“植物的生理與作物的栽培管理”專題復習

北京師范大學附屬實驗中學（100032）

林祖榮

——本文載《中國考試》2007年第3期

生物科學與人們的生活及生產實踐等經濟活動是密切相聯系的，注重與現實的聯系，使學生在現實生活的背景下學習生物學，是新課程的基本理念，也是高考命題的指導思想與要求。考綱明確指出，高考要考查考生“綜合運用所學知識分析、解決實際問題的能力”，“要關注科學、技術和社會經濟的發展”。從近幾年的高考試題來看，以現實問題為背景命制試題已成高考試題的一個基本特點。這就要求我們在復習的過程中，要注意將所學的知識內容現實問題結合起來。“植物的生理與作物的栽培管理”正是基于理論與實踐相結合而組織的一個專題。

一.植物的生理與作物的栽培管理是高考的熱點

與作物的栽培管理相關的試題幾乎每年的高考中都有涉及。這些試題緊密聯系生產生活實際，并與植物生理、遺傳與變異、現代生物技術等知識內容緊密結合，體現了高考關注現實與社會的命題指導思想，落實了考查考生理論聯系實際、綜合運用所學知識解決實際問題的能力等方面的要求。

例如：（06全國Ⅱ卷）玉米子粒的胚乳黃色（A）對白色（a）為顯性，非糯（B）對糯（b）為顯性。兩對性狀自由組合。今有兩種基因型純合的玉米子粒，其表現型分別為：黃色非糯、白色糯。

（1）請用以上兩種玉米子粒作為親本，通過雜交試驗獲得4種子粒表現型分別為黃色非糯、黃色糯、白色非糯、白色糯，比例接近1︰1︰1︰1（用遺傳圖解回答）。若親本不變，要獲得上述4種子粒，但比例接近9︰3︰3︰1，則這個雜交試驗與前一個雜交試驗的主要區別是什么？（用文字回答）

（2）如果上述的白色糯玉米不抗某種除草劑，純合黃色非糯玉米抗該除草劑，其抗性基因位于葉綠體DNA上，那么，如何用這兩種玉米作親本通過雜交試驗獲得抗該除草劑的白色糯玉米？

（3）現有多株白色糯玉米，對其花粉進行射線處理后，再進行自交。另一些白色糯玉米植株，花粉不經過射線處理，進行自交。結果，前者出現黃色糯子粒，后者全部結白色糯子粒。由此可推測，黃色子粒的出現是基因發生

的結果，其實質是射線誘發

的分子結構發生了改變。

（4）在適宜時期，取基因型雜合黃色非糯植株（體細胞染色體為20條）的花粉進行離體培養，對獲得的幼苗用

進行處理，得到一批可育的植株，其染色體數為__________。這些植株均自交，所得子粒性狀在同一植株上表現

（一致、不一致），在植株群體中表現

（一致、不一致）。

（5）采用基因工程技術改良上述玉米的品質時，選用大豆種子貯藏蛋白基因為目的基因。該目的基因與作為

的質粒組裝成為重組DNA分子時，需要用_______和連接酶。為便于篩選獲得了目的基因的受體細胞，所用的質粒通常具有

。將目的基因導入離體的玉米體細胞后，需要采用

技術才能獲得具有目的基因的玉米植株。

本題綜合了多種育種技術，從多個角度考查生物育種的應用技術及原理。

第（1）小題考查基因自由組合規律中自交與測交在雜交育種中的應用，并要求分別用圖解及文字兩種不同的方式進行表達。兩種純合的親本雜交（AABB×aabb），F1為AaBb，F1自交后代會出現9：3：3：1的比例，而F1測交后代會出現1：1：1：1的性狀分離比離。

第（2）小題要求利用細胞質遺傳中母系遺傳的特點，通過雜交的方法將細胞質中的葉綠體基因轉移到目的植物中去。從細胞質遺傳的角度考慮，細胞質遺傳的特點之一是母系遺傳，受精卵中的細胞質遺傳物質幾乎都是由母本的卵細胞提供的，因此要使葉綠體DNA中的抗性基因傳遞到子代，只需將含有葉綠體DNA的抗性基因的個體作為母本即可。

第（3）小題考查的是誘變育種的原理。誘變處理后的隱性性狀的白色玉米植株自交后出現顯性的黃色玉米籽粒，顯然是基因突變的結果，其實質是DNA（基因）分子結構發生了改變。

第（4）小題考查單倍體育種。基因型為雜合的黃色非糯植株的花粉可以不同的類型，用花藥離體培養后再用秋水仙素處理幼苗后所得的植株其染色體數目恢復到原雜合體的20條。這些植株基因型是不同的，但都屬于純合體，因此，自交后產生的種子的類型都是一樣的，但不同植株產生的籽粒是不相同的。以基因型為AaBb為例，其花粉有：AB、Ab?ab、aB四種類型，經秋水仙素處理后得到的植株的基因型是：AABB、AAbb、aabb、aaBB，這4種類型的植株自交后，分別產生四種類型的種子，但同一株植物產生的種子都是相同的。

第（5）小題考查轉基因育種。在轉基因育種中，要將目的基因與運載體結合，需要用相同的限制性內切酶切割目的基因與運載體，然后用DNA連接酶將運載體與目的基因相連接。質粒是最常用的運載體，作為運載體的質粒條件之一是要具有標記基因，以識別獲得了目的基因的體細胞。要使體細胞發育成為玉米植株需要運用組織培養的方法。

答案:（1）AABB

×

aabb

F1

AaBb

×

aabb

↓

↓

F1AaBb

AaBb︰Aabb︰aaBb︰aabb

1

︰

1

︰

1

︰

1

前一個實驗是F1進行測交，后一個實驗讓F1進行自交

（2）選擇黃色非糯玉米為母本，白色糯玉米為父本進行雜交，獲得F1。再以F1為母本，白色糯玉米為父本進行雜交，獲得的雜交后代中就會有抗除草劑的白色糯玉米。

或答：

AABB♀

×♂aabb

F1

AaBb♀

×

♂aabb

↓

↓

F1AaBb

AaBb︰Aabb︰aaBb︰aabb

第二次雜交后代中就會有抗除草劑的白色糯玉米

（3）突變

DNA

（4）秋水仙素

20

一致

不一致；

（5）運載體

限制性內切酶

標記基因

植物組織培養

06年高考試題中類似的還有北京卷第30題、天津卷第30題、重慶卷第31題、江蘇卷第38題、廣東卷第33、35題等。

二．以植物的一生為線索，從實踐措施入手聯系相關知識

農作物的栽培管理是從種子開始的，種子播種后，經過營養生長，生殖生長，形成種子和果實。在復習過程中，我們可以此作為線索，從實踐管理措施為主要切入點，聯系其生理基礎，從而使實踐與理論知識相聯系（見下圖）。

圍繞種子的貯藏及其萌發可考慮：

●種子貯藏通常需要怎樣的條件？其生理基礎是什么？如果是新鮮的果實與蔬菜，在貯藏上有什么不同？為什么？

●種子的萌發需要哪些條件？如何設計實驗證明種子萌發的條件？

●種子萌發過程中各種成分發生了什么改變？如水分的變化，自由水與結合水比例的改變，有機物種類與總量的改變，淀粉、脂肪儲能物質的改變，DNA含量的改變等。這些成分改變的生理基礎是什么？

圍繞作物的營養生長可考慮：

●合理灌溉、合理施肥、合理密植、合理復種（間作、輪作、套作）、中耕松土等生產實踐措施有什么意義？其原理分別是什么？施有機肥對土壤及農作物的生長會有什么好處？

●如果是豆科植物，用根瘤菌拌種可以提高產量，原因是什么？理論上有沒有讓小麥水稻等非豆科植物能固氮的辦法？

●生物防治常用的措施有哪些？分別利用的是什么原理？

●大棚栽培管理中大棚玻璃（或塑料薄膜）、溫度、光、二氧化碳等條件應該如何選擇與控制？如何運用無土栽培技術，其栽培管理應注意哪些問題？其原理是什么？

圍繞生殖生長可聯系：

●利用無性生殖原理采用的繁殖技術有哪些？植物組織培養的技術、原理及應用。

●常用的育種方法有哪些？這些育種方法的過程、原理、優缺點以及應用實例。

三．通過歸納比較，揭示知識間的內在聯系。

作物栽培與管理的各種措施，其作用及生理學基礎既有相同的方法，也有著區別，在復習過程中，要加強分析與比較，以揭示知識間的內在聯系。比如，我們學習過的育種方法包括雜交育種、單倍體育種、多倍體育種、基因工程育種、細胞雜交育種以及誘變育種等，下面的圖示一方面展示了這些育種方法的過程，同時也反映了不同育種方法之間的區別與聯系。

在圖解的基礎上，可進一步對不育種方法進行歸納與比較，如下表：

四．加強訓練，提高綜合運用能力

要提高綜合運用的能力，離不開訓練。復習中可選擇一些具有代表性的試題，進行訓練。下面的三題，分別是關于無土栽培、大棚栽培管理及育種過程中的一些問題，供參考。

1．下面是某同學進行過的無土栽培實驗及實驗結果。

實驗方法步驟：

（1）配制含植物必需礦質元素的完全培養液；

（2）將植物苗種植于配制的培養中進行培養；

（3）在培養過程中及時補充培養液。

實驗結果：第一周植株長勢正常，第二周起開始出現元素缺乏癥并且越來越嚴重，第三周植株開始萎蔫，繼而全株萎蔫。

請根據上述實驗及其結果分析回答下列問題：

（1）既然配置的是含植物所需全部元素的培養液，為什么還會出現元素缺乏癥？

（2）實驗植株出現的元素缺乏癥，你認為應該是植物幼嫩組織、成熟或老的組織、還是各種組織都表現缺乏癥？為什么？

（3）在培養過程中及時補充了培養液，但為什么植物到第三周還會開始出現萎蔫？

（4）如果要探究栽種的植物在何種日溫與夜溫組合下，最有利于植物的生長，你如何進行實驗設計？（溫度可控制范圍：15℃——35℃，夜溫控制17℃——25℃；植物生長的其他條件均合適）

實驗方案：

預測最有利于植物生長的溫度組合及解釋：

[答案：（1）由于培養液中氧氣含量不足，導致根細胞呼吸作用減弱，從而影響根對礦質元素的吸收。

（2）各種組織；因為元素的缺乏是由于根對各種礦質元素的吸收困難引起的，因此該植物體內不同存在狀態的元素都會缺乏。

（3）由于蒸騰作用使植物根從溶液中大量吸收水而使培養液的濃度升高，導致根不能從溶液中吸收水分。

（4）方案：①取生長狀態一致的同種栽培植物，分成多個組（或4組），編好號。②將各組植物置于不同日溫和夜溫的組合下培養（寫出具體的日溫和夜晚的具體組合，如：高日溫、高夜溫；高日溫、低夜溫；低日溫、高夜溫；低日溫、低夜溫，如果寫出具體的溫度組合也可）。③一段時間后分別測量幼苗的生長高度（其它合理方法也可），其中植物生長最高的一組為最佳的溫度組合。

預測與解釋：高日溫，低夜溫。

日溫高有利于光合作用合成有機物，夜溫低，呼吸作用減弱，有機物的消耗減少。]

2.為了提高日光溫室的經濟效益，需要調控好溫室內的光照、溫度、氣體和濕度，這對作物的生長、產品的品質關系極大。請回答以下生產過程中幾個問題：

（1）冬季密封的溫室內外的溫差較大，經常在溫室內壁和薄膜（或玻璃）上結一層水膜，這樣能否影響作物的生長？為什么？

（2）假如在溫室中澆灌H218O，結果在溫室內檢測到了18O2，請問，18O2是在植物體細胞內的

上產生。

（3）在溫室中如果突然停止CO2的供給，在其他條件適宜的情況下，葉肉細胞中葉綠體內C3化合物和C5化合物的變化分別是

。

（4）冬季，溫室內由于密封容易造成CO2缺乏而光合作用產量下降，生產過程中經常用施加雞、鴨、豬的糞便等農家肥的方法來增加溫室內CO2的含量，這樣做的原理是

。

（5）當夏季陰雨連綿光照不足時，溫室內的溫度應如何調整？為什么？

[答案：（1）會影響作物的生長

水膜影響光的透過，影響光合作用（2）葉綠體

（3）減少、增多

（4）糞便在微生物的作用下分解產生二氧化碳，二氧化碳是光合作用的原料

（5）降低夜間的溫度，減少晚間呼吸作用對有機物的消耗]

3．我國政府歷來重視“三農”問題，而農業上提高農作物產量的重要措施之一就是培育新的優良品種。下面列舉了五種育種方法，請回答有關問題：

a.甲品種×乙品種→F1→F