高级植物生理学—专题二
高考生物二轮复习 专题二 植物生理学
D藻.没洋有葱叶根绿尖体细,但胞可中以能通产过生光A合T作P的用细产胞生A器T是P,B线项粒正体确;酒精发酵的第二阶
段没有ATP生成,C项错误;洋葱根尖细胞可以进行有氧呼吸,可以在线粒
体产生ATP,D项正确。
关闭
C
解析 -13-
答案
考点1
考点2
2.(2019福建漳州质检)ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内的四种高
项错误;只要条件适宜,酶在细胞内外都能发挥催化作用,B项错误;同一种
酶可存在于分化程度不同的细胞中,如呼吸酶、ATP合成酶存在于所有活
细胞中,C项正确;低温条件下,酶的分子结构稳定,酶应该在低温条件下保
存,D项错误。
关闭
C
解析 -16-
答案
考点1
考点2
策略方法 有关酶的概念、本质特性的分析策略 解答酶的本质特性试题时,应关注以下几个方面。 (1)绝大多数酶的化学本质是蛋白质,少数是RNA,可用双缩脲试 剂进行鉴定,甚至用蛋白酶处理来确定某种酶的本质。 (2)酶既可在细胞内发挥作用,也可在细胞外发挥催化作用。酶的 催化作用是指能降低化学反应的活化能,提高反应速率,但不改变 化学反应的方向和平衡点。 (3)在化学反应前后,酶的性质、数量并不发生改变。
合成的酶,A项错误。如果有适宜的条件,活细胞产生的酶在生物体外也有
催化活性,B项错误。盐析是分离、纯化蛋白质的一种常用方法,胃蛋白酶
的本质为蛋白质,故从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法,C项
正确。唾液淀粉酶催化反应的最适温度为37 ℃,此温度下该酶的活性最
高,但不适于保存该酶,酶适于在低温下保存,D项错误。 关闭
C
解-析4-
答案
12 3
2.(2016全国Ⅰ理综,3)若除酶外所有试剂已预保温,则在测定酶活力
(完整版)考博高级植物生理学
1水分生理。
水分的吸收机理(细胞的吸收，根的吸收)，提高抗逆性水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
一、细胞吸水的机理：1.渗透吸水指由于溶质势的下降而引起的细胞吸水，为含有液泡的细胞吸水。
2.吸胀吸水对于无液泡的分生组织和干燥种子来说，主要是依赖于细胞内的亲水性物质，有较低低的衬质势。
二、植物根系吸水。
植物根系吸水的方式按动力不同，分为主动吸水和被动吸水两种方式。
主动吸水是由植物根系本身的生理活动而引起的吸水方式，动力来自根压，根压指由于根系生理活动引起水势下降，导致土壤周围细胞的水分向根部流动，这种是液体从根部上升的压力；被动吸水是由于枝叶的蒸腾作用而引起根部吸水的方式，动力来自蒸腾拉力，蒸腾拉力指由于整体作用产生的一些列水势梯度使导管中水分上升的力量。
根系吸水的途径有三条，质外体途径，跨膜途径和共质体途径。
质外体途径是指水分通过细胞壁、细胞间隙等无细胞质部分的移动，速度快；共质体途径是指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝移动到另一个细胞的细胞质，速度较慢；跨膜运输指水分从一个细胞移到另一个细胞，要通过两次质膜和液泡膜；提高作物抗旱性途径是什么？（1）根据作物抗旱特征可以选择不同抗旱性的作物品种。
（2）提高作物抗旱性的生理措施，如：抗旱锻炼等（3）施用生长延缓剂如矮壮素等2根干旱后怎么告诉叶片（机理），如何做到合理灌溉等人为的因素。
什么叫信号转导？细胞信号转导包括哪些过程？答：通过信号传导。
信号转导是指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。
包括四个步骤：第一，信号分子与细胞表面受体的相结合；第二，跨膜信号转换；第三，在细胞内通过信号转导网络进行信号传递、放大和整合；第四，导致生理生化变化如何才能做到合理灌溉？合理灌溉是依据作物需水规律和水源情况进行灌溉，调节植物体内的水分状况，满足作物生长发育的需要，用适量的水取得最大的效果。
要做到合理灌溉，就要掌握作物的需水规律。
高级植物生理学—专题二课件
呼吸作用的影响因素与调节
温度
氧气浓度
温度对呼吸作用的影响呈曲线关系，过高 或过低的温度都会抑制呼吸作用。
氧气浓度过高或过低都会影响呼吸作用的 正常进行。
pH值
抑制剂
植物呼吸作用的速率受到细胞内pH值的影 响。
某些化学物质可以抑制呼吸作用的某些环 节，从而影响整个呼吸过程。
04
植物激素
植物激素的基本概念
光合作用的效率与影响因素
光照强度是影响光合作用效率的主要因素，光 照不足会导致光合速率下降，光照过强则会导
致光抑制。
二氧化碳浓度也是影响光合作用效率的重要因素，二 氧化碳浓度过高或过低都会降低光合作用效率。
光合作用的效率受到光照强度、光照时间、温 度、二氧化碳浓度等多种因素的影响。
温度对光合作用的影响主要体现在酶的活性上， 适宜的温度范围可以提高光合作用效率。
脱落酸（ABA）
促进细胞伸长和分裂，打破休眠 ，促进种子萌发。
促进叶片脱落和休眠，抑制细胞 分裂和伸长。
生长素（IAA）
促进细胞伸长和生长，调节根冠 比，促进果实发育。
乙烯（ETH）
促进果实成熟和器官脱落。
植物激素的合成与代谢
植物激素的合成
植物激素在植物体内特定 部位合成，如IAA在幼嫩 的芽叶和发育中的种子中 合成。
植物激素的代谢
植物激素在合成后需要进 行修饰和转化，以调节其 活性和作用。
植物激素的运输
植物激素在植物体内通过 极性运输和非极性运输进 行扩散和分布。
05
植物生长与发育
植物生长的基本概念
植物生长
生长周期
指植物通过细胞分裂、增大和分化， 实现整体和器官的体积增大和功能完 善的过程。
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
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,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别。
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别等,植物矮小并常成匍匐状、垫状或莲座状等，减少水分丢失，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，通过代谢反应来阻止、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。
高级植物生理学概述
（2）主要成果有： • 证明叶绿素仅存在于叶绿体中，光合作用在叶绿体中进行 并形成淀粉 • 发现植物的生长主要是由于植物细胞的增大而不是由于细 胞的分裂
（3）主要理论观点： • 环境对植物生理活动均显示3个基点（最低、最适、最高） • 花、茎、根的分化是由“专性器官形成的物质”所控制
（4）实验技术创新 • 碘染色测定淀粉 • 数气泡法测定光合作用
1771年， 英国化学家、生物学家 普利斯特利（J. Priestley ）通 过植物和动物之间进行气体交 换的实验，发现老鼠与绿色植 物一起放在钟罩内则不死，第 一次成功地应用化学的方法研 究植物的生长，得知植物生长 需要吸收CO2，同时释放出O2 。
1727年英国 海尔斯（S．Hales） 通过环剥实验证明只有木质部才 有输水作用所进行的方法。即把 树干形成层外侧的部分作环状剥 下，而只留下木质部，来自根水 分的上升未被阻碍，因而也未发 生萎蔫。
•
信息传递（message transportation）和 信号转导（signal transduction）是植物生 命活动的另一个重要方面。 • 植物虽不象动物那样具有发达的神经系统， 但它生活在复杂多变的环境中，必须对环 境的变化作出响应，或顺应环境的有规律 的变化，形成植物固有的生命周期，或对 严酷的环境条件进行适应与抵抗，以保持 物种的繁衍。
欢迎学习 高级植物生理学
(植物生理学专题）
主讲教师：黄绵佳
• 主要参考教材：
• 1、陈晓亚，汤章城 主编《植物生理与分子生物学》 （第三版）2007, 科学出版社， 北京 • 2、余叔文，汤章城 主编《植物生理与分子生物学》 （第二版）1998, 科学出版社， 北京 • 3、Ｂ．Ｂ．布坎南等主编，翟礼嘉等译《植物生物 化学与分子生物学》２００４，科学出版社，北京 • 4、武维华主编《植物生理学》 2003，科学出版社 北京 • ５、孙大业主编《细胞信号转导》（第三版） ２００１，科学出版社，北京
高级植物生理学课件-ppt-word
第一章：植物的水分代谢一、植物对水分的需要For every gram of organic matter made by the plant, approximately 500 g of water is absorbed by the roots,水分在生命活动中的作用细胞内水分呈束缚水和自由水两种状态水分是细胞质的主要成分水分是代谢过程的反应物质水分是植物对物质吸收和运输的溶剂水分能保持植物的固有姿态二、植物对水分变化的反应及生态类型即水生植物和陆生植物（一）水生植物水生植物(hydrophite)指植株全部或至少根系可一直生长在水中的植物。
根据它们在水中的生长状态，可以把它们划分为沉水植物(submerged plant) 浮水植物(floating—leaf plant) 挺水植物(emerged plant)沉水植物(submerged plant)是指整个植物体都浸没在水中的植物其中一种类型是扎根于水底的土壤另一种类型则是悬浮于水中而根系退化的由于水中氧少光弱，因而植物的通气组织发达，构成连续的通气网络。
整个植株都可直接吸收水、矿质营养和水中的气体浮水植物(floating—leaf plant)指那些植物体完全漂浮在水面上或植物扎根于水底而叶子漂浮在水面上的植物浮水植物水下部分结构与沉水植物相似，但水面上部分由于直接与空气接触，表皮细胞常具薄的角质层，气孔一般只生于叶的上表皮，并有通气结构贯通整个植物挺水植物(emerged plant)指那些根、下部茎，有的还包括部分下部叶浸没于水中，而上部的茎叶挺伸出水面以上的植物挺水植物的维管组织、机械组织和保护组织在水生植物中是最发达的，并具有良好的通气组织，常能忍受一定时间限度的土壤干燥（二）陆生植物湿生植物(hygrophyte)中生植物(mesophyte)旱生植物(xerophytic plant)短命植物(short—1ife plant)避旱植物(drought—evading plant)耐旱植物(drought—enduring plant)抗旱植物(drought—resisting Plant)三、水分经植物从土壤到大气，水势T r e e s c a n g r o w m u c h t a l l e r t h a n10m•Suction tension(吸水压) in the xylem must be greater than that of a vacuum•Water potential (or pressure) in the xylem must be negative•How do we account for a negative water potential (pressure)?W a t e r m o v e m e n t b e t w e e n c o m p a r t m e n t syp = -RTc R: gas constant T: temperature (K) c: solute concentrationG e n e r a t i o n o f r o o t p r e s s u r e i n a n e x c i s e d p l a n t四、根系对水分的吸收water-channel proteins (aquaporins)E x o d e r m i s a n d e n d o d e r m i s•S u b e r i n in cell walls of exodermis and endodermis blocks a p o p l a s t i c w a t e r f l o w•Water must e n t e r the cells (symplasm)•Plasma membrane offers enormous resistance to water transport•How can water enter the symplast?•Through special pores in the plasma membrane: w a t e r-c h a n n e l p r o t e i n s (a q u a p o r i n s) Water transport across membrane is mediated by water channels (aquaporins)Water movement – ALWAYS PASSIVE !Water movement occurs either as diffusion or bulk flowDiffusion: driven by concentration gradient, permeability defined as diffusional water permeability (Pd: m s-1)Bulk flow: driven by pressure difference (hydrostatic or osmotic); defined as osmotic permeability (Pf: m s-1) or hydraulic conductivity (Lp:m s-1 MPa-1)Pf often greater than Pd, Why ?Water channels -Aquaporins•Transmembrane proteins;•Facilitate passive transport of water; 10-1000 fold higher than lipid permeability.•Can be highly selective to water (true aquaporins).•Some can be more selective for small neutral solutes (eg. glycerol; aquaglyceroporins)•Some animal aquaporins have recently been shown to create ion channels under certain conditions.Aquaporins can also mediate flux of other substances across cell membranesP I P1i n c h l o r o p l a s t sWater and CO2 conductivity•Plant aquaporins conduct water or CO2•Aquaporin CO2 conductivity is significant for photosynthesisActivities of aquaporins are reflected by permeability to water (P f or Lp).C h e m i c a l s,e.g.,H g t h a t i n h i b i t w a t e r-c h a n n e l p r o t e i n s r e d u c e t h e w a t e r f l o w t h r o u g h r o o t s;i t i sa r e v e r s ib l e e f f ec t五、植物吸收水分的来源W a t e r i n t h e s o i l:t y p i c a l s o i l w a t e r c o n t e n t s(%)o fd i f fe r e n t t y p e s of s o i lW a t e r p o t e n t i a l o f v a r i o u s s o i l sS o i l w a t e r p o t e n t i a l a n d s o i l w a t e r c o n t e n t a t d i f f e r e n t s o i l d e p t h六、干旱及植物的适应性反应当植物耗水大于吸水时，使组织内的水分亏缺。
植物生理学专题PPT课件
③ 基因产物不明，但知道基因突变后的表型，可用转 座子标签法分离基因。
×
显性纯合子 隐性纯合子
隐性 突变子探针
杂合子 显性表型
杂合子 突变表型
带转座子 DNA片段
亚克隆探针
完整目的基因
④ 利用RFLP图谱，找出与所要克隆基因紧密连 锁的分子标记，用染色体步行法找到所要克隆的基因。
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。
编码一个完整mRNA的一段DNA序列。
基因可分为：
① 结构基因：编码蛋白质的基因。包括编码酶和结构 蛋白的基因；
② 调节基因：编码作用于结构基因的阻遏蛋白或激活 蛋白的基因；
③ 没有翻译产物的基因：RNA基因，转录成为 tRNA和 rRNA基因；
某种生物全部基因的克隆总体——基因组克隆与基因组的构建cDNA
文 库 的 构 建构建基因的目的主要是为了直接从基因组中分 离目的中“钓出”目的基因。
利用“探针”分子钓取目的基因
两条来源不同的具有一定同源性（即具有碱基互补 关系）的DNA单链分子或DNA单链与RNA分子经退火形 成双链DNA分子或DNA-RNA异质双链分子的过程称为 核酸分子杂交。
拟南芥mtDNA 376kb ，人mtDNA为，前者比后者 RNA基因多1个，蛋白质基因27:13。
在同一细胞 中可有不同长度的mtDNA。
mtDNA有分子内、分子间重组，也可与核、叶绿休 基因组DNA重组。因此mtDNA的重排、序列加倍、与外 源DNA整合的几率很高，由此产生新的嵌合基因。细胞 质雄性不育就是由于新的嵌合基因导致的。
植物细胞内的三类基因组存在着广泛的相互作用。 叶绿体和线粒体的结构蛋白多数由核基因组编码：
植物生理学题库(含答案)第二章-植物的矿质营养
植物生理学题库（含答案）第二章植物的矿质营养一、名词解释：1、矿质营养：亦称无机营养，指植物在生长发育时所需要的各种化学元素。
2、必需元素：指植物正常生长发育所必需的元素，是19种，包括10种大量元素和9种微量元素3、大量元素：亦称常量元素，是植物体需要量最多的一些元素，如碳、氧、氢、氮、磷、钾、硫、钙、镁、硅等。
4、胞饮作用：指物质吸附于质膜上，然后通过膜的内折而将物质转移到细胞内的过程。
5、交换吸附：指根部细胞在吸收离子的过程中，同时进行着离子的吸附与解吸附。
这时，总有一部分离子被其他离子所置换，这种现象就称交换吸附。
6、离子交换：是植物吸收养分的一种方式，主要指根系表面所吸附的离子与土壤中离子进行交换反应而被植物吸收的过程。
7、离子拮抗作用：当在单盐溶液中加入少量其他盐类时，单盐毒害所产生的负面效应就会逐渐消除，这种靠不同离子将单盐毒害消除的现象称离子拮抗作用。
8、被动吸收：亦称非代谢吸收。
是一种不直接消耗能量而使离子进入细胞的过程，离子可以顺着化学势梯度进入细胞。
9、氮素循环：亦称氮素周转。
在自然界中以各种形式存在的氮能够通过化学、生物、物理等过程进行转变，它们相互间即构成了所谓的氮素循环。
10、生物固氮：指微生物自生或与动物、植物共生、通过体内固氮酶的作用，将空气中的氮气转化为含氮化合物的过程。
11、微量元素：是植物体需要量较少的一些元素如铁、锰、铜、锌、硼、钼、镍、氯、钠等，这些元素只占植物体干重的万分之几或百分之几。
12、选择吸收：根系吸收溶液中的溶质要通过载体，而载体对不同的溶质有着不同的反应，从而表现出根系在吸收溶质时的选择性。
这就是所谓的选择性吸收。
13、主动吸收：亦称代谢吸收。
指细胞直接利用能量做功，逆着电化学势梯度吸收离子的过程。
14、诱导酶：指一种植物体内原本没有，但在某些外来物质的诱导下所产生的酶。
15、转运蛋白：指存在于细胞膜系统中具有转运功能的蛋白质，主要包括通道蛋白与载体蛋白两类。
《植物生理学》第二章课件
原生韧皮部
中柱鞘
后生木质部
根毛细胞
中柱 原生 木质部 皮层 内皮层 凯氏带
（2）衬质势
衬质势是指细胞中的亲水物质（如蛋白质、淀粉粒、纤 维素、核酸等大分子）对水分子的束缚而引起水势下降的 数值，因此也为负值。已形成液泡的细胞，其亲水胶体已 被水饱和，衬质势忽略不计。
（3）压力势
压力势是指由于压力的存在而使水势发生改变的值。当细 胞吸水膨胀时，原生质体对细胞壁产生的压力称膨压。同时， 细胞壁产生大小相等方向相反的压力(称壁压)正向作用于原生 质体，使细胞液自由能增加，水势增大。压力势通常为正值。 当特殊情况如蒸腾作用很强时，压力势为负值。
（三）代谢性吸水
植物细胞利用呼吸作用产生的能量使水分经过质膜进入 细胞的过程，叫做代谢性吸水。
证据
当通气良好时，细胞呼吸加强，细胞吸水增强； 相反，减小氧气或以呼吸抑制剂处理时，细胞呼吸速率 降低，细胞吸水减少。
二、植物根系的吸水
（一）根系的吸水区域
植物具有庞大的根系，根系能够从土壤中吸收 大量的水分，以满足植物生长发育的需要。但植物 根系各部分吸水能力是不同的，一般认为根尖是吸 水的主要区域。在根尖，位于伸长区后的根毛区表 皮细胞突起，形成大量根毛，这是根系吸水的主要 部位。
共质体途径也称细胞-细胞途径，是指水分依次 通过细胞原生质由皮层进入中柱导管的过程，移动 速度一般较慢。质外体途径即指水分通过根系质外 体由皮层进入中柱导管的过程，移动速度快分为主动吸水和被动吸水两种。
植物生理学2
1、植物体内自由水/束缚水比值降低时，植物的代谢活动降低，抗逆性增强。
2、菠菜的“黑心病”是植株缺Ca所致，华北果树的“黄叶病”是植株缺铁Fe 所致。
3、光合作用的场所是叶绿体。
4、高等植物的叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b，其中叶绿素a是蓝绿色的。
5、光呼吸途径是在、叶绿体、线粒体、过氧化物酶体 3种细胞器的协同参与下完成的。
6、以葡萄糖作为呼吸底物时，完全氧化，RQ的数值是1。
7、对植物体来讲，环境就是刺激，环境就是信号。
8、低温诱导促使植物开花的现象是春化作用。
9、有机物运输的主要形式是蔗糖。
10、高等植物的运动可分为向性运动和感性运动。
11、一般来说冬性越强，要求的春化温度越低，春化天数越长。
12. 类胡萝卜素可分为胡萝卜素和类黄素。
13、诱导α—淀粉形成的植物激素是赤霉素，延缓叶片衰老的植物激素是细胞分裂素。
14．光敏色素调节的反应类型中 Pfr是生理激活型，Pr是生理失活型。
15.植物吸水主要在根尖进行，吸水能力最大的是根毛区。
16.呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸17.根据离子跨膜运输过程是否需要能量，可分为主动运输和被动运输18.向性运动包括的三个步骤感受、传导和反应19.研究有机物运输溶质种类的方法是蚜虫吻刺法利用该方法收集汁液分析结果表明，在韧皮部里运输的主要物质是水，其中溶解许多糖类20.证明根压存在的方法有伤流和吐水二、名词解释1.生理酸性盐：植物根系从溶液中有选择的吸收离子后使溶液酸性增加的盐类2.乙烯的三重反应：乙烯可抑制黄化豌豆幼苗上胚轴的伸长生长，促进其加粗生长，地上部分失去负向地性生长(偏上生长)。
3.植物激素：在植物体体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育起显著作用的微量有机物4.蒸腾速率：植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水分量。
5.光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和水，制造有机物并释放氧气的过程6.受体：能特异地识别并结合化学信号、在细胞内放大、传递信号的物质。
《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。
研究生高级植物生理学课件整理
生物大分子如何从随机组合到有序组装，抑制显示与生命相关的生化特性，目前还无法用实验重 现，只能通过推测和计算机来模拟。 生命进化的最大门槛：多核苷酸和多肽必须协调作用，以形成自身复制的生化系统。 蛋白质合成需要多核苷酸指导，多核苷酸自身复制需要蛋白酶催化，那么是现有核酸还是先有蛋 白？两种互相互补的大分子随机形成的可能性存在吗？
藻类 藻类的生活史有三种基本类型：只有单相植物体，唯有合子才是双相的，如水绵、轮藻；只有双相植物体，唯 有配子才是单相的，如硅藻、鹿角荣；有单相植物体也有双相植物体的，如刚毛藻、石克海带。 在具有单、双相植物体的藻类生活史中，出现单相植物体与双相植物体轮替发生的现象，出现有性世代与无性 世代轮替发生的现象此为世代交替。异形世代交替比同形世代交替进化。所有高等植物都是异形世代交替。根 据各种特征，藻类分成十一个门和一个类。
授课内容 1.生命的起源和植物的系统进化；2.植物细胞；3.光敏色素与光调控；4.植物激素（1）；5.植物激素（2）；6.植 物对病原体的应急反应；7.植物的逆境反应；8.衰老与细胞凋亡；9.信号的感应和传递；10.植物的表观遗传。
第一章 生命的起源和植物的系统进化 （一）生命的起源 生命起源的化学基础： 原始大气层主要成分：甲烷和氨气，没有氧气! 对甲烷和氨气混合气体进行放电导致一系列氨基酸的化学合成，它们可以进一步反应说出其他氨基酸、嘌呤、 嘧啶以及少量糖。
平行进化与趋同进化的区别： 平行进化：亲缘关系较近的植物种或植物类群，经过平行进化产生相似的特征 趋同进化：亲缘关系较远的的植物种或类群，由于适应相同的生境而形成了相近的特征
世代交替 世代交替广义指的是生物生殖过程中，存在着有性世代（孢子体，双倍体）和无性世代（配子体，单倍体）无 性生殖的交替出现，称为世代交替。
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尿素常用于叶面喷施，实现对植物氮素 营养的最佳管理
尿素 脲酶
+ CO2
NH3
硝化作用
NO3¯
实用文档
低等植物轮藻的巨型细胞
14C尿素和膜片钳技术
细胞吸收尿素相关的动力学常数至少有两
在无种土，壤表明微可生能物存存在在两的类条不件同的下转，运外体源系尿素 很的可情能况被下植转物运根 至系地水直上稻接部吸。缺镍收引，起并脲在酶活未性降降解低
高有机氮
天冬酰胺
4C:2N
AS
谷氨酸 GDH
NH4+
α-酮戊二酸
植物体内氨基酸合成示意图
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3.尿素的代谢
植物体内尿素的主要来源于以下两个途径
1.精氨酸分解
精氨酸
精氨酸酶
鸟氨酸 + 尿素 线粒体
脲酶
GS-GOGAT循环 铵
精氨酸酶和脲酶协同作用对种子萌发时的 氮素利用和再分配具有重要的生理意义
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Fd-GOGAT
Fd-GOGAT占GOGAT活性的95%。 主要存在植物叶片的叶绿体中，
GOGAT 光诱导其的合成，并参与了光合
作用和光呼吸过程
NADH-GOGAT
主要在非光合组织中的质体中表达
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定位于线粒体中，并依赖 于NADH的GDH
GDH
定位于叶绿体中并依赖于 NADPH的GDH
诱导型高亲和力转运系统 （inducible HATS,iHATS）
对NO3¯具有较高的亲和力，Km和Vmax相对较高
组成型高亲和力转运系统 （constitutive ATS,cHATS）
Km、Vmax相对较低
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低亲和力转运系统 （low affinity transport system,LATS）
NO3¯
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拟南芥中有7个基因属于NRT2家族
AtNRT2.1 AtNRT2.2
负责较低NO3¯浓度情况下 的NO3¯吸收
AtNAR2.1 复合体
AtNAR2 .1 AtNAR2 .2
没有同源性
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NRT2.7 NRT2.3
调控种子中的NO3¯含量， 以此影响种子的休眠
NRT2.1 NRT2.2 NRT2.4 NRT2.5 NRT2.6
AMT转运蛋白
都具有类似的拓扑结构，有10~11个跨 膜区，其N端位于质外体，C端在细胞 质内。AMT的蛋白质序列和结构在C端 具有高度的保守性
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高亲和力转运蛋白AMT1家族 低亲和力转运蛋白家族AMT2
水稻中发现了分属5个亚家族的12个 AMT1基因
拟南芥中只发现了6个基因，其中5 个位于AMT1家族，一个位于AMT2
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AtAMT1.13、和在地At上AM部T1分.23的、都表在A达根tA较表MT弱皮1.，和3
和皮具这层有三A细t典个A胞M型基T上2的因.表1昼负在达夜责根，变了部A化拟表tA规南达MT律芥较1.，9强10在调%，的地控都N上根H受4+部吸 到分C收和缺的N氮表之诱达间导也的上较代调强谢，平且衡全部定位于细胞
NH4+、Gln、Glu、苹果酸等通过反 馈调节方式抑制NR的表达
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NIR是一个核基因编码蛋白 蛋白前体含有594个氨基酸，在其N 端有32个 氨基酸的导肽，切除导肽后，成熟的NIR被转 运到叶绿体或质体中发挥催化功能 NIR的表达受NO3-、光线等的诱导，下游氮 代谢产物则抑制其表达
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和高氮素亲缺和乏力的系根统中表达 低亲和力系统
量上调
高亲和力尿素转 运蛋白AtDUR3
位于液泡膜上的尿 素通透酶AtTIPs
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（四）植物对氮的同化和代谢 1.硝态氮的还原
NR是催化氮同化 的第一个关键酶， 是氮代谢的限速因 子
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筛选NR缺乏突变体是研究NR功能的重要 手段。一般利用氯酸盐来筛选NR突变体
磷
转化为磷酸己糖
被 吸
和二磷酸尿苷等 无机磷
运到中柱导 管向地上部 输送
收
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磷在植物体内容易移动
叶中的磷酸盐
根吸收 老叶转化移动过来
在缺磷条件下，植株体内的磷从不 活跃的部位移动到生长活跃的部分， 供新生组织生长
中 位于液泡膜上的AtCLCa
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53个低亲和力转运蛋白NRT1中 目前已经有 8个基因被鉴定为NO3¯转运蛋白 编码基因 3个被鉴定为有机氮形式的寡肽 转运蛋白基因
因此NRT1家族称为PTR(peptide transporer)家族
实用文示意图
LATS存在组成型和诱导型
当外界NO3¯浓度较低时，根系吸收 NO3¯主要依赖于高亲和力转运系统， 当外界NO3¯浓度高于1mmol/L时，主 要依赖于的低亲和力转运系统
实用文档
➢ 低浓度情况下，NO3¯的吸收遵循Michaelis-Menten 动力学曲线，其净吸收是饱和的，即净吸收增加 幅度较小，对NO3¯的呈现出较高的亲和力；
➢ 外界浓度高下，NO3¯流入与外界NO3¯浓度呈现出线 性关系
HATS和LATS存 在相同的运输 机制，都依赖H+ 共运输的转运 系统
实用文档
2.植物吸收NO3¯的分子机制
拟南芥：全基因组测序预测了参与 到硝酸根的吸收转运过程的蛋白
➢ 53个低亲和力转运蛋白NRT1 ➢ 7个高亲和力转运蛋白NRT2 ➢ CLC（choride channel family）家族
ASN1、ASN2、ASN3
AS活性受环境条件和代谢信号的调控： 当把植物从光照转移至黑暗时，会引 起AS活性升高和Asn含量增加。
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光下 高水平碳减少 低有机氮
蔗糖
草酰乙酸
天冬氨酸
AspAT
NH4+
谷氨酸
α-酮戊二酸
GOGAT
GDH 谷氨酸
谷氨酰胺
α-酮戊二酸
GS
5C:2N
NH4+
暗中 低水平碳减少
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AtAMT1.4主要在花粉细胞中特异表达， 整体的表达强度在6个AtAMT基因中是最 低的。其突变体尚未表现出任何表型， 花粉发育也正常。
AtAMT1.5定位于细胞膜上，在根表皮 和根毛中都有表达。在正常供应氮素情 况下，AtAMT1.5在根部的表达很低，具 有最强的缺氮诱导响应
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（三）植物对尿素的吸收
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（二）植物对铵态氮的吸收 1.植物吸收铵态氮的生理机制
➢ 森林和草地生态系统中，NH4+通常 是植物根部可利用的主要无机氮。
➢ 农田土壤中的铵比较容易扩散，因 此植物根际实际NH4+的浓度比较低
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➢ 植物体内NH4+浓度的高低受NO3¯/NH4+和 NO3¯同化协同作用的调节，同时也受 到植物蒸腾速率以及昼夜节律调控。
嫩叶
NRT1.4 叶柄存储
CLCe 液泡存储
微管组织
木质部/韧皮部
NRT1. 8
CLCa
木质部装载
液泡存储NRT1.
NRT2.1 NRT1.2 5 NRT2.2 NRT2Uptake
NRT1. 8
NRT1.6 转运到种子 NRT2.7 液泡存储 老叶
NRT1.7 韧皮部装载
efflux NAXT1
NRT1.2 NRT1.1 吸收
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研究水稻中脲酶基因UreD、UreF和UreG， 发现脲酶和精氨酸活性不受外界氮源的影 响，但是将尿素作为唯一氮源将会影响植 物体内氨基酸组分，从而导致天冬酰胺和 谷氨酰胺在根中的积累
2.酰脲（主要有尿囊素和尿囊酸）代谢
酰脲由嘌呤分解产生，它是一些结瘤植 物氮素的主要运输形态。酰脲主要积累 在豆科和非豆科植物幼苗及高氮碳平衡 生长条件下的衰老子叶中。
供应根部尿素浓度 为3mmol/L的营养 液，便能使水稻上
部尿素积累浓度高 达70~75mmol/L。
观察到水稻根部积累 尿素的总量与植株的 水分蒸腾量呈线性正 相关
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在低浓度尿素下，缺 当尿素浓度介于
A结氮系的t构D的吸酶U域野 收 动R生 尿 力且3具型 素 学定拟 具 特有位南 有 征1于4芥典个质根型跨膜膜上0入则.2，根呈~1细线.2胞性mm的动o量力l/L与 学时外 关，界 系尿浓 。素度进 调节高亲和H+-尿素共 转运。在地上部表达量 很低，在种子发芽早期
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外
界
环
境 中
HAT
的
尿
素
LAT
蛋白质分解
腐胺 鲱精胺
精氨酸
线粒体
②
精氨酸酶
?①
尿素
鸟氨酸
TIPs
尿素
液泡
脲酶
DNA和RNA分解 嘌呤
瓜氨酸
尿酸 黄嘌呤
尿囊素
尿囊酸
④ ③
刀豆酸
乙醛酸
刀豆氨酸
氨 氮素的同化
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二、植物对磷的吸收和转运
（一）植物对磷的吸收及转运概况
植物吸收的磷主要来自于土壤
H2PO4¯最易被吸收，HPO42-次之，PO43-最难吸收
➢ 吸收偏磷酸和焦磷酸，被吸收后转化为正磷 酸盐
➢ 吸收有机磷化合物 大麦、小麦和菜豆等作物能吸收磷酸甘油和磷 酸己糖，水稻能吸收尿嘧啶、核苷酸和核酸。
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植物对磷的吸收
主动吸收
被动吸收 胞饮作用
磷通常与H+共运输，一般植物每吸收1 分子H2PO4¯至少伴随2个或2个以上的H+ 进入根细胞
专题二 植物的矿质营养及代谢
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一、植物的的氮素营养
土壤氮素
有机氮是主要存在形式