植物生理学 第六版 各章练习及答案

植物生理学练习题

第一章水分生理

一名词解释：

水势：水势是指系统中水的化学势与纯水（0℃，1个大气压）的化学势的差同系统中水的偏摩尔体积的商。用ψw表示。

Ψw= （μw -μ0）/V 、

系统水势：水势=渗透势+ 衬质势+ 压力势+ 重力势

ψw=ψs+ψm+ψp+ψz

衬质势: 我们把系统中能够提供与水相互作用的表面的物质，称为衬质。这种由于系统中亲水性物质通过亲水表面对自由水的束缚而引起的系统水势的降低值称为衬质势，用ψm来表示。[细胞的衬质势（Ψm）：原生质是亲水性胶体；亲水胶粒对自由水的束缚使细胞水势下降。我们把这种由于细胞胶体物质对自由水的束缚而引起的细胞水势的降低值称为衬质势.]

压力势: 由于系统所承受的压强的变化而引起的系统水势的变化。

Ψp=P-P标= P-0.10133MPa。

[由于壁压的存在使细胞的水势增加，这种由于壁压的存在而引起细胞水势的增加值称为压力势，用Ψp表示]

渗透势:由于溶质颗粒的存在而引起的系统水势的降低值称为溶液的渗透势。用ψs或ψp表示。ψs= - Rtim(范托夫方程)

（m ——溶液的质量摩尔浓度（1千克溶剂中含有溶质的摩尔数）。

i ——等渗系数，非电解质i=1。

R ——气体常数（0.083升.巴/摩尔.度，0.082升.大气压/摩尔.度，0.0083升.MPa/摩尔.度）

t ——绝对温度（273+t）。

若溶液的i 和m 为已知，那么溶液的渗透势和水势就可以计算出来。

溶液的渗透势（ψs ，MPa）：ψs = -2.27*溶液的冰点下降值/1.86）[细胞的渗透势（Ψs ）细胞的细胞液含有溶质，可以引起细胞水势的降低。]

束缚水:是指与胶体颗粒密切结合而不能自由移动的水分。

自由水:是指未与原生质胶粒结合，可以自由移动的水分。

偏摩尔体积: 是指在不改变系统其他条件的前提下，向系统中加入1摩尔纯水，系统总体积的增量。纯水为18cm3/mol

渗透作用：水分透过半透膜从水势高的一侧向水势低的一侧移动的现象称为渗透作用。

渗透系统：半透膜及其两侧的溶液构成的系统称为渗透系统。

吸涨作用：亲水胶体吸水膨胀的现象。主要由衬质势决定的吸水方式。

代谢性吸水：植物细胞利用呼吸代谢释放的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程，叫做代谢性吸水。

根压:植物根系的生理活动产生的使水分从根部上升的压力，称为根压

蒸腾拉力:由于蒸腾作用所造成的根部对水分吸收的能力叫做蒸腾拉力。

蒸腾作用:水分以气体状态从植物体表面散失到大气中的过程.

蒸腾速率：是描述蒸腾作用快慢的生理指标，通常用植物在单位时间内，单位叶面积蒸腾散失掉的水分的重量来表示。常用的单位：g/dm2.hr。

蒸腾比率：植物每消耗一千克水，合成干物质的克数。常用单位：g/kg。

蒸腾系数：又叫需水量，植物每制造1克干物质需要水分的克数。常用单位：g。

小孔率（小孔扩散原理）：气体经过小孔的扩散速率与孔的周长成正比。

萎蔫：植物由于缺水而造成的叶片和幼嫩器官下垂的现象。

永久萎蔫系数：植物刚刚发生永久萎蔫时，土壤的含水量。

水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。

内聚力学说：水柱具有较大的内聚力可以保证植物导管内水柱不断，来解释水分上升原因的学说是由爱尔兰人H.H.Dixon提出的，称为内聚力学说，也称为蒸腾-内聚力-张力学说。

二填空：

1.植物的蒸腾方式有皮孔蒸腾、脚趾蒸腾、气孔蒸腾。

2.某种植物每制造一克干物质需耗水500克，其蒸腾系数为500g，蒸腾效率为2g/kg。

3.细胞的吸水方式有渗透吸水、吸胀吸水及代谢性吸水；根系吸水的动力有根压和蒸腾拉力。

4.有甲乙两相邻的植物细胞，ψs和ψp的值，甲细胞为-10及6 巴，乙细胞为-8及5巴，水分移动的方向是从乙向甲。

5.影响气孔开关的因素有光照、温度、二氧化碳、水分。

6.有一个充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低十倍的溶液中，则细胞体积将变小。

7.将一个细胞放入与其胞液浓度相同的溶液中，细胞可能的水分变化是平衡或失水。

8.已经形成液胞的细胞，其衬质势通常忽略不计的原因是已形成液胞的细胞衬质势很小，对细胞的水势影响很小。

9.当细胞在0.25 mol/kg 蔗糖溶液中吸水达到平衡时，将其放入纯水中，细胞水势的变化是升高。

10.证明根压存在的证据是伤流、吐水现象。

三问答题：

1.气孔开关的机理是什么？

1）淀粉-糖变化学说

光照时，保卫细胞光合作用，pH升高，当pH>6.1时，淀粉磷酸化酶催化淀粉分解为葡萄糖。细胞液浓度升高，水势降低，保卫细胞吸水，气孔张开。

在黑暗中，呼吸产生的二氧化碳使保卫细胞的pH下降，当pH<6.1时，淀粉磷酸化酶催化葡萄糖合成淀粉。细胞液浓度降低，细胞吸水，气孔张开。

2）无机离子吸收学说

在光下，光使保卫细胞膜上的光活化氢离子ATP酶活化，该酶将ATP分解，并利用ATP分解产生的能量将氢离子分泌到细胞外，将细胞外的锂离子运输到细胞内，导致细胞内的钾离子积累。保卫细胞细胞水势降低，细胞失水，气孔张开。

在黑暗条件下，氢离子ATP酶失去活性，细胞内钾离子在其浓度差的作用下，从细胞内扩散到细胞外，细胞内钾离子浓度降低，水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭。

3）苹果酸生成学说

当保卫细胞进行光合作用时，细胞内pH上升，有利于剩余的CO2向HCO3-的转变。同时，淀粉通过糖酵解途径生成的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），在PEP羧化酶的作用下，与HCO3-反应生成草酰乙酸，进一步被还原为苹果酸。生成的苹果酸为质子泵提供质子，同时作为渗透物质中和细胞内积累的钾离子。

2.根压产生的机理是什么？

渗透理论

根部导管周围的活细胞的代谢活动，不间断地向导管中分泌无机盐和有机物质，使导管汁液的水势下降，产生土壤溶液同根导管汁液之间的水势差，土壤溶液在此水势差的作用下，通过由内皮层组成的半透膜从外向内流动产生根压。

3.水的生理作用有哪些？

1）水是构成植物体特别是原生质的重要组成成分。

2）水分参与了植物的代谢过程。

3）水分是植物对物质吸收和运输的溶剂，是植物代谢过程的重要介质。

4）谁可以保持植物的固有姿态。

5）水分的其他生理作用

1）水分有很高的比热和汽化热，对于保持植物体温度的相对稳定创造了条件。特别是在夏天，水分蒸发可以带走大量的热量，使植物体温度降低，避免高温伤害。

2）水分可以让可见光通过，给光合作用光能的吸收创造了条件。

3）水分子的极性，可以使大多数化合物同水密切结合溶于水中，也使原生质的亲水胶体得以稳定。

4.为什么水分经气孔扩散的速率比自由水面快50倍左右？

小孔扩散原理（小孔率）：气体经过小孔的扩散速率与孔的周长成正比。气孔的周长远大于自由水面的周长，所以水分经气孔扩散的速率比自由水面快。

5.0.5 mol/kg 的蔗糖溶液，在20℃时的渗透势是多少？同样浓度的氯化钠溶液的渗透势是多少？

1）ψs = - Rtim=-0.083*（273+20）*1*0.5=-12.16（巴）

2）ψs = - Rtim=-0.083*（273+20）*1*1.8=-21.89（巴）

6.某一待测溶液其冰点是－0.85℃，其渗透势是多少？

ψs = -2.27*溶液的冰点下降值/1.86=-2.27*0.85/1.86=--1.04（MPa）=-10.4（巴）

7.某种物质的水溶液，在0.25 mol/kg 时冰点为－0.76℃，问该物质是否是电解质？

ψs = -2.27*溶液的冰点下降值/1.86=-2.27*0.76/1.86=-0.928（MPa）

由ψs = - Rtim得i=0.928/0.0086/273/0.25=1.6

所求i大于1小于2，所以该物质为电解质（非完全电解质）。

8.

的环境中，不再浇水，那么各盆植物萎蔫的先后次序及原因是什么？

植物可用水分（%）=土壤含水量（%）-永久萎蔫系数（%）