中国农业大学植物生理学重难点整理2

呼吸作用呼吸作用：生活细胞内有机物在酶的参与下逐步氧化分解并释放能量的过程。呼吸链：是指线粒体内膜上由呼吸传递体组成的将电子传递到分子氧的轨道。氧化磷酸化的机理化学渗透学说的三个要点：1.呼吸传递体不对称地分布在线粒体内膜上2.呼吸链的递氢体有质子泵的作用3由质子动力推动ATP的合成。酚氧化酶在生活中的应用：1将土豆丝侵泡在水中（起隔绝氧和稀释酶及底物的作用），抑制其变褐；2制绿茶时把采下的茶叶立即焙炒杀青，破坏多酚氧化酶，以保持其绿色；3制红茶时，则要揉破细胞，通过多酚氧化酶的作用将茶叶中的酚类氧化，并聚合为红褐色的物质。呼吸速率(又称呼吸强度):指单位植物材料（鲜重、干重、原生质），在单位时间内，呼吸释放的CO2或吸收O2的量。呼吸商(又称呼吸系数):指呼吸作用释放的CO2的量与吸收O2的量的比值。环境因素对呼吸作用的影响：（一）温度温度对呼吸作用的影响主要在于温度对呼吸酶的影响，在一定的温度范围内呼吸速率随温度的升高而升高，达到最高值后，呼吸速率则随着温度的升高而下降。呼吸的最低、最适和最高温度称温度三基点。，因植物种类和生理状态各异。（二）氧气和二氧化碳O2供应不足,长时间无氧呼吸致使植物死亡无氧呼吸的消失点：在缺氧条件下，提高氧浓度，无氧呼吸随之减弱，直至消失。无氧呼吸停止进行的最低氧浓度称为无氧呼吸的消失点。氧饱和点：在O2浓度较低的情况下，呼吸速率随着O2浓度的增大而提高，但当O2浓度增至一定值时，对呼吸作用就没有促进作用了，这一O2浓度称为氧饱和点。土壤中由于根系的呼吸作用特别是土壤微生物的呼吸作用会产生大量的CO2，如土壤板结，深层通气不良。及时中耕松土，可以防止根系呼吸作用受阻。一些植物（如豆科）种子由于种皮限制，呼吸作用释放的CO2难以释放，使种皮内积聚起高浓度的CO2抑制呼吸，从而导致种子休眠。（三）机械损伤机械损伤会加快呼吸速率：第一，正常情况下，末端氧化酶与底物是隔开的，机械损伤破坏了这种分隔，底物迅速被氧化；第二，机械损伤使某些细胞转变为分生组织状态，形成愈伤组织去修补伤，这些生长旺盛的细胞呼吸提高。一、种子的安全贮藏与呼吸作用粮食贮藏需降低呼吸速率的原因：呼吸速率高，会消耗大量有机物；呼吸放出的水分使粮堆湿度增大，呼吸加强；呼吸放出的热量使粮温升高，反过来又增强呼吸：同时高温高湿使微生物迅速繁殖，最后导致粮食变质。种子安全贮藏的条件：1、晒干：进仓种子的含水量不得超过安全含水量。2、通风和密闭：冬季或晚间开仓，冷风透过粮堆，散热散湿；梅雨季节进行全面密闭，以防外界潮湿空气进入3、气体成分控制：适当增加CO2和降低O2含量；或抽出粮仓空气充入N2二、果实、块根、块茎的贮藏与呼吸作用（一）果实的呼吸作用与贮藏1、果实的呼吸作用呼吸跃变:果实成熟到一定时期，呼吸速率突然升高，然后又突然下降的现象。跃变型：苹果、香蕉、梨、桃、芒果、番茄非跃变型：橙、凤梨、葡萄、草莓、柠檬、菠箩实验证明：呼吸跃变产生的原因与乙烯的释放密切相关，且依赖于抗氰呼吸。2、果实贮藏的条件：（1）降低温度，推迟呼吸跃变产生的时间。如荔枝0-1℃只能贮存10-20天，而低温速冻可保存6-8个月。香蕉贮藏的最适温度11-14℃，苹果4℃（2）控制气体成分：增加环境中CO2和N2浓度，降低O2浓度，降低呼吸跃变产生的强度（二）块根、块茎的呼吸作用与贮藏贮藏条件：（1）温度：甘薯块根安全贮藏温度为10-14℃，马铃薯2-3℃。（2）气体成分：自体保藏法（3）适当提高环境湿度，有利于保鲜同化物的运输分配植物体内承担长距离运输的系统为维管束系统。研究物质运输途径的方法：环割试验环割试验：是研究物质运输的经典方法。环割是将树干上的一圈树皮剥去而保留树干的一种处理方法。环割在生产实践中的应用：1、对苹果、枣树等果树的旺长枝条进行适度环割，使环割上方枝条积累糖分，提高C/N比，促进花芽分化，提高座果率，控制徒长。2、在进行花木的高空压条繁殖时，可在欲生根的枝条上环割，在环割处附上湿土并用塑料纸包裹，由于此处理能使养分和生长素集中在切口上端，故利于发根。3、用改良半叶法测定植物的光合速率时也需在测定叶的下方进行环割(双子叶)防止叶中光合产物的外运。对单子叶植物可进行化学环割(即用三氯乙酸等蛋白质沉淀剂涂叶枕下叶鞘以杀死韧皮细胞)和蒸汽环割处理。韧皮部运输的物质组要是碳水化合物。蔗糖是运输的主要形式。此外还有棉子糖、水苏糖、毛蕊花糖等，它们都是蔗糖的衍生物。1、代谢源：指能够制造或输出有机物质的组织、器官或部位。2、代谢库：指接纳、消耗或贮藏有机物质的组织、器官或部位。韧皮部内有机物运输的方向：由源到库对于一个筛管来说，同化物在其中的运输是单向的。同化物的运输量可用运输速率和质量运输速率来表示。（一）同化物的运输速率：同化物在单位时间内的移动距离。（二）同化物的质量运输速率：单位时间内单位韧皮部或筛管横截面积上所转运的干物质的的质量。单位：g·cm-2·h-1。同化物从源到库的运输包括3个过程：（1）同化物从叶肉细胞进入筛管；（2）同化物在筛管中长距离运输；（3）同化物从筛管向库细胞释放。即装载、运输、卸出。同化物的分配及其控制（重点）1、源－库单位：在同化物供求上有对应关系的源和库，以及二者之间的输导组织合成为源－库单位。（1）源强：是指源器官合成和输出同化物的能力。可以从以下几个方面来衡量源强光合速率、磷酸丙糖从叶绿体向细胞质的输出速率、叶肉细胞内蔗糖的合成速率。（2）库强：是指库器官接纳和转化同化物的能力源－库关系：源是库的供应者，而库对源具有调节作用；源库两者相互依赖，又相互制约。同化物的分配规律：1、优先分配给生长中心(生长中心:生长旺盛、代谢强的部位或器官。)2、就近供应，同侧运输3、功能叶之间无同化物供应关系。已成为“源”的叶片之间没有机物的分配关系，直到最后衰老死亡。4、同化物的再分配与再利用同化物再分配再利用在生产实践中的应用：墩棵北方农民为了减少秋霜危害，在预计严重霜冻到达前，连夜把玉米连秆带穗堆成一堆，让茎叶不致冻死，使茎叶中的有机物继续向籽粒中转移，即墩棵。影响同化物分配的外在因素（1）温度1、温度影响同化物运输的速率原因低温：降低呼吸速率、提高了筛管内含物的粘度。高温：呼吸增强，消耗物质多；筛板出现胼胝质；酶钝化。2、温度影响运输方向当土温高于气温时，同化物向根分配的多；反之，光合产物向冠分配的多。3、昼夜温差大对同化物运输有利。（2）光照（3）水分胁迫（4）矿质元素N;P;K;B.1.NC/N比要适当；2.P促进有机物的运输原因：（1）磷促进光合；（2）磷促进蔗糖合成，提高可运态蔗糖浓度；3.KK能促进库内糖分转变成淀粉4.B促进有机物的运输原因：与糖能结合成复合物，有利于透过质膜；能促进蔗糖的合成，提高可运态蔗糖的浓度。植物生长物质植物生长物质:调节与控制植物生长发育的微量生理活性物质。包括植物激素和植物生长调节剂植物激素：指一些在植物体内合成、通常从产生之处运送到别处、对生长发育产生显著作用的微量有机物。特点：1.内生性；2.可运性，微量高效性。植物生长调节剂：人工合成的或从微生物中提取的，具有植物激素活性物质。包括：植物生长促进剂、植物生长抑制剂、植物生长延缓剂。五大类激素:生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯。油菜素内酯为第六类激素生长素分布：大多集中在生长旺盛的部位,例如，胚芽鞘、幼嫩的果实与种子、芽与根尖的分生组织、形成层、受精后的子房等。运输：极性运输（主动运输）生长素的生物合成部位：主要是嫩叶和发育中的种子合成途径：色氨酸依赖途径和非色氨酸依赖途径生理效应：1．促进伸长生长特点:双重性、不同器官对生长素的敏感性不同（器官敏感性：根芽茎）、对整体器官和整株植株效应有别（生长素对离体器官的生长具有明显的促进作用，而对整株植物外用生长素效果不太明显）。2．促进器官与组织分化促进根的分化。可用于扦插生根。（生根优先考虑生长素）3．促进结实受精后的雌蕊可产生大量的生长素，吸收营养器官的养分运到子房，形成果实，所以生长素有促进果实生长的作用。种子发育不良的果实，常常长成畸形。4．防止器官脱落生长素能“征调”营养，延迟离层细胞的形成，因此生长素有防止脱落的作用。5．影响性别分化生长素促进黄瓜的雌花分化。（与乙烯相同）此外，生长素还能促进菠萝开花，维持植物顶端优势，蔬花蔬果和杀除杂草等生理作用。赤霉素（GA）分布：生长旺盛的部位含量较高运输：赤霉素在植物体内的运输没有极性。嫩叶合成的赤霉素通过韧皮部的筛管向下运输，而根尖合成的赤霉素可沿木质部的导管向上运输生物合成部位：幼芽、幼根、发育的幼果和种子。合成前体：甲羟戊酸生理效应：1．促进茎的伸长生长促进茎节间的伸长，但节间数不变。克服遗传上的矮生性状。不存在最适浓度的抑制作用。2．打破休眠代替低温和长日照，促进冬性长日照植物开花3．促进抽苔开花4．影响性别分化促进黄瓜多开雄花。生长素和乙烯主要诱导某些植物开雌花5.促进座果6.诱导单性结实与IAA相同，GA促进子房膨大，发育成无籽果实细胞分裂素（CTK）分布：细胞分裂的部位。运输：在根尖合成，经木质部运到地上部分运输是非极性的。合成前体物：甲羟戊酸（甲瓦龙酸）细胞分裂素的生理效应1．促进细胞分裂和扩大2．诱导芽的分化在进行组织培养时，愈伤组织产生根或产生芽，取决于CTK和IAA浓度的比值。CTK/IAA高，促进芽的分化；CTK/IAA低，促进根的分化；IAA/CTK中间水平，愈伤组织只生长，不分化。3．延迟叶片衰老细胞分裂素特有的作用。用于蔬菜贮藏。4.促进侧芽的发育，打破顶端优势生长素：维持顶端优势。5.促进气孔的开放与ABA相反。6.刺激块茎的形成7.促进叶绿素的合成脱落酸（ABA）合成部位：根冠和萎蔫的叶片。大多以离子状态积累于叶绿体前体物质：甲羟戊酸（MVA）。与赤霉素的的生物合成前体相同。在长日照条件下合成赤霉素，在短日照条件下合成脱落酸。脱落酸的生理效应1．促进脱落2．促进休眠抑制生长3．提高抗性4.加速衰老与CTK相反。5.促进气孔关闭与CTK相反。乙烯（ETH）分布：正在成熟的果实中和即将脱落的器官中含量较高。合成前体：甲硫氨酸（蛋氨酸）直接前体：氨基环丙烷羧酸（ACC）。乙烯的长距离运输依靠其直接合成前体ACC在木质部中的运输。乙烯的生理效应：1．改变生长习性乙烯对植物生长的典型效应是三重反应和偏上生长。“三重反应”：乙烯抑制黄化豌豆幼苗茎的伸长生长使其失去负向地性而横向生长；促进上胚轴的加粗生长；使上胚轴失去负向地性而横向生长。偏上生长：植株放在含有乙烯的环境中，叶片、花瓣等器官上部生长速度快于下部，出现叶柄弯曲，叶片下垂的现象。受涝害根系缺氧，ACC向地上部运输，导致叶片偏上生长2．促进果实成熟原因：增强质膜透性，提高水解酶活性，加速呼吸氧化分解，引起果肉有机物的急剧变化，最后达到可食程度。3．促进脱落和衰老4．促进开花和雌花分化乙烯能促进菠萝开花。乙烯也可以诱导黄瓜雌花分化。5.促进次生物质排出油菜素内酯以甾醇为基本结构的具有生物活性的天然产物统称为油菜素甾醇类化合物（BRs）。合成前体：甲瓦龙酸分布：不同组织中油菜素内酯的含量不同。花粉和种子中含量较高。生理作用：1.促进细胞伸长和分裂；2.促进叶绿素的合成，促进光合作用；3.延缓衰老，提高抗逆性；4.促进水稻第二叶片的弯曲植物激素间的相互关系生长素与赤霉素增效作用。生长素与细胞分裂素1.增效：CTK加强IAA的极性运输。2.拮抗：CTK促进芽的分化，IAA促进根的分化；CTK解除顶端优势，IAA保持顶端优势。生长素与乙烯反馈关系1.生长素促进乙烯的生物合成2.乙烯降低生长素的水平赤霉素与脱落酸两者有共同的合成前体物质GA打破休眠；ABA促进休眠。GA促进生长；ABA抑制生长。细胞分裂素与脱落酸拮抗作用CTK促进气孔开放；ABA促进气孔关闭。CTK防止衰老；ABA促进衰老。成熟与衰老种子发育过程中贮藏物质的积累：1、淀粉的合成与积累2、蛋白质的合成与积累3、脂肪的积累油料种子成熟过程中，首先积累可溶性糖和淀粉，之后脂肪的含量增加