PAGEPAGE1植物生理學考研參考韋三立第一章植物細胞的結構與功能內容概況了解高等植物細胞的特點與主要結構；了解植物細胞原生質的主要特性；熟悉植物細胞壁的組成、結構和功能以及胞間絲的結構和功能；了解生物膜的化學組成、結構和主要功能；了解植物細胞主要的細胞器如細胞核、葉綠體和線粒體、細胞骨架、內質網、高爾基體、中央液泡、微體、圓球體、核糖體等的結構和功能；熟悉植物細胞周期、細胞的階段性和全能性，了解植物細胞的基因組、基因表達的特點。名詞解釋生物膜(biomembrane)構成細胞的所有膜的總稱。它由脂類和蛋白質等組成，具有特定的結構和生理功能。按其所處的位置可分為質膜和內膜。內膜系統(endomembranesystem)是那些處在細胞質中，在結構上連續、功能上相關，由膜組成的細胞器的總稱。主要指核膜、內質網、高爾基體以及高爾基體小泡和中央液泡等。細胞骨架(cytoskeleton)指真核細胞中的蛋白質纖維網架體系，包括微管、微絲和中間纖維等，它們都由蛋白質組成，沒有膜的結構，互相聯結成立體的網絡，也稱為細胞內的微梁系統(microtrabecularsystem)。細胞器(cellorganelle)細胞質中具有一定形態結構和特定生理功能的細微結構。依被膜的多少可把細胞器分為：①雙層膜細胞器，如細胞核、線粒體、質體等；②單層膜細胞器，如內質網、中央液泡、高爾基體、蛋白體等；③無膜細胞器，如核糖體、微管、微絲等。質體(plastid)植物細胞所特有的細胞器，具有雙層被膜，由前質體分化發育而成，包括淀粉體、葉綠體和雜色體等。原核細胞(prokaryoticcell)無典型細胞核的細胞，其核質外面無核膜，細胞質中缺少復雜的內膜系統和細胞器。由原核細胞構成的生物稱原核生物（prokaryote）。細菌、藍藻等低等生物屬原核生物。真核細胞(eukaryoticcell)具有真正細胞核的細胞，其核質被兩層核膜包裹，細胞內有結構與功能不同的細胞器，多種細胞器之間有內膜系統聯絡。由真核細胞構成的生物稱為真核生物（eukayote）。高等動物與植物屬真核生物。原生質體(protoplast)除細胞壁以外的細胞部分。包括細胞核、細胞器、細胞質基質以及其外圍的細胞質膜。細胞壁(cellwall)細胞外圍的一層壁，是植物細胞所特有的，具有一定彈性和硬度，界定細胞的形狀和大小。典型的細胞壁由胞間層、初生壁以及次生壁組成。細胞程序化死亡(programmedcelldeath)縮寫為PCD，受細胞自身基因調控的衰老死亡過程。它有利于生物自身的發育，或有利于抵抗不良環境。細胞周期(cellcycle)從一次細胞分裂結束形成子細胞到下一次分裂結束形成新的子細胞所經歷的時期。可以分為G1期、S期、G2期、M期四個時期。周期時間(timeofcycle)完成一個細胞周期所需的時間。問答題1.原生質的膠體狀態與其生理代謝有什么聯系？答：原生質膠體有溶膠與凝膠兩種狀態，當原生質處于溶膠狀態時，粘性較小，細胞代謝活躍，分裂與生長旺盛，但抗逆性較弱。當原生質呈凝膠狀態時，細胞生理活性降低，但對低溫、干旱等不良環境的抵抗能力提高，有利于植物度過逆境。當植物進入休眠時，原生質膠體從溶膠狀態轉變為凝膠狀態。2.細胞區域化對其生命活動有何重要意義？答：細胞內部的區域化是指由生物膜把細胞內的空間分隔，形成各種細胞器，這樣不僅使各區域內具有的pH、電位、離子強度、酶系和反應物不同，而且能使細胞的代謝活動“按室進行”，各自執行不同的功能。同時由于內膜系統的存在又將多種細胞器聯系起來，使得各細胞器之間能協調地進行物質、能量交換與信息傳遞，有序地進行各種生命活動。第二章植物的水分生理內容概況了解水的物理化學性質和水分在植物生命活動中的作用；了解水的化學勢、水勢的基本概念、植物生理學中引入水勢的意義；了解植物細胞的水勢的組成、溶質勢、襯質勢、壓力勢等的概念及其在植物細胞水勢組成中的作用，了解并初步學會植物組織水勢的測定方法；了解植物根系對水分吸收的部位、途徑、吸水的機理以及影響根系吸水的土壤條件；了解植物的蒸騰作用的生理意義和氣孔蒸騰是蒸騰的主要方式、蒸騰作用的指標、測定方法以及適當降低蒸騰速率的途徑；了解植物體內水分從地下向地上部分運輸的途徑和速度、水分沿導管上升的機制；作物的需水規律、合理灌溉指標及灌溉方法以及發展節水農業促進水資源持續利用的重要性。名詞解釋水通道蛋白(waterchannelprotein)亦稱水孔蛋白。存在在生物膜上的具有通透水分功能的內在蛋白。吸脹作用（imbibition）親水膠體物質吸水膨脹的現象稱為吸脹作用。膠體物質吸引水分子的力量稱為吸脹力。蛋白質類物質吸脹力最大，淀粉次之，纖維素較小。內聚力學說(cohesiontheory)該學說由狄克遜(H.H.Dixon，)和倫尼爾(O.Renner，)在20世紀初提出，是以水分的內聚力(相同分子間相互吸引的力量)來解釋水分在木質部中上升的學說。內聚力學說的基本論點是：①水分子之間有強大的內聚力，當水分被局限于具有可濕性內壁的細管(如導管或管胞)中時，水柱可經受很大的張力而不致斷裂；②植物體內的水分是在被水飽和的細胞壁和木質部運輸的，水分子從葉的蒸發表面到根的吸水表面形成一個連續的體系；③葉肉細胞蒸騰失水后細胞壁水勢下降，使木質部的水分向蒸發表面移動，木質部的水分壓力勢下降而產生張力；④蒸發表面水勢的降低，經連續的導水體系傳遞到根，使土壤水分通過根部循莖上升，最后到達葉的蒸騰表面。內聚力學說也稱蒸騰流－內聚力－張力學說。水分臨界期(criticalperiodofwater)植物在生命周期中，對缺水最敏感、最易受害的時期。一般而言，植物的水分臨界期多處于花粉母細胞四分體形成期，這個時期一旦缺水，就使性器官發育不正常。作物的水分臨界期可作為合理灌溉的一種依據。土壤-植物-大氣連續體(soil-plant-atmospherecontinuum)縮寫為SPAC，土壤的水分由根吸收，經過植物，然后蒸發到大氣，這樣水分在土壤、植物和大氣間的運動就構成一個連續體。一般情況下，土壤的水勢>根水勢≥莖水勢≥葉水勢>大氣水勢，因此，土壤-植物-大氣連續體就成為土壤中水分經植物體散失到大氣的途徑。問答題1.以下論點是否正確，為什么？(1)一個細胞的溶質勢與所處外界溶液的溶質勢相等，則細胞體積不變。答：該論點不完全正確。因為一個成熟細胞的水勢由溶質勢和壓力勢兩部分組成，只有在初始質壁分離ψp＝0時，上述論點才能成立。通常一個細胞的溶質勢與所處外界溶液的溶質勢相等時，由于壓力勢（常為正值）的存在，使細胞水勢高于外界溶液的水勢（也即它的溶質勢），因而細胞失水，體積變小。(2)若細胞的ψp＝-ψs，將其放入某一溶液中時，則體積不變。答：該論點不正確。因為當細胞的ψp＝-ψs時，該細胞的ψw=0。把這樣的細胞放入任溶液中，細胞都會失水，體積變小。(3)若細胞的ψw＝ψs，將其放入純水中，則體積不變。答：該論點不正確。因為當細胞的ψw＝ψs時，該細胞的ψp=0，而ψs為負值，即其ψw<0，把這樣的細胞放入純水中，細胞吸水，體積變大。2.氣孔開閉機理如何？植物氣孔蒸騰是如何受光、溫度、CO2濃度調節的？答：關于氣孔開閉機理主要有兩種學說：(1)無機離子泵學說又稱K+泵假說。光下K+由表皮細胞和副衛細胞進入保衛細胞，保衛細胞中K+濃度顯著增加，溶質勢降低，引起水分進入保衛細胞，氣孔就張開；暗中，K+由保衛細胞進入副衛細胞和表皮細胞，使保衛細胞水勢升高而失水，造成氣孔關閉。這是因為保衛細胞質膜上存在著H+_ATP酶，它被光激活后，能水解保衛細胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP，產生的能量將H+從保衛細胞分泌到周圍細胞中，使得保衛細胞的pH升高，質膜內側的電勢變低，周圍細胞的pH降低，質膜外側電勢升高，膜內外的質子動力勢驅動K+從周圍細胞經過位于保衛細胞質膜上的內向K+通道進入保衛細胞，引發開孔。(2)蘋果酸代謝學說在光下，保衛細胞內的部分CO2被利用時，pH上升至8.0～8.5，從而活化了PEP羧化酶，PEP羧化酶可催化由淀粉降解產生的PEP與HCO3-結合形成草酰乙酸，并進一步被NADPH還原為蘋果酸。蘋果酸解離為2H+和蘋果酸根，在H+／K+泵的驅使下，H+與K+交換，保衛細胞內K+濃度增加，水勢降低；蘋果酸根進入中央液泡和Cl-共同與K+在電學上保持平衡。同時，蘋果酸的存在還可降低水勢，促使保衛細胞吸水，氣孔張開。當葉片由光下轉入暗處時，該過程逆轉。氣孔蒸騰顯著受光、溫度和CO2等因素的調節。(1)光：光是氣孔運動的主要調節因素。光促進氣孔開啟的效應有兩種，一種是通過光合作用發生的間接效應；另一種是通過光受體感受光信號而發生的直接效應。光對蒸騰作用的影響首先是引起氣孔的開放，減少內部阻力，從而增強蒸騰作用。其次，光可以提高大氣與葉子溫度，增加葉內外蒸氣壓差，加快蒸騰速率。(2)溫度：氣孔運動是與酶促反應有關的生理過程，因而溫度對蒸騰速率影響很大。當大氣溫度升高時，葉溫比氣溫高出2～10℃(3)CO2：CO2對氣孔運動影響很大，低濃度CO2促進氣孔張開，高濃度CO2能使氣孔迅速關閉（無論光下或暗中都是如此）。在高濃度CO2下，氣孔關閉可能的原因是：①高濃度CO2會使質膜透性增加，導致K+泄漏，消除質膜內外的溶質勢梯度，②CO2使細胞內酸化，影響跨膜質子濃度差的建立。因此CO2濃度高時，會抑制氣孔蒸騰。第三章植物的礦質與氮素營養內容概況了解高等植物礦質營養的概念、研究歷史、植物必需元素的名稱及其在植物體內的生理作用、植物缺乏必需元素所出現的特有癥狀；理解營養離子跨膜運輸的機理、植物根系吸收養分的過程、特點以及根外營養的意義；了解NO3-、NH4+在植物體內的同化過程、同化部位，以及營養物質在體內的運輸方式；了解影響植物吸收礦質養分的環境因素、作物生產與礦質營養的密切關系并理解合理施肥的生理基礎，能夠提出合理施肥的措施。名詞解釋必需元素（essentialelement）植物生長發育中必不可少的元素。國際植物營養學會規定的植物必需元素的三條標準是：①由于缺乏該元素，植物生長發育受阻，不能完成其生活史；②除去該元素，表現為專一的病癥，這種缺素病癥可用加入該元素的方法預防或恢復正常；③該元素在植物營養生理上表現直接的效果，不是由于土壤的物理、化學、微生物條件的改善而產生的間接效果離子泵(ionicpump)是存在于植物細胞中的一種人為設定的“泵”，實際是在細胞上所存在的一種能夠在某種條件下被激活的酶，它在不發生作用時處于鈍化狀態，一旦被激活便消耗能量，主動泵出相應的離子，因此被稱為離子泵。例如，位于膜上的H+-ATPase。有益元素（beneficialelement）并非植物生命活動必需，但能促進某些植物的生長發育的元素。如Na、Si、Co、Se、V等。水培法（waterculturemethod）亦稱溶液培養法或無土栽培法，是在含有全部或部分營養元素的溶液中培養植物的方法。誘導酶（inducedenzyme）指植物體內本來不含有，但在特定外來物質的誘導下可以生成的酶。如硝酸還原酶。水稻幼苗若培養在含硝酸鹽的溶液中就會誘導幼苗產生硝酸還原酶，如用不含硝酸鹽的溶液培養，則無此酶出現。硝酸還原酶(nitratereductase)縮寫為NR，催化硝酸鹽還原為亞硝酸鹽的酶。它是一種可溶性的鉬黃素蛋白，由黃素腺嘌呤二核苷酸，細胞色素b557和鉬復合體組成。硝酸還原酶是一種誘導酶。問答題1.下列化合物中含有哪些必需的礦質元素。葉綠素碳酸酐酶細胞色素硝酸還原酶多酚氧化酶ATP輔酶A蛋氨酸NADNADP答：葉綠素中含N、Mg；碳酸酐酶中含N、Zn；細胞色素中含N、Fe；硝酸還原酶中含N、Mo；多酚氧化酶中含N、Cu；ATP中含N、P；輔酶A中含N、P、S；蛋氨酸中含N、S；NAD中含N、P；NADP中含N、P。2.植物缺素病癥有的出現在頂端幼嫩枝葉上，有的出現在下部老葉上，為什么？舉例加以說明。答：植物體內的礦質元素，根據它在植株內能否移動和再利用可分為二類。一類是非重復利用元素，如鈣、硫、鐵、銅等；一類是可重復利用的元素，如氮、磷、鉀、鎂等。在植株旺盛生長時，如果缺少非重復利用元素，缺素病癥就首先出現在頂端幼嫩葉上，例如，大白菜缺鈣時心葉呈褐色。如果缺少重復利用元素，缺素病癥就會出現在下部老葉上，例如，缺氮時葉片由下而上褪綠發黃。3.試述礦質元素如何從膜外轉運到膜內的。答：物質通過生物膜有三種方式，一是被動運轉，是順濃度梯度的運轉，包括簡單擴散與協助擴散；二是主動運轉，是逆濃度梯度的運轉；三是膜動運轉，包括內吞和外排。礦質元素從膜外轉運到膜內主要通過前二種方式：被動吸收和主動吸收。前者不需要代謝提供能量，后者需要代謝提供能量。二者都可通過載體運轉，由載體進行的轉運若是順電化學勢梯度，則屬于被動吸收過程，若是逆電化學勢梯度，則屬于主動吸收。(1)被動吸收被動吸收有擴散作用和協助擴散兩種方式。①擴散作用指分子或離子沿著化學勢或電化學勢梯度轉移的現象。②協助擴散是小分子物質經膜轉運蛋白順濃度梯度或電化學勢梯度的跨膜轉運。膜轉運蛋白有通道蛋白和載體蛋白兩類，它們都是細胞膜中一類內在蛋白。通道蛋白構成了離子通道。載體蛋白通過構象變化轉運物質。(2)主動吸收礦質元素的主動吸收需要ATP提供能量，而ATP的能量釋放依賴于ATP酶。ATP酶是質膜上的插入蛋白，它既可以在水解ATP釋放能量的同時直接轉運離子，也可以水解ATP時釋放H+建立△μH+后啟動載體(傳遞體)轉運離子。通常將質膜ATP酶把細胞質內的H+向膜外泵出的過程稱為原初主動運轉。而把以△μH+為驅動力的離子運轉稱為次級共運轉。進行次級共運轉的傳遞體有共向傳遞體、反向傳遞體和單向傳遞體等，它們都是具有運轉功能的蛋白質。礦質元素可在△μH+的驅動下通過傳遞體以及離子通道從膜外轉運到膜內。4.用實驗證明植物根系吸收礦質元素存在著主動吸收和被動吸收。答：將植物的根系放入含有礦質元素的溶液中，首先有一個礦質迅速進入根的階段，稱為第一階段，然后礦質吸收速度變慢且較平穩，稱為第二階段。在第一階段，礦質通過擴散作用進入質外體，而在第二階段礦質又進入原生質和中央液泡。如果將植物根系從溶液中取出轉入水中，進入組織的礦質會有很少一部分很快地泄漏出來，這就是原來進入質外體的部分。如果將植物的根系處于無O2、低溫中，或用抑制劑來抑制根系呼吸作用時，會發現：礦質進入質外體的第一階段基本不受影響，而礦質進入原生質和中央液泡的第二階段會被抑制。這一實驗表明，礦質進入質外體與其跨膜進入細胞質和中央液泡的機制是不同的。前者是由于擴散作用而進行的吸收，這是不需要代謝來提供能量的順電化學勢梯度被動吸收礦質的過程；后者是利用呼吸釋放的能量逆電化學勢梯度主動吸收礦質的過程。5.試述礦質元素在光合作用中的生理作用。答：礦質營養在光合作用中的功能極為廣泛，歸納起來有以下方面：(1)葉綠體結構的組成成分如N、P、S、Mg是葉綠體結構中構成葉綠素、蛋白質以及片層膜不可缺少的元素。(2)電子傳遞體的重要成分如PC中含Cu、Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含有Fe，因而缺Fe會影響光合電子傳遞速率。(3)磷酸基團在光、暗反應中具有突出地位如構成同化力的ATP和NADPH，光合碳還原循環中所有的中間產物，合成淀粉的前體ADPG，合成蔗糖的前體UDPG等，這些化合物中都含有磷酸基團。(4)光合作用所必需的輔酶或調節因子如Rubisco，FBPase的活化需要Mg2+；放氧復合體不可缺少Mn2+和Cl-；而K+和Ca2+調節氣孔開閉；另外，Fe3+影響葉綠素的合成；K+促進光合產物的轉化與運輸等。6.試分析植物失綠的可能原因。答：植物呈現綠色是因其細胞內含有葉綠體，而葉綠體中含有綠色的葉綠素的緣故。因而凡是影響葉綠素代謝的因素都會引起植物失綠。可能的原因有：(1)光光是影響葉綠素形成的主要條件。從原葉綠素酸酯轉變為葉綠酸酯需要光，而光過強，葉綠素反而會受光氧化而破壞。(2)溫度葉綠素的生物合成是一系列酶促反應，受溫度影響。葉綠素形成的最低溫度約為2℃，最適溫度約為30℃，最高溫度約為(3)營養元素氮和鎂都是葉綠素的組成成分，鐵、錳、銅、鋅等則在葉綠素的生物合成過程中有催化功能或其它間接作用。因此，缺少這些元素時都會引起缺綠癥，其中尤以氮的影響最大，因此葉色的深淺可作為衡量植株體內氮素水平高低的標志。(4)氧缺氧能引起Mg-原卟啉Ⅸ或Mg-原卟啉甲酯的積累，影響葉綠素的合成。(5)水缺水不但影響葉綠素的生物合成，而且還促使原有葉綠素加速分解。此外，葉綠素的形成還受遺傳因素控制，如水稻、玉米的白化苗以及花卉中的花葉不能合成葉綠素。有些病毒也能引起花葉病。第四章植物的光合作用內容概況了解光合作用的概念、意義、研究歷史、光合作用總反應式；了解葉綠體的結構、光合色素的種類；了解光合作用過程以及能量吸收轉變的情況；了解光合碳同化的基本生化途徑以及不同碳同化類型植物的特性；理解光呼吸的含義、基本生化途徑和可能的生理意義；了解光合作用的測定方法；了解影響光合作用的內部和外部因素；理解光合作用與作物產量的關系；掌握提高光能利用率的途徑與措施。名詞解釋量子效率(quantumefficiency)又稱量子產額(quantumyield)，是指光合作用中吸收一個光量子所能引起的光合產物量的變化，如放出的氧分子數或固定的CO2的分子數。光合單位(photosyntheticunit)最初是指釋放1個O２分子所需要的葉綠素數目，測定值為2500chl/O２。若以吸收1個光量子計算，光合單位為300個葉綠素分子；若以傳遞1個電子計算，光合單位為600個葉綠素分子。而現在把存在于類囊體膜上能進行完整光反應的最小結構單位稱為光合單位。它應是包括兩個反應中心的約600個葉綠素分子(300×2)以及連結這兩個反應中心的光合電子傳遞鏈。它能獨立地捕集光能，導致氧的釋放和NADP的還原。光合磷酸化(photosyntheticphosphorylation)光合作用中與電子傳遞過程相偶聯的，即由ADP與Pi形成ATP的過程，稱為光合磷酸化。在此過程中形成的ATP所需之能量來自光照。光合磷酸化通常被分為兩種類型，一種為循環光合磷酸化，另一種為非循環光合磷酸化。光合膜(photosyntheticmembrane)即類囊體膜，這是因為光合作用的光反應是在葉綠體中的類囊體膜上進行的。光系統Ⅰ（photosystemⅠ）縮寫為PSⅠ，高等植物的PSⅠ由反應中心、LHCⅠ、鐵硫蛋白、Fd、FNR等組成。PSⅠ的生理功能是吸收光能，進行光化學反應，產生強的還原劑，用于還原NADP+，實現PC到NADP+的電子傳遞。光系統Ⅱ（photosystemⅡ）縮寫為PSⅡ，是含有多亞基的蛋白復合體，它由聚光色素復合體Ⅱ、中心天線、反應中心、放氧復合體、細胞色素和多種輔助因子組成。PSⅡ的生理功能是吸收光能，進行光化學反應，產生強的氧化劑，使水裂解釋放氧氣，并把水中的電子傳至質體醌。光抑制(photoinhibition)當光合機構接受的光能超過它所能利用的量時，光會引起光合效率的降低，這個現象就叫光合作用的光抑制。紅降現象(reddrop)光合作用的量子產額在波長大于680nm時急劇下降的現象。熒光(fluorescence)激發態的葉綠素分子回到基態時，可以光子形式釋放能量。處在第一單線態的葉綠素分子回至基態時所發出的光稱為熒光。磷光(phosphorescence)激發態的葉綠素分子回到基態時，處在三線態的葉綠素分子回至基態時所發出的光稱為磷光。反應中心(reactioncenter)發生原初反應的最小單位，它是由反應中心色素分子、原初電子受體、次級電子受體與次級電子供體等電子傳遞體，以及維持這些電子傳遞體的微環境所必需的蛋白質等組分組成的。磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpruvate)縮寫為PEP，C4途徑中CO2的受體。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvatecarboxylase)縮寫為PEPC，主要存在C4植物葉肉細胞的細胞質中，催化PEP與HCO-3形成草酰乙酸的反應。水氧化鐘(wateroxidizingclock)亦稱Kok鐘。是解釋H2O在光合作用中氧化機制的模型。在２０世紀６０年代，法國學者PiereeJoliot發現，對預先保持在黑暗狀態中的葉綠體給予一系列的閃光照明，第一次閃光后沒有O2釋放，第二次有少量O2釋放，第三次則有大量的O2釋放，在第四次閃光后就出現一次高峰。爾后Kok等人據此提出了水的氧化機制模型。問答題1.如何證實光合作用中釋放的O2來自水？答：以下三方面的研究可證實光合作用中釋放的O2來自水。(1)尼爾(C.B.VanNiel)假說尼爾將細菌光合作用與綠色植物的光合作用加以比較，提出了以下光合作用的通式：光CO2＋2H2A————→(CH2O)＋2A＋H2光養生物這里的H2A代表一種還原劑，可以是H2S、有機酸等，對綠色植物而言，H2A就是H2O，2A就是O(2)希爾反應希爾(Robert.Hill)發現在葉綠體懸浮液中加入適當的電子受體(如草酸鐵)，照光時可使水分解而釋放氧氣：光4Fe3＋＋2H2O——————→4Fe2＋＋4H＋＋Ｏ２破碎的葉綠體這個反應稱為希爾反應。此反應證明了氧的釋放與CO2還原是兩個不同的過程，O2的釋放來自于水。(3)18O的標記研究用氧的穩定同位素18O標記H2O或CO2進行光合作用的實驗，發現當標記物為H218O時，釋放的是18O2，而標記物為C18O2時，在短期內釋放的則是Ｏ2。這清楚地指出光合作用中釋放的Ｏ2來自于H2O。光CO2＋2H218O——————→(CH2O)＋18O2＋H2O光合細胞2.如何證明光合電子傳遞由兩個光系統參與？答：以下幾方面的事例可證明光合電子傳遞由兩個光系統參與。⑴紅降現象和雙光增益效應紅降現象是指用大于680nm的遠紅光照射時，光合作用量子效率急劇下降的現象；而雙光效應是指在用遠紅光照射時補加一點稍短波長的光(例如650nm的光)，量子效率大增的現象，這兩種現象暗示著光合機構中存在著兩個光系統，一個能吸收長波長的遠紅光，而另一個只能吸收稍短波長的光。⑵光合放氧的量子需要量大于８從理論上講一個量子引起一個分子激發，放出一個電子，那么釋放一個O2，傳遞4個電子只需吸收4個量子(2H2O→4H＋＋4e＋Ｏ２↑)而實際測得光合放氧的最低量子需要量為8～12。這也證實了光合作用中電子傳遞要經過兩個光系統，有兩次光化學反應。⑶類囊體膜上存在PSⅠ和PSⅡ色素蛋白復合體現在已經用電鏡觀察到類囊體膜上存在PSⅠ和PSⅡ顆粒，能從葉綠體中分離出PSⅠ和PSⅡ色素蛋白復合體，在體外進行光化學反應與電子傳遞，并證實PSⅠ與NADP+的還原有關，而PSⅡ與水的光解放氧有關。3.光對CO2同化有哪些調節作用？答：(1)光通過光反應對CO2同化提供同化力。(2)調節著光合酶的活性C3循環中的Rubisco、PGAK、GAPDH、FBPase，SBPase，Ru5PK都是光調節酶。光下這些酶活性提高，暗中活性降低或喪失。光對酶活性的調節大體可分為兩種情況，一種是通過改變微環境調節，即光驅動的電子傳遞使H+向類囊體腔轉移，Mg2+則從類囊體腔轉移至基質，引起葉綠體基質的pH從7上升到8，Mg2+濃度增加。較高的pH與Mg2+濃度使Rubisco等光合酶活化。另一種是通過產生效應物調節，即通過Fd-Td(鐵氧還蛋白-硫氧還蛋白)系統調節。FBPase、GAPDH、Ru5PK等酶中含有二硫鍵(－S－S－)，當被還原為2個巰基(－SH)時表現活性。光驅動的電子傳遞能使基質中Fd還原，進而使Td還原，被還原的Td又使FBPase和Ru5PK等酶的相鄰半胱氨酸上的二硫鍵打開變成2個巰基，酶被活化。在暗中則相反，巰基氧化形成二硫鍵，酶失活。4.為什么C4植物的光呼吸速率低？答：(1)維管束鞘細胞中有高的CO2濃度C4植物的光呼吸代謝是發生在BSC中，由于C4途徑的脫羧使BSC中CO2濃度提高，這就促進了Rubisco的羧化反應，抑制了Rubisco的加氧反應。(2)PEPC對CO2的親和力高由于C4植物葉肉細胞中的PEPC對CO2的親和力高，即使BSC中有光呼吸的CO2釋放，CO2在未釋放出葉片前也會被葉肉細胞中的PEPC再固定。第五章植物的呼吸作用內容概況了解呼吸作用的概念及其生理意義；了解線粒體的結構和功能；熟悉糖酵解、三羧酸循環和戊糖磷酸循環等呼吸代謝的生化途徑；熟悉呼吸鏈的概念、組成、電子傳遞多條途徑和末端氧化系統的多樣性；了解氧化磷酸化、呼吸作用中的能量代謝和呼吸代謝的調控；了解呼吸作用的生理指標及其影響因素；掌握測定呼吸速率的基本方法；了解種子、果實、塊根、塊莖等器官的呼吸特點和這些器官貯藏保鮮的關系，了解呼吸作用和光合作用的關系名詞解釋末端氧化酶(terminaloxidase)處于生物氧化一系列反應的最末端的氧化酶。除了線粒體內膜上的細胞色素氧化酶和抗氰氧化酶之外，還有存在于細胞質中的酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶等。巴斯德效應(Pasteureffect)法國的科學家巴斯德(L.Pasture)最早發現從有氧條件轉入無氧條件時酵母菌的發酵作用增強，反之，從無氧轉入有氧時酵母菌的發酵作用受到抑制，這種氧氣抑制酒精發酵的現象叫做巴斯德效應。呼吸商(respiratoryquotient，RQ)又稱呼吸系數，植物組織在一定時間內，放出二氧化碳的量與吸收氧氣的量的比值叫做呼吸商。生長呼吸(growthrespiration)用來合成細胞組成成分以及進行細胞分裂、分化和生長的那部分呼吸。種子萌發到苗期，生長呼吸占總呼吸比例較高，隨著營養體的生長，比例逐漸下降，而維持呼吸所占的比例增加。呼吸躍變(respiratoryclimacteric)果實成熟過程中，呼吸速率突然增高，然后又迅速下降的現象。呼吸躍變的產生與外界溫度和果實內乙烯的釋放密切相關。呼吸躍變是果實進入完熟的一種特征，在果實貯藏和運輸中，重要的問題是降低溫度，抑制果實乙烯的產生，推遲呼吸躍變的發生，降低其發生的強度，延遲果實的完熟。磷氧比(P/Oratio)縮寫為P/O，氧化磷酸化的活力指標，指每吸收一個氧原子所能酯化的無機磷的數目，即有幾個無機磷與ADP形成了ATP。呼吸鏈中兩個質子和兩個電子從NADH＋H+開始傳至氧生成水，一般可形成3分子的ATP，其P/O比為3。三羧酸循環(tricarboxylicacidcycle)縮寫為TCAC，在有氧條件下丙酮酸在線粒體基質中徹底氧化分解的途徑。三羧酸循環又稱檸檬酸循環(citricacidcycle)或Krebs循環(Krebscycle)。它是需氧生物利用糖或其它物質獲得能量的最有效方式，是糖、脂、蛋白質等物質轉化的樞紐。細胞色素（cytochrome）縮寫為Cyt，一類含有鐵卟啉的復合蛋白，有典型的吸收光譜，在輔基中的鐵能通過價態的變化可逆地傳遞電子，是生物氧化中重要的電子傳遞體。問答題1.試述呼吸作用的生理意義。植物呼吸代謝的多條路線有何生物學意義？答：呼吸作用對植物生命活動具有十分重要的意義，主要表現在以下三個方面：(1)為植物生命活動提供能量除綠色細胞可直接從光合作用獲取能量外，其它生命活動所需的能量都依賴于呼吸作用。呼吸過程中有機物質氧化分解，釋放的能量一部分以ATP形式暫貯存起來，以隨時滿足各種生理活動對能量的需要；另一部分能量則轉變為熱能散失，以維持植物體溫，促進代謝，保證種子萌發、幼苗生長、開花傳粉、受精等生理過程的正常進行。(2)中間產物為合成作用提供原料呼吸過程中有機物的分解能形成許多中間產物，其中的一部分用作合成多種重要有機物質的原料。呼吸作用在植物體內的碳、氮和脂肪等物質代謝活動中起著樞紐作用。(3)在植物抗病免疫方面有著重要作用植物受傷或受到病菌侵染時，呼吸作用的一些中間產物可轉化為能殺菌的植保素，以消除入侵病菌分泌物中的毒性。旺盛的呼吸還可加速細胞木質化或栓質化，促進傷口愈合。植物的呼吸代謝有多條途徑，如表現在呼吸底物的多樣性、呼吸生化歷程的多樣性、呼吸鏈電子傳遞系統的多樣性、末端氧化酶的多樣性等。不同的植物、器官、組織、不同的條件或生育期，植物體內物質的氧化分解可通過不同的途徑進行。呼吸代謝的多樣性是在長期進化過程中，植物形成的對多變環境的一種適應性，具有重要的生物學意義，使植物在不良的環境中，仍能進行呼吸作用，維持生命活動。例如，氰化物能抑制生物正常呼吸代謝，使大多數生物死亡，而某些植物具有抗氰呼吸途徑，能在含有氰化物的環境中生存。2.為什么長時間的無氧呼吸會使陸生植物受傷，甚至死亡？答：(1)無氧呼吸釋放的能量少，要依靠無氧呼吸釋放的能量來維持生命活動的需要就要消耗大量的有機物，以至呼吸基質很快耗盡。⑵無氧呼吸生成氧化不徹底的產物，如酒精、乳酸等。這些物質的積累，對植物會產生毒害作用。⑶無氧呼吸產生的中間產物少，不能為合成多種細胞組成成分提供足夠的原料。第六章同化物的運輸、分配及信號的傳導內容概況了解植物體內有機物質的兩種運輸系統，即短距離運輸系統和長距離運輸系統；了解韌皮部運輸的機理、韌皮部同化物運輸的方式、運輸的物質種類、運輸的方向和速度；了解韌皮部裝載和卸出途徑；了解光合細胞和庫細胞中同化物的相互轉化關系；了解植物體內代謝源和代謝庫之間的關系；了解同化物的分配規律和影響因素；了解植物體內的信號傳導的途徑。名詞解釋源(source)即代謝源，是產生或提供同化物的器官或組織，如功能葉、萌發種子的子葉或胚乳。庫(sink)即代謝庫，是指消耗或積累同化物的器官或組織，如根、莖、果實、種子等。比集轉運速率(specificmasstransferrate)縮寫為SMTR，單位時間單位韌皮部或篩管橫切面積上所運轉的干物質的數量。韌皮部裝載(phloemloading)同化物從合成部位通過共質體或質外體胞間運輸，進入篩管的過程。韌皮部卸出(phloemunloading)同化物從篩管分子-伴胞復合體進入庫細胞的過程。源庫單位(source-sinkunit)在同化物供求上有對應關系的源與庫合稱為源-庫單位。源強(sourcestrength)是指源器官同化物形成和輸出的能力；庫強(sinkstrength)是指庫器官接納和轉化同化物的能力。信號轉導(signaltransduction)細胞內外的信號，通過細胞的轉導系統轉換，引起細胞生理反應的過程。化學信號(chemicalsignals)細胞感受刺激后合成并傳遞到作用部位引起生理反應的化學物質。物理信號(physicalsignal)細胞感受到刺激后產生的能夠起傳遞信息作用的電信號和水力學信號等物理性因子。G蛋白(Gprotein)全稱為GTP結合調節蛋白(GTPbindingregulatoryprotein)，此類蛋白由于其生理活性有賴于與三磷酸鳥苷(GTP)的結合以及具有GTP水解酶的活性而得名。在受體接受胞間信號分子到產生胞內信號分子之間往往要進行信號轉換，通常認為是通過G蛋白偶聯起來，故G蛋白又稱為偶聯蛋白或信號轉換蛋白。第二信使(secondmessenger)能被胞外刺激信號激活或抑制的、具有生理調節活性的細胞內因子。第二信使亦稱細胞信號傳導過程中的次級信號。篩管分子-伴胞復合體(sieveelement-companioncell)縮寫為SE-CC，篩管通常與伴胞配對，組成篩管分子-伴胞復合體。源庫端的SE-CC是同化物裝載和卸出的埸所，莖和葉柄等處中的篩管是同化物長距離運輸的通道。蔗糖載體(sucrosecarrier)縮寫為SC，存在于質膜或液胞膜上的內在蛋白，在質子電動勢的驅動下運輸蔗糖。問答題1.如何證明高等植物的同化物長距離運輸是通過韌皮部途徑的？答：可用以下實驗證明同化物的運輸途徑是由韌皮部擔任的：(1)環割試驗剝去樹干(枝)上的一圈樹皮(內有韌皮部)，這樣阻斷了葉片形成的光合同化物的向下運輸，而導致環割上端韌皮部組織因光合同化物積累而膨大，環割下端的韌皮部組織因得不到光合同化物而死亡。(2)放射性同位素示蹤法讓葉片同化14CO2，數分鐘后將葉柄切下并固定，對葉柄橫切面進行放射性自顯影，可看出14CO2標記的光合同化物位于韌皮部。2.試述光合細胞中蔗糖合成途徑和主要調節酶。答：蔗糖的合成是在細胞質內進行的。光合中間產物磷酸丙糖通過葉綠體被膜上的磷酸丙糖轉運器進入細胞質。在細胞質中，磷酸二羥丙酮(DHAP)在磷酸丙糖異構酶作用下轉化為磷酸甘油醛(GAP)，DHAP和GAP處于平衡狀態，二者在醛縮酶催化下形成果糖-1，6-二磷酸（F1，6BP）。F1，6BPC1位上的磷酸被果糖-1，6-二磷酸酯酶(FBPase)水解而形成果糖-6-磷酸(F6P)。這一步反應是不可逆的，也是調節蔗糖合成的第一步反應，FBPase是這一反應的調節酶。F6P在磷酸葡萄糖異構酶和磷酸葡萄糖變位酶作用下，形成葡萄糖-6-磷酸(G6P)和葡萄糖-1-磷酸(G1P)，G1P和UDP由UDPG焦磷酸化酶(UGP)催化下合成蔗糖所需的葡萄糖供體UDPG。UDPG和F6P結合形成蔗糖-6-磷酸(S6P)，催化該反應的酶是蔗糖磷酸合成酶(SPS)，SPS是蔗糖合成途徑中另一個重要的調節酶。蔗糖合成的最后一步反應是S6P由蔗糖磷酸酯酶水解形成蔗糖。3.試述同化物分配的一般規律。答：(1)同化物分配的總規律是由源到庫由某一源制造的同化物主要流向與其組成源-庫單位中的庫。多個代謝庫同時存在時，強庫多分，弱庫少分，近庫先分，遠庫后分。(2)優先供應生長中心各種作物在不同生育期各有其生長中心，這些生長中心通常是一些代謝旺盛、生長速率快的器官或組織，它們既是礦質元素的輸入中心，也是同化物的分配中心。(3)就近供應一個庫的同化物來源主要靠它附近的源葉來供應，隨著源庫間距離的加大，相互間供求程度就逐漸減弱。一般說來，上位葉光合產物較多地供應籽實、生長點；下位葉光合產物則較多地供應給根。(4)同側運輸同一方位的葉制造的同化物主要供給相同方位的幼葉、花序和根。4.植物細胞信號傳導可分為哪幾個階段？答：細胞信號傳導的途徑，可分為四個階段，即：(1)胞間信號傳遞化學信號或物理信號在細胞間的傳遞。(2)膜上信號轉換把胞間信號轉換成胞內信號的過程。(3)胞內信號轉導將胞內信號轉換為具有調節生理生化功能的調節因子的過程。(4)蛋白質可逆磷酸化對靶酶進行磷酸化或去磷酸化的反應，使靶酶執行生理功能。第七章植物生長物質內容概況了解植物生長物質、植物激素、植物生長調節劑、極性運輸、生長素的“二重作用”及乙烯的“三重反應”、偏上生長、激素受體等基本概念；了解植物生長物質的種類、結構和性質；掌握研究植物生長物質的方法；了解植物激素在植物體內的分布與運輸的基本特征；了解植物激素的發現過程和作用機理；熟知植物激素和植物生長調節劑各自的主要生理效應；了解植物激素間的相互關系；掌握植物生長物質在農業生產上的應用技術及注意事項。名詞解釋靶細胞(targetcell)將能夠接受激素作用，從而直接發生原初反應，并且產生生理變化的細胞稱為靶細胞。例如，禾本科植物種子的糊粉層細胞，即為赤霉素作用的靶細胞。激素與靶細胞結合后，可以觸發植物體內的一系列生理生化反應，最終使植物發生形態上的變化。第二信使(secondmessenger)把細胞的受體在接受第一信使的刺激后，就將信號傳遞給了第二信使，從而使植物體發生相應的生理生化反應，或誘導新的mRNA的轉錄，生成新的蛋白質。極性運輸(polartransport)物質只能從植物形態學的一端向另一端運輸而不能倒過來運輸的現象，如植物體內生長素的向基性運輸。乙烯的“三重反應”(tripleresponse)乙烯對植物生長具有的抑制莖的伸長生長、促進莖或根的增粗和使莖橫向生長（即使莖失去負向地性生長）的三方面效應。生長延緩劑(growthretardant)抑制植物亞頂端分生組織生長的生長調節劑，它能抑制節間伸長而不抑制頂芽生長，其效應可被活性GA所解除。生產中廣泛使用的生長延緩劑有矮壯素、烯效唑、縮節安等。生長抑制劑(growthinhibitor)抑制頂端分生組織生長的生長調節劑，它能干擾頂端細胞分裂，引起莖伸長的停頓和破壞頂端優勢，其作用不能被赤霉素所恢復，常見的有脫落酸、青鮮素、水楊酸、整形素等。激素受體(hormonereceptor)能與激素特異結合并引起特殊生理效應的物質，一般是屬于蛋白質。乙烯(ethylene)縮寫為ETH，是一種氣體植物激素，有促進果實成熟、促進植物器官的衰老、脫落等生理作用。茉莉酸(jasmonicacid)縮寫為JA，化學名稱為3-氧-2-(2'-戊烯基)-環戊烷乙酸。有抑制植物生長、萌發、促進衰老、提高抗性等生理作用。水楊酸(salicylicacid)縮寫為SA，即鄰羥基苯甲酸。有生熱、誘導開花和作為抗病的化學信號等功能。油菜素類質類(brassinosteroids)縮寫為BR，被認為是第六類植物激素，最早在油菜花粉中發現，并被提取。有促進細胞伸長和分裂，促進光合作用，提高抗逆性等生理功能。問答題1.簡要說明生長素的作用機理。答：關于生長素的作用機理有兩種假說：“酸生長理論”和“基因活化學說”。(1)酸生長理論（acidgrowththeory）的要點是：①原生質膜上存在著非活化的質子泵(H+-ATP酶)，生長素作為泵的變構效應劑，與泵蛋白結合后使其活化；②活化了的質子泵消耗能量（ATP），將細胞內的H+泵到細胞壁中，導致細胞壁基質溶液的pH下降；③在酸性條件下，H+一方面使細胞壁中對酸不穩定的鍵(如氫鍵)斷裂，另一方面(也是主要的方面)使細胞壁中的某些多糖水解酶（如纖維素酶）活化或增加，從而使連接木葡聚糖與纖維素微纖絲之間的鍵斷裂，細胞壁松弛；④細胞壁松弛后，細胞的壓力勢下降，導致細胞的水勢下降，細胞吸水，體積增大而發生不可逆增長。(2)基因活化學說認為：①生長素與質膜上或細胞質中的受體結合；②生長素-受體復合物誘發肌醇三磷酸（IP3）產生，IP3打開細胞器的鈣通道，釋放中央液泡中的Ca2+，增加細胞溶質Ca2+水平；③Ca2+進入中央液泡，置換出H+，刺激質膜ATP酶活性，使蛋白質磷酸化；④活化的蛋白質因子與生長素結合，形成蛋白質-生長素復合物，移到細胞核，合成特殊mRNA，最后在核糖體形成蛋白質(酶)，合成組成細胞質和細胞壁的物質，引起細胞的生長。3.五大類植物激素合成的前體各是什么物質？答：生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸、乙烯合成的前體物質分別是色氨酸、甲瓦龍酸、異戊烯基焦磷酸和AMP、甲瓦龍酸、甲硫氨酸。赤霉素和脫落酸的前體都來自甲瓦龍酸，所不同的是甲瓦龍酸在長日條件下形成赤霉素，而在短日條件下形成脫落酸。4.試述ETH的生物合成途徑及其調控因素。答：ETH的生物合成途徑為：蛋氨酸→S-腺苷蛋氨酸（SAM）→1-氨基環丙烷-1-羧酸（ACC）→乙烯（ETH）。調控乙烯生物合成的因素有發育因素和環境因素。(1)發育因素①在植物正常生長發育的某些時期，如種子萌發、果實后熟、葉的脫落和花的衰老等階段都會誘導乙烯的產生。②IAA可通過誘導ACC合成酶合成，以誘導乙烯產生。(2)環境因素①O2缺氧將阻礙乙烯的形成。②AVG（氨基乙氧基乙烯基甘氨酸）、AOA（氨基氧乙酸）AVG和AOA能抑制ACC的生成，從而也抑制乙烯的形成。③無機元素在無機離子中，Co2+、Ni2+、Ag+都能抑制乙烯的生成。④逆境各種逆境如低溫、干旱、水澇、切割、碰撞、射線、蟲害等。第八章植物的生長生理內容概況了解生長、分化和發育的概念，以及控制細胞生長和分化的因素；了解組織培養的原理和基本過程；了解種子萌發的特點和影響種子萌發的外界條件；了解植物的生長大周期和生長周期性的表現形式；了解地上部分與地下部分、主莖與側枝、營養生長與生殖生長等植物生長的相關性；了解影響生長的環境因素；了解光敏色素的性質及其在光形態建成中的作用；了解植物向性運動和感性運動的概念及其向重性和向光性的機理。名詞解釋生長(growth)在生命周期中，植物的細胞、組織和器官的數目、體積或干重的不可逆增加過程稱為生長。例如根、莖、葉、花、果實和種子的體積擴大或干重增加都是典型的生長現象。分化(differentiation)從一種同質的細胞類型轉變成形態結構和功能與原來不相同的異質細胞類型的過程稱為分化。它可在細胞、組織、器官的不同水平上表現出來。例如：從受精卵細胞分裂轉變成胚；從生長點轉變成葉原基、花原基；從形成層轉變成輸導組織、機械組織、保護組織等。這些轉變過程都是分化現象。發育(development)在生命周期中，生物的組織、器官或整體，在形態結構和功能上的有序變化過程。它泛指生物的發生與發展極性(polarity)細胞、器官和植株內的一端與另一端在形態結構和生理生化存在差異的現象。如扦插的枝條，無論正插還是倒插，通常是形態學的下端長根，形態學的上端長枝葉。胚狀體（embryoid)在特定條件下，由植物體細胞分化形成的類似于合子胚的結構。胚狀體又稱體細胞胚（somaticembryo)或體胚。胚狀體由于具有根莖兩個極性結構，因此可一次性再生出完整植株。人工種子(artificialseeds)將植物組織培養產生的胚狀體、芽體、及小鱗莖等包裹在含有養分的膠囊內，這種具有種子的功能，并可直接播種于大田的顆粒稱為人工種子，又稱人造種子或超級種子。生物鐘(biologicalclock)生命活動中有內源性節奏的周期變化現象。亦稱生理鐘(physiologicalclock)。由于這種內源性節奏的周期接近24小時，因此又稱為近似晝夜節奏(circadianrhythum)。光形態建成(photomorphogenesis)由光調節植物生長、分化與發育的過程稱為植物的光形態建成，或稱光控發育作用。根冠比(roottopratio，R/T)植物地下部分與地上部分干重或鮮重的比值，它能反映植物的生長狀況以及環境條件對地上部與地下部生長的不同影響。頂端優勢(apicaldominance)植物的頂芽生長占優勢而抑制側芽生長的現象。相對生長速率(relativegrowthrate)縮寫為RGR，在單位時間內植株或器官的增量占原有植株或器官數量的比值。RGR可作為植株生長能力的指標。協調最適溫度能使植株生長最健壯的溫度。協調最適溫度通常要比生長最適溫度低。葉面積比(leafarearatio)縮寫為LAR，是總葉面積除以植株干重的商。LAR代表了植物光合組織與呼吸組織之比。問答題1.細胞的分化受哪些因素控制？答：(1)遺傳基因的表達細胞分化是具有相同基因的細胞有著不同蛋白質產物的表達結果。基因表達要經過兩個過程，即轉錄與翻譯。然而在細胞分化時的基因表達控制主要發生在轉錄水平上，因此，細胞分化的本質就是不同類型的細胞專一地激活了某些特定基因，再使它轉錄成特定的mRNA的過程。(2)細胞極性極性是細胞分化的前提，細胞極性的建立會引發不均等分裂，使兩個子細胞的大小和內含物不等，由此引起分裂細胞的分化。(3)環境條件光照、溫度、營養、pH、離子、電勢以及地球的引力等環境條件都能影響細胞的分化。如短日照處理，可誘導菊花提前開花；低溫處理，能使小麥通過春化而進入幼穗分化；對作物多施氮肥，則能使其延遲開花。(4)植物激素植物激素能誘導細胞的分化，如IAA有誘導維管組織分化的作用；改變培養基中生長素和細胞激動素的比例，可改變愈傷組織的向根還是向芽的分化。2.產生頂端優勢的可能原因是什么？答：(1)產生頂端優勢的原因有多種假說用來解釋，但一般都認為這與營養物質的供應和內源激素的調控有關。①“營養”假說認為頂芽是一個“營養庫”，它在胚中就形成，發育早，輸導組織也較發達，能優先獲得營養而生長，側芽則由于養分缺乏而被抑制。②“激素抑制”假說認為頂端優勢是由于生長素對側芽的抑制作用而產生的。植物頂端形成的生長素，通過極性運輸，下運到側芽，側芽對生長素比頂芽敏感而使生長受抑制。③營養轉移假說認為：生長素既能調節生長，又能控制代謝物的定向運轉，植物頂端是生長素的合成部位，高濃度的IAA使其保持為生長活動中心和物質交換中心，將營養物質調運至莖端，因而不利側芽的生長。④細胞分裂素假說認為細胞分裂素能促進側芽萌發，解除頂端優勢。已知生長素可影響植物體內細胞分裂素的含量與分布。頂芽中含有高濃度的生長素，其一方面可促使由根部合成的細胞分裂素更多地運向頂端；另一方面，影響側芽中細胞分裂素的代謝或轉變。⑤原發優勢假說認為器官發育的先后順序可以決定各器官間的優勢順序，即先發育的器官的生長可以抑制后發育器官的生長。頂端合成并且向外運出的生長素可以抑制側芽中生長素的運出，從而抑制側芽生長。多種假說有一點是共同的，即都認為頂端是信號源。這信號源就是由頂端產生并極性向下運輸的生長素，它直接或間接地調節著其它激素、營養物質的合成、運輸與分配，從而促進頂端生長而抑制側芽的生長。3.試述光對植物生長的影響。答：(1)間接作用即為光合作用。由于植物必須在較強的光照下生長一定的時間才能合成足夠的光合產物供生長需要，所以說，光合作用對光能的需要是一種“高能反應”。(2)直接作用指光對植物形態建成的作用。由于光形態建成只需短時間、較弱的光照就能滿足，因此，光形態建成對光的需要是一種“低能反應”。光對植物生長的直接作用表現在以下幾方面：①影響種子萌發需光種子的萌發受光照的促進，而需暗種子的萌發則受光抑制。②黃化苗的轉綠植物在黑暗中生長呈黃化，表現出莖葉淡黃、莖桿細長、葉小而不伸展等狀態。若給黃化植株照光就能使莖葉逐漸轉綠，這主要是葉綠素和葉綠體的形成需在光下形成。③控制植物的形態葉的厚度和大小，莖的高矮，分枝的多少、長度、根冠比等都與光照強弱和光質有關。如UV-B能使核酸分子結構破壞，多種蛋白質變性，IAA氧化，細胞的分裂與伸長受阻，從而使植株矮化、葉面積減少。④日照時數影響植物生長與休眠絕大多數多年生植物都是長日照條件下促進生長、短日照條件誘導休眠。⑤與植物的運動有關如向光性，即植物器官對受單方向光照射所引起的彎曲生長現象，通常莖葉有正向光性，而根有負向光性。另外，一些豆科植物葉片的晝開夜合，氣孔運動等都受光的調節。第九章植物的成花生理內容概況了解春化作用的概念、反應類型、植物通過春化的條件、春化作用的機理以及春化作用在農業生產上的應用。了解光周期現象的發現和光周期類型、光周期誘導的機理、光敏色素在成花誘導中的作用以及光周期理論在農業生產上的應用。了解花器官形成和性別表現，了解從營養生長到生殖生長的過渡、性別分化與表達的一般規律以及了解一些有效的調控措施。名詞解釋花熟狀態（ripenesstoflowerstate）植物經過一定的營養生長期后具有了能感受環境條件而誘導開花的生理狀態被稱為花熟狀態。花熟狀態是植物從營養生長轉為生殖生長的轉折點。春化作用（vernalization）低溫誘導促使植物開花的作用叫春化作用。一般冬小麥等冬性禾谷類作物和某些二年生植物以及一些多年生草本植物的開花都需要經過春化作用。春化處理（vernalization）對萌動的種子或幼苗進行人為的低溫處理，使之完成春化作用促進成花的措施稱為春化處理。解除春化（devernalization）在植物春化過程結束之前，將植物放到較高的生長溫度下，低溫的效果會被減弱或消除，這種現象稱為去春化作用或解除春化。再春化作用（revernalization）大多數去春化的植物返回到低溫下，又可重新進行春化，而且低溫的效應是可以累加的，這種解除春化后，再進行春化的現象稱再春化作用。光周期現象（photoperiodism）自然界一晝夜間的光暗交替稱為光周期。晝夜的相對長度對植物生長發育的影響叫做光周期現象。植物的開花、休眠和落葉，以及鱗莖、塊莖、球莖的形成，都受日照長度調節，即都存在光周期現象。但其中研究得最多的是植物成花的光周期誘導。日中性植物(day-neutralPlant，DNP)成花對日照長度不敏感，只要其它條件滿足，在任何長度的日照下均能開花的植物。如月季，黃瓜等。臨界日長（criticaldaylength）引起長日植物成花的最短日照長度或引起短日植物成花的最長日照長度。如長日植物天仙子的臨界日長約為11小時，短日植物蒼耳的臨界日長約為15.5小時。臨界暗期（criticaldarkperiod）引起短日植物成花的最短暗期長度或長日植物成花的最長暗期長度。同臨界日長相比，臨界暗期對誘導成花更為重要。光周期誘導（photoperiodicinduction）植物在達到一定的生理年齡時，經過一定天數的適宜光周期處理，以后即使處于不適宜的光周期下，仍能保持這種刺激的效果而開花，這種誘導效應叫做光周期誘導。成花決定態（floraldeterminatedstate）植物經過一定時期的營養生長后，就能感受外界信號（低溫和光周期）產生成花刺激物，成花刺激物被運輸到莖端分生組織，在那里發生一系列誘導反應，使分生組織進入一個相對穩定的能誘導成花的狀態，這種狀態被稱為成花決定態。問答題1.設計一個簡單實驗來證明植物感受低溫的部位為莖尖生長點。答：低溫誘導促使植物開花的作用就叫春化作用。植物感受低溫的部位是莖的生長點或其它能進行細胞分裂的組織。將植物放在溫暖的室內，只對某一部位進行低溫處理，若能使植物開花，即能證明處理部位為低溫感受部位。例如可選用盆栽芹菜進行實驗，將芹菜植物放在溫暖的室內，莖尖用膠管纏繞，通入冷水，芹菜莖尖經低溫處理可開花，反之，如果將芹菜植株放入低溫室內，向纏繞莖尖的膠管通入溫水，芹菜則不能開花。上述結果能證明植物感受低溫的部位是莖尖生長點。2.為什么說光敏色素在植物的成花誘導中起重要作用？答：當植物處于適宜的光照條件下誘導成花，并用各種單色光在暗期進行閃光處理，幾天后觀察花原基的發生，結果顯示：阻止短日植物和促進長日植物成花的作用光譜相似，都是以600～660nm波長的紅光最有效；且紅光促進開花的效應可被遠紅光逆轉。這表明光敏色素參與了成花反應。光的信號是由光敏色素接受的。光敏色素對成花的作用與Pr和Pfr的可逆轉化有關，成花作用不是決定于Pr和Pfr的絕對量，而是受Pfr/Pr比值的影響。低的Pfr/Pr比值有利短日植物成花，而相對高的Pfr/Pr比值有利長日植物成花。3.用實驗說明暗期和光期在植物的成花誘導中的作用。答：對植物進行不同時間長度的光暗處理，可以發現：①短日植物需暗期長于一定時數才能開花，如暗期長度縮短將不能開花；②光暗的相對長度不是光周期現象中的決定因子；③用短時間的黑暗打斷光期，并不影響光周期成花誘導；④用閃光處理中斷暗期，則使短日植物不能開花，繼續營養生長，相反地，反而誘導了長日植物開花。這些結果說明，在植物的光周期誘導成花中，暗期的長度是植物成花的決定因素。以上強調了暗期的重要性，并不是說光期不重要，只有在適當暗期以及晝夜交替作用下，植物才能正常開花。暗期的長度決定植物是否發生花原基，而光期長度決定了花原基的數量，如果沒有光期的光合作用，那么花原基分化所需的養料也就沒有了。光期的作用不僅與光合作用有關，而且對成花誘導本身也有關系。如大豆固定在16小時暗期和不同長度光期條件下生長，結果指出：①當光期長度小于2小時時，植株不能開花；②在2～10小時的范圍內，隨光期長度增加開花數也增加；③當光期長度大于10小時后，開花數反而下降。實驗表明，只有在適當的光暗交替條件下，植物才能正常開花。4.簡述光周期反應類型與植物原產地的關系。答：一般起源于熱帶和亞熱帶地區的植物多屬于短日植物，因為這些地區終年的日照長度都接近12小時，沒有更長的日照條件；起源于寒帶地區的植物多屬于長日植物，因為這些地區的生長季節正好處于較長日照的時期；中緯度地區則長日短日植物共存。在同一緯度地區，長日植物多在日照較長的春末和夏季開如小麥、油菜等；而短日植物則都在日照較短的秋季開花，如晚稻、大豆、菊花等。第十章植物的生殖和衰老內容概況了解花粉的構造、主要成分、花粉萌發和花粉管的生長；掌握被子植物中存在的兩種自交不親和性及其特點，了解克服不親和的方法；了解胚和胚乳的發育，以及種子中貯藏物質的積累過程；熟悉果實的生長模式、單性結實現象和果實成熟時的變化；掌握種子和芽的休眠并了解其調控方法；熟悉植物衰老時的生理生化變化和引起衰老的原因、影響衰老的因素；掌握器官脫落的細胞學及生物化學過程，并了解影響脫落的內外因素及調控方法。名詞解釋識別反應(recognitionresponse)識別是細胞分辨“自己”與“異己”的一種能力，表現在細胞表面分子水平上的化學反應和信號傳遞。本文中的識別反應是指花粉粒與柱頭間的相互作用，即花粉壁蛋白和柱頭乳突細胞壁表層蛋白薄膜之間的辨認反應，其結果表現為“親和”或“不親和”。親和時花粉粒能在柱頭上萌發，花粉管能伸入并穿過柱頭進入胚囊受精；不親和時，花粉則不能在柱頭上萌發與伸長，或不能進入胚囊發生受精作用。集體效應(groupeffect)在一定面積內，花粉數量越多，花粉萌發和花粉管的生長越好的現象。無融合生殖(apomixis)被子植物中由未經受精的卵或胚珠內某些細胞直接發育成胚的現象。單性結實(parthenocarpy)不經過受精作用，子房直接發育成果實的現象。單性結實一般都形成無籽果實，故又稱“無籽結實”。強迫休眠(epistoticdormancy)由于不利于生長的環境條件引起的植物休眠。如秋天樹木落葉后芽的休眠。生理休眠(physiologicaldormancy)在適宜的環境條件下，因為植物本身內部的原因而造成的休眠。如剛收獲的小麥種子的休眠。頑拗性種子(recalcitrantseed)指成熟時有較高的含水量，貯藏中忌干燥和低溫的種子，如茭白、菱、椰子、芒果等種子。這些種子采收后不久便可自動進入萌發狀態，一旦脫水即影響其萌發，導致生活力迅速喪失。因而人們曾稱頑拗性種子為“短命種子”。衰老(senescence)在正常條件下發生在生物體的機能衰退并逐漸趨于死亡的現象。指植物的細胞、組織、器官或整個植株的生理功能衰退的現象。脫落(abscission)植物細胞、組織或器官脫離母體的過程。脫落有三種類型：一是正常脫落，由于衰老或成熟引起的脫落，比如果實和種子的成熟脫落；二是生理脫落，因植物自身的生理活動而引起的脫落，如營養生長與生殖生長競爭、源與庫不協調等引起的脫落；三是脅迫脫落，因逆境條件引起的脫落。離區(abscissionzone)離區是指分布在葉柄、花柄、果柄等基部一段區域中經橫向分裂而形成的幾層細胞。離層(abscissionlayer)是離區中發生脫落的部位。胚胎發育晚期豐富蛋白(lateembryogenesisabundantprotein)縮寫為LEA，其特點是具有很高的親水性和熱穩定性，并可被ABA和水分脅迫等誘導合成，在種子成熟脫水過程中起到保護細胞免受傷害的作用。自由基(freeradical)帶有未配對電子的離子、原子、分子以及基團的總稱。根據自由基中是否含有氧，可將自由基分為氧自由基和非含氧自由基。自由基的特點是：①不穩定，壽命短；②化學性質活潑，氧化能力強；③能持續進行鏈式反應。問答題1.植物受精后，雌蕊的代謝主要有哪些變化？答：植物受精后，雌蕊的代謝變化主要表現在：(1)受精后雌蕊的呼吸速率一般要比未受精的高，并有起伏變化。(2)生長素和細胞分裂素等含量顯著增加。(3)營養物質向雌蕊的輸送增強。2.肉質果實成熟期間在生理生化上有哪些變化？答：(1)糖含量增加果實成熟后期，淀粉轉變成可溶性糖，使果實變甜。(2)有機酸減少未成熟的果實中積累較多的有機酸，使果實出現酸味。隨著果實的成熟，含酸量逐漸下降，這是因為：①有機酸的合成被抑制；②部分酸轉變成糖；③部分酸被用于呼吸消耗；④部分酸與K+、Ca2+等陽離子結合生成鹽。(3)果實軟化這與果肉細胞壁物質的降解有關，如中層的不溶性的原果膠水解為可溶性的果膠或果膠酸。(4)揮發性物質的產生主要是產生酯、醇、酸、醛和萜烯類等一些低分子化合物，使成熟果實發出特有的香氣。(5)澀味消失有些果實未成熟時有澀味，這是由于細胞液中含有單寧等物質。隨著果實的成熟，單寧可被過氧化物酶氧化成無澀味的過氧化物，或凝結成不溶性的單寧鹽，還有一部分可以水解轉化成葡萄糖，因而澀味消失。(6)色澤變化隨著果實的成熟，多數果色由綠色漸變為黃、橙、紅、紫或褐色。與果實色澤有關的色素有葉綠素、類胡蘿卜素、花色素和類黃酮素等。葉綠素破壞時果實褪綠，類胡蘿卜素使果實呈橙色，花色素形成使果實變紅，類黃酮素被氧化時果實變褐。3.引起植物衰老的可能因素有哪些？答：(1)自由基損傷衰老時SOD活性降低和脂氧合酶活性升高，會導致生物體內自由基產生與消除的平衡被破壞，以致積累過量的自由基，對細胞膜及許多生物大分子產生破壞作用，如加強酶蛋白的降解、促進脂質過氧化反應、加速乙烯產生、引起DNA損傷、改變酶的性質等，進而引發衰老。(2)蛋白質水解當中央液泡膜蛋白與蛋白水解酶接觸而引起膜結構變化時即啟動衰老過程，蛋白水解酶進入細胞質引起蛋白質水解，從而使植物衰老與死亡。(3)激素失去平衡抑制衰老的激素（如CTK、IAA、GA、BR、PA等）和促進衰老的激素（如Eth、ABA、JA等）之間不平衡時或促進衰老的激素增高時可加快衰老進程。(4)營養虧缺和能量耗損營養虧缺和能量耗損的加快會加速衰老。第十一章植物的抗逆生理內容概況了解抗逆生理、逆境蛋白概念、植物在逆境下的形態變化與代謝特點；了解滲透調節與抗逆性的關系、膜保護物質與自由基的平衡；了解植物激素在抗逆性中的作用；了解低溫和高溫對植物的傷害以及植物抗寒和耐熱的機理與途徑；了解干旱和濕澇對植物的傷害以及植物抗旱、抗澇的機理與途徑；了解病蟲對植物的傷害以及植物的抗病性和抗蟲性；了解鹽分過多對植物的危害以及植物抗鹽性及其提高途徑；了解大氣、水體、土壤等環境污染對植物的傷害，植物抗環境污染機理與途徑，以及進行環境保護必要性；了解抗逆生理與農業生產的關系，掌握提高作物抗逆性的途徑。名詞解釋逆境(environmentalstress)對植物生存生長不利的各種環境因素的總稱。逆境的種類可分為生物逆境、理化逆境等類型。抗性(resistance)植物對逆境的抵抗和忍耐能力。包括避逆性、御逆性和耐逆性。滲透調節(osmoregulation，osmoticadjusment)有些高等植物在遭受干旱、高溫、鹽漬等脅迫時，細胞就會通過代謝變化來改變溶液濃度，以維持其壓力勢能夠處于相對不變的狀態，從而保證生理活動能夠正常進行。它的具體表現是細胞內大量合成脯氨酸、甜菜堿等有機物質，從而提高細胞液的濃度，降低其滲透勢。這樣植物就可以有效地保持其體內的水分，適應水分脅迫環境，這種現象稱