对昼夜适应而产生的周期性波动的内在节奏。周期在22-28小时，因此也称为近似昼夜节奏。

一．种子萌发过程中生理变化（水稻种子或小麦种子在萌发过程中，其吸水过程和种子内有机物是如何变化的？）

1、种子吸水：表现为“快—慢—快”。据测定

2、呼吸作用，表现为：“上升—滞缓—上升—下降”，萌发初期RQ>1，有无氧呼吸存在。

3、酶的活化与合成，酶系统：脂酶、蛋白酶、磷酸酶、水解酶。酶的来源：活化已存在的酶，如β-淀粉酶；新合成的酶，如α-淀粉酶。其中有些酶合成所需的mRNA在种子成熟时预先形成的供种子萌发用，称为长命mRNA。

4、贮藏有机物的转变，淀粉类种子：淀粉→葡萄糖→蔗糖；油料种子：脂肪→葡萄糖→蔗糖；豆类种子：蛋白质→氨基酸→酰胺

二．植物生长的相关性

1 .根和地上部的相关性：

（1）相互促进：地上部分为地下部分提供光合产物、IAA和维生素；地下部分为地上部分提供水分、矿质、植物激素(CTK、GA、ABA)及部分氨基酸等。“根深叶茂”

（2）相互抑制：现在对水分、营养的争夺上，反映在根冠比上。土壤水分缺乏，缺氮，根冠比增加；水分较多，氮肥充足，根冠比下降。。“干长根、湿长苗”。低温、光照使根冠比增加。

2.主茎和侧芽、主根和侧根的相关性：

植物主茎顶芽生长快，侧芽生长慢甚至不萌发的现象称为顶端优势。

3.营养生长和生殖生长的相关：

（1）统一：营养器官为生殖器官提供养料，营养生长不良，生殖器官少而小。

（2）矛盾：相互抑制；营养生长过旺，生殖器官的生长受阻。生殖器官过多，营养器官的生长受抑甚至早衰。如: 一次性开花植物—水稻、竹子，果树的“大小年”。

三．据你所知，请全面考虑，光对植物生长发育有什么影响？

1.光对植物的影响：

为植物光合作用提供能量。所需能量高。作为信号，调节植物生长发育。所需能量低。光形态建成：光→细胞分化→组织器官建成。

2.植物体内感受光的受体：光敏色素，感受红光和远红光隐花色素和向光素，感受蓝光和近紫外光；UV-B受体，感受紫外光B区域的光。

（1）红光（R）刺激萌发，远红光（FR)抑制萌发；红光和远红光可相互逆转对方的效应；种子萌发与否决定于最后一次照光的光质

（2）蓝光反应：向光性反应；抑制茎的伸长；气孔开放；花色素苷的积累等。

（3）紫外光B区(UV-B)反应：一些生理反应受UV-B(280-320nm)控制，如类黄酮的生物合成增加；植株矮化，叶面积减小。

四．为什么植物具有向光性和向重力性？

1.向光性运动的机理：

a.生长素在两侧分布不均匀

单侧蓝光→尖端向光素自身磷酸化，磷酸化呈侧向梯度→诱导IAA向背光侧移动→ IAA 向下背光侧伸长区，细胞伸长、生长快→向光弯曲

b.抑制物质在两侧分布不均匀

→背光侧抑制物质少，生长快

C.溶质控制叶枕运动细胞—太阳追踪

2.向重力性的机制：

植物感受重力的细胞器是平衡石（淀粉体）。根部的平衡石在根冠中，茎部的平衡石分布在维管束周围的1～2层细胞。

（1）根垂直生长时：根冠的IAA均衡地分布在根的两侧，导致根垂直伸长。

（2）根横放时: 平衡石向下运动，沉降到根冠细胞ER上→ ER释放Ca2+，胞质Ca2+浓度升高，Ca2+和CaM结合→激活细胞下侧钙泵和生长素泵→根下侧细胞积累生长素过多，细胞伸长受抑制→向下弯曲生长

（3）茎横放时：平衡石向下运动，沉降到ER上，下侧细胞积累较多生长素，生长快，向上弯曲生长。

五．生长素与赤霉素是怎样诱导伸长生长的？

1.生长素的酸-生长假说：生长素引起细胞壁松弛、细胞伸长生长。

IAA激活和（或）促进H+-ATP酶合成，活化质膜上H+泵→H+ 由细胞内到壁，壁pH下降→活化膨胀素，使壁中H键断裂，壁松弛→细胞ψp下降，ψw下降，吸水，体积增大→不可逆增长→新合成的成壁物质填充于壁中，以增加壁的厚度和强度。

六．如何证明光敏色素参与了植物某个生理过程？

光敏色素：吸收红光和远红光进行可逆转换的光受体。

将莴苣种子放在相同的适宜的影响条件下培养，会发现在黑暗条件下的种子不发芽；只照红光种子会发芽；先照红光再照远红光的种子不发芽；先照红光再照远红光再照红光的种子发芽；先照远红光再照红光再照远红光的种子不发芽。

结论：红光（R）刺激萌发，远红光（FR)抑制萌发；红光和远红光可相互逆转对方的效应；种子萌发与否决定于最后一次照光的光质。

十章

临界日长：诱导SDP开花的最长日照或诱导LDP开花的最短日照。

光周期诱导：植物只需得到足够日数的合适的光周期后，即使在不合适的光周期条件下也能开花的现象，叫光周期诱导。

同源异形现象：分生组织的系列产物中，一类成员转变为该系列中形态或性质不同的另一类成员。

ABCDE模型：A类控制1、2轮，B类控制2、3轮；C类控制3、4、5轮（5轮为胚珠）；D 类控制第5轮；E类控制2、3、4、5轮。萼片由A类基因控制，花瓣由 A类、B 类和 E类基因控制，雄蕊由 B类、 C类和 E类基因控制，心皮由 C类和 E类基因控制，胚珠由C 类、D类和E类基因控制。

花粉萌发的群体效应：密集花粉的萌发及花粉管的伸长生长比稀疏的花粉要好。

一．根据植物开花对光周期的反应可分为哪些类型、（如何用实验的方法来确定光周期的反应类型）

1.短日照植物(SDP): 在昼夜24h中，日照长度必须低于一定的时间才能成花。稻、大豆、玉米、烟草、菊花、牵牛、苍耳、紫苏、大麻等。

2.长日照植物(LDP): 在昼夜24h中，日照长度必须超过一定的时间才能成花。麦、油菜、菠菜、甜菜、甘蓝、萝卜、天仙子、白芥、山茶花、杜鹃等。

3.日中性植物(DNP) ：任何日照长度都能开花。黄瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆、凤仙花、君子兰等。

4.长短日植物：长日诱导，短日开花大叶落地生根

5.短长日植物：短日诱导，长日开花风铃草属

6.中日性植物：中等长度日照才能开花甘蔗～

二．如何用实验证明植物感受光周期和春化作用的部位？

1.春化作用部位：幼胚或茎尖生长点，即细胞旺盛分裂的部位。

早期芹菜试验：植株常温——茎顶端低温——开花。植株低温——茎顶端常温——不开花2.光周期的感受部位是叶片，诱导开花部位是茎尖端的生长点。

短日植物菊花(SDP)实验：a全株在LD下的菊花，不开花；b全株受SD处理, 开花；c叶片SD处理, 茎顶端LD处理，开花；d叶片LD处理, 茎顶端SD处理，不开花。

三．如何用实验证明暗期在光周期反应中的作用？

暗期长短对开花的影响实验证明：将短日植物放在人工光照室中，只要按期超过临界夜长，不管光期有多长，它就开花。若设定足以引起短日植物开花的暗期长度，在接近暗期结束中间的时候，被一个足够强度的闪光所间断，短日植物就不能开花，但长日植物却开了花。短日植物菊花在秋季自然短日下开花，但在花开始诱导时，连续数周每天的午夜照光1h，就延迟开花。

结论：1.暗期比光期更重要—暗期决定能否成花。2.中断暗期最有效的是红光，远红光可逆转红光的作用—光敏色素参与反应。

四．春化和光周期理论在农业生产上的应用？

1.人工春化，加速成花：

春季补种冬小麦闷麦法春小麦提早成熟加速冬性作物育种进程

2.引种

要考虑品种的光周期和春化反应特点：

a需收获种子或果实的短日植物(如大豆):由南(SD)至北(LD)，开花期推迟，引早熟品种；由北(LD)至南(SD)，开花期提前，引晚熟品种。

b需收获种子或果实的长日植物(如冬小麦):北方→南方，延迟开花，引早熟品种；也可能只营养生长。南方→北方，引晚熟品种。

c麻(SDP)、烟草(SDP)：南种北移，不开花，营养生长好，提高质量和产量。

3.控制开花

a花卉调节花期：

菊花(SDP)，秋季开花；遮光处理，可提前开花；延长光照或夜间闪光，可推迟开花。

山茶、杜鹃(LDP)：延长光照或夜间闪光，可提前开花。

b收获营养体的维持营养生长

甘蔗：中日性植物，夜间闪光，以抑制开花，提高产量。

c育种解决花期不遇

如早、晚稻(SDP)杂交，通过人工光周期诱导使父母本花期相遇。

4.缩短育种年限

短日植物水稻和玉米在海南岛加快繁育。

十一章

呼吸跃变：当果实成熟到一定程度时，呼吸速率首先是降低，然后突然升高，之后又下降的现象

生长素梯度学说：离层两侧生长素浓度梯度调节脱落。远轴端＞近轴端—抑制或延缓脱落；远轴端与近轴端差异小或无—脱落；远轴端＜近轴端—加速脱落

一．种子成熟时的生理生化变化

一、主要有机物的变化：可溶性的小分子物质转化为不溶性的高分子物质。

1、碳水化合物（禾谷类种子）：合成淀粉的酶（淀粉磷酸化酶）活性增加，可溶性糖转化成不溶性糖（淀粉）。

2、脂类（油料种子）糖类→脂肪：成熟时酸价（中和1g油脂中脂肪酸所需KOH的mg数。）逐步降低，即游离脂肪酸下降。成熟时碘价（100g油脂所能吸收的碘的g数。）逐步升高，即脂肪酸由饱和态转化为不饱和态。

3、蛋白质（豆类种子）：由叶片或其他器官中的N素，以氨基酸或酰胺形式运入种子，合成蛋白。

4、游离的磷酸与肌醇及钙、镁结合为肌醇六磷酸钙镁—即非丁，或称植酸钙镁。种子成熟过程中，非丁含量增加，作为磷酸的贮备库与供应源（占种子磷含量的80%）。

二、其他生理变化：1.呼吸速率：干物质积累迅速时，呼吸亦高，种子接近成熟时逐渐降低。

2.含水量：下降，总重量减少。种子逐渐脱水，使细胞质由溶胶状态逐渐转变为凝胶状态；种子进入休眠状态，以便度过不良的外界环境条件。

3.内源激素：最高含量出现顺序，CTK、GA、IAA 、ABA。①抽穗至受精：GA增加，促进抽穗。②受精末期：CTK增加，促进胚乳细胞分裂和合子分裂形成胚。③受精后1周至收获前1周：GA和IAA增加，促进有机物向种子内积累。④种子成熟：ABA增加，种子进入物质转化和休眠期。

二．植物衰老时的生理生化变化

1、蛋白质含量降低，合成减弱，分解加快；

2、核酸的含量下降：DNA、RNA合成下降，分解加快，RNA下降更快，复老相关基因，衰老

下调基因；

3、光合速率下降：叶绿体结构破坏，叶绿素含量下降，失绿变黄，Rubisco分解光合电子

传递与光合磷酸受阻；

4、呼吸作用异常：线粒体体积变小，数目减少，有呼吸跃变，较光合下降慢，呼吸高有变

化，底物是氨基酸，氮化磷酸化的偶联；

5、生物膜结构变化：液晶态→凝固态失去了弹性，叶绿体、线粒体、细胞核等衰老解体，

选择透性丧失，膜脂过氧化加剧，解体。

6、植物内源激素的变化：IAA, GA, CTK含量逐步下降，ABA, ETH含量逐步增加，茉莉酸

(JA)和茉莉酸甲酯(MJ)含量也增加。

三．种子休眠的原因和破除的方法

1.种皮限制：如苜蓿、椴树。不透水、不透气、胚不能突破种皮。物理或化学方法破坏种皮。

2. 种子未完成后熟：如桃、梨。种子脱离母体后，胚要经过一系列生理生化变化才能达到生理成熟，称后熟作用。低温层积处理。

3.胚未发育完全：如珙桐、银杏。层积处理。

4.存在抑制物质：如激素(ABA, SA等)；生物碱(咖啡碱等)。取出种子，流水冲洗。四．果实成熟时生理生化变化

一、呼吸跃变：随着成熟进程，呼吸速率逐步下降；当进入完熟(衰老)前，呼吸速率骤然上升并很快回落的过程。标志果实生长发育的结束和成熟衰老的开始。（1）、催熟：提高贮藏温度和O2浓度，或施用乙烯利（烟熏、喷施）。（2）、延迟果实成熟适当降低温度和氧浓度。采用控制气体法(提高CO2浓度)贮藏番茄。

二、肉质果实成熟时色、香、味的变化

1.糖类物质转化—甜味增加：淀粉→可溶性糖

2.有机酸类转化—酸味减少：有机酸：①糖②co2+H2o ③K+、Ca2+盐

3.单宁物质转化—涩味消失：单宁→氧化成过氧化物或凝结成不溶性物质

4.产生芳香物质—香味产生：苹果-乙酸丁酯,香蕉-乙酸戊酯,柑橘-柠檬醛

5.果胶物质转化—果实变软：原果胶(壁) →可溶性果胶、果胶酸、半乳糖醛酸

6.色素物质转化—色泽变艳：叶绿素(果皮)分解，类胡萝卜素稳定→黄色，形成花色素苷→红色。

7.维生素含量增高

三、果实成熟时植物激素的变化：IAA, GA, CTK下降，ETH, ABA升高

十二章

渗透调节：胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，提高溶质浓度，适应逆境胁迫的现象。交叉适应：植物在适应了一种胁迫环境后，增强了对另一种胁迫因子的抗性的现象。反应了植物对各种胁迫的适应性有着共同的机理。

胁迫蛋白：逆境下启动一些与逆境相适应的基因，诱导产生新的蛋白质。

一．植物对逆境的生理适应

一、生长发育调节

①如适应干旱—生长减慢、根系发达、叶片变小；②适应淹水—产生通气组织；③提早开花结实等。

二、渗透调节：胁迫条件下，细胞主动形成渗透调节物质，提高溶质浓度，适应逆境胁迫的现象。主要渗透调节物质：脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、K+、Cl- 等。

三、代谢调节：1.改变碳代谢，使C3途径转变为C4或CAM途径。如盐胁迫诱导PEP羧化酶产生，由C3途径转为CAM途径（松叶菊属）

四、植物的活性氧清除系统：活性氧：①氧自由基:O2-、· OH、ROO ·、RO ·

②含氧非自由基:1O2、H2O2

五、ABA的调节：ABA被称为胁迫激素、应激激素

六、产生胁迫蛋白：逆境下启动一些与逆境相适应的基因，诱导产生新的蛋白质，即胁迫蛋白。如：热激蛋白、冷驯化蛋白、渗压素等，增强植物的抗胁迫能力。

二、冷害过程中的生理生化变化

1.水分平衡失调：吸水跟不上蒸腾，叶尖、叶片会萎蔫、干枯。

2.呼吸速率大起大落：初期加快，病症出现时，呼吸更强，以后迅速下降。

3.光合速率减弱：影响叶绿素合成，光照不足，光合作用产物形成少。

4.合成酶活性下降，水解酶活性升高

5.原生质流动减慢或停止

6.膜透性增加

三．抗寒锻炼为什么能提高植物的抗寒性生理生化变化

①细胞含水量降低，束缚水含量相对增多；

②积累保护性物质（可溶性糖、脂质、脯氨酸等）：淀粉→可溶性糖，使细胞液的冰点下降；脂质使水分不易透过；

③ABA上升，IAA、GA下降，抑制生长，促进脱落、休眠；

④呼吸减弱：消耗糖分少，代谢低；

⑤核孔关闭，生长停止，进入休眠；

⑥不饱和脂肪酸含量增加，膜相变温度降低；

⑦诱导抗冻基因表达，产生抗冻蛋白。

四．作物的抗旱的形态和生理特征

抗旱形态：

①根系发达，R／T比大—"开源"

②叶细胞较小，气孔数目多而小，角质层厚等—“节流”

③维管束发达，叶脉致密—“运输"

生理特征：

①细胞的渗透势低，渗透调节能力强；

②原生质具有较大的粘性与弹性，保水力和抗机械损伤能力强；

③酶的合成占优势，活性稳定；

④光合和呼吸作用仍维持较高水平；

⑤膜结构和功能相对稳定；

⑥抗旱相关基因表达迅速；

⑦ABA增加。

五．干旱对植物的伤害

1.各部位间水分重新分配：幼叶向老叶夺水，老叶枯萎死亡；功能叶向分生组织和其它幼嫩组织夺水

2. 膜的结构和细胞区域化被破坏，物质外渗，代谢紊乱

3.破坏正常代谢过程，物质代谢失调：

①光合作用下降；

②呼吸作用异常，氧化磷酸化解偶联；

③蛋白质合成减少，分解加快，脯氨酸大量积累；

④ DNA、RNA降解，含量下降；

⑤ ABA和乙烯含量增加，CTK合成减少。

4.活性氧伤害加强：活性氧的产生增多，清除能力减弱。

5.激素平衡改变：ABA、乙烯含量增加；IAA、GA、CTK含量减少。

6.原生质体的机械损伤：时细胞脱水收缩，质壁收缩程度不同，原生质体被拉破。骤然复水→质壁不协调膨胀→原生质被撕破→死亡。

7. 生长受抑制