2012年浙江农林大学考研试题803-植物生理学参考答案及评分标准

2012年硕士研究生入学考试参考答案及评分标准科目代码： 803 科目名称：植物生理学-------------------------------------------------------- 一、选择题（每题2分，共40分）C B B A A A C CD DD B C D B C A B C C二、填空题（每空0.5分，共20分）（1）渗透势（2）0（3） 2.5 g.kg-1（4）种皮限制（5）胚未完成后熟（6）胚未完全发育（7）抑制物质的存在（8）还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（9）氧化态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（10）氧化态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（11）还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（12）锌（13）锰或氯（14）氯或锰（15）负向地性（16）感性（17）向化性（18）气孔蒸腾（19）角质蒸腾（20）蛋白激酶------------------------------------------------------------------------------------------（21）蛋白磷酸酶（22）PEP或磷酸烯醇式丙酮酸或烯醇丙酮酸磷酸（23）CO2或二氧化碳（24）OAA或草酰乙酸（25）AMP（26）ATP（27）ADP（28）CTK或细胞分裂素（29）蛋白质（30）蔗糖（31）淀粉（32）纤维素（33）ETH或乙烯（34）CTK或细胞分裂素（35）IAA或生长素（36）GA或赤霉素（37）ETH或乙烯（38）细胞质（39）叶片（40）韧皮部三、名词解释（每题3分，共30分）1.水势：每偏摩尔体积水的化学势。

2.二氧化碳补偿点：同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的外界CO2浓度。

3.植物生长调节剂：具有植物激素活性的人工合成的物质。

4.组织培养：在控制的环境条件下，在人工配制的培养基中，将离体的植物细胞、组织或器官进行培养的技术。

5.呼吸链：呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电------------------------------------------------------------------------------------------子传递途径，传递到分子氧的总过程。

6.Q：由于温度升高10度而引起的反应速度的增加。

107.长日植物：在一定的发育时期内，每天光照时间必须长于一定时数并经过一定天数才能开花的植物。

8.脱落：植物细胞、组织或器官与植物体分离的过程。

9.胁迫：对植物产生伤害的环境。

10.光合磷酸化：利用贮藏在跨类囊体膜的质子梯度的光能把ADP和无机磷合成为ATP的过程。

四、问答题（40分）1．试述种子萌发的生理生化变化。

1、种子吸水过程的变化。

种子吸水一般表现为三个阶段。

第一阶段是急剧吸水的物理过程(鲜重增加),称吸胀作用。

由于这个阶段的吸水主要依赖种子的衬质势,因此不论是否休眠,是否具生命力,均能进行吸水。

其吸水量决定于种子的成分,而吸水速率与种皮的结构和组成成份有关,种皮致密富含蜡质、脂质的种子吸水慢。

凡富含蛋白质的种子,其吸胀能力较大,如豆类种子的吸水率大于禾谷类种子,第二阶段是种子吸水停滞期。

虽然种子不再吸水,但内部一些酶开始形成或活化，进行着剧烈的物质转化,为萌发的形态变化作好准备。

第二阶段时间的长短取决于种子的种类,也与温度有关。

第三阶段使胚根细胞伸长,胚根在形态上突破种皮而伸出,俗称露白,此阶段由于生理生化变化及生长的需要,种子吸水再度上升,鲜重又明显升高,但干重实际是在不断下降。

对于休眠种子或死种子却停留在第二阶段的状态。

2、呼吸作用的变化。

种子萌发过程中,呼吸速率的变化与吸水的变化极为相似。

第一个时期,呼吸迅速升高并且持续约10小时,线粒体内的柠檬酸循环及电子传递链的酶系统活化,RQ略大于1,有无氧呼吸。

主要的呼吸底物是蔗糖。

第二时期,在吸水后10-25小时,出现呼吸停滞期。

此时子叶已为水饱和,预存的酶系统均已活化,RQ升高至3.0以上,表示细胞发生了明显的无氧呼吸,当剥去种皮后,可缩短停滞期。

------------------------------------------------------------------------------------------第三时期,出现第二次呼吸高峰。

一方面是由于胚根穿破种皮,增加氧的供应,另一方面是由于生长的胚轴细胞合成新的线粒体和呼吸酶系统,此时RQ降到1左右,表明以碳水化合物为底物的有氧呼吸占优势。

第四时期,随着贮存物质的耗用,子叶的解体,呼吸作用显著降低。

3、核酸变化。

已证明在成熟的干胚中已存在贮存的,在萌发过程中作模板的mRNA,它早在种子发育期间形成,在萌发初期作为模板合成萌发需要的蛋白质,人们把这类mRNA称为贮存mRNA（长命mRNA,预先形成的mRNA等）。

除了贮存mRNA以外,在萌发过程中有新的mRNA的合成。

DNA合成往往与后萌发阶段有关。

小麦胚吸水6小时后DNA聚合酶活性增加,持续至少24小时,吸水15小时出现胚根伸长,并发生DNA的复制。

4、贮藏有机物的转变。

种子中淀粉、蛋白质、脂肪等贮藏物质只有经过分解后,才能运往胚中去以支持胚的迅速生长,这过程需要酶的催化来完成。

种子萌发时,酶有不同的来源:一是在种子形成时产生,在吸水后立即具有活性,如β-淀粉酶、磷酸酯酶、支链淀粉糖苷酶;另一类酶是由贮藏mRNA在萌发过程翻译而成的,一般在吸水几小时后就有活性,第三类酶活性在吸水后较晚时期才出现,这类酶可能是在吸胀后,由一些基因转录成新的mRNA合成新的酶。

如α-淀粉酶。

依据种子主要贮存物成分的不同,可区分为淀粉种子与油质种子,其中淀粉种子既包括以淀粉为主的禾谷类种子,也包括既富淀粉也含相当多蛋白质的豆类种子。

在油质种子中也有富含蛋白质的。

5、激素的变化。

种子从休眠状态转变为萌发状态由多种内源激素调控。

同样,种子萌发过程中也有许多内源激素调节细胞分裂、幼胚长大、器官分化和形态的建成。

未萌发的种子通常不含游离态IAA,但萌发初期种子内束缚态IAA即转变为游离态IAA,并且继续合成新的IAA。

落叶松种子层积处理后吸水萌发时,生长抑制剂含量逐渐下降,而GA的水平则逐渐升高。

同------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------时,CTK 和ETH （乙烯）在种子萌发早期均有增加,而ABA 和其它抑制物则明显下降。

2．试述氧化磷酸化的机制。

线粒体基质的NADH 传递电子给氧的同时，也3次把基质的H 释放到膜间间隙。

由于内膜不让泵出的H 自由地返回基质。

因此膜外侧H 高于膜内侧而形成跨膜PH 梯度，同时也产生跨膜电位梯度，这两种梯度便建立起跨膜质子的电化学势梯度，于是使膜间间隙的H 通过并激活ATP 合酶，驱动ADP 和Pi 结合形成ATP 。

3.试述气孔运动的机理。

（10分）关于气孔运动的机理，目前仍存在三种学说:1、淀粉--糖转化学说。

此学说于本世纪三十年代提出，认为保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，消耗CO 2，使细胞内pH 值升高，淀粉磷酸化酶便水解淀粉为葡萄糖-1-磷酸，细胞内葡萄糖浓度提高，水势下降，副卫细胞(或邻近细胞)的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀气孔便张开。

黑暗则相反，呼吸产生CO 2使保卫细胞pH 值下降，淀粉磷酸化酶把葡糖-1-磷酸合成为淀粉，细胞水势升高，水分从保卫细胞向副卫细胞(或邻近细胞)排放，使保卫细胞失去膨压，气孔关闭。

这一学说有一定的局限性:(1)植物保卫细胞中无叶绿体，但气孔仍可开闭。

而景天科植物的气孔白天关闭，+++++++-------电位呼吸作用低浓度质子高浓度质子磷酸化NADHADP+PiATP2H+2e-2H+2e-2e-2H+2H +2H+F 1F 0O 212夜间开放，更无法解释。

(2) 植物保卫细胞叶绿体中无Rubisco不依赖于通常的CO2的固定光合作用。

(3)发现保卫细胞内淀粉和糖的转化相当缓慢，无法解释气孔的快速启闭。

如表1-4所示，早晨气孔刚开启时，淀粉因分解而明显减少，但此时葡萄糖却并未相应增多；傍晚，气孔刚关闭，淀粉量重新增多，但葡萄糖含量却相当高。

而保卫细胞内淀粉与苹果酸之间却存在着一定关系(相互消长)。

由此可见，气孔启闭与保卫细胞内淀粉和苹果酸变化有关，而与糖的变化无关。

2、无机离子吸收学说又叫钾离子学说。

在60年代末，人们发现气孔运动与保卫细胞积累K+有着非常密切的关系。

将蚕豆叶片表皮放在不同浓度的KCl溶液中，无论在光照或黑暗条件下，溶液K+浓度越大，气孔开度就越大。

用微型玻璃钾电极插入保卫细胞及其邻近细胞可直接测定K+浓度，确认了鸭跖草气孔复合体各部分之间存在着相当大的K+浓度梯度。

光照时，K+浓度从保卫细胞向外降低；而在黑暗时，K+浓度则向副卫细胞和表皮细胞增高。

这个事实说明K+能逆着浓度梯度而迁移，存在着K+的主动运输。

研究表明，这种离子的转移是由于保卫细胞的质膜上具有光活化的H+泵ATP 酶，分解氧化磷酸化或光合磷酸化产生的ATP，在分泌H+到细胞壁的同时，把外边的K+吸收到细胞中来，保卫细胞水势下降，副卫细胞(或邻近细胞)的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀气孔便张开。

黑暗则相反。

一系列实验结果表明K+进出保卫细胞是通过K+选择性通道而进行的被动转运。

保卫细胞质膜上存在内流和外流的K+通道，即IK+,in channels和IK+,out channels.这两类通道分别是K+积累和释放的途径。

Al3+可以专一地阻塞IK+,in channels而不影响IK+,out channels，即Al3+抑制气孔开放而不抑制关闭。

3、苹果酸生成学说。

七十年代初，人们发现叶片表皮细胞的苹果酸水平与气孔开度具有密切的正相关。

保卫细胞的苹果酸是在细胞内合成的。

当保卫细胞内的部分CO2被利用时，pH值上升，剩余的CO2就转变成重碳酸盐(HCO3-)。

而淀粉则通过糖酵解作用产生磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在PEP羧化酶作用下，PEP与HCO3-作用，产生草酰乙酸，进一步还原为苹果酸。

苹果酸除在保卫细胞中起着提供H+/K+交换所需的H+及平衡胞内------------------------------------------------------------------------------------------K+所需的阴离子外，苹果酸还可作为渗透物，降低保卫细胞水势，使气孔开放。