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1、习 题（第一章植物的水分生理）一、名词解释 自由水：指未与细胞组分相结合能自由活动的水。束缚水：亦称结合水，指与细胞组分紧密结合而不能自由活动的水。水势：每偏摩尔体积水的化学势差。用 w 表示，单位 MPa 。 w ( w - w o )/V w ， m ，即水势为体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积的商。水孔蛋白：是存在于生物膜上的具有专一性通透水分功能的内在蛋白。蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。 水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。如花粉母细胞四分体形成期。 压力势：是由细胞壁的伸缩性对细胞内含物所产生的静水压
2、而引起的水势增加值。 一般为正值，用 P 表示。根压：由于根系的生理活动而使液流从根部上升的压力。蒸腾速率：指植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水分量。 伤流现象：从植物茎的基部切断植株，则有液体不断地从切口溢出的现象。 蒸腾系数：植物每制造 1 g 干物质所消耗水分的克数。它是蒸腾效率的倒数，又称需水量。渗透势：亦称溶质势，是由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。 用 s 表示 , 一般为负值。 吐水现象：未受伤的植物如果处于土壤水分充足，空气湿润的环境中，在叶的尖端或者叶的边缘向外溢出水滴的现象。 蒸腾效率：植物每蒸腾 1 kg 水时所形成的干物质的克数。渗透作用：水分
3、通过半透膜从水势高的区域向水势低的区域运转的作用。蒸腾作用：水分从植物地上部分表面以水蒸汽的形式向外界散失的过程。 二、写出下列符号的中文名称 w：任一体系水的化学势 w ：纯水的化学势； w ：水势 m：衬质势 p：压力势； s ：渗透势；三、填空题 1. 植物散失水分的方式有（两 ）种，即（蒸腾作用）和（吐水）。 2. 作物灌水的生理指标有（叶片水势 ）、（细胞汁液浓度）、（ 渗透势）和（气孔开度 ）。 3. 植物细胞吸水的三种方式是（扩散 ）、（ 集流）和（ 渗透作用）。 4. 植物根系吸水的两种方式是（ 主动吸水）和（ 被动吸水）。前者的动力是（ 根压），后者的动力是（ 蒸腾拉力）。
4、5. 设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为 16 10 5 Pa ，压力势为 9 10 5 Pa ，乙细胞的渗透势为13 10 5 Pa ，压力势为 9 10 5 Pa ，水应从（乙 ）细胞流向（甲 ）细胞，因为甲细胞的水势是（ 7 10 5 Pa），乙细胞的水势是（ 4 10 5 Pa ）。 6. 某种植物每制造 10 克干物质需消耗水分 5000 克，其蒸腾系数为（500 克 ），蒸腾效率为（2 克）。 7. 把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中细胞表现（吸水 ），放在低水势溶液中细胞表现（排水），放在等水势溶液中细胞表现（吸、排水速度相等 ）。8. 写出下列吸水过程中水势的组分 吸胀吸水
5、， w = （ m）；渗透吸水， w = （ s + P ）； 干燥种子吸水， w = （ m ）； 一个成熟细胞水势组分， w = （ s + P + g）。9. 当细胞处于初始质壁分离时， P = （0 ）， w = （ s）；当细胞充分吸水完全膨胀时， p = （- s ）， w = （0 ）；在初始质壁分离与细胞充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水， S （升高）， P （升高 ）， w （ 升高）。 10. 蒸腾作用的途径有（皮孔蒸腾 ）和（ 叶片蒸腾），而后者又可分为（ 角质层蒸腾）和（气孔蒸腾）。 11. 细胞内水分存在状态有（ 自由水）和（束缚水 ）。 12. 常用的蒸腾作用指标有（
6、蒸腾速率）、（蒸腾效率）和（蒸腾系数）。 13. 影响蒸腾作用的环境因子主要有（ 光照强度）、（温度）、（ 空气相对湿度）和（ 风）。 14. 植物水分代谢的三个过程为（吸收 ）、（运输 ）和（排出 ）。 15. 空气的相对湿度下降时，蒸腾速度（ 提高）。 16. 将 P = 0 的细胞放入等渗透溶液中，其体积（不变 ）。 四、选择题 1. 有一充分饱和细胞，将其放入比细胞浓度低 10 倍的溶液中，则细胞体积（2 ） （ 1 ）不变 （ 2 ）变小 （ 3 ）变大 （ 4 ）不一定 2. 已形成液泡的成熟细胞，其衬质势通常忽略不计，原因是（4 ） （ 1 ）衬质势不存在 （ 2 ）衬质势等于压
7、力势 （ 3 ）衬质势绝对值很大 （ 4 ）衬质势绝对值很小3. 水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于（3 ） （ 1 ）细胞液的浓度 （ 2 ）相邻活细胞的渗透势大小 （ 3 ）相邻活细胞的水势梯度 （ 4 ）活细胞压力势的高低4. 在气孔张开时，水蒸气分子通过气孔的扩散速度（3 ） （ 1 ）与气孔面积成正比 （ 2 ）与气孔周长成反比 （ 3 ）与气孔周长成正比 （ 4 ）不决定于气孔周长，而决定于气孔大小5. 一般说来，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值（ 2） （ 1 ）大于 1 （ 2 ）小于 1 （ 3 ）等于 1 （ 4 ）等于零6. 植物根系吸水的主要部位是（ 3） （ 1
8、 ）分生区 （ 2 ）伸长区 （ 3 ）根毛区 （ 4 ）伸长区的一部分和分生区的一部分7. 植物的水分临界期是指（3 ） （ 1 ）植物需水量多的时期 （ 2 ）植物对水分利用率最高的时期 （ 3 ）植物对水分缺乏最敏感的时期 （ 4 ）植物对水分的需求由低到高的转折时期8. 植物体内水分长距离运输的主要渠道是元素中，属于必需（2 ） （ 1 ）筛管和半胞 （ 2 ）导管或管胞 （ 3 ）转移细胞 （ 3 ）胞间连丝五、是非题 1. 蒸腾效率高的植物，一定是蒸腾量小的植物。（ ） 2. 将一个细胞放入某一浓度的溶液中时，若细胞浓度与外界溶液的浓度相等，则细胞体积不变。（ ）3. 处于初始质壁
9、分离状态的细胞，若其细胞内液浓度等于外液浓度，则细胞的吸水速度与排水速度相等，出现动态平衡。（ ）4. 植物具有液泡的成熟细胞的衬质势很小，通常忽略不计。（ ）5. 一个细胞能否从外液中吸水，主要决定于细胞水势与外液水势的差值。（ ）6. 水分通过根部内皮层，需经过共质体，因而内皮层对水分运转起调节作用。（ ）7. 若细胞的 P = - S ，将其放入某一溶液中时，则体积不变。（ ）8. 若细胞的 w = S ，将其放入纯水中，则体积不变。（ ）9. 将 p = 0 的细胞放入等渗溶液中，其体积不变。（ ）10. 植物代谢旺盛的部位自由水与束缚水的比值小。（ ）11. 土壤中的水分在具有内皮层
10、的根内，可通过质外体进入导管。（ ）12. 保卫细胞进行光合作用时，其渗透势增高，水分进入，气孔张开。（ ）13. 植物体内水在导管和管胞中能形成连续的水柱，主要是由于蒸腾拉力和水分子内聚力的存在。（ ）14. 不管活细胞还是死细胞，只要用中性红染色，都可观察到质壁分离现象。（ ）六、问答题 1.试述气孔开闭机理（三个学说）。 2.植物气孔蒸腾是如何受光、温度、 CO2 浓度调节的 ? 3.植物受涝害后，叶片萎蔫或变黄的原因是什么？4.低温抑制根系吸水的主要原因是什么？ 5.化肥施用过多为什么会产生“烧苗”现象？ 6.蒸腾作用的生理意义如何？ 7.举例说明植物存在主动吸水和被动吸水。8.试述水
11、分在植物生命活动中的作用。9.植物体内水分存在状态与代谢关系如何？10.细胞质壁分离和质壁分离复原有何应用价值？11.高大树木导管中的水柱为何可以连续不中断？12.合理灌溉在节水农业中的意义如何？如何才能做到合理灌溉？13.为什么夏季晴天中午不能用井水浇灌作物？14.光照如何影响植物根系吸水？答案1. 关于气孔开闭机理主要有两种学说： （ 1 ）淀粉糖互变学说：保卫细胞在光下进行光合作用，消耗CO2，细胞质内的pH增高，促使淀粉磷酸化酶水解淀粉为可溶性糖，保卫细胞的水势下降，从周围细胞吸水，气孔张开。保卫细胞在黑暗中进行呼吸作用，产生CO2使保卫细胞的pH下降，淀粉磷酸化酶把可溶性糖转变为淀粉
12、，水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭。（ 2 ）无机离子泵学说 又称 K + 泵假说。在光下，K + 由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中 K +浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K +由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。这是因为保卫细胞质膜上存在着 H + -ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的 ATP ，并将 H +从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的 pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的 pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K + 从周围细胞经过位于保
13、卫细胞质膜上的内向 K + 通道进入保卫细胞，引发气孔开张。 （3）苹果酸代谢学说 在光下，保卫细胞内的部分CO2被利用时， pH 上升至 8.0 8.5 ，从而活化了 PEP 羧化酶， PEP 羧化酶可催化由淀粉降解产生的 PEP 与 HCO3 - 结合，形成草酰乙酸，并进一步被 NADPH 还原为苹果酸。苹果酸解离为 2 H + 和苹果酸根，在H + / K + 泵的驱使下，H + 与 K +交换，保卫细胞内K +浓度增加，水势降低；苹果酸根进入液泡和 Cl 共同与 K + 在电学上保持平衡。同时，苹果酸的存在还可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，该过程逆转。
14、6. （ 1 ）蒸腾作用可引起植物的被动吸水，并有利于水分的传导。 （ 2 ）蒸腾作用能降低叶温，使植物体及叶片保持一定温度，避免过热伤害。 （ 3 ）蒸腾作用能促进物质的吸收和运输。 （ 4 ）蒸腾作用有利于气体交换。7. （ 1 ）可用伤流现象证明植物存在主动吸水。如将生长中的幼嫩向日葵茎，靠地面 5cm 处切断，过一定时间可看到有液体从茎切口流出。这一现象的发生，完全是由于根系生理活动所产生的根压，促使液流上升并溢出而造成，与地上部分无关。（亦可用吐水现象证明）。 （ 2 ）可用带有叶片但将根去掉的枝条（或用高温、毒剂杀死根系）吸水证明植物存在被动吸水。将带有叶片但将根去掉的枝条插入瓶中
15、，可保持几天枝叶不萎蔫，说明靠叶片蒸腾作用产生的蒸腾拉力，能将水分被动吸入枝条并上运，是与植物根系无关的被动吸水过程。8. 10. （ 1 ）用以验证生活细胞是个渗透系统，原生质层可以被看作是选择透性膜。 （ 2 ）用以判断细胞死活，只有活细胞才能发生细胞质壁分离现象。 （ 3 ）用以测定细胞质的透性、渗透势以及细胞质的粘滞性等。 （ 4 ）观察物质通过细胞的速率。13. 夏季晴天中午浇灌井水不仅不能给作物补充水分，反而会导致作物萎蔫。其原因是：夏季中午气温和土壤温度都较高，而井水温度则较低，因此夏天中午用井水浇灌会引起土温急剧降低，导致根系代谢活动减弱，主动吸水减少。同时由于在低温下原生质粘性增大，水透过生活组织的阻力增大，水分子运动减慢，渗透作用降低等，
