植物生理学

植物生理学

第一章水分生理

（一）名词解释

自由水：远离植物细胞原生质胶体颗粒而可以自由移动的水分。

束缚水：又叫结合水，由于植物细胞原生质胶体颗粒紧密吸附而不易流动和流失的水分。

水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学势差。

蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，是指植物在单位时间、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。

蒸腾效率：也称蒸腾比率，是指植物每蒸腾1kg水所形成干物质的克数。

水分临界期：指植物在生命周期中对水分缺乏最敏感，最易受害的时期。

（二）问答题

1、植物细胞的水势由哪几部分组成？说明成熟植物细胞从萎蔫到充分膨胀的过程中，各个组分的变化情况。

含水体系的水势主要由四部分组成，即水势(ψw)= 溶质势(ψs)+衬质势(ψm)+压力势(ψp) +重力势(ψg)。

对于一个已形成液泡的成熟细胞来说，其ψw=ψs+ψp。植物细胞吸水或失水，细胞体积会发生变化，渗透势和压力势因之也会发生改变。在细胞初始质壁分离时（相对体积＝1.0），压力势为零，细胞的水势等于渗透势，两者都呈最小值（约-2.0MPa）。当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释，渗透势増大，压力势増大，水势也増大。当细胞吸水达到饱和时（相对体积＝1.5），渗透势与压力势的绝对值相等（约1.5MPa），但符号相反，水势为零，不吸水。蒸腾剧烈时，细胞虽然失水，体积缩小，但并不发生质壁分离，压力势就变为负值，水势低于渗透势。

2、简述气孔运动机理的无机离子泵学说。

无机离子泵学说又称K+泵假说。在光下，K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K+由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。这是因为保卫细胞质膜上存在着H+-ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP ，并将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发气孔开张。

第二章矿质营养

（一）名词解释

必需元素：当某一元素符合如下三条标准时，则称为必需元素。（1）在完全缺乏该元素时，植物不能进行正常的生长和生殖，不能完成其生活周期；（2）该元素的功能不能被其他元素所替代；（3）该元素必需直接参与植物的代谢，如参与植物体某些重要分子或结构的组成，或者是某一个代谢步骤所必需的，如作为某种酶促反应

的活化剂。

生理酸性盐：植物对某些盐（如硫酸铵）阳离子的吸收大于阴离子，为维持电荷中性，分泌H+，pH下降，这种盐称为生理酸性盐。

生理碱性盐：植物对某些盐（如硝酸钠）阴离子吸收大于阳离子，OH-、HCO3-排除出，pH升高，这种盐称为生理碱性盐。

生理中性盐：植物对某些盐（如硝酸铵）阴阳离子的吸收基本相等，pH不变，这种盐为生理中性盐。

杜南平衡：科学家Donnan发现，当细胞内存在不可散的阴离子以及细胞内外体积相等时，细胞内可扩散负离子与正离子浓度的乘积等于细胞外可扩散正负离子浓度的乘积，这时的平衡也称为道南平衡。

（二）问答题

1、举例说明植物缺素病症为什么有的首先发生在顶端幼嫩枝叶上，有的首先发生在下部老叶上?

某些矿质元素进入地上部后仍呈离子状态（如K+）或形成不稳定的化合物（氮、磷、镁），不断分解，释放出的离子又转移到其它需要的器官去。参与循环的元素都能再利用。这类元素多分布于生长点和嫩叶等代谢较旺盛部分（果实和地下贮藏器官），其缺素症状发生在老叶上。

2、为什么说氮磷钾被称为肥料三要素，列举五种植物的必需元素及其主要功能。氮、磷、钾三种元素植物需求量大，而土壤中往往缺乏这三种元素，所以生产中常常要给作物补充着三种元素，所以氮、磷、钾被称为“肥料的三要素”。

B：参与生殖过程及同化物的运输。

Fe：电子传递体的主要组分。

Zn：酶的组成成分。

Mo：硝酸还原酶的组分。

Cu：氧化还原反应的电子传递体。

第三章呼吸作用

（一）名词解释

呼吸链：即呼吸电子传递链，是呼吸代谢中间产物的电子和质子，在线粒体内膜上沿着一系列由电子传递体组成的电子传递途径，严格有序地传递到分子氧的过程。

呼吸商：是指植物组织在一定时间内放出CO2的量与所吸收O2的克分子数或体积的比值，又称呼吸系数。

（二）问答题

1、机械损伤会显著加快植物组织呼吸速率的原因何在？

（1）原来呼吸酶与底物在结构上是隔开的，机械损伤使原来的间隔破坏，底物与呼吸酶接触，使呼吸速率提高。

（2）损伤扩大了呼吸酶与氧气接触的机会和面积，氧气供应充足，使有氧呼吸增强。

（3）损伤处易受微生物浸染以及愈伤组织的形成，都会使呼吸速率提高。

第四章光合作用

（一）名词解释

红降现象：当波长大于685nm的远红光照射材料时，光子仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降的现象。

双光增益效应：如果在远红光(大于685nm)照射时，再加上波长较短的红光(波长约650nm)，则量子产额大增，比这两种波长光单独照射的

总和还要多。

光合链：定位在光合膜上的、一系列互相衔接的电子传递体组成的电子传递的总轨道，其电子传递体的排列呈侧写的“Z”形。

光补偿点：在光饱和点以下，随着光强的增高，光合速率相应提高，当达到某一光强时，叶片的光合速率与呼吸速率相等，净光合速率为零，这时的光强称为光补偿点。

光饱和点：在一定范围内，光合速率随着光强的增加而呈直线增加，当达到某一光强时，光合速率就不再随光强增加而增加，当光合速率开始达到最大值时的光强称为光饱和点。

CO2补偿点：在CO2饱和点以下，随着CO2浓度增高，光合速率增加，当光合速率与呼吸速率相等时，外界环境中的CO2浓度即为CO2补偿点。

（二）问答题

1、试用化学渗透假说解释光合磷酸化的机理。

关于光合磷酸化的机理，至今还不十分清楚。英国人P.Mitchell(1961)提出了化学渗透假说来解释。在类囊体膜的电子传递体中，PQ可传递电子和质子，而其他传递体PC和Fd等传递电子而不传递质子。在PSⅡ，光照引起水的裂解产生4个电子和4个质子，水释放的质子留在膜内侧，电子进入电子传递链中的PQ。PQ在接受水裂解传来的电子的同时，又接受膜外侧传来的质子。PQ将质子排入膜内侧，将电子传给PC。这样，膜内侧质子浓度高而膜外侧低，膜内侧电位较膜外侧高。于是膜内外产生质子浓度差(ΔpH)和电位差(Δφ)，两者合称为质子动力，即为推动光合磷酸化的动力。当H+沿着浓度梯度返回膜外侧时，在ATP 合成酶催化下，将ADP和Pi合成ATP。

2、什么是光能利用率？试述提高作物光能利用率的途径。

作物的光能利用率是指作物光合产物中贮存的能量，占照射在单位地面上日光能的百分率。

（1）增加光合面积

①合理密植密植是否合理可用叶面积系数来衡量，在一定范围内，作物产量随着叶面积系数的增加而提高。

②改善株型理想的株型是紧凑、矮杆、叶小而直立、叶厚、分蘖密集等。（2）提高光合效率

①增加二氧化碳浓度②降低光呼吸

（3）延长光合时间

①提高复种指数②延长生育期适时早种；防止叶片早衰。③补充人工光照。