高级植物生理
《高级植物生理》课件
光合色素与光能吸收
总结词
光合色素是植物体内负责吸收和传递 光能的色素，主要有叶绿素、类胡萝 卜素和藻胆素等。
详细描述
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡 萝卜素主要吸收蓝紫光，藻胆素则主 要吸收蓝光。这些色素通过吸收不同 波长的光，将光能传递给光合系统中 的其他分子。
光合作用的产物与分配
总结词
光合作用的产物是有机物和氧气，其中有机物主要包括葡萄糖、蔗糖和淀粉等，这些有机物会被植物体内的各种 细胞和组织所利用。
02 植物水分生理
植物的水分关系
01
02
03
植物的水分来源
植物主要通过根系从土壤 中吸收水分，同时也能够 从空气中的水蒸气获得水 分。
植物的水分需求
植物在不同生长阶段对水 分的需求不同，水分过多 或过少都会影响植物的生 长和发育。
植物的水分平衡
植物通过调节水分吸收、 运输和蒸腾等过程，保持 体内水分平衡，以维持正 常的生理功能。
裂、细胞伸长等。
此外，呼吸作用产生的中间代谢 产物还可以用于合成其他重要的
化合物，如核酸、蛋白质等。
有氧呼吸与无氧呼吸的转换
当氧气供应不足时，植物会从有氧呼 吸转变为无氧呼吸，以适应环境变化 。
在某些情况下，无氧呼吸产生的乙醇 和二氧化碳可能会对植物造成毒害， 因此植物需要适时地恢复有氧呼吸。
有氧呼吸与无氧呼吸的转换涉及到一 系列酶的活性和基因的表达调控。
细胞运动
细胞运动是指细胞的整体或部分在空间中的位置 变化。例如，在胚胎发育过程中，某些细胞可以 通过胞质流动或收缩等方式进行移动，形成组织 和器官的结构。
细胞周期与细胞分裂
细胞周期
有丝分裂
减数分裂
细胞分化
高级植物生理学课件第一章细胞及细胞壁
细胞膜和细胞壁协同作用，通过调节细胞内外物质的交换和信号传递，控制细胞的生长和分裂。
影响因素及调控机制
环境因素
温度、光照、水分等环境因素会影响细胞膜和细胞壁的结 构和功能，进而影响细胞生理活动。
激素调节
植物激素如生长素、细胞分裂素等通过调节细胞膜和细胞 壁相关基因的表达，影响细胞膜和细胞壁的结构和功能。
实验结果比较
将不同实验条件下的观察结果进行比较，分 析处理条件对细胞壁结构的影响。
实验问题讨论
针对实验过程中出现的问题进行讨论，提出 可能的解决方案和改进措施。
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扫描和透射模式选择
根据观察目的选择合适的扫描或透射模式，以获取细胞壁的超微结构信息。
图像记录和分析
使用数字成像系统记录电子图像，并进行定性和定量分析。
特异性染色技术应用
荧光染色
利用荧光染料对细胞壁进行染色，通过荧光显微镜观察 细胞壁的结构和组成。
酶细胞化学染色
利用酶对细胞壁进行特异性染色，以显示细胞壁中不同 成分的空间分布。
镜头选择
根据观察需求选择合适的物镜和目镜，以获 得清晰的视野。
调焦技巧
使用粗准焦螺旋和细准焦螺旋进行调焦，避 免压碎样品或损坏镜头。
视野调整
通过移动载物台和调节光阑，使样品位于视 野中央并保持清晰。
电子显微镜观察方法
样品制备
将植物细胞切成薄片或进行染色处理，以便在电子显微镜下观察。
加速电压调整
根据样品厚度和观察需求调整加速电压，以获得清晰的电子图像。
木质素合成过多或过少
分别导致细胞壁过于坚硬或松软，影响植物体的正常生理功能和对环 境的适应性。
高级植物生理学
植物成花机理及其调控研究在植物生活周期中，从营养生长转变为生殖生长最明显的标志是花芽分化（即花原基产生）。
成花过程三阶段：1 成花诱导：感受某些环境刺激，诱导植物从营养生长转向生殖生长——决定花芽分化的可能性。
2 成花启动：分生组织经过一系列变化分化成形态上可辨认的花原基。
3 花器官的形成——决定花器官的数量和质量。
一、成花诱导Juvenility幼年期幼年期任何处理都不能诱导开花，幼年期完成后（即花熟状态）才能感受环境刺激诱导开花。
幼年期花熟状态低温、光周期植物开花花熟状态是开花前必须达到的生理状态。
故幼年期、低温、光周期是控制植物开花的三个重要因素。
通常基部幼年期，顶部成熟期——具备开花特性幼年期缩短：1 长日照处理；2 嫁接；3 赤霉素Gas处理Vernalization春化作用1 低温：各种植物春化所要求的温度不同，有效温度界与0-10℃，最有效的春化温度是1-7℃。
2 生长阶段：大多数植物在种子吸胀后即可接受低温诱导，在种子萌发和苗期均可进行。
而有些植物（胡萝卜、月见草等）只有绿苗达到一定大小才能通过春化。
3 部位：感受低温的部位：茎尖端的生长点。
4 刺激传导：许多实验证明，在春化过程中形成一种刺激物质-春化素，但至今尚未分离出这种物质。
天仙子春化素可通过嫁接传导，菊花则不行。
1.1春化作用与核苷酸的合成有关（尿嘧啶，尿苷酸）1.2春化作用的前期需要O2和糖（加糖时间越长，抽穗越少；缺氧时间越长，抽穗越多。
0-7周）1.3呼吸抑制剂可阻止春化，说明春化与有氧呼吸和氧化磷酸化有关。
1.4春化作用后期与大量的核酸合成有关1.5GA处理和春化对成花的差异，GA处理植株茎伸长春化作用机理：前体物低温中间产物低温最终产物（完成春化）高温中间产物分解（解除春化）2与春化作用有关的基因拟南芥：fca——迟花；vrn——对春化无应答；vrn1,vrn2——低温应答基因，fy,fpa,fve,fca,fe——对春化敏感基因。
高级植物生理学
高级植物生理学高级植物生理学1.设计一个研究植物叶片衰老机理的试验方案（理论依据、研究内容及测定指标、预期结果与分析）。
答：衰老（senescence）是导致植物自然死亡的一系列恶化过程，也是植物的器官或植物的生命活动自然结束的衰退过程。
叶片衰老是一种受遗传和外界因子,如日照、病害、遮荫、高温、干旱和水涝等逆境影响的高度程序化过程(Thomashe Stoddarj,1982)。
植物衰老的类型1〕整体衰老型：一年生植物或二年生植物在开花结实后出现整株衰老死亡。
2）地上部衰老：多年生草本植物地上部随着生长季节的结束而每年死亡，而根系和其他地下部分可以继续生存多年；3）落叶衰老型：多年生落叶木本植物的茎和根能生活多年，而叶子每年衰老死亡和脱落。
4）渐进衰老型：多年生常绿木本植物较老的器官和组织随时间的推移逐渐衰老脱落，并被新的器官所取代。
衰老的生物学意义不应该把衰老单纯看成消极的导致死亡的过程，植株或器官的衰老在生态适应以及营养物质再度利用上都有积极意义。
积极方面：如一、二年生植物成熟衰老时，其营养器官贮存的物质降解，运转到发育的种子、块根、块茎等器官中作为贮藏物质被再度利用；秋季树叶老化也有类似情况，输出的物质贮藏在茎和芽中可以再利用；叶片衰老死亡，多年生草本植物地上部分死亡，有利于越冬；果实衰老成熟，有利于靠动物传播种子，便于种子的发散和生存。
消极方面：农作物受到某些不良因素影响时，适应能力降低，引起营养体生长不良，造成过早的衰老，籽粒不饱满，影响产量和品质。
衰老过程的细胞结构变化结构上明显衰退，且有一定顺序。
在叶肉细胞中，叶绿体破坏最早，其次是内质网、高尔基体和线粒体等，核和膜破坏较迟。
衰老时的生理生化变化：（1）生活力显著下降：生长速率下降（2）蛋白质显著下降：随着叶片中叶绿体的破坏和降解、蛋白质的含量显著下降。
叶片衰老时，总的表现是蛋白质含量显著下降，并伴随蛋白质水解的同时，游离氨基酸积累。
高级植物生理学复习题
（1）伸展蛋白：是植物初生细胞壁中一类富含羟脯氨酸的糖蛋白，于1960年首次被发现。
因猜测这种蛋白质可能与细胞生长时的细胞壁伸展性有关，故命名为伸展蛋白，它是细胞壁中起结构作用的一种组分，伸展蛋白在组成细胞壁结构、防御和抗病抗逆方面有重要功能。
（2）寡糖素：一些初生壁的寡糖片段能诱导植物抗毒素的形成，并对其它生理过程有调节作用，将这种具有调节活性的寡糖片断称为寡糖素。
寡糖素可能具有控制形态建成、与植物病理中的过敏死亡现象有关、蛋白酶抑制剂诱导因子等功能。
（3）转运肽：叶绿体中的大部分多肽是由核基因编码并在细胞质的核糖体上合成的。
细胞质中所合成的叶绿体中多肽的前体几乎都带有一段含几十个氨基酸序列的转运肽，这些前体由转运肽引导进入叶绿体后，转运肽被蛋白酶切去，同时相应的多肽到达预定部位。
（4）光能利用率是指植物光合作用所积累的有机物中所含能量，与照射在单位地面上的太阳光能的百分比。
（5）光合性能：作物的经济产量主要决定于五个方面：即光合面积、光合能力、光合时间、光合产物消耗、光合产物的分配利用。
这五方面称为光合系统的生产性能或光合性能，是决定作物产量高低和光能利用率高低的关键。
（6）原初反应：是光和作用的起点，指光和色素吸收太阳能所引起的光物理及光化学过程。
包括光能的吸收、传递和电荷分离，在光合膜上进行。
（7）光合磷酸化：指叶绿体在光下催化ADP与无机磷形成ATP的反应。
分为非环式、环式和假环式。
(8)量子效率：衡量光化学反应效率的是量子产额。
是光合机构每吸收一摩尔光量子后光合释放的O2摩尔数或同化的CO2摩尔数。
其倒数为量子需要量。
（9）净同化率：是指一天中在1m2叶面积上所积累的干物质量，它实际上是单位叶面积上，白天的净光合生产量与夜间呼吸消耗量的差值。
（10）光合作用主要酶RuBP：核酮糖-1，5二磷酸Rubisco：核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶（11）逆境蛋白：多种因素剌激(如高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等)可能抑制某些原来正常蛋白的合成，诱导形成新的蛋白质(或酶)，通常使植物对相应的逆境适应性增强，这些蛋白质可统称为逆境蛋白。
高 级 植 物 生 理 学,逆境生理
高级植物生理学植物逆境生理一、逆境下植物生理过程的变化二、细胞超微结构与植物抗逆性三、生物膜结构与植物抗逆性四、逆境下植物的自由基伤害与保护系统五、渗透调节与植物抗逆性六、植物抗逆的分子生物学研究进展七、植物激素与抗逆性八、交叉适应逆境〔environmental stress〕，就是对植物生长不利的各种环境因子的总称. 植物在长期进化过程中、不同环境下生长的植物形成了对某些环境的适应能力，产生了不同生态类型的植物:喜温植物、耐寒植物、阳性植物、阴性植物、生水植物、旱生植物、盐生植物、淡土植物、中生植物〔mesophyte〕介于湿生植物和旱生植物之间，是种类最多、分布最广、数量最大的陆生植物等。
同一生态型植物，甚至不同品种对某些不良环境条件的抗御能力也有程度上的差异。
植物逆境的抵抗及适应性，可以从形态和生理两方面表现出来。
形态上：叶片大小、角质和蜡质层、表皮毛、微管束分化程度和根系分化差异等,植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，减少水分丧失，减轻严寒伤害。
(长期〕形态特征发生变化是长期逆境影响而进化适应结果。
生理上：自由水/束缚水、可溶性糖、脂肪、游离氨基酸、激素变化、渗透调节、特异抗性蛋白等。
例如鹿蹄草〔pirola〕叶片积累大量五碳糖、粘液等物质来降低冰点〔-31℃〕〔短期〕。
为了充分认识不良环境条件对植物生命活动的影响，以及植物对它们的抵御能力，在植物生理研究中形成了逆境生理这样一个研究领域。
特别注意植物的抗逆性。
植物的抗逆性(stress resistance)泛指植物对不良环境〔逆境〕的抵抗能力。
植物抗逆性可分为三个方面：避逆性:(stress escape)指植物通过对生育周期的调整来避开逆境的干扰，在相对适宜的环境中完成其生活史。
例如夏季生长的短命植物，且能随环境而改变自己的生育期。
沙漠中某些植物只在雨季生长，如短命菊、小果崧(30天)、瓦松等。
耐逆性:〔stress tolerance〕指植物处于不利环境时，通过代谢反响来阻止、降低或修复逆境造成的损伤，即通过自身生理变化来适应环境能力。
高级植物生理学
光呼吸的生理意义
1.维持C3光合碳还原循环的运转； 2.防止强光对光合机构的破坏作用； 3.消除乙醇酸毒害；
天线移动
“天线移动”假说
状态转换的意义:
1.平衡激发能在光系统间的分配; 2.提高光能利用率; 3.防御光破坏.
第二节 原初反应与叶绿素荧光
第三节 原初反应
一、光能的吸收与传递
(一) 激发态的形成
Chl（基态）+hυ
10－15S
Chl*（激发态）
(二)激发态的命运
激发态不稳定，易发生能量的转变，转变的方式： 1.放热 为何在能量利用上蓝光没有红光高? 由于叶绿素是以第一单线态参加光合作用的。所以一 个蓝光光子所引起的光合作用与一个红光光子所引起的 光合作用是相同的，多余的能量在降级过程中也是以热 能释放。 2. 发射荧光与磷光
叶绿体结构
化学组成
一 叶绿体色素 种类及光化学特性 叶绿素 叶绿素a，兰绿色 叶绿素b，黄绿色 类胡萝卜素 胡萝卜素(α、β、γ)橙黄色 叶黄素 黄色 藻胆素 藻红蛋白 (仅存在于红藻、蓝藻中) 藻蓝蛋白
纸层析时(石油醚为流动相)各色素的分布？（极性与位置）
为何阴生植物叶绿素b/a比值高？ 为何b/a可作为植物耐阴性指标？
Cytb559
3.假环式电子传递
2011-10-13
H２O→PSⅡ→PQ→Cytb６/f→PC→ PSⅠ→Fd →O２ Fd为单电子传递体，其氧化时把电子交给O2，使O2生成超 氧阴离子自由基。 Fd还原 + O2 Fd氧化 + O2 叶绿体中有超氧化物歧化酶(SOD)，能消除O2-。 O2 - + O2 - + 2H2 SOD 2H2O2 + O2 假环式电子传递实际上也是非环式电子传递，也有H+的跨 膜运输。
高级植物生理学教学大纲
《高级植物生理学》教学大纲(H i g h P l an t P h y s io lo g y)总学时：49先修课程：无机与分析化学、有机化学、植物学、生物化学开课对象：生物科学专业（函授本科）一、课程的性质、目的与任务植物生理学是研究植物生命活动规律的科学。
它是生物师范和植物生产类各专业的专业基础课。
学习植物生理学不仅是为认识和了解植物在各种环境条件下，进行生命活动的规律和机理，而且要将掌握的理论知识应用于科学实验和生产实践，为农业和社会的可持续发展，为实现农业现代化服务。
二、课程内容的基本要求本大纲内容主要包括植物生理学的三大组成部分：植物的物质生产和光能利用——植物吸收水分、矿质元素和同化CO2的生理生化基础；植物体内物质和能量的转变——植物体内物质转运、转化与分解利用的生理生化基础；植物的生长和发育——植物正常与逆境条件下生命活动的综合表达。
三、学时分配与比例绪论(1学时)一、植物生理学的定义和内容二、植物生理学的产生和发展三、植物生理学的展望第一篇植物的物质生产和光能利用第一章植物的水分代谢(2学时)本章重点和难点：1.细胞水势与细胞吸水；2.蒸腾作用与气孔开关机理；3.合理灌溉与农业。
第一节植物对水分的需要一、植物的含水量；二、植物体内水分存在的状态；三、水分在生命活动中的作用。
第二节植物细胞对水分的吸收一、细胞的渗透性吸水；二、细胞的吸收作用；三、水分进入细胞的途径。
第三节植物根系对水分的吸收一、根系吸水的途径；二、根系吸水的动力；三、影响根系吸水的土壤条件。
第四节蒸腾作用一、蒸腾作用的定义、生理意义和部位；二、气孔蒸腾；三、影响蒸腾作用的外、内条件。
第五节植物体内水分的运输一、水分运输的途径；二、水分运输的速度；三、水分沿导管或管胞上升的动力。
第六节合理灌溉的生理基础一、作物的需水规律；二、合理灌溉的指标；三、灌溉的方式；四、合理灌溉增产的原因。
第二章植物的矿质营养(4学时)本章重点和难点：1.必需元素的生理功能；2.植物细胞吸收矿质元素的机理；3.合理施肥与农业。
高 级 植 物 生 理 1植物激素
高级植物生理学植物激素在植物生长发育过程中，植物体内有多种有机物与无机物，通过代谢作用供给细胞生长与分化所必须的基本物质。
植物激素在生长发育中起着重要调节作用，调控植物和细胞生长与分化方向与进度：如提早或延迟开花结果、促进或延缓果实成熟;促进根发育、茎叶伸长生长（纤维植物，蔬菜、烟叶）等。
通过对植物体内激素的合成、代谢、运输与分布以及激素生理作用的研究，对植物生长发育进行有效的调控，从而提高农作物产量与品质。
➢遗传调控:通过遗传转化品种改良，改变植物内源激素水平，调节植物生长发育,如转ACS基因促进果实成熟。
ipt转化以延缓植物衰老。
➢化学调控：用外源生长调节剂，改变植物体内源激素平衡，控制植物生长发育。
GA 对伸长生长作用，IAA对生根作用等。
➢环境调控：通过控制环境水分、温度、矿质营养，改变植物激素水平，调节植物生长发育过程。
水肥增加细胞分裂素、生长素水平；果实贮藏增加温度促进乙烯产生而激素果实成熟等。
近年来对于植物激素的生理功能、作用机理、生物合成等方面的研究都取得了很大进展，对许多问题从分子生物学的角度进行研究，有了新的更深刻的认识。
植物激素是一种化学信号，对它的感知、传递和反应等方面的研究中有了全面新的认识、新技术、新研究成果不断涌现，已成为当前国际上研究的热点。
一、植物激素的定义植物激素（Plant hormones）是植物体内天然存在的一系列有机化合物，含量非常低，生理活性强，调控植物生命活动的整个进程。
植物生长调节剂（Plant growth regulators）人工合成的化合物具有内源激素相似的生理活性或能影响内源激素合成、运输、代谢或生理作用。
植物激素与植物生长调节剂统称为植物生长物质（Plant growth substance）。
植物激素特点：①产生于植物体内特定部位，是植物正常生长发育过程中或特殊环境下的代谢产物；②能够从合成部位运输到作用部位；③不是营养物质，低浓度产生各种特殊的调控作用（生长、抑制）。
高级植物生理学第一章 植物生理与分子生物学(共111张PPT)
基因组研究包括两方面的内容： 以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）
以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)
2.1 植物基因组的复杂性
（1）植物除了细胞核基因组外，还有细胞质基因组；
（2）植物基因组的长度差异是整个生物界最大的； 拟南芥单倍体基因组：6.3×107 bp；
编码一个完整mRNA的一段DNA序列。
基因是遗传的物质基础，是DNA分子上具有遗传信息的特 定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因通过
复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。
基因有两个特点： 一、忠实复制自己：以保持生物的基本特征； 二、基因能够突变：为自然选择贮备了材料；
杂交。
探针是一段与目的基因有互补序列的用放射性同位素（32P
）标记的 DNA 或 RNA分子。
探针杂交
电泳分离
转膜
放射显影
核酸分子杂交
核酸分子杂交操作程序
② 根据蛋白质测序结果，合成一对 或数对PCR
⑥ 真核基因的表达——转录和翻译存在着时间和空间 间隔。
⑦ 真核基因表达的调控可从染色体结构至翻译后加 工多个层次（水平）上进行。
原核生物基因表达
真核细胞基因表达
2、植物的基因组
基 因 （gene）？ 基因组 （genபைடு நூலகம்me）？ 基因组学 （genomics）？
遗传物质单元，在染色体上占据特定位置、具有某种特定 遗传功能的 DNA 序列。
串联重复序列（tandemly repeated sequences）： 重复序列以各自的核心序列（重复单元）首尾相连多次重复
，重复序列间被间隔序列分开。
《高级植物生理学》课件
1
遗传调控
研究植物基因的表达与调控，以及其对
激素调控
2
生长和发育的影响。
了解植物激素在生长和发育过程中的作
用及调节机制。
3
环境调控
探索植物对外界环境变化的感知和响应 机制。
植物的光合作用及相关机制
光合作用是植物生命活动的核心过程之一，一个令人着迷的领域。
光合作用机制
了解光合作用的基本原理和相关的生物化学反应。
植物在不同环境中展现出惊人的适应能力，包括对温度、湿度、光照和土壤等因素的调节。
温度适应
研究植物在极端温度条件下的适 应策略。
பைடு நூலகம்
光照适应
探索植物在低光照环境中的生存 机制。
干旱适应
了解植物在干旱条件下的水分调 节机制。
植物的生长和发育调控
植物的生长和发育受到遗传和环境因素的调控，我们将深入探讨这些调控机制。
光合作用调节
探索植物对光合作用的调节机制和光信号转导。
总结和回顾
通过本课程的学习，我们将对高级植物生理学有一个全面而深入的了解，并且能够应用这些知识来研究植物的 生理过程和调节机制。
《高级植物生理学》PPT 课程
本课程将深入探索高级植物生理学的各个方面，从植物的生理过程、生物化 学反应，到植物对环境的适应能力、生长和发育调控，以及光合作用的相关 机制。
课程介绍
欢迎来到《高级植物生理学》PPT课程！在这个课程中，我们将深入探索植物 生理学的高级概念和原理。
高级植物生理学的定义
高级植物生理学是研究植物生命活动的核心学科，涵盖了植物的生理过程、代谢反应以及植物对 内外环境的适应能力。
植物生理过程
研究植物的生长、呼吸、营养吸收和物质运输等生理过程。
高级植物生理学
高级植物生理学植物衰老一、植物衰老植物衰老是植物生命科学研究领域的核心问题之一。
无论是在器官水平上还是在个体水平上，衰老都是一个高度有序的被调控的过程。
植物叶片衰老是一种程序性的细胞死亡(Programmed cell death , PCD)，是叶片发育的最终阶段。
它除了代表生命周期的终结之外,在发育生物学上也有着重要的意义。
在这段时期内，植物在成熟叶片中积累的物质，将被分解并运送至植物其他生长旺盛的部位。
叶片衰老是一种受遗传和外界因子(如日照、病害、遮荫、高温、干旱和水涝等逆境) 影响的高度程序化过程(Thomashe Stoddarj，1982)。
对于产生种子的作物，包括绝大多数农作物,衰老引起的叶片同化功能的减退极大程度地限制了作物产量潜力的发挥；对蔬菜作物亦会造成采后损失，叶片和根系早衰是造成结实率偏低、空秕率较高的现象的主要原因，水稻品种存在理论上推算水稻如果推迟1天衰老，可是水稻增产2％左右。
二、植物叶片衰老的指标最明显的外观标志是叶色由绿变黄、脱落，而在细胞水平上表现为叶绿素含量下降，蛋白质含量下降，光合磷酸化能力降低，膜脂过氧化加剧，游离氨基酸积累，腐胺含量上升而精胺含量下降，细胞分裂素含量下降，脱落酸含量上升,多种酶活性改变等等。
许多大分子物质如蛋白质、膜脂、RNA等降解形成的N素等营养物质被转运至幼嫩的叶片、发育中的种子，加以重新利用和储存。
叶片衰老最明显的表现就是叶绿素逐渐消失，并伴随着黄化以及叶片的最终脱落（Leshem，1981）。
叶绿素a比叶绿素b下降得快，叶绿素含量以及叶绿素a/b比值可作为衰老的1个指标。
聂先舟等（1989）报道水稻离体叶片随着离体天数的增加，叶绿素含量下降，衰老加深。
从衰老过程中叶绿体超微结构的变化也可以看出叶绿体随年龄而逐渐解体。
因而有人提出叶绿素分解是衰老的原发过程及衰老的真正标志。
随着小麦叶片的衰老，叶绿素的破坏加强，且叶绿素a破坏率高于叶绿素b，衰老过程中积累的超氧阴离子(O-2)能直接引发叶绿素的破坏及特异性地破坏叶绿素a，致使叶绿素分解破坏和叶绿素a/b值下降。
高级植物生理学教学大纲
高级植物生理学教学大纲高级植物生理学教学大纲植物生理学是研究植物内部生物化学和生理过程的学科，它对于我们了解植物的生长、发育和适应环境的机制至关重要。
高级植物生理学教学大纲旨在为学生提供深入了解植物生理学领域的知识和技能，培养学生的批判性思维和科学研究能力。
一、引言植物生理学的重要性和应用领域介绍。
植物生理学的历史和发展概述。
介绍植物生理学的基本概念和研究方法。
二、植物生长与发育1. 植物生长的基本原理：细胞分裂、细胞伸长和细胞分化。
介绍植物激素对生长和发育的调控作用。
2. 植物生长的环境因素：光、温度、水分和营养物质对植物生长的影响。
讨论植物对环境变化的适应机制。
3. 植物发育的调控：基因调控和环境因素对植物发育的影响。
介绍植物发育过程中的关键调控因子。
三、植物的水分平衡1. 植物的水分吸收和输送：根系的吸水机制和导管系统的功能。
介绍水分运输的机制和调控。
2. 植物的水分利用效率：介绍植物对水分的利用和调节机制。
讨论植物的抗旱机制和适应干旱环境的策略。
3. 植物的水分胁迫响应：植物对水分胁迫的生理和分子响应。
讨论植物的抗旱基因和逆境信号传导途径。
四、植物的营养吸收与转运1. 植物的营养需求：植物对不同营养元素的需求和吸收机制。
介绍植物对营养元素的吸收途径和转运机制。
2. 植物的营养平衡：植物中营养元素的分配和调控。
讨论植物对不同环境条件下的营养适应策略。
3. 植物的营养缺乏与过量：植物营养缺乏和过量的症状和机制。
介绍植物的营养诊断和调节方法。
五、植物的光合作用1. 光合作用的基本原理：光合反应和光合电子传递链。
介绍光合作用的光合色素和光合膜结构。
2. 光合作用的调节：光合作用对光照强度、温度和二氧化碳浓度的响应。
讨论光合作用的调节机制和调控因子。
3. 光合作用的适应策略：植物对不同光环境的适应策略。
介绍植物的光合适应机制和光合产物的分配。
六、植物的逆境生理学1. 植物的逆境响应：植物对逆境的生理和分子响应。
高级植物生理专题复习题
一、将下列英文名词翻译成中文并用中文简要解释Phytochrome 光敏色素，是一种在植物体内广泛存在的对红光和远红光敏感的能够吸收光的色素，这种色素存在着吸收红光（Pr）与远红光（Pfr）两种可逆的转换形式，其中Pr是生理钝化型，Pfr是生理活化型。
Polyamines多胺，是一类脂肪族含氮碱,包括二胺、三胺、四胺及其他胺类，被认为是植物的生长调节物质之一。
其含量在不同植物及同一植物不同器官间、不同发育时期差异很大。
通常细胞分裂最旺盛的部位也是多胺生物合成最活跃的部位。
多胺与植物种子萌发、生长与分化、花的发育、果实形成和衰老等生长发育过程有关,还可提高植物抗逆性。
Phytoalexin植保素，病原物或其他非生物因子刺激后寄主才产生的一类对病原物有抑制作用的物质，主要是异类黄酮和萜类物质。
Oligosaccharin OGAs寡糖素，寡糖素是植物细胞壁或病原体壁衍生物，在调节植物生长发育和抵抗逆境(虫咬、病原体侵染、生理逆境)防御反应中充当有生物活性的一类多糖信号分子。
寡糖素可诱导植物产生抗病虫的化合物（植物抗毒素、酚类等）和相关蛋白（蛋白酶抑制剂、苯丙氨酸解氨酶等），参与植物的防卫反应。
Phosphotidylinositol PI磷脂酰肌醇，磷脂酰肌醇在磷脂酶的水解作用下产生三磷酸肌醇( Inositol 1, 4,5 -trisphosphate，IP3 ) 、二酰基甘油(Diacylglycerol，DAG) 、磷脂酸( Phosphatidic acid，PA) ，它们作为第二信使分子将外界信号转换并传导，引发一系列级联反应。
hypersensitive response HR过敏性反应，病原物侵染后，侵染点附近的寄主细胞和组织很快死亡，产生枯斑，从而使病原菌受到遏制或被杀死，不能进一步扩展的现象。
Partial rootzone irrigation PRI半根灌溉，仅有部分根系给以水分灌溉，使得另一部分根处于水分胁迫下，产生ABA，诱导气孔关闭，减少水分散失，提高水分利用率但可维持产量。
高级植物生理题总结
朱延姝副教授1.简述多胺的生理作用及作用机理。
一PA生理作用1．促进生长。
类似于IAA，GA。
2 促扦插生根，促不定根的产生。
与内源IAA相似3．延缓衰老。
同CTK。
与ETH生物合成有关，竞争SAM，PA延衰机制：①稳定膜结构；②抑制ETH合成；③可与细胞膜大分子结合，阻止膜脂过氧化；④与自由基结合，减少自由基伤害。
但对老叶无效4．提高植物的抗性，①高盐环境：使根部put增加，有助于维持体内阳离子平衡，适应渗透胁迫或离子过多产生的影响。
②缺K+ ：植物会积累put，维持离子平衡，代替K作用。
③渗透胁迫：大麦、玉米等不同植物叶片放入高浓度山梨醇或甘露醇中处理,put增加。
④PH5.0或少于5.0，put增加，促进质子分泌逆境put增加的生理意义：①作为PH缓冲剂，有利于H+和其他阳离子过膜；②可抑制酸性蛋白酶、RNA酶，保护质膜和原生质不被外来伤害，引起分解。
5. 调节植物开花过程：成花诱导,花器官发育及调节某些个别植物的雄性不育。
6. 调节园艺植物果实发育的作用：①对授粉、受精的影响②对座果的影响③对果实生长的影响④对果实成熟与衰老的影响二PA的作用机理：1. 稳定膜结构，保护作用2. 促进核酸与Pr生物合成。
①PA具有稳定核酸的作用②稳定核糖体的作用3. 充当植物激素作用的媒介4. 影响某些酶的结构及活性。
可激活NADPH氧化酶2.简述油菜素甾醇类的生理作用及作用机理。
一、BR可能的作用机理：1 促进核酸和蛋白质的合成2 BR与IAA活性关系可能与细胞的膜电位变化有关：①用BR处理,可增强细胞膜的电位势及ＡＴＰａｓｅ活性和H+分泌②BR有强化IAA酸化作用,与IAA作用类似,3 BR促进生长必须在有光条件下才有效。
二、生理作用1. 促进伸长生长：细胞分裂、伸长速度加快，包括对整个植物生长。
2. 提高产量:小麦用BR可↗结实率。
3. 促进水稻第二叶片弯曲，专一性鉴定方法。
4. 促进细胞叶绿素合成：芹菜茎用BR浸泡，叶浓绿有光泽。
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第一章：细胞生理膜蛋白：按膜与脂分子的结合方式分为以下三类蛋白：外周蛋白（周边蛋白）：靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合的蛋白。
整合蛋白为跨膜蛋白：是两性分子。
跨膜结构可以是1至多个疏水的α螺旋。
锚定蛋白：通过脂类分子和质膜表面共价相连。
膜糖：生物膜中的糖类主要分布于质膜的外单分子层。
这些糖是不超过15个单糖残基所连接成的具分支的低聚糖链(寡糖链)，它们大多数与膜蛋白共价结合，少部分与膜脂结合，分别形成糖蛋白和糖脂。
寒冷驯化反应：磷脂含量的增多和葡糖脑苷脂含量减少，有两个不饱和脂肪酸尾部的磷脂分子摩尔百分比增加。
（寒冷驯化反应中最显著、最关键的变化:质膜中脂类组成的改变）过氧化物酶体：在植物中存在于光合细胞中。
功能是去除有机物中的氢。
乙醛酸循环体：存在于富含油脂的种子中。
含有乙醛酸循环酶系统，这些酶有助于将储存的脂肪酸转化为糖，生成的糖被转运到幼嫩该组织为植物体生长提供能量。
细胞骨架：是指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括微管、微丝和中间纤维等。
微管：存在于细胞质中的由微管蛋白组装成的中空管状结构。
微丝：由肌动蛋白构成，它类似于肌肉中的肌动蛋白，呈丝状，同时还与肌球蛋白、原肌球蛋白等构成复合物质。
中间纤维：是一类柔韧性很强的蛋白质丝，其成分比微丝和微管复杂，由丝状亚基组成。
胞间连丝：穿越细胞壁、连接相邻细胞原生质(体)的管状通道。
共质体：胞间连丝把原生质体连成一体的体系。
质外体；细胞壁、质膜与细胞壁间的间隙以及细胞间隙等的空间。
植物凝集素：是一类存在于细胞壁中能与多糖结合或使细胞凝集的蛋白，参与细胞壁的识别反应。
可能在植物的防御反应中起重要作用。
初生壁：由生长细胞形成的可扩展的细胞壁层，通常没有特异性，在所有的细胞中其分子构造接近相同。
形态表现出广泛的多样性。
次生壁：在细胞停止生长（扩大）后形成的。
在细胞的不同分化阶段次生壁的结构和成分高度特化。
细胞应力：在膨胀的细胞中，细胞内容物挤压着细胞壁，引起细胞有弹性（如可逆的）延伸并产生反作用力。
细胞壁应力松弛作用促进水分吸收和细胞伸长膜蛋白的功能运输蛋白：膜蛋白中有些是运输蛋白,转运特殊的分子和离子进出细胞;酶：有些是酶，催化相关的代谢反应;连接蛋白：有些是连接蛋白,起连接作用；受体：起信号接收和传递作用。
膜蛋白在膜平面侧向扩散的作用：（1）底物在膜上的酶之间的转运（2）叶绿体和线粒体中电子在电子传递链组成成分之间的转运和相互碰撞（3）利于多聚蛋白复合体的组装（4）信号传递依靠一系列特定的整合蛋白，外周蛋白或脂锚定蛋白之间的瞬时相互作用细胞骨架的不同功能A固定作用。
支撑着原生质膜、细胞器官以及其它大分子组装物。
B运动性。
直接带动着细胞内各组分的胞内运动。
C信息传导。
决定细胞的空间几何结构。
D极性。
根据一种纤维的极性，可以知道细胞纤维的信息内容。
微管的功能①.控制细胞分裂和细胞壁的形成②.保持细胞形状③.参与细胞运动与细胞内物质运输微丝的功能①.参与胞质运动②.参与物质运输和细胞感应胞间连丝的功能①.物质交换②.信号传递植物细胞壁的生物学作用（1）细胞壁决定了植物体结构的机械强度、使很多植物能长到一定的高度（2）细胞壁把细胞黏着在一起，防止它们从一个细胞滑动到另一个细胞，限定了植物发育的进程。
（3）作为包围细胞的一种坚韧的外皮，细胞壁犹如细胞的“外骨骼”。
控制细胞的形状，允许细胞发育时形成很大的膨压。
（4）细胞壁能对植物体内的水分平衡产生应答，是因为细胞壁决定了细胞膨胀和细胞体积的关系。
（5）木质部水分的宏观流动要求有一个机械强度坚韧的细胞壁来抵制因木质部负压引起的萎缩。
（6）细胞壁作为一个扩散屏障，它控制着从外界到达细胞膜的大分子的大小，它也是病原体入侵的主要结构屏障。
（7）细胞壁的寡糖组分可能在细胞分化和病原体及共生体的识别中起重要作用。
第二章：水和植物细胞水分运输的两个主要过程：分子扩散和集流扩散：扩散是随机热振荡产生的分子运动。
集流：集流通常是分子团在压力梯度作用下的集体运动田间持水量：即土壤的保水能力，指土壤在被水饱和并且多于的水被排除时的含水量。
水分在土壤中的移动速率取决于两个因素——土壤的静水压梯度大小和土壤导水率。
土壤导水率：主要用来衡量水在土壤中移动的难易程度，因土壤类型和土壤含水量的不同而不同。
蒸腾比率：是指植物蒸发水量与光合作用同化CO2的比值。
在缺水情况下相应的生理活动包括：①.以积累溶质的形式来维持膨压；②.加强非光合器官（如根）的生长来提高植物的吸水能力；③.发育相应的组织结构来经受质外体大的负压。
水跨过膜的运输有两种平行的途径：1.水跨膜脂的简单运输2.水通道蛋白的运输为什么随着土壤含水量（水势）的降低，导水率也急剧下降？答：原因主要是由于土壤孔隙间的水分被空气取代。
当某个土壤孔道的水分被空气取代后，水分在该孔道的运输受阻，只能通过其他的孔道.水分从叶片散失到大气中1.水分散失的驱动力是水蒸气的浓度差2.水分散失也受扩散途径中的阻力调节，包括气孔阻力和界面层阻力。
气孔对光的反应是两个不同系统的综合效果1.依赖于保卫细胞的光合作用2.被蓝光所推动，存在接受蓝光的受体参与气孔的调节。
叶黄素假说1)保卫细胞中的类胡萝卜素—玉米黄素可能是蓝光受体。
2)玉米黄素假说认为气孔对蓝光的反应信号转导是从玉米黄素被蓝光激发开始的。
3)气孔对蓝光反应的强度取决于保卫细胞中玉米黄素的含量和入射的蓝光总量。
4)玉米黄素的浓度取决于类胡萝卜素库的大小和叶黄素循环的调节。
玉米黄素接受蓝光信号并发生变构——活化叶绿体膜的Ca2+-A TPase——吸收细胞质中的钙——细胞质中的钙浓度降低——激活质膜上的H+-A TPase——改变细胞的溶质势——气孔反应气孔运动对水分亏缺的反应1.当植物受到干旱胁迫时，气孔始终处于关闭状态，不受其他因素的影响。
2.ABA对气孔运动，特别是在发生水分亏缺的情况下有十分重要的生理功能。
当植物的根部发生水分亏缺时，根中合成大量ABA，并随蒸腾流向上运输最终到达保卫细胞对气孔运动进行调节。
3.ABA作用于保卫细胞的ABA受体后，引起下游的一系列的信号转导过程，最终使气孔关闭。
气孔运动的信号转导过程1.钙离子①.钙离子是调节气孔运动的重要信使。
②.当胞质钙浓度增加时，细胞膜去极化，刺激外向阴离子通道和外向K+通道的活性，并抑制内向K+通道的活性，细胞水势的升高，膨压下降，气孔关闭。
2.活性氧①.内向钙通道的激活与NADPH氧化酶介导的活性氧有关，这些活性氧作为第二信使诱导质膜钙通道的活化。
②.ABA还可以激活保卫细胞内的硝酸还原酶，促进一氧化氮（NO）的合成，而NO可以通过cADPR促进液泡Ca2+释放。
3.磷酸肌醇①.磷酸肌醇途径对细胞中钙离子浓度有重要的调控作用。
②.三磷酸肌醇IP3通过cADPR诱导液泡或内质网内储存的Ca2+释放到细胞质中。
4.蛋白激酶和磷酸酶①.蛋白激酶CDPK是依赖性的蛋白激酶。
②.将质膜上的质子A TP酶磷酸化，从而调节跨质膜的质子运输，改变膜电位，进而调控离子通道。
③.蛋白磷酸酶使蛋白质脱磷酸化，导致通道活性变化。
5.离子通道①.重要的离子通道是钾通道和钙通道。
②.钾离子进出保卫细胞是调控气孔运动的最重要的机制③.保卫细胞中的钙离子也是通过钙通道进入细胞质的，而在细胞膜和其他细胞器的膜上都存在钙通道，因此钙可以从胞外或胞内钙库进入细胞质。
气孔运动的渗透调节保卫细胞的膨压变化是由于离子和有机物质进出保卫细胞使细胞的渗透势发生改变，细胞的水势也就发生改变，细胞水势的改变会引起水进出细胞，水进出细胞导致细胞膨压发生改变。
1.钾离子（钾离子增加所导致细胞内正电荷的增加被氯离子和苹果酸根所平衡）①.在气孔张开时氯离子与钾离子一样被保卫细胞吸收，在气孔关闭时又被排出保卫细胞。
②.苹果酸是在保卫细胞的细胞质中合成，合成代谢需要淀粉的水解。
在保卫细胞叶绿体中含有许多淀粉，这些淀粉在气孔张开时会消失。
在蓝光的促进下淀粉被水解成PEP，PEP 经羧化结合CO2形成OAA，OAA则转化成苹果酸。
苹果酸在气孔关闭时含量减少2.蔗糖①.气孔的张开与钾离子的吸收有关，而气孔的关闭则和蔗糖的下降有关。
②.气孔运动中可能有不同的渗透调节阶段：③.在日出时光照引起的气孔展开阶段，保卫细胞对钾离子的吸收是主要的渗透调节机制；在日出以后保卫细胞的蔗糖浓度逐渐提高成为主要的渗透物质。
④.在蔗糖调节的阶段，气孔开度与光合作用有关的。
有4条主要代谢途径可为保卫细胞提供活性渗透物质1)伴随苹果酸根离子合成的K+和Cl-的吸收2)淀粉水解产生蔗糖3)保卫细胞原生质体中叶绿体光合作用碳固定过程产生蔗糖4)叶肉细胞光合作用过程中产生蔗糖的吸收第三章植物的矿质营养与膜运输阳离子交换：吸附的矿质元素能被其他阳离子取代的过程耐盐植物：能够在含有高浓度盐的土壤中存活。
盐生植物：盐条件下能够繁茂生长。
细胞膜的“超极化”：指跨膜电位处于较原来的参照状态（如静息状态）下的跨膜电位更负（膜电位的绝对值更高）的状态。
一般情况下，活细胞处于超极化状态时，细胞的整体生理活动较为活跃。
细胞膜的“去极化”：指跨膜电位处于较原来的参照状态下的跨膜电位更正（膜的绝对值较低）的状态。
通道：由细胞膜上内在蛋白构成的具有选择性的孔道，可以使分子或离子通过这些孔道扩散过膜。
有K+、Cl－、Ｃa2+通道，可能有有机离子通道。
膜片钳技术：是指使用微电极从一小片细胞膜上获取电子学信息的技术，即将跨膜电压保持恒定(电压钳位)，测量通过膜的离子电流大小的技术。
离子载体：是一类能携带离子通过膜的内在蛋白。
离子有NH4+、NO3-、Pi、K+、SO4-、Cl-，有机溶质有糖、氨基酸、嘌呤和嘧啶碱基。
大多数植物载体蛋白通过与pmf偶联而获得能量。
离子泵：一些具有A TP水解酶功能并能利用水解A TP的能量将离子逆着电化学势梯度进行跨膜运输的膜载体蛋白。
溶质跨膜运输方式：被动运输：在离子的被动运输过程中，离子的跨膜运输不直接消耗水解A TP的能量，而离子运动的方向是顺跨膜电化学势梯度进行。
主动运输：在离子的主动运输过程中，离子的跨膜运输与消耗水解A TP的能量相偶联，而且被运送离子运动的方向是逆着该种离子的跨膜电化学势梯度进行的。
共运输：又称协同运输，是指两种溶质被同时运输过膜的机制。
土壤颗粒的带电性影响矿质元素的吸附①.无论是无机的还是有机的土壤颗粒，其表面主要带负电荷。
②.许多无机的土壤颗粒是有阳离子铝和硅（Al3+和Si4+）与氧原子结合成四面体结构的晶格形式，由此形成铝酸盐和硅酸盐。
③.有机颗粒表面的负电荷由存在于土壤成分中的羧基和酚基的氢离子解离产生。
→阳离子元素如（NH4+）和K+→阴离子矿质如硝酸盐，硝酸盐在土壤溶液中具有可移动性，很容易被土壤中的水流冲走。