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1、植物水分生理1、试述水分进出植物体的途径及特点（1）植物根系从土壤中吸取水分，水分进入植物体后通过木质部导管向上运输到植物体地上部的所有器官，部分水分参与植物体内的各种代谢活动，其余大部分水分通过蒸腾作用扩散到大气中。（2）植物根系从土壤中吸取水分的方式有主动吸收和被动吸收主动吸水：吸水动力是根压，由于根系代谢活动使得矿质离子在导管内积累，引起导管内渗透势下降，水势下降，水分沿着水势梯度进入导管。【证明其的实验：在植物茎基部靠近地面的部分切去枝叶，不久即有液滴从伤口流出。由于切去枝叶后没有蒸腾作用导致被动吸水，但仍有伤流流出，证明根系可以主动吸水。】被动吸水：吸水动力是蒸腾拉力，是由于植物叶片
2、的蒸腾作用，水分从气孔蒸腾散失到大气中，使得从叶片到根系产生由低到高的水势梯度，促使根系从土壤吸水。【证明其的实验：取生长旺盛的植物，切去根系后立即插入到带有颜色的水中，使叶片保持挺立，一段时间后，可见带颜色的水柱沿着茎导管和叶脉上升，说明没有根系的生理活动，仅靠蒸腾拉力就能保持水分不断上升。】（3）在植物体内水分的运输均沿水势降低的方向进行。水分运输的途径包括质外体和共质体途径。水分从土壤进入木质部导管的运输，属于径向运输，运输的距离短。水分在导管中的运输属于纵向运输，运输的距离长：质外体途径的水分运输阻力小，运输速度快；共质体途径和跨膜途径的水分运输阻力大，运输速度相对较慢。蒸腾拉力是水分
3、运输的主要动力，水分在导管中长距离运输时，主要在蒸腾拉力内聚力张力的作用下进行（4）运输到植物体地上部的水分以水蒸气的形式经皮孔、角质层和气孔向外蒸腾散失，其中以气孔蒸腾为主要形式。气孔蒸腾收气孔运动的调节。2、影响气孔运动的外界因素：（1）光照：一般情况下，光照使气孔打开，黑暗使气孔关闭，但CAM植物则相反。另外，光质中蓝光和红光对气孔运动调节最有效。（2）温度：在一定的温度范围内，气孔开度一般随温度的上升而增大。25度以上气孔开度最大，30-35度会引起气孔开度减小，低温下气孔关闭。（3）水分：叶片水势下降，气孔开度减小或关闭。但久雨天气叶表皮细胞含水量高，体积增大，挤压保卫细胞引起气孔关
4、闭。发生水分亏缺时，气孔关闭。（4）CO2：低浓度促进气孔张开，高浓度气孔迅速关闭，无论光照或黑暗。（5）风：微风有利于气孔打开，大风可使气孔关闭。（6）植物激素：ABA促使气孔关闭，ABA会增加胞质钙离子浓度和PH，一方面抑制保卫细胞质膜上的内向钾离子通道蛋白活性，促进外向钾离子通道蛋白活性，促使细胞内钾离子浓度减少；同时，ABA活化外向氯离子通道蛋白，保卫细胞膨压下降，气孔关闭。CTK可以促进气孔张开。3、如何快速鉴定细胞的死活？【实验】（1）质壁分离及质壁分离复原法：用高渗溶液处理植物细胞，观察细胞是否发生质壁分离现象，再将细胞置于纯水或低渗溶液中，观察细胞是否发生质壁分离的复原，能够发
5、生质壁分离及质壁分离复原的细胞为活细胞，否则是死细胞。（2）活体染色法：利用活体染料对细胞进行染色观察，在适宜的外界环境下，根据细胞染色的结果可以鉴定细胞的死活。常用的活体染料有中性红、伊凡蓝、台盼蓝。在中性或微碱性环境中，凡被中性红将细胞中央大液泡染为红色的是活细胞，相反液泡不着色，原生质、细胞壁和细胞核被染为红色的是死细胞。当用伊凡蓝和台盼蓝对细胞进行处理时，只有死细胞被染为蓝色，活细胞不摄取这种燃料，凡不染色的细胞为活细胞。（3）利用细胞质壁分离法测定植物细胞渗透势时，一般测得的结果小于渗透势的真实值。因为细胞开始发生质壁分离时细胞质已经失水，使得细胞液浓度相应有所升高，所以在已经发生质
6、壁分离时测定到的溶液渗透势会略小于细胞压力势为零时的渗透势。植物矿质营养1、植物体内已经确定的17中必需元素是什么？主要生理作用是什么？（1）植物体内的必须元素是C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K、Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo、Cl、Ni，其中C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K为大量元素；Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo、Cl、Ni为微量元素。（2）生理作用：作为细胞结构物质的组成成分；参与调节植物细胞的生理活动，参与调节酶的活动；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；参与细胞内信号转导。2、植物根系吸收矿质有哪些特点？（1）根系吸收矿质和水分吸收的相对性：联系：
7、矿质元素只有溶于水中才能被根系吸收，矿质元素被吸收后，水势降低，促进了水分吸收区别：水分吸收以蒸腾作用引起的被动吸收为主，也以蒸腾作用消耗；矿质吸收一消耗代谢能的主动吸收为主，且被配送到细胞中心；水分子和各种矿质元素在跨膜进入活细胞时是分别通过不同的跨膜转运蛋白进行的因此，植物对水分和矿质的吸收是既相互关联又相互独立的两个过程。（2）根系对离子吸收具有选择性：植物对同一溶液中的不同离子吸收不同。即根部吸收的离子数量不与溶液中的离子浓度呈比例。（3）根系吸收单盐会受毒害，离子间有拮抗作用。植物只有在含有适当比例的多盐溶液中才能正常发育3、试分析导致植物叶片缺绿的可能原因：（1）营养元素缺乏导致缺
8、素症：N：是构成蛋白质的主要成分，是叶绿素组分。缺N症状：生长受抑；叶缺绿，呈黄白色；茎、叶柄、叶脉呈紫色；从老叶开始。Mg：是叶绿素组成成分。症状：叶脉间缺绿，叶片形成褐斑坏死；从老叶开始。S：构成蛋白质的主要成分。症状：生长受抑；叶缺绿；花青素形成；从幼叶开始。Fe：形成原叶绿素酸酯所必需的。症状：叶缺绿；从幼叶开始。Mn、Cu、Zn：在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其他间接作用。其中，N素对植物缺绿的影响最大，因此叶色的深浅可作为衡量植株体内N素水平高低的标志（2）外界条件不利于叶绿素的合成：（即叶绿素生物合成的外界因素）光照：从原叶绿素酸酯转变为叶绿素酸酯需要光，光照不足影响叶绿素
9、的合成；但光过强，叶绿素也会受光氧化而破坏。温度：叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响很大。高温和低温都会使叶片失绿。高温下叶绿素分解加快，褪色更快。氧气：缺氧能引起Mg-原卟啉IX或Mg-原卟啉甲酯的积累，影响叶绿素的合成。水：缺水不但影响叶绿素的生物合成，而且还促使原有叶绿素加快分解。（3）植物受到病原菌或虫害的侵染。一般来说，染病组织的叶绿体被破坏，叶绿素含量下降，光合速率明显减慢。（4）遗传因素，如水稻、玉米的白化苗以及花卉中的斑叶不能合成叶绿素。4、试解释植物怎样利用土壤中的氮素营养（固氮机制）（1）土壤中氮素营养主要有无机氮化物，其中以NO3-、NH4+为主要形式。（2）植
10、物不能直接利用N2，需经根瘤菌等固定还原成NH4+（3）植物从土壤中吸取的NH4+可用于合成氨基酸。（4）植物从土壤中吸取的NO3-需经硝酸还原酶（NR）和亚硝酸还原酶（NiR）催化还原成NH4+才能被利用。根所吸收的NO3-可在根内还原也可通过木质部运到地上部在叶内还原，或转移到液泡内贮藏。NO3-根内的径向运输途径是：根的表皮皮层内皮层中柱薄壁细胞导管；向上运输经木质部岁蒸腾流和根压流上运，到达地上部枝叶。在光合细胞内，NO3-在细胞质中先被NR还原为亚硝酸盐；然后NO以HNO2分子态从细胞质通过叶绿体被摸转移到叶绿体，在NiR催化下被还原成NH4+（5）将氨同化形成谷氨酸和谷氨酰胺，在进
11、一步转化，合成蛋白质。在谷氨酰胺合成酶（GS）作用下，以Mg2+、Mn2+、Co2+为辅因子，NH4+与谷氨酸结合形成谷氨酰胺。在细胞质、根细胞的质体和叶细胞的叶绿体中进行。在谷氨酸合酶（GOGAT）催化下谷氨酰胺与酮戊二酸结合形成谷氨酸。在根细胞的质体和叶细胞的叶绿体中进行。当氨被同化形成谷氨酸和谷氨酰胺后，通过氨基转移合成其他氨基酸，再进一步转化，合成蛋白质。植物光合作用1、说明Rubisco的特点以及活性调节。（1）Rubisco具有双重催化作用。在光合作用中，Rubisco催化RuBP的羧化反应，固定CO2，形成3-磷酸甘油酸。在光呼吸中，Rubisco催化RuBP的加氧反应，产生的磷
12、酸乙醇酸被磷酸酶催化脱去磷酸而形成乙醇酸。（2）在CO2/O2比值高的条件下，Rubisco的加氧活性被抑制，催化羧化反应，进行碳同化；但比值低时，Rubisco的加氧活性表现出来，进行光呼吸，消耗光合产物。（3）叶绿体受光后，光驱动的电子传递使H+向类囊体转移，Mg2+则从类囊体腔转移至基质，引起叶绿体基质的pH值上升，Mg2+浓度增加。较高的pH值与Mg2+浓度时Rubisco酶活化。2、简述景天科植物在光合作用中的碳固定途径及其适应意义。（1）夜间气孔张开，CO2进入叶肉细胞，在细胞质中，由PEPC催化，迅速发生羧化反应，PEP与HCO3-结合生成草酰乙酸；并在NADP-苹果酸脱氢酶催化
13、下，将草酰乙酸还原成苹果酸，大量苹果酸暂时贮存在叶肉细胞的大液泡中，此时叶片酸化，并维持较低的渗透势以保存水分。（2）白天气孔关闭，夜间贮存的苹果酸从液泡转移至细胞质中，被NADP-苹果酸酶催化脱羧，或由羧激酶催化OAA脱羧。释放CO2进入叶绿体，在卡尔文循环中得以再固定。（3）意义：CAM植物白天气孔关闭，当夜间温度降低、相对湿度升高时气孔才开放，保存水分、提高水分利用效率，以适应高温干旱的生态环境。3、从光合作用机理上看C4植物和C3植物各有何特点？把C4植物称为“高光效植物”是否合理，为什么？（1）C4植物，PEP羧化酶对CO2亲和力高，固定CO2的能力强，在叶肉细胞质形成C4二羧酸后，
14、再转运到维管束鞘细胞叶绿体，脱羧后放出CO2，起到CO2泵作用，增加了CO2浓度，提高了RuBP羧化酶的活性，有利于CO2的固定和还原，不利于乙醇酸形成，不利于光呼吸进行，所以C4植物光呼吸测定值很低。（2）C3植物，在叶肉细胞叶绿体内固定CO2，叶肉细胞的CO2/O2比值较低，此时，RuBP加氧酶活性增强，有利于光呼吸的进行，而且C3植物中RuBP羧化酶对CO2亲和力低，光呼吸释放的CO2不易被重新固定。（3）把C4植物称为“高光效植物”不合理，因为C4植物每固定1个CO2比C3植物多消耗1个ATP,所以在光照较弱、温度较低的条件下，C4植物的光合速率不一定高于C3植物，甚至是低于C3植物。
15、4、分析光能利用率低的原因及提高作物光能利用率的途径。（1）光能利用率低的原因：辐射到地面的光能只有可见光的一部分能被植物吸收利用；照到叶片上的光被反射、透射。吸收的光能大量消耗于蒸腾作用；叶片光合能力的限制；呼吸的消耗；CO2、矿质元素、水分等供应不足；病虫危害（2）提高光能利用率的途径：增加光合面积：合理密植；改善株型延长光合时间：提高复种指数；延长生育期；补充人工光照提高光合速率：增加田间CO2浓度；降低光呼吸提高经济系数：通过育种或栽培管理措施促进光合产物向经济器官中运送，提高经济系数减少光合产物消耗：培育光呼吸低得作物品种，室内栽培的晚上降低室内温度等。韧皮部运输与同化物分配1、试述韧皮部运输机制中收缩蛋白学说与细胞质泵动学说的主要内容，主要解决了运输方面的哪些问题？（1）收缩蛋白学说认为，筛管中存在大量的P蛋白，P蛋白在筛管中形成可以收缩的管状纤丝。收缩蛋白分解ATP将化学能转化为机械能，通过收缩与舒张进行同化物的长距离运输。（2）细胞质泵动学说认为，筛管分子的细胞质呈长丝状，形成胞纵连束，纵跨筛管分子，在束内呈环状的蛋白质反复地、有节奏的收缩与舒张，把细胞质长距离泵走，糖分随之流动。（3）这两个学说共同的特点是，认为有机物质的运输需要能量的供应，同时解决了筛管中有机物质的双向运输问题。2、试述在果树生产上常利用环剥提高产量所蕴含的生理学原理。以及“树怕剥皮”的原理？
