植物生理学

第一章：植物对水分的需要名词解释：1、水势：表示衡量水分反应或做功能量的高低。自由水水势最大，为零，溶液浓度越大，水势越低。2、根压：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力成为根压。3、蒸腾作用：是指水分以气态的状态，通过植物体表面，从体内散失到体外的现象。4、水分利用率：指光合之用同化二氧化碳的速率与同时失去水分的速率的比值。5、水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。思考题：1、从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。答：（1、）从水在植物生命中的作用上看：水分是细胞质的主要成分，是代谢作用过程的反应物质，是植物对物质吸收运输的溶剂，能够保持植物的固有形态。（2）、从作物的需水规律上看：从分蘖期到抽穗期、灌浆期、乳熟末期都需要大量的水分，如果水分供应不知，则会减产。2、植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。3、在栽培作物时，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。通过观察作物的灌溉形态指标和生理指标、土壤含水量，并使用喷灌、滴灌、调亏灌溉、控制性分根交替灌溉等节水灌溉方法，还要注意水温和水质。第二章1、矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化，称为矿质营养。2、大量元素：植物对某些元素的需求量相对较大的，称为大量元素或大量营养，包括钾钙镁硫磷硅氮。3、微量元素：植物对某些元素的需求量相对较小的，称为微量元素，包括氯铁硼锰钠锌铜镍钼。4、溶液培养：也称水培法，是在含有全部营养元素的溶液中栽培植物的方法。5、被动运输：植物细胞进行溶质吸收时，溶质顺着电化学梯度进入细胞而无需消耗能量的过程。思考题1、植物进行正常的生命活动需要哪些矿质元素？植物进行正常的生命活动需要的矿质元素有：大量元素：碳氢氧氮磷硫钾钙镁硅；微量元素：氯铁锰硼锌钼铜钠镍植物必须矿物元素的生理作用：a、细胞结构物质的组成成分。b、植物生命活动的调节者，参与酶的活动。C、电化学作用，即离子浓度的平衡，氧化还原，电子传递和电荷中和。D、作为细胞信号传导的第二信使。2、在植物生长过程中，如何鉴别植物发生了缺氮，缺磷和缺钾现象？若发生了上述缺乏的元素，可采用哪些补救措施？各种必须矿质元素的缺乏症：氮：生长缓慢，植株矮小，叶小色淡，老叶变换。供应过多时，只会生理生长，不会生殖生长。磷：与氮相似，生长缓慢，植株矮小，叶片暗绿，有些植物呈紫色或红色。钾：钾肥不足时茎秆柔软易倒，抗旱性和抗寒性差，夜色变黄，逐渐坏死。硫：生长缓慢，植株矮小，叶子缺绿，积累花色素。硼：缺硼时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良。3、在作物栽培时，为什么不能施用过量的化肥，怎样施肥才比较合理？过量施肥时，可使植物的水势降低，根系吸水困难，烧伤作物，影响植物的正常生理过程。同时，根部也吸收不了，造成浪费。合理施肥的依据：根据形态指标、相貌和叶色确定植物所缺少的营养元素。通过对叶片营养元素的诊断，结合施肥，使营养元素的浓度尽量位于临界浓度的周围。测土配方，确定土壤的成分，从而确定缺少的肥料，按一定的比例施肥。4、引起嫩叶发黄和老叶发黄分别是什么元素？请列表说明。（可参考P38~39）引起嫩叶发黄的：SFe，两者都不能从老叶移动到嫩叶。引起老叶发黄的：KNMgMo，以上元素都可以从老叶移动到嫩叶。Mn既可以引起嫩叶发黄，也可以引起老叶发黄，依植物的种类和生长速率而定。5、叶子变黄可能是哪些因素引起的？请分析并提出证明的方法答：缺氮肥（老叶先变黄），缺磷肥、缺钾肥（老叶先变黄）、缺硫元素(嫩叶先变黄)缺乏下列矿质元素：NMgFeMnCuZn。证明方法是：溶液培养法或砂基培养法。分析：N和Mg是组成叶绿素的成分，其他元素可能是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂，在叶绿素形成过程中起间接作用。光照的强度：光线过弱，会不利于叶绿素的生物合成，使叶色变黄。证明及分析：在同等的正常条件下培养两份植株，之后一份植株维持原状培养，另一份放置在光线较弱的条件下培养。比较两份植株，哪一份首先出现叶色变黄的现象。温度的影响：温度可影响酶的活性，在叶绿素的合成过程中，有大量的酶的参与，因此过高或过低的温度都会影响叶绿素的合成，从而影响了叶色。证明及分析：在同等正常的条件下，培养三份植株，之后其中的一份维持原状培养，一份放置在低温下培养，另一份放置在高温条件下培养。比较三份植株变黄的时间。第三章名词解释光合作用:绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质，并释放出氧气的过程。聚光色素：没有光化学活性，只有收集光能的作用，把光能聚集起来，传到反应中心色素。光合速率：指单位时间、单位叶面积吸收二氧化碳的量或放出二氧化碳的量。光呼吸：植物的绿色细胞依赖光照吸收二氧化碳和放出二氧化碳的过程。二氧化碳补偿点：当光合吸收的二氧化碳的量等于呼吸放出的二氧化碳的量时，外界的二氧化碳含量就叫做二氧化碳补偿点。光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用释放出来的二氧化碳相等时的光照强度。思考题1、植物光合作用的光反应和碳反应是在细胞的哪些部位进行的？为什么？答：光反应主要在叶绿体基质中进行的，因为叶绿体基质中含有能将光能转化成化学能的叶绿色素。谈反应主要在内囊体中进行。2、光合作用的碳同化有哪些途径？试述水稻、玉米、菠萝的光合碳同化途径的不同点。答：碳同化途径有：C3途径，C4途径、景天酸代谢途径（CAM途径）。-C3途径包括羧化阶段、还原阶段、更新阶段，将二氧化碳同化为淀粉等物质。C4途径包括羧化、转变、脱羧还原和再生四个阶段，最后将二氧化碳同化为有机物。CAM途径，植物在白天气孔关闭，利用前一个晚上固定的二氧化碳进行光合作用。3、一般来说，C4植物要比C3植物光合产量高，试从它们各自的光合特征和生理特征比较分析。答：主要是因为C4植物叶肉细胞中的PEP羧激酶活性比C3植物的高许多倍而且c4途径是把二氧化碳运入维管束鞘细胞内释放，供卡尔文循环同化，因此起了“二氧化碳泵”的功能，把外界的二氧化碳压到维管束鞘，光呼吸降低光合速率增快，因此会产量高。4、通过学习植物的水分代谢、矿质营养和光合作用的知识后，你认为怎样才能提高农作物产量？合理灌溉。合理灌溉可以改善作物各种生理作用，还能改变栽培环境，间接地对作用发生影响。合理追肥。根据植物的形态指标和生理指标确定追肥的种类和量。同时，为了提高肥效，需要适当的灌溉、适当的深耕和改善施肥的方式。光的强度尽量的接近于植物的光饱和点，使植物的光合速率最大，最大可能的积累有机物，但是同时注意光强不能太强，会产生光抑制的现象。栽培的密度适度的大点，肥水充足，植株繁茂，能吸收更多的CO2，但同时要注意光线的强弱，因为随着光强的增加CO2的利用率增加，光合速率加快。同时，可通过人工的增加CO2含量，提高光合速率。使作物在适宜的温度范围内栽植，使作物体内的酶的活性在较强的水平，加速光合作用的碳反应过程，积累更多的有机物。5、据你所知，叶子变黄可能与什么条件有关，请全面讨论。水分的缺失。水分是植物进行正常的生命活动的基础。矿质元素的缺失。有些矿质元素是叶绿素合成的元素，有些矿质元素是叶绿素合成过程中酶的活化剂，这些元素都影响叶绿素的形成，出现叶子变黄。光条件的影响。光线过弱时，植株叶片中叶绿素分解的速度大于合成的速度，因为缺少叶绿素而使叶色变黄。温度。叶绿素生物合成的过程中需要大量的酶的参与，过高或过低的温度都会影响酶的活动，从而影响叶绿素的合成。叶片的衰老。叶片衰老时，叶绿素容易降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶色呈现出黄色。第五章1、目前普遍被公认的有机物运输的机理假说有哪个？这个假说的要点是什么？该假说是压力流学说要点是源细胞将蔗糖装载入筛分子-伴胞复合体，降低源端筛管内的水势，而筛分子又从邻近的木质部的吸收水分，由此产生高的膨压。与此同时，库端筛管内的蔗糖不断卸出，进入库细胞，库端筛管的水势升高，水分也流到木质部，于是降低库端筛管的膨压。源端和库端之间就存在膨压差，它推动筛管内同化产物的集流，穿过筛孔沿着系列筛分子，由源端向库端运输。2、如何理解植物体内有机物分配的“库”和“源”之间的关系？源是制造同化物的器官，而库是接受同化物的器官，源与库共存于同一植物体，相互促进，相互依赖，相互制约。库与源在植物生理代谢和产量形成中是不可分割的统一整体，作物要高产，需要库源的相互适应，协调一致，相互促进。库大会促源，源大会促库；库小会抑制源，源小库就不会大，高产就困难。作物产量形成的源库关系有3种类型，即源限制型、库限制型和库源互补型(库源协同调节)。增源与增库均能达到增产目的。库是植物产量物质基础，是决定植物产量的关键。减少叶面积或降低叶片的光合速率，造成源的短缺，对库的供应能力减弱，必定引起植株器官的减少或器官发育不良，影响库强度，最终影响植物的产量和质量。库依赖于源而生存，库接受源同化物的多少(库强度)，直接受源的同化效率及输出数量的影响，库与源是供求关系。库有一种“拉力”，即库的竞争能力。另外，库对源的同化能力具有明显的反馈作用。所以，适当增大库源比，对增强源的活性和促进源的供应能力有重要的作用。第八章植物生长物质：调节植物生长发育的物质。植物激素：指一些在植物体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育产生显著效果的微量有机物。极性运输：指生长素只能从植物体的形态学上端向下端运输的方式。植物生长调节剂：指一些具有植物激素活性的人工合成物质，促进细胞分裂和伸长。植物生长延缓剂：抑制茎部近端分生组织细胞延长，使节间缩短，株型紧凑，外施赤霉素课逆转其抑制效应。思考题1、生长素是在植物体的哪些部位合成的？生长素的合成有哪些路径？生长素在植物体中的合成部位主要是叶原基、嫩叶和发育中的种子，成熟叶片和根部也产生微少的生长素。有4个途径：吲哚乙酰胺途径，吲哚乙腈途径，吲哚丙酮酸途径，色胺途径5、生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯在农业生产中的应用？答：生长素：1、促进插枝生根；2、防止器官脱落；3、促进菠萝开花、4、促进单性结实；5、除草赤霉素：1、诱发糊粉层产生a-淀粉酶，促进啤酒生产；2、促进营养生长；3、打破休眠，促进萌发；促进单性结实细胞分裂素：1、促进细胞分裂和扩大；2、诱发芽的分化；3、延缓衰老乙烯：1、催熟果实；2、促进次生物质的排出；3、促进菠萝开花；4、促进脱落脱落酸：1、促进脱落；2、促进休眠、3、提高抗性。2、植物激素、植物生长调节剂、植物生长促进剂、植物生长延缓剂和植物生长抑制剂各有什么区别？试各举一例说明。（仅作参考）。植物激素有六大类即生长素（auxin）、赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（abscisicacid，ABA）、乙烯（ethyne，ETH）和油菜素甾醇（brassinosteroid，BR）。它们都是些简单的小分子有机化合物，但它们的生理效应却非常复杂、多样。植物生长调节剂(plantgrowthregulators)是一类与植物激素具有相似生理和生物学效应的物质。已发现具有调控植物生长和发育功能物质有生长素、赤霉素、乙烯、细胞分裂素、脱落酸、油菜素内酯、水杨酸、茉莉酸和多胺等，而作为植物生长调节剂被应用在农业生产中主要是前6大类。植物生长促进剂生长是可以促进细胞分裂、分化和伸长生长，或促进植物营养器官的生长和生殖器官的发育的生长调节剂。人工合成的生长促进剂可分为生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、油菜素内脂类、多胺类等