植物生理论述题+答案

第一章植物的水分生理1．简述水分在植物生命活动中的作用。(1)水是细胞质的主要组成分。(2)水分是重要代谢过程的反应物质和产物。(3)细胞分裂和伸长都需要水分。(4)水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂。(5)水分能使植物保持固有姿态。(6)可以通过水的理化特性以调节植物周围的大气温度、湿度等。对维持植物体温稳定和降低体温也有重要作用。2．试述植物水分代谢过程。植物从环境中不断地吸收水分，以满足正常的生命活动的需要。但是，植物不可避免的要丢失大量水分到环境中去。具体而言，植物水分代谢可包括三个过程：(1)水分的吸收；(2)水分在植物体内的运输；(3)水分的排出。3．试述水分跨过细胞膜的途径。水分跨过细胞膜的途径有两条，一是单个水分子通过膜脂双分子层扩散到细胞内；二是水分通过水孔蛋白进入细胞内。4.根据细胞质壁分离和质壁分离复原的实验，说明它可解决哪些问题？(1)说明细胞膜和细胞质层是半透膜。(2)判断细胞死活。只有活细胞的细胞膜和细胞质层才是半透膜，才有质壁分离现象。如果细胞死亡，则不能产生质壁分离现象。(3)测定细胞液的渗透势和水势。5．有A、B两个细胞，A细胞的ψπ=-0.9MPa，ψp=0.5MPa；B细胞的ψπ=-1.2MPa，ψp=0.6MPa，试问两细胞之间水流方向如何？为什么？由A细胞流向B细胞。因为A细胞的ψw=-0.4MPaB细胞ψw=-0.6MPa。6．在27℃时，0.5mol·L-1的蔗糖溶液和0.5mol·L-1的NaCl溶液的ψw各是多少？(0.5mol·L-1NaCl溶液的解离常数是1.6)。0.5mol·L-1蔗糖溶液的ψw是-1.24MPa；0.5mol·L-1NaCl溶液的ψw为-1.98MPa。7．如果土壤温度过高对植物根系吸水有利或是不利？为什么？不利。因为高温加强根的老化过程，使根的木质化部位几乎到达尖端，吸收面积减少，吸收速率下降；同时，温度过高，使酶钝化；细胞质流动缓慢甚至停止。8．根系吸水有哪些途径并简述其概念。有3条途径：质外体途径：指水分通过细胞壁，细胞间隙等部分的移动方式。跨膜途径：指水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次经过质膜的方式。共质体途径：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的方式。9．判断下列观点是否正确并说明原因。(1)一个细胞放入某一浓度的溶液中时，若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等，细胞体积不变。该论点不正确。因为除了处于初始质壁分离状态的细胞之外，当细胞液浓度与外溶液浓度相等时，由于细胞ψp的存在，因而细胞液的水势会高于外液水势而发生失水，体积就会变小。(2)若细胞的ψp=-ψπ，将其放入0.1mol·L-1的蔗糖溶液中时，细胞体积不变。该论点不正确。因为该细胞ψw=0，把该细胞放入任一溶液时，都会失水，体积变小。(3)若细胞的ψw=ψπ，将其放入纯水中，细胞体积不变。该论点不正确。因为当细胞的ψw=ψπ时，该细胞ψp=0，而ψw为负值，即其ψw低于0，将其放入纯水(ψw=0)中，故细胞吸水，体积会变大。10．试述蒸腾作用的生理意义。(1)是植物对水分吸收和运输的主要动力。(2)促进植物对矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的转运。(3)能够降低叶片的温度，以免灼伤。11．试述在光照条件下气孔运动的机理。气孔运动机理假说有以下几种：(1)淀粉-糖变化学说。在光照下保卫细胞进行光合作用合成可溶性糖。另外由于光合作用消耗CO2使保卫细胞pH值升高，淀粉磷酸化酶水解细胞中淀粉形成可溶性糖，细胞水势下降，当保卫细胞水势低于周围的细胞水势时，便吸水膨胀使气孔张开。(2)K+离子吸收学说。在光照下，保卫细胞质膜上具有光活化的H+泵ATP酶，H+泵ATP酶分解光合磷酸化和氧化磷酸化产生的ATP，并将H+分泌到细胞壁，结果产生跨膜的H+浓度梯度和膜电位差，引起保卫细胞质膜上的K+通道打开，外面的K+进入到保卫细胞中来，Cl-也伴随着k+进入，以保证保卫细胞的电中性，保卫细胞中积累较多的k+和Cl-，水势降低。保卫细胞吸水，气孔就张开。(3)苹果酸生成学说，在光下保卫细胞内的CO2被利用，pH值上升，剩余的CO2就转变成重碳酸盐，淀粉通过糖酵解作用产生的磷酸烯醇式丙酮酸PEP在PEP羧化酶作用下与HCO3－作用形成草酰乙酸，然后还原成苹果酸，保卫细胞苹果酸含量升高，降低水势，保卫细胞吸水，气孔张开。12．试述在暗条件下气孔关闭的机理。叶片气孔在暗条件下会关闭，这是因为在暗的情况下：（1）保卫细胞不能进行光合作用合成可溶性糖；且由于pH值降低，原有的可溶性糖向淀粉合成方向转化；（2）原有的苹果酸可能向外运出或向淀粉的合成方向进行；（3）K+和Cl-外流。最终使保卫细胞中的可溶性糖、苹果酸K+和Cl-浓度降低，水势升高，水分外渗，气孔关闭。13．试说明影响蒸腾作用的内部因素和外界因素。内部因素：内部阻力是影响蒸腾作用的内在因素，凡是能减少内部阻力的因素，都会促进蒸腾速率，如气孔频度、气孔大小等。另外叶片内部体积大小也影响蒸腾作用。外部因素：光照、空气相对湿度、温度、风等。14．小麦的整个生育期中哪两个时期为水分临界期？第一个水分临界期是分蘖末期到抽穗期(孕穗期)，第二个水分临界期是开始灌浆到乳熟末期。15．近年来出现的灌溉技术有哪些？有什么优点？答：有两种技术：喷灌技术和滴灌技术喷灌技术：指利用喷灌设备将水喷到作物的上空成雾状，再降落到作物或土壤中。滴灌技术：是指在地下或土表装上管道网络，让水分定时定量地流出到作物根系的附近。上述2种方法都可以更有效地节约和利用水分，同时使作物能及时地得到水。16.若给作物施肥过量，作物会产生伤害，试述其原因。施肥过量，会使土壤溶液的水势变低，若植物的根部水势高于土壤溶液的水势时，根部不但吸不了水，反而根部会向外排水，时间一长，植物就会产生缺水，表现出萎蔫。第二章植物的矿质营养1、植物必需的矿质元素要具备哪些条件？答：（1）缺乏该元素植物生长发育发生障碍,不能完成生活史。（2）除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是可以预防和恢复。（3）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间接的。2、简述植物必需矿质元素在植物体内的生理作用。答：（1）是细胞结构物质的组成部分。（2）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。（3）起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等，有些大量元素不同时具备上述二三个作用，大多数微量元素只具有酶促功能。3、试述根吸收矿质元素的基本过程。答：（1）把离子吸附在根部细胞表面。这是通过离子吸附交换过程完成的，这一过程不需要消耗代谢能。吸附速度很快。（2）离子进入根的内部。离子由根部表面进入根部内部可通过质外体，也可通过共质体。质外体运输只限于根的内皮层以外；离子与水分只有转入共质体才可进入维管束。共质体运输是离子通过膜系统（内质网等）和胞间连丝，从根表皮细胞经过内皮层进入木质部，这一过程是主动吸收。（3）离子进入导管。可能是主动地有选择性地从导管周围薄壁细胞向导管排入，也可能是离子被动地随水分的流动而进入导管。4、请解释土壤温度过低，植物吸收矿质元素的速率减小的现象。答：温度低时，代谢弱，能量不足，主动吸收慢；细胞质粘性增大，离子进入困难。其中以对钾和硅酸的吸收影响最大。5、简述植物吸收矿质元素有哪些特点。答：（1）植物根系吸收盐分与吸收水分之间不成比例。盐分和水分两者被植物吸收是相对的，既相关，又有相对独立性。（2）植物从营养环境中吸收离子时还具有选择性，即根部吸收的离子数量不与溶液中的离子浓度成比例。（3）植物根系在任何单一盐分溶液中都会发生单盐毒害，在单盐溶液中，如再加入其他金属离子，则能消除单盐毒害即离子对抗。6、硝态氮进入植物体之后是怎样运输的？如何还原成氨？答：植物吸收NO3-后，可从在根中或枝叶内还原。在根内及枝叶内还原所占的比值，因不同植物及环境条件而异，如苍耳根内无硝酸盐还原，根吸收的NO3-就可通过共质体中径向运输，即根的表皮→皮层→内皮层→中柱薄壁细胞→导管，然后再转运到枝叶内被还原为氨，再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质。在光合细胞内，硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下在细胞内完成的；亚硝酸还原为氨是由亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内完成的。硝酸盐在根内还原的量依下列顺序递减：大麦向日葵玉米燕麦。同一作物在枝叶与根内硝酸盐还原的比值，随着NO3-供应量增加而明显升高。7、试述固氮酶复合物的特性并说明生物固氮的原理。答：固氮酶复合物特性：（1）由Fe-蛋白固氮酶还原酶和Mo-Fe蛋白固氮酶组成，两部分同时存在时才有活性。（2）对氧很敏感，氧分压稍高就会抑制固氮酶复合物复合物的固氮作用，只有在很低的氧化还原电位条件下，才能实现固氮过程。（3）具有对多种底物起作用的能力。（4）氨是固氮菌的固氮作用的直接产物，NH3的积累会抑制固氮酶复合物的活性。生物固氮的原理：（1）固氮是一个还原过程，要有还原剂提供电子，还原一分子N2为两分子NH3，需要6个电子和6个H+。主要电子供体有丙酮酸，NADH，NADPH，H2等，电子载体有铁氧还蛋白（Fd），黄素氧还蛋白（FId）等。（2）固氮过程需要能量。由于N2具有了三价键，打开它需很多能量，大约每传递两个电子需4个～5个ATP，整个过程至少要有12个～15个ATP。（3）在固氮酶复合物作用下把氮还原成氨。8、为什么说合理施肥可以增加产量？答：因为合理施肥能改善光合性能，即增大光合面积，提高光合能力，延长光合时间，有利于光合产物分配利用等，通过光合过程形成更多的有机物，获得高产。9、采取哪些措施可以提高肥效？答：（1）适当灌溉（2）适当深耕（3）改善施肥方式。如根外施肥，深层施肥等结合起来。10、试述离子通道运输的机理。答：细胞质膜上有内在蛋白构成的圆形孔道，横跨膜的两侧，离子通道可由化学方式及电化学方式激活，控制离子顺着浓度梯度和膜电位差，即电化学势梯度，被动地或单方向地跨质膜运输。例如：当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度高时，质膜上的离子通道被激活，通道门打开，离子将顺着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。质膜上的离子通道运输是一种简单扩散的方式，是一种被动运输。11、试述载体运输的机理。答：载体运输：质膜上的载体蛋白属于内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合，形成载体一物质复合物，通过载体蛋白构象的变化，透过膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。载体运输有3种方式：（1）由单向转运载体的运输；指载体能催化分子或离子单方向地跨质膜运输；（2）由同向运输器的运输；指运输器同时与H+和分子结合，同一方向运输。（3）由反向运输器的运输，指运输器将H+带出的同时将分子或离子带入。12、试述质子泵运输的机理。答：植物细胞对离子的吸收和运输是由膜上的生电质子泵推动的。生电质子泵亦称H+泵ATP酶或H+-ATP酶。ATP驱动质膜上的H+-ATP酶将细胞内侧的H+向细胞外侧泵出，细胞外侧的H+浓度增加，结果使质膜两侧产生了质子浓度梯度和膜电位梯度，两者合称为电化学势梯度。细胞外侧的阳离子就利用这种跨膜的电化学势梯度经过膜上的通道蛋白进入细胞内；同时，由于质膜外侧的H+要顺着浓度梯度扩散到质膜内侧，所以质膜外侧的阴离子就与H+一起经过膜上的载体蛋白同向运输到细胞内。13、试述胞饮作用的机理。答：胞饮作用机理：当物质吸附在质膜时，质膜内陷，物质便进入，然后质膜内折，逐渐包围着物质，形成小囊泡并向细胞内部移动。囊泡把物质转移给细胞的方式有2种：1）囊泡在移动过程中，其本身在细胞内溶解消失，把物质留在细胞质内；2）囊泡一直向内移动，到达液泡膜后将物质交给液泡。第三章植物的光合作用1、光合作用有哪些重要意义？答：（1）光合作用是制造有机物质的重要途径。（2）光合作用将太阳能转变为可贮存的化学能。（3）可维持大气中氧和二氧化碳的平衡。2、植物的叶片为什么是绿的？秋天时，叶片为什么又会变黄色或红色？答：光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收很少，故基呈绿色，秋天树叶变黄是由于低温抑制了叶绿素的生物合成，已形成的