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植物细胞结构与功能

2017-10-01 50页 doc 411KB 172阅读

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植物细胞结构与功能植物细胞结构与功能 绪 论 (一) 填空题 1、 1917年, 在美国的《植物学公报》(Batanical Gazette)发表了“钡、锶、铈对水绵属 的特殊作用”一文,这是中国人应用近代科学方法研究植物生理学的第一篇文献。 钱崇澍。 2、“南罗北汤”是两位著名的中国植物生理学家。他们是上海的 和北京 。 罗宗洛 汤佩松。 3、植物生理学是研究 的科学,属于 范畴,因此,其主要研究方法是 。 植物、特别是高等植物生命活动规律和机理 实验生物学 实验法 4、1882 编者的“植物生理学”讲义问世。随后 发表一部三...
植物细胞结构与功能
植物细胞结构与功能 绪 论 (一) 填空题 1、 1917年, 在美国的《植物学公报》(Batanical Gazette)发表了“钡、锶、铈对水绵属 的特殊作用”一文,这是中国人应用近代科学方法研究植物生理学的第一篇文献。 钱崇澍。 2、“南罗北汤”是两位著名的中国植物生理学家。他们是上海的 和北京 。 罗宗洛 汤佩松。 3、植物生理学是研究 的科学,属于 范畴,因此,其主要研究方法是 。 植物、特别是高等植物生命活动规律和机理 实验生物学 实验法 4、1882 编者的“植物生理学”讲义问世。随后 发表一部三卷本“植物生理学”使植物生理学成为一门具完整体系的独立学科。 萨克斯(Sachs) 费弗尔(Pfeffer)。 5、 被认为是现代植物生理学的二位主要创始人。 A、J.B.van Helmont和J.Woodward B、J.Sachs和W.Pfeffer C、S.Hales和N.T.de Saussure D、O(R(Hoagland和D.Arnon B 6、 被认为是中国最早的三位植物生理学家。 A、 钱崇澍、张珽和李继侗 B、 罗宗洛、汤佩松和殷宏章 C、 吴相钰、曹宗巽和阎龙飞 D、 汤玉玮、崔澄和娄成后 A 7、《论气》这部学术著作成书于1637年。在其“水尘”一章中提出了“人一息不食气则不生,鱼一息不食水则死”的著名论断,并生动地描述了得出这一结论的事实根据。因此,我国学者认为世界上最早进行呼吸实验的是我们中国人,也就是《论气》一书的作者 。 A、宋应星 B、沈 括 C、贾思勰 D、李时珍 A 1 8、1648年, 将一棵5lb(2.27kg)重的柳树栽种在一桶称量过的土壤中,每天除了给柳树浇灌雨水外,不再供应其他物质。5年后,这小树长成一棵重达169lb(76.66kg)的大树,土壤的重量只减少了2oz(56.7g)。由此,他合乎逻辑地、但是错误地得出结论:柳树是由水构成的。 A、J.B.van Helmont B、W.Pfeffer C、J.Sachs D、N.A.Maximov A 9、矿质营养学说是由德国的 1840年建立的。 A、J.von Liebig B、J.B.van Helmont C、W.Knop D、J.Sachs A 10、1771年,英国牧师兼化学家 用蜡烛、老鼠、薄荷及钟罩进行试验,结果发现植物能释放氧气,并能气经过动物呼吸后的污浊空气更新。 A、J.Ingenhouse B、J.Priestly C、J.Sachs D、N.T.de Saussure (二)简答题 1(与其他生物相比较,绿色植物代谢活动有哪些显著的特点, 答:植物的基本组成物质如蛋白质、糖、脂肪和核酸以及它们的代谢都与其他生物(动物、微生物)大同小异。但是,植物本身的代谢活动有一些独特的地方,如:?绿色植物代谢活动的一个最大特点,是它的“自养性”,绿色植物不需要摄取现成的有机物作为食物来源,而能以太阳光能作动力,用来自空气中的C0和主要来自土壤中的水及矿物质合成有机物,因而是现代地球2 上几乎一切有机物的原初生产者;?植物扎根在土中营固定式生活,趋利避害的余地很小,必须能适应当地环境条件并演化出对不良环境的耐性与抗性;?植物的生长没有定限,虽然部分组织或细胞死亡,仍可以再生或更新,不断地生长;?植物的体细胞具全能性,在适宜的条件下,一个体细胞经过生长和分化,就可成为一棵完整的植株。 因此作为研究植物生命活动规律以及与环境相互关系的科学--植物生理学在实践上、理论上都具有重要的意义,是大有可为的。 2(请简述植物生理学在中国的发展情况。 答:在科学的植物生理学诞生之前,我国劳动人民在生产劳动中已积累并记载下了丰富的有关植物生命活动方面的知识,其中有些方法至今仍在民间应用。 比较系统的实验性植物生理学是20世纪初开始从国外引进的。20世纪20,30年代钱崇澍、李继侗、罗宗洛、汤佩松等先后留学回国,在南开大学、清华大学、中央大学等开设了植物生理学课程、建立植物生理实验室,为中国植物生理学的发展奠定了基础。1949年以后,植物生理的研究和教学工作发展很快,设有中国科学院上海植物生理研究所(现改名为中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所);各大地区的植物研究所及各高等院校中,设有植物生理学研究室(组)或教研室(组);农林等部门设立了作物生理研究室(组)。中国植物生理学会自1963年成立后,已召开过多次全国性的代表大会,许多省、市、自治区陆续成立了地方性植物生理学会。中国植物生理学会主办了《植物生理学报》(现改名《植物生理与分子生物学学报》)和《植物生理学通讯》两刊物,北京植物生理学会主办有不定期刊物《植物生理生化进展》。 中国植物生理学会会员现在已发展到5000余人,植物生理学的研究队伍在不断壮大,在有关植物生理学的各个领域里,都开展了工作,有些工作在国际植物生理学领域中已经占有一席之地。目前在中国植物生理学主要研究方向有:? 功能基因组学研究:水稻及拟南芥的突变群体构建,基因表达谱和DNA芯片,转录因子,细胞分化和形态建成。? 分子生理与生物化学研究:光合作用,植物和微生物次生代谢,植物激素作用机理,光信号传导和生物钟,植物蛋白质 2 组学研究。? 环境生物学和分子生态学研究:植物-昆虫相互作用,植物,微生物相互作用,共生固氮,植物和昆虫抗逆及对环境的适应机制,现代农业,空间生物学。? 基因工程与生物技术:植物遗传转化技术,优质高抗农作物基因工程,植物生物反应器等。 为了更好地适应当今植物生理学领域的发展趋势,中国植物生理学界的广大科技工作者将继承和发扬老一辈的爱祖国、爱科学的优良传统,将分子、生化、生物物理、遗传学等学科结合起来,在植物的细胞、组织、器官和整体水平,研究结构与功能的联系及其与环境因素的相互作用等,以期在掌握植物生理过程的分子机理,促进农业生产、改善生态环境、促进人与自然和谐发展的过程中发挥更大的作用。 植物细胞结构与功能 (一)名词解释 1(原核细胞(prokaryotic-cell) 无典型细胞核的细胞,其核质外面无核膜,细胞质中缺少复杂的内膜系统和细胞器。由原核细胞构成的生物称原核生物(prokaryote)。细菌、蓝藻等低等生物属原核生物。 2(真核细胞(eukaryotic-cell) 具有真正细胞核的细胞,其核质被两层核膜包裹,细胞内有结构与功能不同的细胞器,多种细胞器之间有内膜系统联络。由真核细胞构成的生物称为真核生物(eukayote)。高等动物与植物属真核生物。 3(原生质体(protoplast) 除细胞壁以外的细胞部分。包括细胞核、细胞器、细胞质基质以及其外围的细胞质膜。原生质体失去了细胞的固有形态,通常呈球状。 4(细胞壁(cell-wall) 细胞外围的一层壁,是植物细胞所特有的,具有一定弹性和硬度,界定细胞的形状和大小。典型的细胞壁由胞间层、初生壁以及次生壁组成。 5(生物膜(biomembrane) 即构成细胞的所有膜的总称,它由脂类和蛋白质等组成,具有特定的结构和生理功能。按其所处的位置可分为质膜和内膜。 6(共质体(symplast) 由胞间连丝把原生质(不含液泡)连成一体的体系,包含质膜。 7(质外体(apoplast) 由细胞壁及细胞间隙等空间(包含导管与管胞)组成的体系。 8(内膜系统(endomembrane-system) 是那些处在细胞质中,在结构上连续、功能上关联的,由膜组成的细胞器总称。主要指核膜、内质网、高尔基体以及高尔基体小泡和液泡等。 9(细胞骨架(cytoskeleton) 指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系,包括微管、微丝和中间纤维等,它们都由蛋白质组成,没有膜的结构,互相联结成立体的网络,也称为细胞内的微梁系统(microtrabecular system)。 10(细胞器(cell-organelle) 细胞质中具有一定形态结构和特定生理功能的细微结构。依被膜的多少可把细胞器分为:双层膜细胞器如细胞核、线粒体、质体等;单层膜细胞器如内质网、液泡、高尔基体、蛋白体等;无膜细胞器如核糖体、微管、微丝等。 11(质体(plastid) 植物细胞所特有的细胞器,具有双层被膜,由前质体分化发育而成,包括淀粉体、叶绿体和杂色体等。 12(线粒体(mitochondria) 真核细胞的一种半自主的细胞器。呈球状、棒状或细丝状等,由双层膜组成的囊状结构;其内膜向腔内突起形成许多嵴,主要功能进行三羧循环和氧化磷酸化作用,将有机物中贮存的能量逐步释放出来,供应细胞各项生命活动的需要,故有“细胞动力站”之称。线粒体能自行分裂,并含有DNA、RNA和核糖体,能进行遗传信息的复制、转录与翻译,但由于遗传信息量不足,大部分蛋白质仍需由细胞核遗传系统提供,故其只具半自主性。 13(微管(microtubule) 存在于动植物细胞质内的由微管蛋白组成的中空的管状结构。其主要功能除起细胞的支架作用和参与细胞器与细胞运动外,还与细胞壁、纺缍丝、中心粒的形成有关。 14(微丝(microfilament) 由丝状收缩蛋白所组成的纤维状结构,类似于肌肉中的肌动蛋白, 3 可以聚集成束状,参与胞质运动、物质运输,并与细胞感应有关。 15(内质网(endoplasmic-reticulum) 交织分布于细胞质中的膜层系统,内与细胞核外被膜相连,外与质膜相连,并通过胞间连丝与邻近细胞的内质网相连。内质网是物质合成的场所,参与细胞器和细胞间物质和信息的传递。 16(高尔基体(Golgi-body) 由若干个由膜包围的扁平盘状的液囊垛叠而成的细胞器,它能向细胞质中分泌囊泡(高尔基体小泡),与物质集运和分泌、细胞壁形成、大分子装配等有关。 17(核小体(nucleosome) 构成染色质的基本单位,每个核小体包括200bp的DNA片断和8个组蛋白分子。 18(液泡(vacuole) 植物细胞特有的,由单层膜包裹的囊泡。它起源于内质网或高尔基体小泡。在分生组织细胞中液泡较小且分散,而在成熟植物细胞中小液泡被融合成大液泡。在转运物质、调节细胞水势、吸收与积累物质方面有重要作用。 19(溶酶体(lysosome) 是由单层膜包围,内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器,具有消化生物大分子,溶解细胞器等作用。如溶酶体破裂,酸性水解酶进入细胞质,会引起细胞的自溶。 20(核糖体(ribosome) 细胞内参与合成蛋白质的颗粒状结构,亦称核糖核蛋白体。无膜包裹,大致由等量的RNA和蛋白质组成,大多分布于胞基质中,呈游离状态或附于粗糙型内质网上,少数存在于叶绿体、线粒体及细胞核中。核糖体是蛋白质合成的场所,游离于胞基质的核糖体往往成串排列在mRNA上,组成多聚核糖体(polysome),这样一条mRNA链上的信息可以同时用来合成多条同样的多肽链。 21(核糖核酸(ribose-nucleic-acid) 即含核糖的核酸。它由多个核苷酸通过磷酸二酯键连接而成,细胞内的核糖核酸因其功能和性质的不同,分为三种:?转移核糖核酸(tRNA),在蛋白质生物合成过程中,起着携带和转移活化氨基酸的作用;?信使核糖核酸(mRNA),是合成蛋白质的;?核糖体核糖核酸(rRNA),同蛋白质一起构成核糖体,后者是蛋白质合成的场所。 22(胞间连丝(plasmodesma) 穿越细胞壁,连接相邻细胞原生质(体)的管状通道,其通道可由质膜或内质网膜或连丝微管所构成。 23(流动镶嵌模型(fluid-mosaic-model) 由辛格尔和尼柯尔森提出的解释生物膜结构的模型,认为液态的脂质双分子层中镶嵌着可移动的蛋白质,使膜具有不对称性和流动性。 24(细胞全能性(totipotency) 指每一个细胞中都包含着产生一个完整机体的全套基因,在适宜条件下,能形成一个新的个体。细胞的全能性是组织培养的理论基础。 25(细胞周期(cell-cycle) 从一次细胞分裂结束形成子细胞到下一次分裂结束形成新的子细胞所经历的时期。可以分为G期、S期、G期、M期四个时期。 12 26(G期:第1间隙期(gap),又称DNA合成前期(pre-synthetic phase),从有丝分裂完成到11 DNA复制之前的时期,进行rRNA、mRNA、tRNA与蛋白质的合成,为DNA复制作准备。 27(S期 DNA复制期(synthetic phase)。主要进行DNA及有关组蛋白的合成。 28(G期:第2间隙期(gap),又称DNA合成后期(post-synthetic phase),指DNA复制完到22 有丝分裂开始的一段间隙,主要进行染色体的精确复制,为有丝分裂作准备。 29(M期 有丝分裂期(mitosis),按前期(prophase)、中期(metaphase)、后期(anaphase)和末期(telophase)的次序进行细胞分裂。 30(周期时间(time of cycle) 完成一个细胞周期所需的时间。 31(细胞程序化死亡(programmed cell death) 为了自身发育及抵抗不良环境的需要而主动地结束细胞生命。 32(分室作用:细胞的膜系统不仅把细胞与外界环境隔开,而且把细胞内的空间分隔开,使细胞内部区域化,即形成各种细胞器,从而使细胞的代谢活动“按室进行”。 33(外在蛋白:又称外周蛋白,它们以静电或离子键等较弱的共价键与膜脂相连,分布在膜外表面,结合不牢固。 4 34(内在蛋白:又称为螯合蛋白,它们与膜脂的结合形式多种多样,有的横跨整个膜,也叫(二)填空 1(指出图中植物细胞各部分的名称:? ,? ,? ,? ,? ,? ,? ,? 。(质体或叶绿体,线粒体,核模,质膜,细胞壁,内质网,高尔基体,液泡膜) 跨膜蛋白;有的与外在蛋白结合以多酶复合合体形式与膜脂结合;有的则以疏水部分和亲水部分分别与磷脂的疏水、亲水基团结合。 2(植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征 是 、 和 。(大液泡,叶绿体,细胞壁) 3(植物细胞的胞间连丝的主要生理功能有 和 两方面。(物质交换,信号传递) 4(原生质体包括 、 和 。(细胞膜,细胞质,细胞核) 5(当原生质处于 状态时,细胞代谢活跃,但抗逆性弱;当原生质呈 状态时,细胞生理活性低,但抗性强。(溶胶,凝胶) 6(典型的植物细胞壁由 、 和 组成。(胞间层,初生壁,次生壁) 7(纤维素是植物细胞壁的主要成分,它是由D-葡萄糖残基以 键相连的无分支的长链。(β-1,4-糖苷) 8(生物膜的化学组成基本相同,都是以 和 为主要成分的。(蛋白质,脂类) 9(根据蛋白质在膜中的排列部位及其与膜脂的作用方式,膜蛋白可分 为 和 。(外在蛋白,内在蛋白) 5 10(生物膜的不对称性主要是由于 和 的不对称分布造成的。(脂类,蛋白质) 11(除细胞核外,有的细胞器如 和 中也含有DNA。(叶绿体,线粒体) 12(在细胞有丝分裂过程中,牵引染色体向细胞两极移动的纺缍体是由 构成的。(微管) 13(植物细胞的骨架是细胞中的蛋白质纤维网架体系,包 括 、 和 等。(微管,微丝,中间纤维) 14(一般在粗糙型内质网中主要合成 ,而光滑型内质网中主要合成 。(蛋白质,糖蛋白的寡糖链和脂类) 15(植物的内膜系统主要包括 、 、 和液泡等。(核膜,内质网,高尔基体) 16(在细胞中高尔基体除参与细胞壁形成和生物大分子装配外,还参 与 和 。(物质集运,物质分泌) 17(植物衰老过程中,衰老细胞的大部分内含物被由 释放的水解酶水解后,再运送到其他器官再利用。(溶酶体) 18(植物细胞中存在着两种微体,即 和 ,分别与 和 有关。(过氧化物体,乙醛酸体,光呼吸,脂类代谢) 19(圆球体一般在 上形成,是贮藏 的细胞器。(粗糙型内质网,油脂) 20(核糖体主要是由 和 组成的,它是细胞中合成 的场所。(rRNA,蛋白质,蛋白质) 21(很多代谢反应可以在细胞质基质中进行, 如 、 、 和 等。(糖酵解,戊糖磷酸途径,脂肪酸合成,蔗糖合成) 22(植物的细胞周期可以分为四个时期, 即 、 、 和 。(G期,S期,1G期和M期) 2 23(高等植物细胞共有三个基因组, 即 、 和 ,后两组又称为 。(核基因组,叶绿体基因组,线粒体基因组,核外基因组) (三)选择题 1(真核细胞的主要特征是 。D( A(细胞变大 B(细胞质浓 C(基因组大 D(细胞区域化 2(一个典型的植物成熟细胞包括 。C A(细胞膜、细胞质和细胞核 B(细胞质、细胞壁和细胞核 C(细胞壁、原生质体和液泡 D(细胞壁、原生质体和细胞膜 3(中胶层是由果胶多聚物组成的,其中包括 。A( A(果胶酸、果胶和原果胶 B(果胶酸的钙盐和镁盐 C(多聚半乳糖醛酸 D(阿拉伯聚糖 4(原生质胶体的分散相是生物大分子,主要成分是 。B( A(脂类 B(蛋白质 C(淀粉 D(纤维素 5(去掉细胞壁的植物原生质体一般呈球形,这是原生质的 造成的。C( 6 A(弹性 B(粘性 C(张力 D(流动性 6(原生质的粘性与植物的抗逆性有关,当原生质的粘性增加时,细胞代谢活动 ,抗逆性 就 。C( A(强,强 B(弱,弱 C(弱,强 D(弱,弱 7(伸展蛋白是细胞壁中的一种富含 的糖蛋白。C( A(亮氨酸 B(组氨酸 C(羟脯氨酸 D(精氨酸 8(一般说来,生物膜功能越复杂,膜中的 种类也相应增多。A( A(蛋白质 B(脂类 C(糖类 D(核酸 9(下列哪一种代谢活动与生物膜无关: 。C( A(离子吸收 B(电子传递 C(DNA复制 D(信息传递 10(植物细胞内的产能细胞器除线粒体外,还有 。A( A(叶绿体 B(核糖体 C(乙醛酸体 D(过氧化物体 11(下列哪一种不属于质体: 。D( A(淀粉体 B(叶绿体 C.杂色体 D(圆球体 12(花瓣、果实等呈现各种不同的颜色,因为其细胞中含有 。B( A(叶绿体 B(杂色体 C(线粒体 D(圆球体 13(在线粒体内膜内表面有许多小而带柄的颗粒,它们是 。B( A(核糖体 B(H+-ATP酶 C(微体 D(小囊泡 14(不同的植物细胞有不同的形状,这主要是由于细胞质中 的定向排列,而影响细胞壁微纤丝的排列。C( A(微丝 B(内质网 C(微管 D(高尔基体 15(微体有两种,即: 。B( A(叶绿体和质体 B(过氧化物体和乙醛酸体 C(线粒体和叶绿体 D(圆球体和溶酶体 16(植物细胞原生质的流动一般是由 驱动的。A( A(微丝 B(微管 C(肌动蛋白 D(韧皮蛋白 17(微管主要是由 和 两种亚基组成的异二聚体。A( A(α-微管蛋白,β-微管蛋白 B(微管蛋白,原纤丝 C(收缩蛋白,肌动蛋白 D(微管,微丝 18(植物细胞的区隔化主要靠 来完成。D( A(高尔基体 B(液泡 C(细胞膜 D(内质网 19(被称为细胞的自杀性武器的是 。B( A(微体 B(溶酶体 C(内质网 D(高尔基体 20(下列哪个过程不属于细胞程序性死亡: 。C( A(导管形成 B(花粉败育 C(冻死 D(形成病斑 (四)简答题 1(为什么说真核细胞比原核细胞进化, 答:原核细胞没有明显的由核膜包裹的细胞核,只有由若干条线型DNA构成的拟核体,细胞体积一般很小,质膜与细胞质的分化简单,除核糖体外,没有其它亚细胞结构,主要以无丝分裂方式繁殖。而真核细胞有明显的由两层核膜包裹的细胞核,细胞体积较大,细胞质高度分化形成了各种大小不一和功能各异的细胞器,各种细胞器之间通过膜的联络形成了一个复杂的内膜系统,细胞分裂以有丝分裂为主。由于真核细胞出现复杂的内膜系统和高度分化的细胞器,使细胞结构区域化,代谢效率提高,遗传物质稳定,能组成高等的真核生物。两者相比,真核细胞显然要比原核细胞进化得多。 7 2(典型的植物细胞与动物细胞的最主要差异是什么,这些差异对植物生理活动有什么影响, 答:典型的植物细胞中存在大液泡和质体,细胞膜外还有细胞壁,这些都是动物细胞所没有的,这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环境具有重要的作用。例如大液泡的存在使植物细胞与外界环境构成一个渗透系统,调节细胞的吸水机能,维持细胞的挺度,另外液泡也是吸收和积累各种物质的场所。质体中的叶绿体使植物能进行光合作用;而淀粉体能合成并贮藏淀粉。细胞壁不仅使植物细胞维持了固有的形态,而且在物质运输、信息传递、抗逆防病等方面起重要作用。 3(原生质的胶体状态与其生理代谢有什么联系, 答:原生质胶体有溶胶与凝胶两种状态,当原生质处于溶胶状态时,粘性较小,细胞代谢活跃,分裂与生长旺盛,但抗逆性较弱。当原生质呈凝胶状态时,细胞生理活性降低,但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高,有利于植物度过逆境。在植物进入休眠时,原生质胶体从溶胶状态转变为凝胶状态。 4(高等植物细胞有哪些主要细胞器,这些细胞器的结构特点与生理功能有何联系, 答:高等植物细胞内含有叶绿体、线粒体、微管和微丝、内质网、高尔基体、液泡等细胞器。这些细胞器在结构与功能上有密切的联系。 (1)叶绿体 具有双层被膜,其中内膜为选择透性膜,这对控制光合作用的底物与产物输出叶绿体以及维持光合作用的环境起重要作用。类囊体是由封闭的扁平小泡组成,膜上含有叶绿体色素和光合电子传递体,这与其具有的光能吸收、电子传递与光合磷酸化等的光反应功能相适应。而C0同化的全部酶类存在于叶绿体间质,从而使间质成为C0固定与同化物生成的场所。由于22 叶绿体具有上述特性,使它能成为植物进行光合作用的细胞器。 (2)线粒体 是进行呼吸作用的细胞器,也含有双层膜,外膜蛋白质含量低,因而透性较大,有利于线粒体内外物质的交流,内膜蛋白质含量高,且含有电子传递体和ATP酶复合体,这使内膜不仅通透性小,而且可在其上能进行电子传递和氧化磷酸化,并保证各种代谢的正常进行。 (3)微管 是由微管蛋白组装成的中空的管状结构,在细胞中能聚集与分散,组成早前期带、纺缍体等多种结构。它在保持细胞形状、细胞内的物质运输、细胞分裂和细胞壁合成中起重要作用。 (4)微丝 由收缩蛋白构成,类似于肌肉中的肌动蛋白,呈丝状,主要为胞质运动提供动力。 (5)内质网 大部分呈膜片状,由两层平行排列的单位膜组成,内质网相互联通成网状结构,穿插于整个细胞质中,既提供了细胞空间的支持骨架,又起到了细胞内的分室作用,另外内质网是细胞内的物质合成、运输和贮藏系统,也是细胞间物质与信息的传递系统。 (6)高尔基体是由膜包围的液囊垛叠而成,除参与物质集运外,也参与某些生物大分子的装配,并可分泌成壁物质和其它物质。 (7)液泡 随着细胞的生长,常融合成一个大的中央液泡,其内糖、酸等溶质具有渗透势,这对调节水分平衡、维持细胞的挺度具有重要作用。另外液泡膜上有ATP酶、离子通道和多种载体,能选择性地吸收和积累各种物质。 5(生物膜在结构上的特点与其功能有什么联系, 答:生物膜主要由蛋白质和脂类组成,膜中脂类大多为极性分子,其疏水尾部向内,亲水头部向外,组成双脂层,蛋白质镶嵌在膜中或分布在膜的表面。脂性的膜不仅把细胞与外界隔开,而且把细胞内的空间区域化,从而使细胞的代谢活动有条不紊地“按室分工”。膜上的蛋白质有的是酶,有的是载体或通道,还有的是能感应刺激的受体,因而生物膜具有进行代谢反应、控制 8 物质进出以及传导信息等功能。膜中蛋白质和脂类的比值因膜的种类不同而有差异,一般来说,功能多而复杂的生物膜,其蛋白质的种类以及与脂类的比值大,反之,膜的功能简单,其所含蛋白质的种类与数量就少。如线粒体内膜以及类囊体膜的功能复杂,要进行电子传递和磷酸化作用,因而其蛋白质种类和数量较多,而且其中许多蛋白质与其它物质组成了蛋白复合体。 关于膜的结构有流动镶嵌、板块镶嵌等模型。流动镶嵌模型的结构特点是强调膜的不对称性和流动性,不对称性主要指脂类和蛋白质分布的不对称;而流动性则指组成膜的脂类双分子层或蛋白质都是可以流动或运动的。膜的流动性保证了生物膜能经受一定程度的形变而不致破裂,这也可使膜中各种成分按需要重新组合,使之合理分布,有利于表现膜的多种功能。更重要的是它允许膜互相融合而不失去对通透性的控制,确保膜分子在细胞分裂、膜动运输、原生质体融合等生命活动中起重要的作用。板块镶嵌模型的结构特点是强调整个生物膜是由不同组织结构、不同大小、不同性质、不同流动性的可移动的膜块所组成,不同流动性的区域可同时存在,各膜块随生理状态和环境条件会改变与转化,这种板块镶嵌模型有利于说明膜功能的多样性及调节机制的复杂性。 水分代谢 (一) 名词解释 1( 水分代谢(water metabolism):植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程,称为植物 的水分代谢。 2( 束缚水(bound water):凡是被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质吸附、束缚不能自由移动 的水分,称为束缚水。 3( 自由水(free water):而不被胶体颗粒或渗透物质所吸引或吸引力很小,可以自由移动的 水分称为自由水。 4( 化学势(chemical potential):用来衡量物质反应或转移所用的能量,是用来在描述体系中 组分发生化学反应的本领及转移的潜在能力,一摩尔物质的自由能就是该物质的化学势, 常用μ表示。 5( 渗透作用(osmosis):水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象,称之 为渗透作用。 6( 渗透势(osmotic potential,ψ):由于溶质的存在而使水势降低的值称为渗透势或溶质势π (solute potential,ψ),以负值表示。 s 7( 压力势(pressure potential,ψ):由于细胞吸水膨胀时原生质向外对细胞壁产生膨压p (turgor),而细胞壁向内产生的反作用力——壁压使细胞内的水分向外移动,即等于提高 了细胞的水势。 8( 衬质势(matrix potential, ψ):衬质势是细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而m 引起的水势降低值,如处于分生区的细胞、风干种子细胞中央液泡未形成。对已形成中心 大液泡的细胞含水量很高,ψ只占整个水势的微小部分,通常一般忽略不计。 m 9( 根压:植物根系生理活动使液流从根上升的压力。 10( 伤流:是指从受伤或折断的植物组织茎基部伤口溢出液体的现象。流出汁液称伤流液。 11( 蒸腾作用(transpiration):指植物体内的水分以气态方式从植物的表面向外界散失的过 程。 12( 蒸腾速率(transpiration rate): 植物在一定时间内,单位叶面积上蒸腾的水量称为蒸腾 2速率,又称蒸腾强度,常用HOg/dm/h表示。 2 13( 蒸腾比率(transpiration ratio):植物每消耗1kg水所生产干物质的克数,或者说,植物 在一定时间内干物质的累积量与同期所消耗的水量之比称为蒸腾比率或蒸腾效率。一般植 9 物的蒸腾效率是1,8g(干物质)/kg水。 14( 蒸腾系数(transpiration coefficient): 植物制造1g干物质所消耗的水量(g)称为蒸腾 系数(或需水量)。一般植物的蒸腾系数为125,1000。 15( 水分临界期(critical period of water):植物对水分不足最敏感、最易受害的时期称为作 物的水分临界期。 (二) 填空 1(由于 的存在而引起体系水势降低的数值叫做溶质势。溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小,因此,溶质势又可称为 。溶质势也可按范特霍夫公式Ψs,Ψπ, 来计算。(溶质颗粒,渗透势, -iCRT) 2(具有液泡的细胞的水势Ψw, 。干种子细胞的水势Ψw, 。(Ψs,Ψp,Ψm) 3(盐碱地或灌溉水中的盐分浓度高,可引起作物 干旱。(生理) 4(某种植物每制造一克干物质需要消耗水分500g,,其蒸腾系数为 ,蒸腾效率为 -1____________。(500, 2g?kgHO) 2 5(通常认为根压引起的吸水为 吸水,而蒸腾拉力引起的吸水为 吸水。(主动吸水,被动吸水) 6(植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为 ,它是 存在的体现。(吐水,根压) 7(在状况下,纯水的水势为 。加入溶质后其水势 ,溶液愈浓其水势愈 。(0、下降、愈低) 8(永久萎蔫是 引起的,暂时萎蔫则是暂时的 引起的。相当于土壤永久萎蔫系数的水,其水势约为 MPa。(土壤缺少有效水,蒸腾,吸水,,1.5) 9(植物的吐水是以 状态散失水分的过程,而蒸腾作用以 状态散失水分的过程。(液体,气体) 10(田间一次施肥过多,作物变得枯萎发黄,俗称 苗,其原因是土壤溶液水势 于作物体的水势,引起水分外渗。(烧,低) 11(种子萌发时靠 作用吸水,干木耳吸水靠 作用吸水。形成液泡的细胞主要靠 作用吸水。(吸胀,吸胀,渗透) 12(植物细胞处于初始质壁分离时,压力势为 ,细胞的水势等于其 。当吸水达到饱和时,细胞的水势等于 。(0,Ψs,0) 13(植物细胞中自由水与束缚水之间的比率增加时,原生质胶体的粘性 ,代谢活性 ,抗逆性 。(降低,上升,下降) 14(气孔开放时,水分通过气孔扩散的速度与小孔的 成正比,不与小孔的 成正比。 (周长,面积) 15(气孔在叶面上所占的面积一般为 %,但通过气孔蒸腾可散失植物体内的大量水分,这是因为气孔蒸腾符合 原理。(1,小孔律) 16(移栽树木时,常常将叶片剪去一部分,其目的是减少 。(蒸腾面积) 17(植物激素中的 促进气孔的张开;而 则促进气孔的关闭。(细胞分裂素,脱落酸) 18(常用的蒸腾作用指标是 、 和 。(蒸腾速率、蒸腾效率、蒸腾系数或需水量) 19(C植物的蒸腾系数要 于C植物。(小) 43 20(设甲乙两个相邻细胞,甲细胞的渗透势为-1.6MPa,压力势为0.9MPa,乙细胞的渗透势为-1.3MPa,压力势为0.9MPa,甲细胞的水势是 ,乙细胞的水势是 ,水应从 细胞流向 细胞。 (-0.7MPa,-0.4MPa,乙,甲) 21(利用细胞质壁分离现象,可以判断细胞 ,测定细胞的 。(死活, 渗透势) 10 22(蒸腾旺盛时,木质部导管和叶肉细胞的细胞壁都因失水而收缩,使 势下降,从而引起这些细胞水势下降而吸水。(压力) 23(根系吸水的部位主要在根的尖端,其中以 区的吸水能力为最强。(根毛) 24(根中的质外体常常是不连续的,它被内皮层的 分隔成为内外两个区域。(凯氏带) 25(共质体途径是指水分从一个细胞的细胞质经过 进入另一个细胞的细胞质的移动过程,其水分运输阻力较 。(胞间连丝,大) 26(蒸腾作用的生理意义主要有:产生 力、促进 部物质的运输、降低 和促进CO的同化等。2(蒸腾拉力、木质部、植物体的温度 ) 27(保卫细胞的水势变化主要是由 和 等渗透调节物质进出保卫细胞引起的。 (K,,苹果酸) 28(通常认为在引起气孔开启的效应中,红光是通过 效应,而蓝光是通过 效应而起作用的。红光的光受体可能是 ,而蓝光的光受体可能是 色素。(间接,直接,叶绿素,隐花) 29(低浓度CO促进气孔 ,高浓度CO能使气孔迅速 。(张开,关闭) 22 30(植物叶片的 、 、 、 和 等均可作为灌溉的生理指标,其中 是最灵敏的生理指标。(细胞汁液浓度,渗透势,水势,气孔开度,叶片水势) 31(影响气孔开闭的最主要环境因素有 、 、 和 等。(光、温、水、CO) 2 32(和纯水比较,含有溶质的水溶液的蒸汽压 ,沸点 ,冰点 ,渗透压 ,渗透势 。(下降,升高,下降,升高,下降) 33(适当降低蒸腾的途径有:减少 、降低 及使用 等。(蒸腾面积,蒸腾速率,抗蒸腾剂) (三)选择题 1(一个成熟的植物细胞,它的原生质层主要包括: 。B( A(细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质 B(细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质 C(细胞膜和液泡膜之间的细胞质 D(细胞壁和液泡膜和它们之间的细胞质 2(在同一枝条上,上部叶片的水势要比下部叶片的水势 。B( A(高 B(低 C(差不多 D(无一定变化规律 3(植物水分亏缺时 。A( A(叶片含水量降低,水势降低,气孔阻力增高 B(叶片含水量降低,水势升高 C(叶片含水量降低,水势升高,气孔阻力增高 D(气孔阻力不变 4(当植物细胞溶质势与压力势绝对值相等时,这时细胞在纯水中: 。C( A(吸水加快 B(吸水减慢 C(不再吸水 D(开始失水 5(将一个细胞放入与其胞液浓度相等的糖溶液中,则: 。D( A(细胞失水 B(既不吸水,也不失水 C(既可能吸水,也可能失水 D(是否吸水和失水,视细胞压力势而定 6(已形成液泡的细胞,在计算细胞水势时其衬质势可省略不计,其原因是: 。D( A(衬质势很低 B(衬质势很高 C(衬质势不存在 D(衬质势等于细胞的水势 7(苍耳种子开始萌芽时的吸水属于: 。A( A(吸胀吸水 B(代谢性吸水 C(渗透性吸水 D(降压吸水 8(植物分生组织的吸水依靠: 。A( 11 A(吸胀吸水 B(代谢性吸水 C(渗透性吸水 D(降压吸水 9(当细胞在0.25mol/L蔗糖溶液中吸水达动态平衡时,将该细胞置纯水中会 。A( A(吸水 B(不吸水也不失水 C(失水 10(水分在根或叶的活细胞间传导的方向决定于 。C( A(细胞液的浓度 B(相邻活细胞的渗透势梯度 C(相邻活细胞的水势梯度 D(活细胞水势的高低 11(设根毛细胞的Ψs为-0.8MPa,Ψp为0.6MPa,土壤Ψs为-0.2MPa,这时是 。C( A(根毛细胞吸水 B(根毛细胞失水 C(水分处于动态平衡 12(在保卫细胞内,下列哪一组因素的变化是符合常态并能促使气孔开放的, D( + A(CO含量上升,pH值升高,K含量下降和水势下降 2 + B(CO含量下降,pH值下降,K含量上升和水势下降 2 + C(CO含量上升,pH值下降,K含量下降和水势提高 2 + D(CO含量下降,pH值升高,K含量上升和水势下降 2 13(在土壤水分充足的条件下,一般植物的叶片的水势为 。A( A(-0.8,-0.2MPa B(-8,-2MPa C(-2,-1MPa D(0.2,0.8MPa 14(在土壤水分充足的条件下,一般一般陆生植物叶片细胞的溶质势为 。C( A(-0.8,-0.2MPa B(-8,-2MPa C(-2,-1MPa D(0.2,0.8MPa 15(植物细胞吸水后,体积增大,这时其Ψs 。A( A(增大 B( 减小 C(不变 D(等于零 16(蒸腾旺盛时,在一张叶片中,距离叶脉越远的部位,其水势 。B( A(越高 B(越低 C(基本不变 D(与距离无关 17(在温暖湿润的天气条件下,植株的根压 。A( A(比较大 B(比较小 C(变化不明显 D(测不出来 18(植物刚发生永久萎蔫时,下列哪种方法有可能克服永久萎蔫, A( A(灌水 B(增加光照 C(施肥 D(提高大气湿度 19(蒸腾作用的快慢,主要决定于 。B( A(叶面积的大小 B(叶内外蒸汽压差的大小 C(蒸腾系数的大小 D(气孔的大小 20(微风促进蒸腾,主要因为它能 。C( A(使气孔大开 B(降低空气湿度 C(吹散叶面水汽 D(降低叶温 21(将Ψp为,的细胞放入等渗溶液中,其体积 。A( A(不变 B(增大 C(减少 22(大气的水势通常 。A( -7-7-7 A(低于,10Pa B(高于,10Pa C(等于0 Pa D(低于10Pa 23(风和日丽的情况下,植物叶片在早晨、中午和傍晚的水势变化趋势为 。B A(低-高-低 B(高-低-高 C(低-低-高 D(高-高-低 24(气孔关闭与保卫细胞中下列物质的变化无直接关系: D( A(ABA B(苹果酸 C(钾离子 D(GA 12 25(压力势呈负值时,细胞的Ψw 。C( A(大于Ψs B(等于Ψs C(小于Ψs D(等于0 26(某植物在蒸腾耗水2kg,形成干物质5g,其需水量是 。C( A(2.5 B(0.4 C(400 D(0.0025 27(植物带土移栽的目的主要是为了 。A( A(保护根毛 B(减少水分蒸腾 C(增加肥料 D(土地适应 28(把植物组织放在高渗溶液中,植物组织 。B( A(吸水 B(失水 C(水分动态平衡 D(水分不动 29(呼吸抑制剂可抑制植物的 。A( A(主动吸水 B(被动吸水 C(蒸腾拉力加根压 D(叶片蒸腾 30(当细胞充分吸水完全膨胀时 。A( A(Ψp,Ψs,Ψw,0 B(Ψp,0,Ψw,Ψs,Ψp C(Ψp,-Ψs,Ψw,0 D(Ψp,0,Ψw,Ψs-Ψp 31(当细胞处于质壁分离时 。A( A(Ψp,0,Ψw,Ψp B(Ψp,0,Ψw,Ψs,Ψp C(Ψp,0,Ψw,Ψs D(Ψp,0,Ψw,-Ψp 32(进行渗透作用的条件是 。D( A(水势差 B(细胞结构 C(半透膜 D(半透膜和膜两侧水势差 33( 可克服植物暂时萎蔫。B( A(灌水 B(遮荫 C(施肥 D(增加光照 34(水分临界期是指植物 的时期。 C( A(消耗水最多 B(水分利用效率最高 C(对缺水最敏感最易受害 D(不大需要水分 35(植物的下列器官中,含水量最高的是 。A( A(根尖和茎尖 B(木质部和韧皮部 C(种子 D(叶片 36(影响蒸腾作用的最主要环境因素组合是 。D( A(光,风,O B(光,温,O C(光,湿,O D(光,温,湿 222 37(生长在岩石上的一片干地衣和生长在地里的一株萎蔫的棉花,一场阵雨后,两者的吸水 方式 。B( A(都是吸胀作用 B(分别是吸胀作用和渗透作用 C(都是渗透作用 D(分别是渗透作用和吸胀作用 38(小液流法测定植物组织的水势,如果小液流向上,表明组织的水势 于 外界溶液水势。B( A(等于 B(大于 C(小于 39(植物中水分的长距离运输是通过 B( A(筛管和伴胞 B(导管和管胞 C(转移细胞 D(胞间连丝 -1 40(植物体内水分经 的运输速度,一般为3,45m?h。C( A(共质体 B(管胞 C(导管 D(叶肉细胞间 41(施肥不当产生“烧苗”时 。A( A(土壤溶液水势(Ψ土),根毛细胞水势(Ψ) B(Ψ,Ψ C(Ψ,Ψ 细W土W细W细W土 13 (四)简答题 1、水对植物的生理作用, 答:(1)水是原生质的主要组分。原生质一般含水量在70%,90%以上,这样才可使原生质保持溶胶状态,以保证各种生理生化过程的进行。如果含水量减少,原生质由溶胶变成凝胶状态,细胞生命活动大大减缓(例如休眠种子)。 (2)水直接参与植物体内重要的代谢过程。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。 (3)水是许多生化反应和物质吸收、运输的良好介质。植物体内绝大多数生化过程都是在水介质中进行的。水分子是极性分子,参与生化过程的反应物都溶于水,控制这些反应的酶类也是亲水性的。各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配,以及无机离子的吸收和运输在水介质中完成的。 (4)水能使植物保持固有的姿态。细胞含有大量的水分,维持细胞的紧张度,因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。 (5)细胞分裂和延伸生长都需要足够的水。细胞分裂和延伸需要一定的膨压,缺水可使膨压降低甚至消失,严重影响细胞分裂及延伸生长进而使植物生长受到抑制,植株矮小。 2、 植物细胞对水分的吸收, 答:细胞吸水有三种方式:吸胀作用吸水(未形成液泡的细胞的吸水方式),渗透性吸水(细胞形成液泡后的主要吸水方式);代谢性吸水(直接消耗能量的吸水方式)。在这三种吸水方式中,以渗透性吸水为主。 3(植物体内水分存在的形式与植物的代谢、抗逆性有什么关系, 答:植物体内的水分存在两种形式,一种是与细胞组分紧密结合而不能自由移动、不易蒸发散失的水,称为束缚水,另一种是与细胞组分之间吸附力较弱,可以自由移动的水,称为自由水。自由水可参与各种代谢活动,因此,当自由水/束缚水比值高时,细胞原生质呈溶胶状态,植物的代谢旺盛,生长较快,抗逆性弱;反之,自由水少时,细胞原生质呈凝胶状态,植物代谢活性低,生长迟缓,但抗逆性强。 4(在植物生理学中引入水势概念有何意义, 答:(1)可用热力学知识来分析水分的运动状况 不论在生物界、非生物界,还是在生物界与非生物界之间,水分总是从水势高处流向水势低处,直到两处水势差为O为止。 2)可用同一单位来判别水分移动 水势的单位为压力(Pa),与土壤学、气象学中的压力单位相一致,使在土壤-植物-大气的水分连续系统中,可用同一单位来判别水分移动。 (3)与吸水力联系起来 水势概念与传统的吸水力(S)概念有联系,在数值上Ψw,-S,使原先前人测定的吸水力数值在加上负号后就变成水势值。 5、土壤溶液和植物细胞在水势的组分上有何异同点, 答:(1)共同点:土壤溶液和植物细胞水势的组分均由溶质势、衬质势和压力势组成。 (2)不同点:?土壤中构成溶质势的成分主要是无机离子,而细胞中构成溶质势的成分除无机离子外,还有有机溶质;?土壤衬质势主要是由土壤胶体对水分的吸附所引起的,而细胞衬质势则主要是由细胞中蛋白质、淀粉、纤维素等亲水胶体物质对水分的吸附而所引起的;?土 14 壤溶液是个开放体系,土壤的压力势易受外界压力的影响,而细胞是个封闭体系,细胞的压力势主要受细胞壁结构和松驰或紧张状态情况的影响。 6、植物吸水有哪几种方式, 答:通常认为细胞的水势主要由三部分组成:Ψ细胞,Ψs,Ψm,Ψp,这三个组成中的任何一个发生变化,都会影响细胞水势的变化,从而影响细胞与外界水分的交换。所以引起植物吸水主要有三种方式: (1)渗透吸水 指由于Ψs的下降而引起的细胞吸水。含有液泡的细胞吸水,如根系吸水、气孔开闭时保卫细胞的吸水主要为渗透吸水。 (2)吸胀吸水 依赖于低的Ψm而引起的吸水。无液泡的分生组织和干燥种子中含有较多衬质(亲水物体),它们可以氢键与水分子结合,吸附水分。 (3)降压吸水 这里是指因Ψp的降低而引发的细胞吸水。如蒸腾旺盛时,木质部导管和叶肉细胞(特别是萎蔫组织)的细胞壁都因失水而收缩,使压力势下降,从而引起细胞水势下降而吸水。失水过多时,还会使细胞壁向内凹陷而产生负压,这时Ψp,0,细胞水势更低,吸水力更强。 7、温度为什么会影响根系吸水, 答:温度尤其是土壤温度与根系吸水关系很大。过高过低对根系吸水均不利。 (1)低温使根系吸水下降的原因:?水分在低温下粘度增加,扩散速率降低,同时由于细胞原生质粘度增加,水分扩散阻力加大;?根呼吸速率下降,影响根压产生,主动吸水减弱;?根系生长缓慢,不发达,有碍吸水面积扩大。 (2)高温使根系吸水下降的原因:?土温过高会提高根的木质化程度,加速根的老化进程;?使根细胞中的各种酶蛋白变性失活。 土温对根系吸水的影响还与植物原产地和生长发育的状况有关。一般喜温植物和生长旺盛的植物的根系吸水易受低温影响,特别是骤然降温,例如在夏天烈日下用冷水浇灌,对根系吸水很不利。 8、气孔开闭机理如何,植物气孔蒸腾是如何受光、温度、CO浓度调节的, 2 答:关于气孔开闭机理主要有两种学说: + (1)无机离子泵学说 又称K,泵假说。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,产生的能量将H从保卫细胞分泌到周围细胞中,使得保卫细胞的pH值升高,质膜内 +侧的电势变低,周围细胞的pH值降低,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卫细胞质膜上的内向K,通道进入保卫细胞,引发开孔。 (2)苹果酸代谢学说 在光下, 保卫细胞内的部分CO被利用时,pH值上升至8.0,8.5,2 -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HCO结合形成草酰乙酸,3 +++++并进一步被NADPH还原为苹果酸。苹果酸解离为2H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。 15 气孔蒸腾显著受光、温度和CO等因素的调节。 2 (1)光 光是气孔运动的主要调节因素。光促进气孔开启的效应有两种,一种是通过光合作用发生的间接效应;另一种是通过光受体感受光信号而发生的直接效应。光对蒸腾作用的影响首先是引起气孔的开放,减少内部阻力,从而增强蒸腾作用。其次,光可以提高大气与叶子温度,增加叶内外蒸气压差,加快蒸腾速率。 (2)温度 气孔运动是与酶促反应有关的生理过程,因而温度对蒸腾速率影响很大。当大气温度升高时,叶温比气温高出2,10?,因而,气孔下腔蒸气压的增加大于空气蒸气压的增加,这样叶内外蒸气压差加大,蒸腾加强。当气温过高时,叶片过度失水,气孔就会关闭,从而使蒸腾减弱。 3)CO 低浓度CO促进气孔张开,高浓度CO能使气孔迅速关闭(无论光下或暗中都是如此)。222 +在高浓度CO下,气孔关闭可能的原因是:?高浓度CO会使质膜透性增加,导致K泄漏,消除22 质膜内外的溶质势梯度,?CO使细胞内酸化,影响跨膜质子浓度差的建立。因此CO浓度高时,22会抑制气孔蒸腾。 9(简述水分在植物体内的运输途径和运输速率 。 答:水分在植物体内的运输的途径是:土壤水分?根毛?根皮层?根内皮层?根中柱鞘?根中柱薄壁细胞?根的导管或管胞?茎的导管?叶柄导管?叶脉导管?叶肉细胞?叶细胞间隙?气孔下腔?气孔?大气。水分运输途径中有经质外体的,有经共质体的,如从皮层?根中柱,叶脉?叶肉细胞,是通过共质体活细胞进行的。共质体运输虽只有几毫米,但阻力大,速度一般 -1只有10-3cm?h。从土壤中吸收的水分进入根中柱之后,以集流的方式沿着导管和管胞向地上部运输。它们占水分运输全部途径(从根表皮到叶表皮)的99.5%以上。导管是中空而无原生 -1质体的长形死细胞,阻力小,运输速度较快,一般3,45m?h;而管胞中由于相连的细胞壁未 -1打通,水分须经壁中纹孔移动,阻力较大,运输速度不到0.6m?h。通常蒸腾作用旺盛,叶片失水多,根冠水势梯度大,植物体水分运输的速率也就较大。 10(高大树木导管中的水柱为何可以连续不中断,假如某部分导管中水柱中断了,树木顶部叶片还能不能得到水分,为什么, 答:蒸腾作用产生的强大拉力把导管中的水往上拉,而导管中的水柱可以克服重力的影响而不中断,这通常可用蒸腾流,内聚力,张力学说,也称“内聚力学说”来解释,即水分子的内聚力大于张力,从而能保证水分在植物体内的向上运输。水分子的内聚力很大,可达几十MPa。植物叶片蒸腾失水后,便向导管吸水,而水本身有重量,受到向下的重力影响,这样,一个上拉的力量和一个下拖的力量共同作用于导管水柱上就会产生张力,其张力可达-3.0MPa,但由于水分子内聚力远大于水柱张力,同时,水分子与导管或管胞壁的纤维素分子间还有附着力,因而维持了输导组织中水柱的连续性,使得水分不断上升。 导管水溶液中有溶解的气体,当水柱张力增大时,溶解的气体会从水中逸出形成气泡。在张力的作用下,气泡还会不断扩大,产生气穴现象。然而,植物可通过某些方式消除气穴造成的影响。例如气泡在某一些导管中形成后会被导管分子相连处的纹孔阻挡,而被局限在一条管道中。当水分移动遇到了气泡的阻隔时,可以横向进入相邻的导管分子而绕过气泡,形成一条旁路,从而保持水柱的连续性。另外,在导管内大水柱中断的情况下,水流仍可通过微孔以小水柱的形式上升。同时,水分上升也不需要全部木质部参与作用,只需部分木质部的输导组织畅通即可。 11(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, 答:我国水资源总量并不算少,但人均水资源量仅是世界平均数的26%,而灌溉用水量偏多又 16 是存在多年的一个突出问题。节约用水,发展节水农业,是一个带有战略性的问题。合理灌溉是依据作物需水规律和水源情况进行灌溉,调节植物体内的水分状况,满足作物生长发育的需要,用适量的水取得最大的效果。因此合理灌溉在节水农业中具有重要的意义。 要做到合理灌溉,就需要掌握作物的需水规律。反映作物需水规律的参数有需水量和水分临界期。作物需水量(蒸腾系数)和水分临界期又因作物种类、生长发育时期不同而有差异。合理灌溉则要以作物需水量和水分临界期为依据,参照生理和形态等指标制定灌溉,采用先进的灌溉方法及时地进行灌溉。 12(合理灌溉为何可以增产和改善农产品品质, 答:作物要获得高产优质,就必须生长发育良好,而合理灌溉能在水分供应上满足作物的生理需水和生态需水,促使植物生长发育良好,使光合面积增大,叶片寿命延长,光合效率提高,根系活力增强,促进肥料的吸收和运转,并能促进光合产物向经济器官运送与转化,使产量和品质都得以提高。 矿质元素 (一) 、名词解释 1( 矿质元素:灰分元素直接或间接来自于土壤矿质,故亦被称为矿质元素。N虽不存 在于灰分中,但其主要来源于土壤中,因此也归于此类。 2( 电化学势梯度(electrochemical potential gradient):膜两侧带电荷溶质既有电势梯度,同 时又有化学势梯度。二者合称为电化学势梯度。 3( 扩散作用(diffusion):某物质从其电化学势较高的区域向其电化学势较低的区域发生净 转移,即物质顺其电化学势梯度移动的现象。 4( 膜传递蛋白:细胞膜上具有转运功能的蛋白质。主要包括通道蛋白和载体蛋白两类。均 为膜上的束缚蛋白。 ++5( 质子动力:H-ATP酶利用ATP水解释放的能量将质子(H)从膜的一侧运至另一侧, 结果形成跨膜的电势梯度(ΔE )及化学势梯度(ΔpH),此二者则合称为质子电化学势 +梯度(Δμ H)。 6( 次级共转运:通过初级转运的质子在返回膜的原来一侧时,必须通过膜上的载体才能被 动地扩散回去,与此同时通过同一载体转运其他溶质(离子)。这种质子伴随其他溶质 通过同一载体进行的转运即为次级共转运或协同转运(cotransport)。 7( 胞饮作用:细胞通过质膜的内折而将物质转移到胞内的过程称为胞饮作用(简称为胞 饮)。 8( 根外营养:植物地上部分对矿物质的吸收。又称叶片营养(foliar nutrition),根外施肥 或叶面施肥。 9( 可再利用元素:能够参与矿质离子循环的元素。主要有两类:一类是通常以不稳定化合 物形式被运输或被利用的元素(如氮、磷、镁等);另一类是在植物体内始终呈离子状 态的元素(如钾)。 10.氮素循环:自然界中土壤、水体、大气层以及动植物及人类活动中氮素的转变过程。 11(营养最大效率期(maximum efficiency period of nutrition) 植物在生命周期中,对施肥的增产效果最好的时期。一般作物的营养最大效率期是生殖生长时期。 12(诱导酶(inducedenzyme) 指植物体内原本没有,但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。如硝酸还原酶,水稻幼苗若培养在含硝酸盐的溶液中就会诱导幼苗产生硝酸还原酶,如用不含硝酸盐的溶液培养,则无此酶出现。 13(重复利用(repetitious use) 已参加到生命活动中去的矿质元素,经过一个时期后再分 17 解并调运到其它部位去重新利用的过程。 14(硝酸还原(nitrate reduction) 硝酸在硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的相继作用下还原成氨(铵)的过程。 15(硝酸还原酶(nitrate reductase,NR) 催化硝酸盐还原为亚硝酸盐的酶。是一种可溶性的钼黄素蛋白,由黄素腺嘌呤二核苷酸,细胞色素b和钼复合体组成。硝酸还原酶是一种诱导酶。 557 16(亚硝酸还原酶(nitrite reductase,NiR) 催化亚硝酸盐还原为氨(铵)的酶。由两个亚基组成,其辅基由西罗血红素和一个4Fe-4S簇组成。 17(谷氨酰胺合成酶(glutaminesynthetase,GS) 在植物的氨同化过程中,催化L-谷氨酸和氨(NH)生成L谷氨酰胺。GS普遍存在于各种植物的组织中,对氨有很高的亲和力,因此能防3- 止氨累积而造成的毒害。 18(谷氨酸合酶(glutamate synthetase,glutamine α-ketoglutarate aminotransferase,GOGAT) 在植物的氨同化中,催化L-谷氨酰胺和a-酮戊二酸生成L-谷氨酸。在被子植物的组织中都有较高的GOGAT活性。绿色组织中的GOGAT存在于叶绿体内。 19(谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GDH) 催化a-酮戊二酸和氨生成谷氨酸, 在植物同化氨的过程中不太重要,因为GDH与NH的亲和力很低,而该酶在谷氨酸的降解中起较3 大的作用,GDH主要存在于根和叶内的线粒体,而叶绿体中的量很少。 20(硝化作用(nitrification) 硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。硝化作用是由两群化能自养细菌进行的。亚硝化单胞菌将铵氧化为亚硝酸;然后硝化杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。这两群细菌统称硝化细菌。 21(反硝化作用(denitrification) 微生物还原硝酸盐、亚硝酸盐为分子氮的过程。 22(生物固氮(biologicalnitrogenfixation) 微生物自生或与植物(或动物)共生,通过体内固氮酶的作用,将大气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。 23(无土栽培(soilless culture) 不用土壤,用溶液培养植物的方法,包括水培和沙培。 (二)、填空 1(植物体中,碳和氧元素的含量大致都为干重的 %。(45) 2(除了碳、氢、氧三种元素以外,植物体内含量最高的元素是 。(氮) 3(植物体干重0.01%为铁元素,与铁元素含量大致相等的是 。(氯) 4(必需元素在植物体内的生理作用可以概括为三方面:(1) 物质的组成成分 ,(2) 活动的调节者,(3)起 作用。(细胞结构,植物生命,电化学) 5(氮是构成蛋白质的主要成分,占蛋白质含量的 。(16%,18%)。 6(可被植物吸收的氮素形态主要是 和 。(铵态氮,硝态氮)。 7(N、P、K的缺素症从 叶开始,因为这些元素在体内可以 。(老叶,移动)。 - 8(通常磷以 形式被植物吸收。(HP0) 24+ 9(K在植物体内总是以 形式存在。(离子) 10(氮肥施用过多时,抗逆能力 , 成熟期 。(减弱,延迟) 11(植物叶片缺铁黄化和缺氮黄化的区别是,前者症状首先表现在 叶而后者则出现在 叶。(新,老) 12(白菜的“干心病”、西红柿“脐腐病”是由于缺 引起。(钙) 13(缺 时,花药和花丝萎缩,绒毡层组织破坏,花粉发育不良,会出现“花而不实”的现象。(B) 14(必需元素中 可以与CaM结合,形成有活性的复合体,在代谢调节中起“第二 2+信使”的作用。(Ca) 18 15(植物老叶出现黄化,而叶脉仍保持绿色是典型的缺 症。 是叶绿素组成成分中的金属元素。(Mg,Mg) 16(植株各器官间硼的含量以 器官中最高。硼与花粉形成、花粉管萌发和 过程有密切关系。(花,受精) 17(以叶片为材料来分析病株的化学成分,并与正常植株化学成分进行比较从而判断植物是否缺素的诊断方法称为 诊断法。(化学) 18(植物体内的离子跨膜运输根据其是否消耗能量可以分为 运输和 运输两种。(主动,被动) 19(简单扩散是离子进出植物细胞的一种方式,其动力为跨膜 差。(电化学势) 20(离子通道是质膜上 构成的圆形孔道,横跨膜的两侧,负责离子的 跨膜运输,根据其运输方向可分为 、 两种类型。(内在蛋白,单向,内向,外向) 21(载体蛋白有3种类型分别为 、 和 。(单向运输载体、同向运输器,反向运输器) + 22(质子泵又称为 酶。(H-ATP酶) 23(研究植物对矿质元素的吸收,不能只用含一种盐分的营养液培养植物,因为当溶液中只有一种盐类时即使浓度较低,植物也会发生 。(单盐毒害) 24(营养物质可以通过叶片表面的 进入叶内,也可以经过角质层孔道到达表皮细胞,进一步经 到达叶细胞内。(气孔,外连丝) 25(根瘤菌等侵染豆科植物根系形成的根瘤固氮系统称为 固氮系统。(共生) 26(矿质元素主动吸收过程中有载体参与,可以从 现象和 现象两现象得到证实。(离子竞争抑制,饱和) 27(植物吸收(NH)SO后会使根际pH值 ,而吸收NaNO后却使根际pH4243 值 (降低,升高) 28(植物体内硝酸盐还原速度白天比夜间 。(快) 29(果树“小叶病”是由于缺 的缘故。(锌) 30(植物体内与光合放氧有关的微量元素有 、 和 。(Mn,Cl,Ca)。 31(植物对养分缺乏最敏感的时期称为 。(养分临界期) 32(土壤中含铁较多,一般情况下植物不缺铁。但在 性土或石灰质土壤中,铁易形成不溶性的化合物而使植物缺铁。缺铁最明显的症状是 叶缺绿发黄,甚至变为黄白色。(碱,幼) 33(钼是 酶的组成成分,缺钼则硝酸不能还原,呈现出缺 病症。(硝酸还原,氮) 34(在自然固氮中约有 %是通过微生物完成的,某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程,称为 。(90,生物固氮) (三)选择题 1(1840年 建立了矿质营养学说,并确立了土壤供给植物无机营养的观点。A( A(J.Liebig B.J.Boussingault C(J.Sachs D(W.Knop 2(不同植物体内矿质含量不同,一般 植物矿质含量占干重的5%,10%。B( 19 A(水生植物 B(中生植物 C(盐生植物 3(植物体中磷的分布不均匀,下列哪种器官中的含磷量相对较少: 。D( A(茎的生长点 B(果实、种子 C(嫩叶 D(老叶 4(构成细胞渗透势的重要成分的元素是 。C( A(氮 B(磷 C(钾 D(钙 5( 元素在禾本科植物中含量很高,特别是集中在茎叶的表皮细胞内,可增强对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。D( A(硼 B(锌 C(钴 D(硅 6(植物缺锌时,下列 的合成能力下降,进而引起吲哚乙酸合成减少。D( A(丙氨酸 B(谷氨酸 C(赖氨酸 D(色氨酸 7(植物白天吸水是夜间的2倍,那么白天吸收溶解在水中的矿质离子是夜间的 。D( A(2倍 B(小于2倍 C(大于2倍 D(不一定 8(植物吸收下列盐分中的 不会引起根际pH值变化。A( A(NHN0 B(NaN0 C(Ca(N0) D((NH)S0 43332424 9(植物溶液培养中的离子颉颃是指 。C( A(化学性质相似的离子在进入根细胞时存在竞争 B(电化学性质相似的离子在与质膜上载体的结合存在竞争 C(在单一盐溶液中加入另外一种离子可消除单盐毒害的现象 D(根系吸收营养元素的速率不再随元素浓度增加而增加的现象 10(进行生理分析诊断时发现植株内酰胺含量很高,这意味着植物可能 。B( - A(缺少NO-N的供应 B(氮素供应充足 3 ++- C(缺少NH-N的供应 D(NH-N的供应充足而NO-N的供应不足 443 11(叶肉细胞内的硝酸还原过程是在 内完成的。C( A(细胞质、液泡 B(叶绿体、线粒体 C(细胞质、叶绿体 D(细胞质、线粒体 12(生物固氮中的固氮酶是由下列哪两个亚基组成 。A( A(Mo-Fe蛋白,Fe蛋白 B(Fe-S蛋白,Fd C(Mo-Fe蛋白,Cytc D(Cytc,Fd 13(下列哪一点不是离子通道运输的特性 。C( A(有选择性 B(阳离子和阴离子均可运输 C(无选择性 D(不消耗能量 + 14(当体内有过剩的NH时,植物避免铵毒害的方法是 。D( 4 +-- A(拒绝吸收NH-N B(拒绝吸收NO-N C(氧化其为NO-N D(合成酰胺 433 15(植物根系吸收矿质养分最活跃的区域是根部的 。C( A(根尖分生区 B(伸长区 C(根毛区 D(根冠 - 16(NO被根部吸收后 。C( 3 A(全部运输到叶片内还原( B(全部在根内还原( C(在根内和叶片内均可还原( D(在植物的地上部叶片和茎杆中还原。( 17(缺硫时会产生缺绿症,表现为 。A( A( 叶脉缺绿不坏死 B(叶脉间缺绿以至坏死 C(叶肉缺绿 D(叶脉保持绿色 18(苹果树顶芽迟发,嫩枝长期不长,叶片狭小呈簇生状,严重时新梢由上而下枯死,是缺少下列 元素。D( 20 A(钙 B(硼 C(钾 D(锌 19(油菜心叶卷曲,下部叶片出现紫红色斑块,渐变为黄褐色而枯萎。生长点死亡,花蕾易脱落,主花序萎缩,开花期延长,花而不实,是缺少下列 元素。B( A(钙 B(硼 C(钾 D(锌 20(占植物体干重 以上的元素称为大量元素。C( A(百分之一 B(千分之一 C(万分之一 D(十万分之一 21(钴、硒、钠、硅等元素一般属于: 。C( A(大量元素 B(微量元素 C(有益元素 D(有害元素 22(植物体中的镁和磷含量大致相等,都为其干重的 %。C( A(2 B(1 C(0.2 D(0.05 23(锰、硼、铜、钼都是微量元素,其含量都在植物干重的 μ,/,之间。B( A(0.1,1 B(1,50 C(0.01,0.1 D(501,100 24(除了碳氢氧三种元素以外,植物体中含量最高的元素是 。A( A(氮 B(磷 C(钾 D(钙 25(豆科植物共生固氮不可缺少的3 种元素是: 。C( A(硼铜钼 B(锌硼铁 C(铁钼钴 D(氯锌硅 26(植物根部吸收的无机离子主要是通过 向植物地上部分运输的。C( A(韧皮部 B(共质体 C(木质部 D(质外体 27(叶片吸收的矿质主要是通过 向下运输。A( A(韧皮部 B(共质体 C(木质部 D(质外体 28(根据楞斯特(Nernst)方程,当细胞膜内外离子移动平衡时,膜电势差与 成正比。D( A(膜内外离子 B(膜内外离子活度 C(膜内外离子活度比 D(膜内外离子活度比的对数 29(典型的植物细胞,在细胞膜的内侧具有较高的 电荷,而在细胞膜的外侧具有较高的 电荷。B( A(负、负 B(负、正 C(正、负 D(正、正 30( 化肥属于生理碱性盐,C( A(硝酸钾 B(硝酸铵 C(硝酸钠 D(磷酸铵 31(玉米下部叶脉间出现淡黄色条纹,后变成白色条纹,极度缺乏时脉间组织干枯死亡,这是缺少 元素的原故。D( A(N B(S C(K D(Mg 32(水稻植株瘦小,分蘖少,叶片直立,细窄,叶色暗绿,有赤褐色斑点,生育期延长,这与缺 有关。B( A(N B(P C(K D(Mg 33(茶树新叶淡黄,老叶叶尖、叶缘焦黄,向下翻卷,这与缺 有关。C( A(Zn B(P C(K D(Mg 34(番茄裂果时可采取 。C( A(叶面喷施0.3%尿素溶液 B(叶面喷施0.2%磷酸二氢钾溶液 35(氨在植物体内通过 酶的催化作用形成氨基酸。B( A(谷氨酸脱氢酶 B(谷氨酰氨合成酶和谷氨酸合酶 C(氨甲酰激酶和氨甲酰磷酸合成酶 D(转氨酶 21 36(以下措施中有错误的是 。C( A(秧苗栽后发生肥害,应立即灌“跑马水” B(死秧率达30%以上者,应翻耕重栽 C(分蘖达到穗数时,应立即灌水润田 37(施肥促使增产的原因 作用。D( A(完全是直接的 B(完全是间接的 C(主要是直接的 D(主要是间接的 38(作物缺素症的诊断,通常分三步进行,第一步为 。B( A(根据具体症状确定所缺乏的元素 B(察看症状出现的部位 C(察看老叶症状者是否有病斑,新叶症状者是否顶枯 39(叶色浓绿,叶片大,茎高节间疏,生育期延迟,易患病,易倒伏。此作物为 。A( A(氮过剩 B(磷过剩 C(钾过剩 D(铁过剩 40(作物下部叶片脉间出现小褐斑点,斑点从尖端向基部蔓延,叶色暗绿,严重时,叶色呈紫褐色或褐黄色,根发黑或腐烂。此作物 。D( A(氮过剩 B(磷过剩 C(钾过剩 D(铁过剩 (四)简答题 1(试述氮、磷、钾的生理功能及其缺素病症。 答:(1)氮 生理功能:?氮是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分,而这三者又是原生质、细胞核和生物膜 ++等细胞结构物质的重要组成部分。?氮是酶、ATP、多种辅酶和辅基(如NAD、NADP、FAD等)的成分,它们在物质和能量代谢中起重要作用。?氮还是某些植物激素如生长素和细胞分裂素、维生素如B、B、B、PP等的成分,它们对生命活动起调节作用。?氮是叶绿素的成分,与光合作126 用有密切关系。 缺氮病症:?植株瘦小。缺氮时,蛋白质、核酸、磷脂等物质的合成受阻,影响细胞的分裂与生长,植物生长矮小,分枝、分蘖很少,叶片小而薄,花果少且易脱落。?黄化失绿。缺氮时影响叶绿素的合成,使枝叶变黄,叶片早衰,甚至干枯,从而导致产量降低。?老叶先表现病症。因为植物体内氮的移动性大,老叶中的氮化物分解后可运到幼嫩的组织中去重复利用,所以缺氮时叶片发黄,并由下部叶片开始逐渐向上。 2)磷 生理功能:?磷是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分,并与蛋白质合成、细胞分裂、细胞生长 ++有密切关系。?磷是许多辅酶如NAD、NADP等的成分,也是ATP和ADP的成分。?磷参与碳水化合物的代谢和运输,如在光合作用和呼吸作用过程中,糖的合成、转化、降解大多是在磷酸化后才起反应的。?磷对氮代谢有重要作用,如硝酸还原有NAD和FAD的参与,而磷酸吡哆醛和磷 +酸吡哆胺则参与氨基酸的转化。?磷与脂肪转化有关,脂肪代谢需要NADPH、ATP、CoA和NAD的参与。 缺磷病症:?植株瘦小。缺磷影响细胞分裂,使分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、根纤细,植株矮小,花果脱落,成熟延迟。?叶呈暗绿色或紫红色。缺磷时,蛋白质合成下降,糖的运输受阻,从而使营养器官中糖的含量相对提高,这有利于花青素的形成,故缺磷时叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。?老叶先表现病症。磷在体内易移动,能重复利用,缺磷时老叶中的磷能大部分转移到正在生长的幼嫩组织中去。因此,缺磷的症状首先在下部老叶出现,并逐渐向上发展。 22 v3)钾 生理功能:?酶的活化剂。钾在细胞内可作为60多种酶的活化剂,如丙酮酸激酶、果糖激酶、苹果酸脱氢酶、淀粉合成酶、琥珀酰CoA合成酶、谷胱甘肽合成酶等。因此钾在碳水化合物代谢、呼吸作用以及蛋白质代谢中起重要作用。?钾能促进蛋白质的合成,与糖的合成也有关,并能促进糖类向贮藏器官运输。?钾是构成细胞渗透势的重要成分,如对气孔的开放有着直接的作用。 缺钾病症:?抗性下降。缺钾时植株茎杆柔弱,易倒伏,抗旱、抗寒性降低。?叶色变黄叶缘焦枯。缺钾叶片失水,蛋白质、叶绿素被破坏,叶色变黄而逐渐坏死;缺钾有时也会出现叶缘焦枯,生长缓慢的现象,但由于叶中部生长仍较快,所以整个叶子会形成杯状弯曲,或发生皱缩。?老叶先表现病症。钾也是易移动而可被重复利用的元素,故缺素病症首先出现在下部老叶。 2(下列化合物中含有哪些必需的矿质元素(含氮素)。 叶绿素 碳酸酐酶 细胞色素 硝酸还原酶 多酚氧化酶 ATP 辅酶A 蛋氨酸 NAD NADP 答:叶绿素中含N、Mg;碳酸酐酶中含N、Zn;细胞色素中含N、Fe;硝酸还原酶中含N、Mo;多酚氧化酶中含N、Cu;ATP中含N、P;辅酶A中含N、P、S;蛋氨酸中含N、S;NAD中含N、P;NADP中含N、P。 4(植物缺素病症有的出现在顶端幼嫩枝叶上,有的出现在下部老叶上,为什么,举例加以说明。 答:植物体内的矿质元素,根据它在植株内能否移动和再利用可分为二类。一类是非重复利用元素,如钙、硫、铁、铜等;一类是可重复利用的元素,如氮、磷、钾、镁等。在植株旺盛生长时,如果缺少非重复利用元素,缺素病症就首先出现在顶端幼嫩叶上,例如,大白菜缺钙时心叶呈褐色。如果缺少重复利用元素,缺素病症就会出现在下部老叶上,例如,缺氮时叶片由下而上褪绿发黄。 3(植物根系吸收矿质有哪些特点, 答: (1)根系吸收矿质与吸收水分是既相互关联又相互独立的两个过程。 相互关联表现在:?盐分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并随水流进入根部的质外体,随水流分布到植株各部分;?矿质的吸收,降低了根系细胞的渗透势,促进了植物的吸水。相互独立表现在:?矿质的吸收不与水分的吸收成比例;?二者的吸收机理不同,水分吸收主要是以蒸腾作用引起的被动吸水为主,而矿质吸收则是以消耗代谢能的主动吸收为主;?二者的分配方向不同,水分主要分配到叶片用于蒸腾作用,而矿质主要分配到当时的生长中心。 (2)根对离子吸收具有选择性 植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和阴离子吸收的比例不同,从而引起外界溶液pH发生变化。 (3)根系吸收单盐会受毒害 任何植物,假若培养在某一单盐溶液中,不久即呈现不正常状态,最后死亡。这种现象称为单盐毒害。单盐毒害无论是营养元素或非营养元素都可发生,而且在溶液很稀时植物就会受害。若在单盐溶液中加入少量其它盐类,这种毒害现象就会清除,这被称为离子间的颉颃作用。 4(试述矿质元素如何从膜外转运到膜内的。 答:物质通过生物膜有三种方式,一是被动运转,是顺浓度梯度的运转,包括简单扩散与协助扩散;二是主动运转,是逆浓度梯度的运转;三是膜动运转,包括内吞和外排。 矿质元素从膜外转运到膜内主要通过前二种方式:被动吸收和主动吸收。前者不需要代谢提 23 供能量,后者需要代谢提供能量。二者都可通过载体运转,由载体进行的转运若是顺电化学势梯度,则属于被动吸收过程,若是逆电化学势梯度,则属于主动吸收。 (1)被动吸收 被动吸收有扩散作用和协助扩散两种方式。?扩散作用指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。?协助扩散是小分子物质经膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学势梯度的跨膜转运。膜转运蛋白有通道蛋白和载体蛋白两类,它们都是细胞膜中一类内在蛋白。通道蛋白构成了离子通道。载体蛋白通过构象变化转运物质。 (2)主动吸收 矿质元素的主动吸收需要ATP提供能量,而ATP的能量释放依赖于ATP酶。ATP酶是质膜上的插入蛋白,它既可以在水解ATP释放能量的同时直接转运离子,也可以水解ATP +++时释放H建立?μH后启动载体(传递体)转运离子。通常将质膜ATP酶把细胞质内的H向膜外泵 +出的过程称为原初主动运转。而把以?μH为驱动力的离子运转称为次级共运转。进行次级共运转的传递体有共向传递体、反向传递体和单向传递体等,它们都是具有运转功能的蛋白质。矿质 +元素可在?μH的驱动下通过传递体以及离子通道从膜外转运到膜内。 5(用实验证明植物根系吸收矿质元素存在着主动吸收和被动吸收。 答:将植物的根系放入含有矿质元素的溶液中,首先有一个矿质迅速进入根的阶段,称为第一阶段,然后矿质吸收速度变慢且较平稳,称为第二阶段。在第一阶段,矿质通过扩散作用进入质外体,而在第二阶段矿质又进入原生质和液泡。如果将植物根系从溶液中取出转入水中,进入组织的矿质会有很少一部分很快地泄漏出来,这就是原来进入质外体的部分。如果将植物的根系处于无O、低温中,或用抑制剂来抑制根系呼吸作用时,会发现:矿质进入质外体的第一阶段基2 本不受影响,而矿质进入原生质和液泡的第二阶段会被抑制。这一实验表明,矿质进入质外体与其跨膜进入细胞质和液泡的机制是不同的。前者是由于扩散作用而进行的吸收,这是不需要代谢来提供能量的顺电化学势梯度被动吸收矿质的过程;后者是利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度主动吸收矿质的过程。 6(白天和夜晚硝酸还原速度是否相同,为什么, 答:通常白天硝酸还原速度显著较夜间为快,这是因为: (1)光合作用可直接为硝酸、亚硝酸还原和氨的同化提供还原力NAD(P)H、Fd和ATP。 red (2)光合作用制造同化物,促进呼吸作用,间接为硝酸盐的还原提供能量,也为氮代谢提供碳骨架。 - (3)硝酸还原酶与亚硝酸还原酶是诱导酶,其活性不但被硝酸诱导,而且光能促进NO对NR、3NiR活性的激活作用。 7(试述硝态氮进入植物体被还原,以及合成氨基酸的过程。 答:硝酸还原以及合成氨基酸的过程大致可用图3.1示意: 图3.1硝酸还原以及合成氨基酸的过程示意图 硝酸盐被植物吸收后,可在根或叶中被还原。在绿叶中硝酸还原在细胞质中进行,细胞质中 ---的硝酸还原酶利用NADH将NO还原成NO,NO被运送到叶绿体,由亚硝酸还原酶利用光反应中322 24 -+生成的还原型Fd将NO还原成NH。在根中硝酸还原也在细胞质中进行,但是NADH来自于糖酵24 -+解,形成的NO再在前质体中被亚硝酸还原酶还原成NH。 24 + 由硝酸盐还原形成的NH须立即被同化为氨基酸。氨(铵)的同化在根、根瘤和叶部进行,4 是通过谷氨酸合成酶循环进行的。此循环中GS和GOGAT参与催化作用。GS普遍存在于各种植物的所有组织中。它对氨有很高的亲和力,能有效防止氨累积而造成的毒害。GOGAT有两种形式,一是以NAD(P)H为电子供体的NAD(P)H-GOGAT,另一是以还原态Fd为电子供体的Fd-GOGAT(图示中所列出的形式)。两种形式的GOGAT均可催化上述反应。 此外,还有谷氨酸脱氢酶(GDH)也能参与氨的同化过程,但其在植物同化氨的过程中并不很重要,因为GDH与NH的亲和力很低。 3 8(试述矿质元素在光合作用中的生理作用。 答:矿质营养在光合作用中的功能极为广泛,归纳起来有以下方面: (1)叶绿体结构的组成成分 如N、P、S、Mg是叶绿体结构中构成叶绿素、蛋白质以及片层膜不可缺少的元素。 (2)电子传递体的重要成分 如PC中含Cu、Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含有Fe,因而缺Fe会影响光合电子传递速率。 (3)磷酸基团在光、暗反应中具有突出地位 如构成同化力的ATP和NADPH,光合碳还原循环中所有的中间产物,合成淀粉的前体ADPG,合成蔗糖的前体UDPG等,这些化合物中都含有磷酸基团。 2+ (4)光合作用所必需的辅酶或调节因子 如Rubisco,FBPase的活化需要Mg;放氧复合 2+-+2+3++体不可缺少Mn和Cl;而K和Ca调节气孔开闭;另外,Fe影响叶绿素的合成;K促进光合产物的转化与运输等。 9(试分析植物失绿的可能原因。 答:植物呈现绿色是因其细胞内含有叶绿体,而叶绿体中含有绿色的叶绿素的缘故。因而凡是影响叶绿素代谢的因素都会引起植物失绿。可能的原因有: (1)光 光是影响叶绿素形成的主要条件。从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光,而光过强,叶绿素反而会受光氧化而破坏。 (2)温度 叶绿素的生物合成是一系列酶促反应,受温度影响。叶绿素形成的最低温度约为2?,最适温度约30?,最高温度约40?。高温和低温都会使叶片失绿。高温下叶绿素分解加速,褪色更快。 (3)营养元素 氮和镁都是叶绿素的组成成分,铁、锰、铜、锌等则在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。因此,缺少这些元素时都会引起缺绿症,其中尤以氮的影响最大,因此叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标志。 -- (4)氧 缺氧能引起Mg原卟啉?或Mg原卟啉甲酯的积累,影响叶绿素的合成。 (5)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速分解。 此外,叶绿素的形成还受遗传因素控制,如水稻、玉米的白化苗以及花卉中的花叶不能合成叶绿素。有些病毒也能引起花叶病。 10(为什么在叶菜类植物的栽培中常多施用氮肥,而栽培马铃薯和甘薯则较多地施用钾肥, 答:叶菜类植物的经济产量主要是叶片部分,受氮素的影响较大。氮不仅是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分,而且是叶绿素的成分,与光合作用有密切关系。因此,氮的多寡会直接影响细胞的分裂和生长,影响叶面积的扩大和叶鲜重的增加。且氮素在土壤中易缺乏,因此在叶菜类植物的栽培中要多施氮肥。氮肥充足时,叶片肥大,产量高,汁多叶嫩,品质好。 钾与糖类的合成有关。钾肥充足时,蔗糖、淀粉、纤维素和木质素含量较高,葡萄糖积累 25 则较少。钾也能促进糖类运输到贮藏器官中,所以在富含糖类的贮藏器官(马铃薯块茎和甘薯块根)中钾含量较多,种植时钾肥需要量也较多。 11(为什么水稻秧苗在栽插后有一个叶色先落黄后返青的过程, 答:植物体内的叶绿素在代谢过程中一方面合成,一方面分解,在不断地更新。水稻秧苗根系在栽插过程中受伤,影响植株对构成叶绿素的重要矿质元素N和Mg的吸收,使叶绿素的更新受到影响,而分解过程仍然进行。另一方面,N和Mg等矿质元素是可重复利用元素,根系受伤后,新叶生长所需的N和Mg等矿质元素依赖于老叶中叶绿素分解后的转运,即新叶向老叶争夺N和Mg等矿质元素,这就加速了老叶的落黄,因此水稻秧苗在栽插后有一个叶色落黄过程。当根系恢复生长后,新根能从土壤中吸收N、Mg等矿质元素,使叶绿素合成恢复正常。随着新叶的生长,植株的绿色部分增加,秧苗返青。 12(根外施肥主要的优点和不足之处各有哪些, 答:根外施肥主要的优点: (1)用肥省 所用肥料不会被土壤吸附固定,一般大量元素浓度1%(0.5%,2%),微量元素浓度仅需0.001%,0.1%。 + (2)肥效快 叶面喷施比根施见效快,KCl喷后30分钟K进入细胞;尿素喷后24小时内吸收50%,75%,肥效可至7,10天。 (3)补充养料的不足 如在作物群体高大封行,不便根部施肥;生长后期根系吸肥能力衰退、土壤缺少有效水,根部施肥难以发挥效益;或因某些矿质元素如铁在碱性土壤中有效性很低,钼在酸性土壤中强烈被固定等情况下,采用根外追肥可以收到明显效果。谷类作物生长后期喷施氮肥,可有效地增加种子蛋白质含量。 (4)可作为诊断缺素症的一种方法 若叶面喷施某种元素后症状消失,可以基本断定是缺乏该种元素引起的。 根外施肥的不足之处是: (1)不能代替根部施肥,它用肥少肥效短只能作根肥的补充。 (2)对角质层厚的叶片(如柑橘类)效果较差。 (3)喷施浓度稍高,易造成叶片伤害,出现“烧苗”现象。 植物的光合作用 (一) 、名词解释 1(量子效率与量子需要量:以光量子为基础的光合效率称为量子效率或量子产额,即每吸收一个光量子所引起的释放氧气或同化CO的分子数。而同化一分子CO或释放一分子氧所需22 要的光量子数,称为量子需要量,它是量子的倒数。目前公认的量子需要量是8,而量子效率则是1/8。 2(光能利用率:指作物光合产物中贮藏的能量占照射到地面上的太阳总辐射能的百分率,一般是用当地单位土地面积在单位内所接受的平均太阳总辐射来除以在同一时间内该土地面积上作物增加的干重所折合的热量。 3(二氧化碳补偿点:在CO饱和点以下,净光合作用吸收的CO与呼吸同光呼吸释放的22 CO达动态平衡,这时环境中的CO浓度称为CO补偿点。 222 26 4(叶面积指数:又称叶面积系数。指单位土地面积上,绿叶面积与土地面积的比值。是衡量光合面积大小的指标,作物高产与否,在一定范围内与叶面积指数呈正相关,但超过一定范围就会走向反面,这个合理的范围不是固定不变的,而是随作物的种类、品种特性和栽培条件而异。 5(二氧化碳饱和点:在一定范围内,植物净光合速率随CO浓度增加而增加。但到达一定2 程度时再增加CO浓度,净光合速率不再增加,这时的CO浓度称为二氧化碳饱和点。 22 6(光合作用能量转化效率:光合作用形成有机物中所含能量与被叶绿体吸收参与光合作用的光量子所含能量的比率,如以量子需要量为8计算,兰紫光和红光量子各半,则其能量转化效率大约为25%。 7(光补偿点:在光饱和点以下,光合速率随光照强度的减小而降低,到某一光强时,光合作用中吸收的CO与呼吸作用中释放的CO达动态平衡,这时的光照强度称为光补偿点。 22 8(光饱和点:在光照强度较低时,光合速率随光强的增加而相应增加;光强进一步提高时,光合速率的增加逐渐减小,当超过一定光强时即不再增加,这种现象称光饱和现象。开始达到光饱和现象时的光照强度称为光饱和点。 9(CAM途径:有些植物夜间气孔开放,通过C途径固定二氧化碳,形成苹果酸,白天气4 孔关闭,夜间固定的CO释放出来,再经C途径形成碳水化合物,这种夜间吸收CO,白天进232行碳还原的方式,称CAM途径。通过这种方式进行光合作用的植物称为CAM植物,如仙人掌科和凤梨科的植物属CAM植物。 10(C途径:是C植物固定CO的一种途径,其CO受体是PEP,固定后的初产物为四碳4422 二羧酸,即草酰乙酸,故称C途径或四碳二羧酸途径。 4 11(PQ穿梭:PQ为质体醌,是光合链中含量最多的电子递体,即可传递电子也可以传递质子,具有亲脂性,能在类囊体膜内移动。它在传递电子时,也将质子从间质输入类囊体内腔,PQ在类囊体上的这种氧化还原反复变化称PQ穿梭。 12(原初反应:是光合作用起始的光物理化学过程,包括光能的吸收、传递与电荷分离,即天线色素吸收光能并传递给中心色素分子,使之激发,被激发的中心色素分子将高能电子传递给原初电子受体,使之还原,同时又从原初电子供体获得电子,使之氧化。 13(光合磷酸化:由光驱动的光合电子传递所偶联的将ADP和无机磷合成ATP的过程,称为光合磷酸化,这一现象是Arnon1954年用离体叶绿体测出的。由于与磷酸化相偶联的光合电子传递的方式不同,故将其分为环式光合磷酸式、非环式光合磷酸化与假环式光合磷酸化。 14(光合单位:指同化1分子CO或释放1分子氧所需要的叶绿体色素分子数目。一个光2 合单位大约有200—300个色素分子,其中有一作用中心,人们把这一作用中心及其周围的几百 27 个色素分子称为一个光合单位。叶绿体内存在有两个光系统,它们各有一个作用中心及一群天线色素,光化力的形成需要有两个光系统,故也有人把这两个作用中心和其周围的天线色素,合称为一个光合单位。 15(Hill反应:在有适当的电子受体存在的条件下,叶绿体利用光使水光解,即有氧的释放和电子受体的还原,这一过程是Hill在1940年发现的,故称Hill反应。 光1HO,BHB,O B为受氢体,又称为希尔氧化剂。 高铁氰化钾[KFe(CN)]、36222叶绿体2 草酸铁、许多醌类、醛类以及多种有机染料都可作为希尔氧化剂。 2316(爱因斯坦值:指每摩尔光子(6.02×10光子)所含有的能量,如700nm波长的红光,其所含能量是41千卡/爱因斯坦,400nm的紫光是72千卡/爱因斯坦。 17(荧光现象与磷光现象:都是指叶绿素分子吸收光后的再发光现象,叶绿素a、b都能发 -9出红色荧光。其寿命约为10秒,它是由第一单线态回到基态时的发光现象。叶绿素也能发射磷 -23光,其寿命可达10—10秒,是由三线态回到基态时所发出的。 18(单线态与三线态:叶绿素分子中处于同一轨道的配对电子或处于不同轨道的配对电子,其自旋方向均相反时,分子的电子总自旋等于零,光谱学家称此种分子状态为单线态,处于不同轨道的原先配对电子自旋方向相同,这时分子的结构对外界磁场有三种可能的取向,这种具有相同自旋的激发态叫做三线态。 19(红降:在四十年代,以绿藻和红藻为材料,研究其不同光波的光合效率,发现当光波大于680纳米时,虽然仍被叶绿素大量吸收,但量子产额急剧下降,这种现象,称为红降。 20(双光增益效应:1957年伊利诺斯大学爱默生(Robcrt Emcrson)及其同事发现,如果在680纳米长波红光之外,再加上一些比它波长较短的光,如650—670纳米的光,则量子效率(即量子产颜)大大增高,比两种波长的光单独照射时的总和还要多,这种现象称为双光增益效应或爱默生效应。 21(碳素同化作用:即CO固定和还原成有机化合物的过程,由于形成的产物中有近45%2 都是碳素,故称碳素同化作用。主要指绿色植物的光合作用,其次还有细菌的光合作用和化能合成作用。 22(天线色素:在光合作用中,真正能发生光化学反应的光合色素仅占很少一部分,其余的色素分子只起捕获光能的作用,这些色素吸收的光能都要传递到反应中心色素分子才能引起光化学反应。所以这些色素分子就称为天线色素,或称聚光色素,又称捕光色素。 23(中心色素:是指能发生光化学反应的色素分子,它在光合色素中仅占很少一部分。 24(Calvin循环:又称C途径、还原磷酸戊糖循环、光合碳循环,它是CO固定和还原的32主要途径,其CO的受体是RuBP,CO固定后的初产物是PGA。 22 28 25(质子动力势:根据米切尔(P.Mitchell)的化学渗透学说,光合电子传递所产生的膜内外电位差和质子浓度差,二者合称质子动力势,是光合磷酸化的动力。 (二)、填空 1(绿色植物和光合细菌都能利用光能将 合成有机物,它们都属于光养生物。从广义上讲,所谓光合作用,是指光养生物利用 把 合成有机物的过程。(CO,光能,CO) 22 2(光合作用本质上是一个氧化还原过程。其中 是氧化剂, 是还原剂,作为CO还原的氢的供体。(CO,HO) 222 18 3(1940年S.Ruben等发现当标记物为HO时,植物光合作用释放的,是 ,22 18而标记物为CO时,在短期内释放的,则是 。这清楚地指出光合作用中释放的22 18,来自于 。(O,,,HO) 2222 4(1939年Robert.Hill发现在分离的叶绿体悬浮液中加入适当的电子受体,如铁氰化钾或草酸铁等,照光时可使水分解而释放氧气,这一现象称为 ,其中的电子受体被称为 。(希尔反应,希尔氧化剂) 5(1954年美国科学家D.I.Arnon等在给叶绿体照光时发现,当向体系中供给无机磷、ADP和NADP时,体系中就会有 和 两种高能物质的产生。同时发现,只要供给了这两种高能物质,即使在黑暗中,叶绿体也可将 转变为糖。所以这两种高能物质被称为“ ”。(ATP,NADPH,CO,同化力) 2 6(20世纪初人们研究光强、温度和CO浓度对光合作用影响时发现,在弱光下增加光强能2 提高光合速率,但当光强增加到一定值时,再增加光强则不再提高光合速率。这时要提高温度或CO浓度才能提高光合速率。用藻类进行闪光试验,发现在光能量相同的前提下闪光照射的光合2 效率是连续光下的200%,400%。这些实验表明光合作用可以分为需光的 和不需光的 两个阶段。(光反应,暗反应) 7(由于ATP和NADPH是光能转化的产物,具有在黑暗中使光合作用将CO转变为有机物的2能力,所以被称为“ ”。光反应的实质在于产生“ ”去推动暗反应的进行,而暗反应的实质在于利用“ ”将 转化为有机碳(CHO)。(同化力,同化力,同化力,CO) 22 8(量子产额的倒数称为 ,即光合作用中释放1分子氧和还原1分子二氧化碳所需吸收的 。(量子需要量,光量子数) 9(反应中心色素分子是一种特殊性质的 分子,它不仅能捕获光能,还具有光化学活性,能将 能转换成 能。其余的叶绿素分子和辅助色素 29 分子一起称为 色素或 色素。(叶绿素a,光,电,聚(集)光,天线) 10(一个“光合单位”包含多少个叶绿素分子?这要依据其执行的功能而定。就O的释放和2CO的同化而言,光合单位为 ;就吸收一个光量子而言,光合单位2 为 ;就传递一个电子而言,光合单位为 。(2500,300,600) 11(PSI中,电子的原初供体是 ,电子原初受体是 。PS?中,电子的原初供体是 ,电子原初受体是 。(P680,Pheo,P700,A0即单体Chla) 12(叶绿体是由被膜、 、和 三部分组成。叶绿体被膜上 叶绿素,外膜为非选择透性膜,内膜为 性膜。叶绿体中起吸收并转变光能的部位是 膜,而固定和同化CO的部位是 。(基2 质,类囊体,无,选择透,类囊体,基质) 13(基质是进行 的场所,它含有还原CO与合成淀粉的全部酶系,其2 中 酶占基质总蛋白的一半以上。(碳同化,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶或Rubisco) 14(类囊体分为二类: 类囊体和 类囊体。(基质,基粒) 15(叶绿素分子含有一个由 组成的的“头部”和一个含有由 组成的“尾巴”。叶绿素分子的 端为亲水端, 端为亲脂端。通常用含有少量水的有机溶剂如80,的 或95% 来提取叶片中的叶绿素。(卟啉环,叶绿醇或植醇,卟啉环,叶绿醇或植醇,丙酮,乙醇) +2+ 16(当卟啉环中的镁被H所置换后,即形成褐色的去 叶绿素,若再被Cu取代,就形成鲜绿的 代叶绿素。(镁,铜) 17(叶绿素对光最强的吸收区有两处:波长640,660nm的 光部分和430,450nm的 光部分。叶绿素对 光的吸收最少。(红,蓝紫,绿) 18(类胡萝卜素的吸收带在400,500nm的 光区,它们基本不吸收 光,从而呈现黄色。(蓝紫,黄) 19(根据能量转变的性质,可将光合作用分为: 反应、 传递和 磷酸化、以及 等阶段。(原初,电子,光合,碳同化) 20(原初反应包括光能的 、 和 反应,其速度非常快,且与 度无关。(吸收,传递,光化学,温) 30 21(叶绿体色素吸收光能后,其光能在色素分子之间传递。在传递过程中,其波长逐渐 ,能量逐渐 。(变长,降低) 22(光合链中的电子传递体按氧化还原电位高低,电子传递链呈侧写的 形。在光合链中,电子的最终供体是 ,电子最终受体是 。(Z,水, +NADP) 23(质醌在叶绿体中含量很高,为脂溶性分子,能在类囊体膜中自由移动,转运电子与质子,质醌在类囊体膜中的穿梭和反复进行氧化还原反应,对跨膜转移 和建立类囊体膜内外的 梯度起着重要的作用。(质子、质子) 24(根据电子传递到Fd后去向,将光合电子传递分为 式电子传递、 式电子传递和 式电子传递三种类型。(非环,环,假环) 。(Rubisco,羧化反应,加氧反应) 25(C途径每同化一个CO需要消耗 个ATP和 个NADPH,32 还原3个CO可输出1个 ;C植物每同化1分子CO,需要消耗 分242 子ATP和 分子NADPH。(3,2,磷酸丙糖,5,2) 26(C途径形成的磷酸丙糖可运出叶绿体,在 中合成蔗糖或参与其它反应;3 形成的磷酸己糖则可在 中转化成淀粉而被临时贮藏。(细胞质,叶绿体) 27(光呼吸生化途径要经过 体、 体和 体三种细胞器。光呼吸的底物是 。(叶绿,过氧化,线粒,乙醇酸) 28(RuBP加氧酶催化底物 加氧生成 和 ,后者是光呼吸底物的主要来源。(RuBP,PGA即3,磷酸甘油酸,磷酸乙醇酸) 29(C植物的光合细胞有 细胞和 细胞两类。C4植物的磷4 酸烯醇式丙酮酸羧化酶主要存在于的 细胞的细胞质中;而Rubisco等参与的碳同化的酶主要存在于 细胞中。(叶肉,维管束鞘,叶肉,维管束鞘) 36(C途径基本上可分4 为 、 、 和 等四个阶段。(羧化,还原或转氨,脱羧,底物再生) 30(在弱酸作用下,绿色的叶绿素溶液会变成 色。在反射和折射光下叶绿素溶液会变成 色,这就是叶绿素的 。(黄褐,血红,荧光现象) 31(CAM途径的特点是:晚上气孔 ,在叶肉细胞的 中由 固定CO,形成的苹果酸贮藏于液泡,使液泡的pH ;白天气2 孔 ,苹果酸脱羧,释放的CO由 羧化。(开启,细胞质,PEPC,2 31 降低,关闭,Rubisco) 32(C植物是在同一 和不同的 完成CO固定和还原两个过42程;而CAM植物则是在不同 和同一 完成上述两个过程的。,时间(白天) ,空间(叶肉细胞和维管束鞘细胞),时间(黑夜和白天),空间(叶肉细胞), 33(当环境中CO浓度增高,植物的光补偿点 ,当温度升高时,光补偿2 点 。(降低,升高) 34(在炎热的中午,叶片因水势下降,引起气孔开度下降,这时气孔导度 ,胞间CO浓度 ,利于 酶的加氧反应,导致 呼2 吸上升,从而使植物光合速率下降。(变小,下降,Rubisco,光) 35(C植物种类很多,常见的有 和 等(举二例)。CAM植4 物常见的有 和 等(举二例)。(玉米,苋菜,仙人掌,芦荟) 36(与C植物相比C植物的PEPC的K较 ,对CO亲和力较 。34m2 (低,高) 37(能使光合速率达到 的温度被称为光合最适温度。(最高) 38(在生产上能缓和植物“午睡”程度的措施有 和 等(举二例)。(适时灌溉,选用抗旱品种)。 39(通常植物的光能利用率较低,约为 %。光能利用率低的主要原因是 和 等。(5,漏光损失,环境条件不适) 40(CO补偿点指光合速率与呼吸速率相等时,也就是 为零时环境中的CO22浓度。C植物的CO补偿点通常为 μl/L,C植物的CO补偿点通常3242为 μl/L。(净光合速率,50,0,5) 41(按非环式光合电子传递,每传递4个电子,分解个 HO,释放1个O,22需要吸收8个光量子,量子产额为 。(2,1,8) 42(叶绿素在红光区和蓝光区各有一个吸收峰,用分光光度法测定光合色素提取液中叶绿素含量时通常选用叶绿素在红光区的吸收峰波长,这是因为可以排除 在 吸收的干扰。叶绿素a、b在波长652nm处的比吸收系数是 。(类胡萝卜素,蓝光区,34.5) 43(因为光呼吸的底物 和其氧化产物 ,以及后者经转氨作用形成的 皆为C化合物,因此光呼吸途径又称为C循环。(乙醇酸,乙醛酸,22 甘氨酸) 44(置于暗中的植物材料(叶片或细胞)照光,起初光合速率很低或为负值,要光照一段时间后,光合速率才逐渐上升,并趋于稳态。从照光开始至光合速率达到稳态值这段时间,称 32 为 ,又称 。(光合滞后期,光合诱导期) (三)选择题 1(光合细胞是在 内合成淀粉的。A( A(叶绿体的基质 B(过氧化物体 C(线粒体 D(细胞质 2(在提取叶绿素时,研磨叶片时加入少许CaCO,其目的是 。C( 3 A(使研磨更充分 B(加速叶绿素溶解 C(保护叶绿素 D(使叶绿素a、b分离 3(夜间,CAM植物细胞的液泡内积量大量的 。C( A(氨基酸 B(糖类 C(有机酸 D(CO 2 4(与能量转换密切有关的细胞器是 。D( A(高尔基体与中心体 B(中心体与叶绿体 C(内质网和线粒体 D(线粒体和叶绿体 5(叶片在 阶段,其光合速率往往最强。C( A(幼龄 B(正在生长 C(已充分生长 D(成龄 6(半叶法是测定单位时间单位叶面积 。B A(O的产生量 B(干物质的积累量 C(CO消耗量 D(水的消耗量 22 7(要测定光合作用是否进行了光反应,最好是检查: 。C( A(葡萄糖的生成 B(ATP的生成 C(氧的释放 D(CO的吸收 2 8(作物在抽穗灌浆时,如剪去部分穗,其叶片的光合速率通常会 。B( A(适当增强 B(一时减弱 C(基本不变 D(变化无规律 9(光合产物是以 的形式从叶绿体转移到细胞质中去的。D( A(核酮糖 B(葡萄糖 C(蔗糖 D(磷酸丙糖 10(光合链中的 是电子传递的分叉点,因为此后电子有多种去向。C( + A(HO B(PC C(Fd D(NADP 2 11(光合链中数量最多,能同时传递电子、质子的电子传递体是 。B( A(Fd B(PQ C(PC D(Cytb 12(光合作用每同化1分子CO所需光量子约 个。C( 2 A(2,4 B(4,8 C(8,10 D(12,16 13(现在认为叶绿体ATP合酶是由 种亚基组成的蛋白复合体。C( A(2 B(4 C(9 D(12 14(早春,作物叶色常呈浅绿色,通常是由 引起的。C( A(吸收氮肥困难 B(光照不足 C(气温偏低 D(细胞内缺水 15( 导致了光合作用中存在两个光系统的重要发现。B( 33 A(Hill reaction B(Emerson enhancement effect C(Calvin- Benson cycle D(Hatch-Slack pathway 16(在无氧条件下能以HS为氢源,以CO为碳源的光自养细菌是 。A( 22 A(硫细菌 B(氨细菌 C(蓝细菌 D(铁细菌 17(叶绿素分子能产生荧光,这种荧光的能量来自叶绿素分子的 。B( A(基态 B(第一单线态 C(第二单线态 D(三线态 18(叶绿素分子能产生磷光,这种磷光的能量来自叶绿素分子的 。D( A(基态 B(第一单线态 C(第二单线态 D(三线态 19(温室效应的主要成因是由于大气中的 浓度增高引起的。D( A(O B(SO C(HF D(CO 322 20(在其他条件适宜而温度偏低的情况下,如果提高温度,光合作用的CO补偿点、光补偿2点和光饱和点 。A( A(均上升 B(均下降 C(不变化 D(变化无规律 21(如果光照不足,而温度偏高,这时叶片的CO补偿点 。A( 2 A(升高 B(降低 C(不变化 D(变化无规律 22(叶绿素提取液,如背着光源观察,其反射光呈 。A( A(暗红色 B(橙黄色 C(绿色 D(蓝色 23(光呼吸的底物是 。C( A(丝氨酸 B(甘氨酸 C(乙醇酸 D(乙醛酸 24(光合作用反应中心色素分子的主要功能是 。C( A(吸收光能 B(通过诱导共振传递光能 C(利用光能进行光化学反应 D(推动跨膜H,梯度的形成 25(光合链上的PC是一种含元素 的电子传递体。C( A(Fe B(Mn C(Cu D(Zn 26(光合链中的Fd是一种含 的电子传递体。A A(Fe B(Cu C(Mn D(Ca 27(一般认为发现光合作用的学者是 。B( A(Van(Helmont B(Joseph Priestley C(F.F.Blackman D(M.Calvin 28(光下叶绿体的类囊体内腔的pH值往往 间质的pH值。A( A(高于 B(等于 C(低于 D(无规律性 29(光合链中的PQ,每次能传递 。C( 34 +++ A(2个e B(2个H C(2个e和2个H D(1个e和2个H 30(在光照、温度等条件适宜的情况下,给植物以18O标记过的水,过一段时间后测定,可发现18O存在于 。C( A(三碳化合物中 B(淀粉中 C(周围空气中 D(C6H12O6中 31(C4植物的氮素利用效率比C植物的 。C( 3 A(低 B(一样 C(高 D(不一定 -1 32(一般C3植物的CO饱和点为 μl?L左右。D( 2 A(5 B(50 C(300,350 D(1 000,1 500 -1 33(一般C3植物的CO补偿点为 μl?L 左右。B( 2 A(5 B(50 C(300,350 D(1 000,1 500 34(在温度上升、光强减弱、水分亏缺、氧浓度增加等条件下,CO补偿点 。2C( A(降低 B(不变 C(上升 35(光合作用的原初反应是指光能转变成 的过程。A( A(电能 B(化学能 C(同化力 D(碳水化合物 36(光合作用的光化学反应是指 的过程。B( A(光能的吸收传递 B(光能转变为电能 C(电能转变转变为变活跃的化学能 D(活跃的化学能转变为稳定的化学能 37(电子传递和光合磷酸化的结果是把 。C( A(光能吸收传递 B(光能转变为电能 38(光合作用的碳同化的过程是 的过程。D( A(光能吸收传递 B(光能转变为电能 C(电能变活跃的化学能 D(活跃的化学能转变为稳定的化学能 39(光合碳循环中最先形成的C糖是磷酸 。D( 6 A(核酮糖 B(赤藓糖 C(葡萄糖 D(果糖 40(在一定温度范围内,昼夜温差大, 光合产物的积累。C( A(不利于 B(不影响 C(有利于 41(维持植物正常生长所需的最低日光强度是 。B A(等于光补偿点 B(大于光补偿点 C(小于光补偿点 42(CAM途径中最先固定CO的产物是 。B( 2 35 A(MA B(OAA C(Asp D(Glu 43(叶黄素分子是 化合物。D( A(单萜 B(倍半萜 C(二萜 D(四萜 44(光合链中的最终电子受体是 。D( + A(HO B(CO C(ATP D(NADP 22 45(光合作用中Rubisco羧化反应发生在 。C( A(叶绿体被膜上 B(类囊体膜上 C(叶绿体间质中 D(类囊体腔中 46(光合作用中电子传递发生在 。B( A(叶绿体被膜上 B(类囊体膜上 C(叶绿体间质中 D(类囊体腔中 47(光合作用中光合磷酸化发生在 。B( A(叶绿体被膜上 B(类囊体膜上 C(叶绿体间质中 D(类囊体腔中 48(光合作用中原初反应发生在 。B( A(叶绿体被膜上 B(类囊体膜上 C(叶绿体间质中 D(类囊体腔中 49(光合作用放氧反应发生的氧气先出现在 。D( A(叶绿体被膜上 B(类囊体膜上 C(叶绿体间质中 D(类囊体腔中 50(Rubisco是双功能酶,在CO/O比值相对较高时,主要发生 。A( 22 A(羧化反应 B(加氧反应 C(加氧反应大于羧化反应 51(Rubisco是双功能酶,在CO/O比值相对较低时,主要发生 。B( 22 A(羧化反应 B(加氧反应 C(羧化反应大于加氧反应 52(玉米的PEPC固定CO在 中。B( 2 A(叶肉细胞的叶绿体间质 B(叶肉细胞的细胞质 C(维管束鞘细胞的叶绿体间质 D(维管束鞘细胞的的细胞质 53(C植物光合作用过程中的OAA还原为Mal一步反应发生在 中。A( 4 A(叶肉细胞的叶绿体间质 B(叶肉细胞的细胞质 C(维管束鞘细胞的叶绿体间质 D(维管束鞘细胞的细胞质 54(CAM植物PEPC固定CO在 中。B( 2 A(叶肉细胞的叶绿体间质 B(叶肉细胞的细胞质 C(维管束鞘细胞的叶绿体间质 D(维管束鞘细胞的细胞质 55(指出下列四组物质中,哪一组是光合碳循环所必须的 。B A(叶绿素、类胡萝卜素、CO B(CO、NADPH、ATP 222 C(O、HO、ATP D(CO、叶绿素、NADPH 2222 36 56(化学渗透学说是1961由英国的 提出。C( A(C.B.Van Niel B(Robert.Hill C(Peter Mitchell D(J.Priestley 57(1946年 等人采用14C同位素标记和双向纸层析技术探明了光合作用中碳同化的循环途径。C( A(M.D.Hatcht和C.R.Slack B(Robert.Hill C(M.Calvint 和A.Benson D(J.Priestley 58(70年代初澳大利亚的 等人探明了14C固定产物的分配以及参与反应的各种酶类,提出了C-双羧酸途径。A( 4 A(M.D.Hatcht 和C.R.Slack B(Robert.Hill B(M.Calvint 和A.Benson D(J.Priestley 59(C植物多集中在单子叶植物的 中,其约占C4植物总数的75%。B( 4 A(莎草科 B(禾本科 C(十字花科 D(菊科 60(通常光饱和点低的阴生植物 受到光抑制危害。C( A(不易 B(易 C(更易 61(蓝光 气孔开启。A( A(促进 B(抑制 C(不影响 62(光呼吸中释放二氧化碳的主要部位是 。D( A(细胞质 B(叶绿体 C(过氧化体 D(线粒体 63(一棵重10g 的植物栽在水分、空气、温度、光照均适宜的环境中,一月后重达20g,增加的质量主要来自: 。D A(光照 B(空气 C(水分 D(水分和空气 64(氧气对光呼吸有 作用。B( A(抑制 B(促进 C(无 65(爱默生效益说明 。A( A(光反应是由两个不同光系统串联而成 B(光合作用放出的氧来自于水 C(光合作用可分为光反应和暗反应两个过程 D(光呼吸是与光合作用同时进行的 66(以下叙述,仅 是正确的。C( A(Rubisco的亚基是由核基因编码 B(Rubisco的亚基是由叶绿体基因编码 C(Rubisco的小亚基是由核基因编码 D(Rubisco的大亚基是由核基因编码 (四)、简答题 37 1(从植物生理与作物高产角度试述你对光呼吸的评价 光呼吸对光合碳同化是有利还是有害,一直是当前争论的焦点,据推算,在正常的大气条件下,由乙醇酸途径放出的CO占光合固定的CO14%。也有认为光呼吸所损失碳素占净光合率的22 30%左右。同时乙醇酸含成及其代谢又消耗了大量能量,因此,光呼吸是植物体内的“无效生化循环”,对光合作用原初生产量是不利的。然而近年研究发现,光呼吸对植物生理代谢并不是完全无效的,而是光合碳代谢所必需,至少是不可避免的。表现在:?光呼吸是光合作用的保护性反应。例如在强光和CO不足环境下级和光抑制;?光呼吸与光合糖代谢有密切关系,有利于2 蔗糖和淀粉的合成;?光呼吸与氯代谢关系也很密切,既为硝酸盐还原提供还原剂,也是氨基酸(甘氨酸和丝氨酸)生物合成的补充途径。因而对光呼吸的抑制不能一概而论,研究发现,光呼吸被抑制20—30,的情况下,净光合效率可提高10—20%,如果抑制超过30%时,光合效率反而有所降低。 2(举出三种测定光合速率的方法,并简述其原理及优缺点。 (1)改良半叶法,选择生长健壮、对称性较好的叶片,在其一半打取小圆片若干,烘干称重,并用三氯醋酸对叶柄进行化学环割,以阻止光合产物外运,到下午用同样方法对另一半叶片的相对称部位取相同数目的小圆片,烘干称重,两者之差,即为这段时间内这些小圆片累积的有机物质量。此法简便易行,不需贵重设备,但精确性较差。 (2)红外线CO分析法原理是:气体CO对红外线有吸收作用(尤其是对波长4260纳米22 的红外线有强烈的吸收),不同浓度的CO对红外线的吸收强度不同,所以当红外线透过一定厚2 度的含CO的气层之后,其能量会发生损耗,能量损耗的多少与CO的浓度紧密相关。红外线22 透过气体CO后的能量变化,绿过电容器吸收的能显转变为可以反映CO浓度的电讯号,由仪22 器直接显示出来?植物进行光合作用始末时,其环境中CO浓度的变化,可以通过红外线气体2 分析器的仪表迅速而准确地观察获得,实验前后仪表上所反映的CO浓度之差,即为植物在该2 测定时间内叶片吸收CO的量?因此可以计算出单位时间内单位叶而积吸收CO的量,即植物22的光合速率,此法迅速而准确,安全而灵敏,整体而连续测定是其优点,但仪器比较昂贵,目前基层还较难实现。 (3)氢电极法原理是:氧电极由嵌在绝缘律上的铀和银所构成,以0.5mol氯化钾为电解质,覆盖一层15,20um的聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜,两极间加0.6,0.8伏的极化电压。溶氧可透过薄膜进入电极在铂阴极上还原,同时在极间产生扩微电流,此电流与溶解氧浓度成正比,记录此电流的变化,则能换算出相应的氧分压值。当膜的作度不变,温度恒定时,植物叶片在反应液中照光时释放的氧量,即为该叶片的光合速率。此法灵敏度高,操作简便,可以连续测定水溶液中溶解氧量及其变化过程,但只能测离体叶片。目前也受仪器限制。 38 3(叶色深浅与光合作用有何关系,为什么, 叶色深浅反映叶绿素含量的高低,在一定范围内,光合速率与叶绿素含量成正相关,超过一定范围时,叶绿素含量对光合作用的影响已不明显,因为这时叶绿素含量已有富余,已不再是光合作用的限制因子。叶色深的植物,利用弱光的能力较强,因此阴生植物一般叶色较深,但在强光照下,叶色深有利于收集光能的优点已不复存在。 4(是谁用什么方法证明光合作用释放的氧来源于水,而不是CO, 2 大约在1930年以前,研究光合作用的学者都相信,光合作用释放的氧来源于CO,碳最2后被水还原为碳水化合物。 最先提出光合作用释放的氧来源于水,而不是CO的学者是C.B.Van Niel,他发现有些细菌如紫2 色硫细菌,在照光条件下利用HS,将CO还原形成有机物,没有氧的释放,但有硫或硫酸的产22 生,根据的Van Niel意见,光合作用可用下式表示: 光 CO,2HA(CHO),HO,2A2222叶绿素 对绿色植物来说,2A就是氧,对紫色硫细菌则是硫,因此他推论光合作用释放的氧是来源于水而不是CO。 2 第二个用实验证明光合放氧是来源于水的是英国剑桥大学的Hill,他在叶绿体悬浮液中加入适当的电子受体如铁氰化钾,在照光时,则可在没有CO还原的情况下释放氧。 2 18真正证明光合作用释放的氧是来源于水的是Kamen和Ruben,他们将绿色细胞放在含O的水2 1818中,照光时释放的氧是O、而不与CO中的氧相同,如果用O的CO和普通的水进行光合2222 18试验,则释放的氧不是O,而是普通的氧,这就有力地证明光合放氧是来源于水,而不是CO。 225(试述光对光合作用的影响。 光对光合作用的影响是多方面的。包括光强和光质,一方面影响叶绿素的生物合成,一方而影响光合速率。 光是叶绿素形成的必要条件,由原对绿素酸酯还原成叶绿素酸酯需要在光下才能进行。所以黑暗中生长的幼苗不能形成叶绿素而呈黄白色。过强的光照容易使叶绿素被光氧化破坏,对叶绿素形成也不利。实验证明,光质对叶绿素形成有关,单色光不如全色光,单色光中又以红光最好,兰光次之,绿光最差。 光还影响叶绿体的发育,黑暗下,叶绿体发育是畸形,片层结构不发达或不能形成,见光后才能逐渐转入正常。 光影响气孔的开闭,进而影响叶片温度和CO的吸收( 2 +光是光合作用能量的来源,没有光,同化力(ATP和NADPH,H)不能形成,就不能同化CO;2除光强外,光质也影响光合速率。例如菜豆在红光下光合速率最快,兰光次之,绿光最差。水稻 39 表现为兰光最好,红光次之,绿光最差。 6(扼要叙述光呼吸过程中乙醇酸的来源。 乙醇酸主要是通过RuBp羧化酶一加氧酶的作用而形成,该酶有双重催化功能:即可催化RuBp的羧化反应,也可催化RuBp的加氧反应。当环境中O分压高,CO分压低时,此酶进行22 加氧反应,生成3—PGA和磷酸乙醇酸,反应如下: 2,O,Mg2+磷酸乙醇酸 RuBp,3,PGA加氧酶RuBP,HO2,磷酸乙醇酸乙醇酸 ,pi 此外,也可通过光合碳循环中转酮酶的作用形成少量乙醇酸。 7(在一项试验中要比较两个处理的叶绿素含量。试简述叶绿素的提取和测定方法。要尽量减少试验误差,在提取及测定时,主要应注意哪些问题, 取两个处理的新鲜叶片剪碎,称重(0.5克),一份测干重,一份置研钵中,加少量碳酸钙和石英砂以及丙酮磨提取,过滤至容量瓶,定容。用分光光度计分别在波长645、663和652nm下测定光密度,以80%丙酮为空白对照。按公式计算叶绿素a、b含量和总量。测定时,注意取样一致,称量准确,色素提取干净,比色时浓度在光密度(OD值)0.05~0.5nm范围内,并且最好用751分光光度计测定,才能减少试验误差。 ++133、NADPH/NADP的标准氧化还原电位是—0.32V,如果在光照条件下NADPH/NADP的实22 +际比例是10:1,求NADPH/NADP的实际氧化还原电位。 2 依公式: RT还原型,,EE1n 0nF氧化型+E—NADPH/NADP的标准氧化还原电位=,0.32v 02 R—气体常数=1.987卡/mol.K T—绝对温度,一般以20?或25?条件下作为标准状态。 n—传递电子数,在这里为2 F—法拉第常数=2306卡mol.v 将上列数据代入公式,则得: 1.987卡/mol.K,(273,20)KE,,0.32v,,2.301 2,2306卡/mol.v =,0.32v,0.029v=,0.349v +答:NADPH/NADP的实际比例为10:1时,其氧化还原电位=,0.349v 2 8(何谓光合作用,用什么简便方法证明光合作用的存在。 光合作用是绿色植物吸收日光能,将CO和HO同化为有机化合物并释放氧气的过程。光合产22 物主要是碳水化合物,故可用下式来表示: 40 光1COHO(CHO)O,,, 2222绿色植物2 依据这一原理,可以用下列简便方法证明植物在光下的光合作用。 (1)用水生植物如金鱼藻,切断茎,切口向上,置于光下,则可见切口处有气泡放出,放出的气泡就是氧气,而在暗中则没有气泡的发生。 (2)将陆生植物叶片制成小圆片,放入水中通过减压抽气使其下沉,再放入约含1%的碳酸氢钠溶液中,置于直射光下,则小圆片很快就上浮,小圆片上有很多小气泡,是光合作用释放的氧,而在暗中则小圆片不上浮。 (3)有些在光下累积淀粉的植物叶片,可用剪有一定形状空洞的黑纸,夹在预先在暗处放置约两天的植物叶片上,放于直射光下,2小时后,剪下叶片,除去黑纸,用乙醇脱色后放入碘液中,则可见未被黑纸遮盖的部分变为兰黑色,证明有淀粉存在,而未爆光处则不变色。 9(试用化学渗透学说解释光合电子传递与磷酸化相偶联的机理。 光合磷酸化是在光合膜上进行的,光合膜上的光系统吸收光能后,启动电子在光合膜上传递。电子传递过程中,质子通过PQ穿梭被泵入类囊体腔内,同时水的光解也在膜内侧释放出质子,因而形成了跨膜的质子梯度差和电位差,即膜内腔电位较正而外侧较负,两者合称为质子动力势差(?PMF)。按照P.Mitchell的化学渗透学说,光合电子传递所形成的质子动力势是光合磷酸化的动力,质子有从高浓度的内侧反回到低浓度外侧的趋势,当通过偶联因子复合物(CF—F)10反回到外侧时,释放出的能量被偶联因子捕获,使ADP和无机磷形成ATP。这一学说已经获得越来越多的实验的证实和支持。 10(根据光合作用碳素同化途径的不同,可以将高等植物分为哪三个类群,它们主 根据光合作用碳同化途径的不同,可以将高等植物区分为三个类群,即C途径(卡尔文循环或3 光合碳循环)、C—二羧酸途径及景天酸代谢途径。 4 C途径是光合碳循环的基本途径,CO的接受体为RuBp,在RuBp羧化酶催化下,形成两32 分子三碳化合物3,PGA。 C途径是六十年代中期在玉米、甘蔗、高梁等作物上发现的另一代谢途径。CO与PEP在42PEP羧化酶作用下,形成草酰乙酸,进而形成苹果酸或天冬氨酸等四碳化合物。 景天酸代谢途径又称CAM途径。光合器官为肉质或多浆的叶片,有的退化为茎或叶柄。其特点是气孔昼闭夜开。夜晚孔开放时,CO进入叶肉细胞,在PEP羧化酶作用下,将CO与PEP羧22化为草酰乙酸,还原成苹果酸,贮藏在液泡中。白天光照下再脱羧参与卡尔文循环。 11(用同位素示踪法研究光合作用。被试植物先在1% CO中进行光合作用,而后将CO浓度降22 14到0.003%。测得C标记的3—磷酸甘油酸(PGA)和核酮糖二磷酸(RuBP)含量的变化如图6.3所示。从这项研究中能引出什么结论, 41 这项研究表明,PGA是RuBP羧化的产物,所以CO浓度降低时,PGA减少。同时也说明2 已经产生的PGA还能转变成RuBP,否则RuBP的含量不会增加。 12(植物体内水分亏缺使光合速率减弱的原因何在, (1)水分亏缺常导致叶片萎蔫,不能保持叶片正常状态。保卫细胞膨压降低,气孔关闭,CO从叶表面透过气孔扩散到叶内气室及细胞间隙受阻,CO吸收标减少,影响光合速率。 22 (2)水分亏缺,气孔关闭,蒸腾减弱,叶温升高,从而降低酶活性和破坏叶绿素,使光合速率降低( (3)水分亏缺时,植物呼吸反常增强。 (4)水分亏缺时,影响蛋白质的水合度,从而影响蛋白质分子结构及排列以及酶系统的空间构型,从而影响光合速率。 (5)缺水时,影响叶片内光合原料供应和光合产物运输。 (6)水分亏缺,植株生长矮小,影响光合面积,从而影响光合速率( 由此可见,保证水分的正常供应,才有利于提高光合速率和作物产量。 第四章植物的呼吸作用 (一)、名词解释 1(呼吸强度(速率):表示呼吸作用块墁或强弱的指标,以单位鲜重,干重或原生质(以含氮量表示),在单位时间(如小时、分等)由于呼吸作用所释放的CO量(mg或ml)或所呼吸2 的所量(mg或ml)来表示。 2(呼吸商:亦称呼吸等数,常以缩写RQ表示,指植物组织在一定时间内呼吸作用所释放的CO摩尔数(或体现)与所吸收O的摩尔数(或体现)的比值,是表示呼吸底物的性质和氧22 供应状态的一种指标。 3(呼吸作用:指细胞内有机物质在酶催化下有逐步氧化过程,分为有氧呼吸和无氧呼吸两种,呼吸作用释放的能量供各生命活动之需,其中间产物在植物体内各主要物质的转变中起枢纽作用,或为植物代谢的中心。 4(有氧呼吸:指生活细胞在氧气的参与下,把有机物彻底氧化分解,放出CO并形成水,2同时提供更多的中间活性物质和释放较多能量供生命之需的过程,是高等植物呼吸作用的主要形式。 +5(氧化磷酸化:又称电子传送体系磷酸化。底物脱出的氢(H和c)经呼吸链氧化放能的同时,伴随着(偶联着)ADP磷酸化生成ATP的过程。 42 6(磷酸比值(P/O):指每消耗1原子氧所消耗的无机磷酸的原子数或者ATP的增加量之比值。 7(巴斯德效应:分子氧对发酵作用抑制的现象,或分子氧抑制乙醇发酵的现象。该现象是巴斯德首先在酵母中所发现的。 8(呼吸效率:呼吸作用中底物被氧化所放出的能量转变为ATP的百分数,植物有氧呼吸的效率可高达40%左右,而无氧呼吸的效率仅为2%左右。 9(抗氰呼吸:指不受氰化物抑制的呼吸作用,简称CRR其电子传递途径不是细胞色素系统,而是由泛醌通过某种途径传递到氧,末端氧化酶为抗氰(或称交替)氧化酶,其P/o比为1。 10(无氧呼吸熄灭点:植物的无氧呼吸随氧浓度的增加而降低,使无氧呼吸停止时环境中氧氧气浓度。 11(呼吸电子传递链:又称为呼吸链。在有氧过程中,呼吸底物脱下的氢原子(或电子),沿着排列有序的、镶嵌于线粒体内膜上的传递体,最终传递到分子氧上的整个体系称为链或呼吸电子传递链。 12(温度系数:表示生物体内生化反应与温度关系的指标,常用Q表示,即温度增加到10?10 时反应速率增长的倍数,Q=V(t+10)?/Vt?. 通常为2-2.5倍 10 13(能荷:ATP-ADP-AMP系统中可利用的高能磷酸键的度量,能荷=([AT]+1/2[ADP])/([AMP]+[ADP]+[ATP]),能荷代表细胞中的能量状态通常细胞的能荷为80%,能荷是细胞中合成ATP和利用ATP反应的调节因素。 14(伤呼吸:植物组织受伤后,其呼吸作用常增高,由于受伤而增强的这部分呼吸称为伤呼吸,这是由于机械损伤使细胞内区域化爱破坏,底物与呼吸酶接近;切伤面细胞转变为性组织工作形成愈伤组织修补伤处,从而使呼吸增强。 15(呼吸跃变(迁):是某些果实在成熟过程中的一种特殊的呼吸形式。果实在成熟初期呼吸略有降低,随之突然升高,然后又突然下降,经过这样的转折,果实进入成熟。果实成熟前呼吸速率突然增高的现象称为呼吸跃变(或跃迁)。 (二)、填空题 1(在调节控制糖酵解过程的反应速度中,催化三个主要控制反应的酶是 , 和 ,糖酵系定于 内,三羧酸循环酶系定于 内,呼吸链的组分位于 。 已糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶 细胞质 线粒体衬质 线粒体内膜(嵴) 2(无氧呼吸的特征是 ,底物氧化降解 ,大部分底物仍是 ,因释放 。 不利用O 不彻底 有机物的形式 能量少 2 3(有机物质在生物体内氧气的类型有 反应, 反应, 反应及 反应。 43 -脱电子(e) 脱氢 加水脱氢 加氧 ++4(当细胞质内NADPH+H浓度低时,可以 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性,反之,当NADPH+H浓度高时,则可 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性,从而调节PPP的运行速度。 提高 抑制 5(酚氧化酶是一种含 的氧化酶,存在于 、 内。这种酶在制茶中有重要作用,在制绿茶时要立即刹青,防止 ,避免 产生,保持茶色清香。 铜 质体 微体 多酚氧化酶活化 醌类 6(水稻种子萌发第一个时期是从吸胀到萌动为止,主要进行 呼吸,第二个时期从萌动开始,胚部真叶长出为止,则以 呼吸为主。 无氧 有氧 7(植物茎、叶和地下贮藏组织中的PPP所占比例 ,而在胚组织和果实中PPP所占比例 。植物组织感病时PPP所占比例 ,而EMP-TCA所占比例 。 较大 较小 上升 降低 8(天南星科植物的佛焰花序放热很多,其原因是它进行 的结果。 抗氰呼吸 9(需要呼吸作用提供能量的生理过程有 , , 等,不需要呼吸作用直接提供能量的生理过程有 , , 。 主动吸收矿质元素 细胞分裂 有机物的合成(或有机物的运输、原生质流动等任答三项即可) 光反应 蒸腾作用 干种子吸胀 +10(在电子传递过程中,电子由NADH+H脱氢传递到UQ的反应为 所抑制,由Cyt.b传递到Cyt.c的反应为 所抑制;由Cyt.a.a传递到O的反应为 所抑制。 32 鱼藤酮 抗霉素A 氰化物CO等 11(能荷值表示细胞内的能量状况,当细胞内全为ATP时,能荷等于 ;全为ADP时,能荷值等于 ;全为AMP时,能荷为 ;活细胞内能荷通常维持在 左右。 1 0.5 0 0.8 12(糖酵能和磷酸成糖途径之间有一个重要区别,即氧化还原辅酶的不同,糖酵能是 ,而磷酸成糖途径是 。 ++ NAD NADP 13(柑桔果实未成熟时气温尚高,呼吸作用的末端氧化酶以 为主,果实成熟时气温渐低,则以 为主,这是由于 ,而 。 细胞色素氧化酶 黄酶 前者对温度变化反应敏感 黄酶对温度变化反应不够敏 44 感 14(梨、苹果菜削皮或受伤后,切伤面由于暴露于空气中,因而 酶活性提高,形成 类化合物,聚合使切伤面呈 色,可用 等方法阻止这种变化的发生。 多酚氧化酶 醌 褐 无氧条件(或抗氧化剂,或蛰合剂使酶失活) 15(请写出下列符号的中文名称:DNP ,ETS ,Cyta ,PPP ,RQ ,3 EMP ,TCA ,CQ 。 0 2.4-二硝基酚 电子传递链 细胞色素氧化酶 磷酸成糖途径 呼吸商(呼吸系数) (三)选择题 1(呼吸底物的种类是决定呼吸商的一个主要因素,另外4个重要因素是 。 A( 无氧呼吸的存在和氧化作用是否完全;光照强度;细胞水势;物理因素如种皮不透气等 B( 无氧呼吸的存在和氧化作用是否完全;温度的高低;细胞水势;其他物质的还原,如硝酸盐 还原时代替氧的作用 C( 无氧呼吸的存在和氧化作用是否完全;物理因素的影响,如种皮不透气等;植物体内发生物 质的转化;其他物质的还原,如硝酸盐还原时代替氧的作用 D( 无氧呼吸的存在和氧化作用是否完全;光照强度;温度的高低;其他物质的还原,如硝酸盐 还原时代替了氧的作用 C 2(三羧酸循环中,在底物水平合成的一分子高能磷酸化合物是在 这一反应中形成的。 A(柠檬酸 a-酮戊二酸 B(a-酮戊二酸 琥珀酸 C(琥珀酸 延胡索酸 D(延胡索酸 苹果酸 B +3(在线粒体中,对于NADH和传递电子给NAD的那些底物,其P/O比都是 。 A( 1 B( 2 C( 3 D( 4 C 4(将植物幼苗从蒸馏水中转移到稀盐溶液中时,其根系的呼吸速率增加,这种呼吸被称为 。 45 A( 硝酸盐呼吸 B( 无氧呼吸 C( 抗氰呼吸 D( 盐呼吸 D 5(影响植物呼吸速率的外部因素主要有 。 A( 温度、氧分压和二氧化碳分压 B( 光照强度、温度和土壤的水势 C( 氧分压、土壤的水势及肥力水平 D( 温度、二氧化碳分压和土壤溶液的酸碱性 A 6(水稻幼苗之所以能够适应淹水低氧条件,是因为低氧时下列末端氧化酶活性加强的缘 故: 。 A( 黄酶 B( 细胞色素氧化酶 C( 酚氧化酶 D 7(线粒体内电子传递链中的细胞色素b 。 A( 标准氧化还原电位低于细胞色素c和细胞色素a的标准氧化还原电位 B( 易从线粒体膜上脱落 C( 能直接和生长素反应而阻断电子传递链 D( 被鱼藤酮所抑制 A 8(植物体内糖与油脂可发生相互转变,油脂转变为糖时,其呼吸商的值 。 A( 变小 B( 变大 C( 不变 D( 灭规律 A 9(糖酵解中,果糖-6-磷酸激酶的活性被除数ATP和柠檬酸等抑制,但被 增强。 2+A( Mg和3-磷酸甘油酸 46 B( 无机磷和3-磷酸甘油酸 2+C( Mg和无机磷 +D( K和无机磷 C 10(2.4-二硝基酚是一种氧化磷酸化的: A( 激活剂 B( 抑制剂 C( 解偶联剂 D( 调节剂 E( 以上都不是 C ++11(在许多代谢中,伴随着NAD、NADP氧化与还原,下列的说法那些不正确: A(葡萄糖-6-磷酸 葡萄糖酸-6-磷酸,伴随着的还原 ++B(乙酰CA合成脂肪酸,伴随着NADPH H的氧化 O ++C(从琥珀酸生成或延胡索酸,伴随着NADH H的氧化 +D( 长链脂肪酸B-氧化时,伴随着NAD的还原 C 12(在线粒体中,对于传递电子给黄素蛋白的那些底物,其P/O比都是 。 A( 2 B( 3 C( 4 D( 6 A 13(植物组织以糖为底物进行呼吸作用的过程中形成不完全氧化的中间产物(如有机酸),其呼 吸商的值 。 A( 小于1 B( 等于1 C( 大于1 D( 变化无规律 A 14(在高等植物中,1mol葡萄糖有氧分解时,当通过EMP时形成丙酮酸,净生成的ATP摩尔 47 数是: A( 2 B( 6 C( 18 D( 36 E( 以上都不是 B (四)、简答题 1(在无氧条件下,单独把丙酮酸加入绿豆提取液中,结果只有少量的乙醇形成。但是,如果在相同条件下加入大量的葡萄糖,则生成大量的乙醇,这是什么原因, +在由丙酮酸转变为乙醇的反应中,需要NADH和H作为乙醇脱氢酶的供氢体。一分子葡萄 +糖经糖酵解转变成丙酮酸的过程中柯生成2分的NADH和H,能直接作为乙醇脱氢酶的供氢体。因此加入葡萄糖可生成大量乙醇。 2(为什么C/C比值的变化可以反映呼吸途径的变化, 61 在糖酵解和三羧酸环途径中,所释放的CO均等地来自C和C原子,所以C/C=1。而PPP21661途径中释放的CO仅来自C原子,所以C/C小于1。由此可见该比值越小,PPP途径所占比例2161 越大。 3(在酵母提取液中葡萄糖发酵产生乙醇。如果向提取液中分别加入下列物质,对物质,对发酵速率有什么影响,请简要说明其原因。(1)碘代乙酸,(2)ATP,(3)ADP+无机磷,(4)NaF。 碘代乙酸是磷酸甘油醛脱氢酶的抑制,NaF是烯醇化酶的抑制剂,ATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。所以(1)、(2)和(4)都降低发酵速率。ADP和无机磷可提高磷酸果糖激酶的活性,从而提高发酵速率。 4(为什么呼吸作用是一个多步骤的过程而不是葡萄糖的直接氧化, 葡萄糖的直接氧化就相当燃烧,能量会突然以热的形式全部释放出来。对植物而言,突然全部释放出这样多的能量是一种浪费。所以,植物通过多步骤的氧化作用使能量分为一小份一小份地释放,并能立即用于其他过程,比如用于合成ATP分子,从而防止了能量的浪费。 5(一分子葡萄糖通过糖酵解和TCA环的途径完全氧化时,(1)可以产生多少分子ATP,(2) 0-0葡萄糖完全氧化成CO和HO时,?G′,,2867.5kJ?mol。细胞内ATP水解的?G′,,22 -30.5kJ?mol。葡萄糖氧化所释放的能量有多少(%)以ATP形式被贮藏起来,(3)其余的能量到哪里去了, (1)36分子,(2)38%,(3)以热的形式释放。 48 6(小篮子法测定萌发的小麦种子呼吸强度,以Ba(OH)吸收呼吸时放出的CO种子重5g,22 -反应进行20分钟,用0.1N草酸滴定剩余的Ba(OH),用去草酸18ml,空白滴定用去草酸20 2 ml,计算萌发小麦种子的呼吸强度。 (2018)0.122,,,小麦种子呼吸强度(鲜重?小时),=2.64(mgCo/g?FW?h) ,602520, 7(长时间的无氧呼吸为何会使植物受伤死亡, 长时间的无氧呼吸会使植物受伤死亡的原因:第一,无氧呼吸产生酒精,酒精使细胞质的蛋白质变性;第二,因为无氧呼吸利用每摩尔葡萄糖产生的能量很少,相当于有氧呼吸的百分之几(约8%),植物要维持正常的生理需要,就要消耗更多的有机物,这样,植物体内养料耗损过多;第三,没有丙酮酸氧化过程,许多由这个过程的中间产物形成的物质就无法继续合成。作物受涝死亡,主要原因就在于无氧呼吸时间过久。 8(机械损伤会显著加快植物组织呼吸速率的原因何在, 机械损伤会显著加快组织的呼吸速率,其理由如下:第一,原来氧化酶与其底物在构造上是隔开的,机械损伤使原来的间隔破坏,氧气供应充足,酚类化合物就迅速地被氧化;第二,细胞被破坏后,底物与呼吸酶接近,于是正常的糖酵解和氧化分解以及PPP代谢加强;第三是机械损伤使某些细胞转变为分生状态,以形成愈伤组织去修补伤处,这些生长旺盛的细胞的呼吸速率就比原来休眠或成熟组织的呼吸速率快得多。 9(呼吸作用于生理功能有哪些, 呼吸作用生理意义如下:(1)呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量。植株对矿质营养的吸收和运输,有机物的运输和合成,细胞的分裂和伸长等等,无一不需要能量。(2)呼吸过程为其他化合物合成提供碳架。呼吸过程产生的一系列的中间产物,是进一步合成植物体内各种重要化合物(蛋白质、脂肪、核酸)的原料。(3)呼吸作用与抗病性有关,旺盛的呼吸作用可以把病原菌分必的毒素氧化分解为二氧化碳和水或转化为无毒物质。另外,呼吸过程中还可心产生一些对病菌有毒的物质,如酚类化合物。 10、呼吸代谢的多条途径对植物生存有何适应意义, 植物代谢受基因的控制,而代谢(包括过程、产物等)又对基因表达具控制作用,基因在不同时空的有序即表现为植物的生长发育过程,高等植物呼吸代谢的多条途径(不同底物、呼吸途径、呼吸链及末端氧化等)使其能适应变化多端的环境条件。如植物遭病菌浸染时,PPP增强,以形成植保素,木质素提高其抗病能力,又如水稻根在淹水缺氧条件下,乙醇酸氧化途径和与氧亲和力高的细胞色素氧化酶活性增强以保持根 的正常生理功能(任举二例说明)。 11、试从不同底物呼吸途径呼吸链和末端氧化举出呼吸代谢途径各三条。 呼吸作用可利用不同的底物如糖、蛋白质、脂肪等。经不同的呼吸途径如无氧条件下的形 49 成酒精或乳酸;有氧条件下EMP-TCA、PPP、乙醛酸循环,乙醇酸途径以及不同的呼吸链如NADH链、FADH链,抗氰呼吸链等,不同的末端氧化酶如细胞色素氧化酶,抗氰氧化酶,多酸氧化酶,黄酶等。以形成不同的产物、构成不同的结构以适应变化多端的环境,从而利于植物的生长发育和种的繁衍。(回答问题时应得上述论点有机联系加以说明) 12、呼吸作用和光合作用之间的相互依存关系表现在哪些方面, 光合作用和呼吸作用是相互依存、共处于一个统一中的,没有光合作用提供的有机物,就不可能有呼吸作用,如果没有呼吸作用;光合过程也无法完成,两者相互依存的关系如下: ++(1)光合作用所需的ADP和NADP与呼吸作用所需的ADP和NADP(PPP途径所需)是相同的,共用的。 (2)光合作用的碳循环与呼吸作用的戊糖磷酸途径基本上是可逆反应关系,它们的中间产物同样是三碳糖(磷酸甘油醛)、四碳糖(磷酸赤藓糖)、五碳糖(磷酸核糖、磷酸核酮糖、磷酸木酮糖)、六碳糖(磷酸果糖、磷酸葡萄糖)及七碳糖(磷酸景天庚酮糖)等,许多糖类是可以交替使用的。 (3)光合释放的O可供呼吸利用,而呼吸作用释放的CO亦能为光合作用所同化。 22 13、线粒体的超微结构是如何适应其呼吸作用这一特定功能的, (1)线粒体具双层膜,外膜平滑透性比内膜高,内膜具高度选择性,保持线粒体内代谢的 正常运行;(2)内膜里面的腔为克 可溶性蛋白质的衬质,TCA环酶等聚集于此, 此 外不含少量DNA、RNA;(3)内膜内褶形成嵴以扩大面积,增大电子传递附着的表面,嵴 的数目随呼吸的增强而增多; (4)内膜内则例具带柄的颗粒,为实现氧化磷酸化的酶等。 14、磷酸戊糖途径与EMP-TCA途径相比有何不同, ++ 第一、磷酸戊糖途径中脱氢酶的辅酶是NADP而非NAD,生成物是NADPH而非NADH。 第二、磷酸戊糖途径中无底物水平磷酸化,所以无ATP生成,而有无机磷酸的生成物。 第三、葡萄糖直接氧化成葡萄糖酸等有机羧酸。 第四、在戊糖途径中有戊糖磷酸酯的互变,而EMP-TCA无,这种相互转变与光合碳循环相 对映,称氧化的戊糖循环。戊糖是合成核苷酸的原料。 15、呼吸作用是怎样影响植物的水分收收,矿质营养等生理活动的, (1)呼吸作用促进矿质吸收,降低根细的渗透势和水势,利用于根系渗透吸水。 (2)呼吸作用提供的中间活性物质和ATP等 载体蛋白的形成、变构、旋转等促进对矿质 元素的吸收。 (3)呼吸作用提供的ATP开动质膜上的质子泵造成膜内外动力势差,趋动矿质的吸收。 50 (4)呼吸作用促进根系的生长发育,不断“追逐”和吸收水吧。 16、呼吸作用对农业实践有何重要作用, 呼吸作用对农业实践中的意义,可从两个方面来说明。 (1) 在作物栽培中,许多农业措施都是为了保证呼吸作用的正常进行而制订的,如浸种 催芽中要定时浇水和翻堆;秧田的湿润灌溉;旱作的中耕松土„„ (2) 种子、果蔬的贮藏与呼吸作用息息相关,如在种子贮藏中必须注意种子的安全含水 量,并要降低温度,以降低呼吸作用,延长种子的贮藏时间;又如果实和蔬菜的贮 藏中要昼避免机械损伤的基础上,控制温度、湿度和空气三条件,以降低呼吸作用 对有机物质的消耗,使果实和蔬菜保持色、得、味和新鲜状态。 有的果实具有呼吸跃变现象,控制温度和CO浓度抑制呼吸,延缓呼吸跃变出现的2 时间,增加果实贮藏时间。 17、为什么种子入仓时间的含水量不能超过其临介含水量, 种子含水量超过临介含水量,种子内出现自由水,使蛋白质水含酶活化,呼吸速率提高,消耗种子内贮藏物,产生呼吸热提高库温,进一步促进呼吸作用,使种子变质。(2分)种子含水量增高,空气相对湿度相应增大,附于种子表面的微生物滋生繁衍,使种子霉变。(2分)只有在安全含水量范围内,种子中只有束缚水,空气相对湿度低,抑制呼吸等生化反应和微生物滋生,种子可安全贮藏。(1分) 18、白天在实验室测定植物茎叶的呼吸速率会受到什么影响,如何解决, 白天在实验室测植物茎叶的呼吸速率,由于有光绿色即分仍可进行光合作用,同化CO并2释放O,因而会干扰测定结果。(2分)因此,应用黑布等遮光,消除光合作用影响的条件下来2 测定茎叶的呼吸作用。(2分) 19、萌发的大麦种子其RQ值等于0.97,而同一种子胚的RQ值等于0.23,为什么,如果将种浸入水中,发现RQ值可增加至6.5,为什么, 大麦种子的胚乳内含淀粉,水解后形成糖,以糖为呼吸底物,其呼吸商为1,故大麦种子的呼吸商接近于1。(2分)同一种子的胚内含较多的脂肪,因此呼吸商的值小于1,等于0.23。(2分)如将种子浸入水中,种子主要进行无氧呼吸,故呼吸商升至6.5或更高。(1分) 20、试述戊糖酸途径的出现意义。 PPP(HMP)途径定位于细胞质,形成的中间产物在生理活动中十分活跃,沟通各个代谢反应核酮糖-5-磷酸和核糖-5-磷酸是组成核酸的原料;(2分)丙糖、丁糖、巳糖和庚糖的磷酸酯也是卡乐文循环的中间产物,把光合作用和呼吸作用联系起来;(2分)甘油醛-3-磷酸为EMP相通;(1分)赤藓糖-4-磷酸和-3-磷酸甘油酸可通过莽草酸途径形成芳香族氨基酸,酚类物质(提高 51 植物抗病能力);(2分)形成的NADPH是脂肪合成所必需等。(1分) 植物体内有机物的转化和运输 (一)名词解释 1(α—氧气:脂肪酸的α—氧气作用只以游离脂肪酸为底物,脂肪酸分子中的α—碳原子首先被除数氧化成带羧基的碳,再进一步经过脱氧、脱羧(释放CO)形成脂肪醛,然2 后在水的参与下,脱氢、氧化成比原来 脂肪酸分子少一个碳原子的脂肪酸。α—氧气多发生于C和C的长链脂肪酸中,对于C以下的脂肪酸则不发生α—氧气。 161812 2(α—和β—淀粉酶:α—淀粉酶和β—淀粉酶都是水解淀粉的酶类。α—淀粉酶属于内切淀粉解,是可在淀粉风随机切割α—1,4—糖苷键的水解酶。β—淀粉酶:属于端解酶,人淀粉链的非还原性末端开始,切割α—1,4—糖苷键每次切下一个麦芽糖单位的酶。 3(Q—酶与R—酶:能催化α—1,4—糖苷键转换为α—1,6—糖苷键,使直链淀粉转化为支链淀粉的酶,即催化支链淀粉形成的酶。R—酶又称植物的脱支酶,它水解支链淀粉的α—1,6糖苷键,除去分支点。 4(淀粉酶:催化直链淀粉酶,实际上是一种转糖基酶,其作用于把核苷二磷酸葡萄糖(ADPG或VDPG)的葡萄基转移至一个α—1,4—D多聚葡萄糖的非还原端以α—1,4—糖苷键相连。 5(淀粉磷酸化酶:亦称P酶,其作用是从淀粉分子的非还原性末端将一个葡萄糖残基移至无机磷酸上形成葡萄糖—1—磷酸,话酶也可催化α—1,4—糖苷键的形成,即以葡萄糖—1—磷酸为葡萄糖的供体,受到(引子)至少由三个葡萄糖单位组成。 6(源与库(壑):源指植物制造和输出同化产物的部位或器官,主要指进行光合作用的叶片,萌发种子的 乳等。库指植物吸收和消耗同化产物的部位或器官,这些部位或器官生长旺盛,代谢活动非常活跃,如生长点,正在发育的幼叶、花、果实等。 7(源—库单位:植物叶片的同化物质,主要只供应某一部分器官或组织,它们之间在营养上是相互依存的。人们把供给同化物质的叶(代谢源)与从这片叶接受同化物质的器官或组织和连通两者之间输导组织,就是一个源-库单位。 8(运输速度与运输速率:运输速度指单位内被运输物质的走的距离,常用单位:m/hr。 运输速率为单位时间内被运输物质的总重量,常用单位:g/hr。它不只爱运输速度的影响,也与物质运输通过的横切面积大小有关。 9(比集运量:单位时间内通过单位韧皮部筛管横切面积被运输的物质量,常用单位 52 2g/cm?hr。 10(P—蛋白:亦称韧皮蛋白,它可构成微管结构的蛋白质索,利用水解ATP释放的能量推动微管的收缩蠕动,从而推动物质的长距离运输。 + 11(协同转移:近代研究表明由质膜上的ATP酶水解ATP趋使H外流造成膜内外的质子动 ++力势差(? H),趋使H与蔗糖共同进入韧皮细胞的过程。 12(同化物的装卸载:植物体的同化物,从靠近代谢源进入筛管分子的过程称为装载。有些特化的持移细胞负责传递装入同化物。装载是主动的传递。 13(同化物的卸载:植物体内同化物从筛管进入库的过程。卸载就是从筛管中卸出同化物。有一些特殊结构的转移细胞负担将同化物卸出筛管的工作。它们能有效地促进这种主动的物质转运过程。 14(传递细胞:或称转运细胞,位于筛管工导管末梢周围的富合原生质的薄壁细胞,其细胞有许多内向突起,质膜亦沿胞壁折叠以扩大其吸收或分泌溶质的表面,这类细胞能主动地吸收周围的溶质转入筛管或导管中,故可负责运输过程中溶质的装载和卸载,以维持压力流浓度的梯度。 15(植物次生物质:植物体内由糖、脂肪和氨基酸苯有机物衍生而来的产物,其中多数是植物代谢贩张产物,与植物的基本生化活性无关如类萜、酚类与生物碱等,它们对某些物种的进化过程,维持其存在和发展是很重要的。 (二)填空 1(支链淀粉是在 酶和 酶共同作用下形成的。 淀粉合酶 Q酶 2(淀粉的分解包括( )和( )两条路。 淀粉的水解 磷酸解 3(胞间连丝可分为 、 和 三种状态,三者可随细胞发育时期的不同而变化。 开放态 可控态 封闭态 4(有机物总的分配方向是由 到 。有机物分配有 。 源 壑 同侧运输 就近运输 向生长中心运输 5(由于韧皮部装载过程具有饱和动力学特点,对装入的物质有 和 ,所以认为载体参与和调节了这一过程。 选择性 需要提供能量 6(支持压力流动假说和实验证据是: 、 、 。 53 溢泌现象,即筛管内有很大正压力 筛管的源库两端存在浓度 叶中激素如生长素的运输 只有在源库间存在蔗糖的浓度梯度时才能被运输出去。 7(就源库间和关系看,在源大于库时,籽粒的增重受 的限制,库大于源时,籽粒增重受 的影响。 籽粒本身容积 同化物供应不足 8(乙醛酸循环中的关键性酶是 和 ,前者催化 形成 和 ; 后者催化 和 形成 。 异柠檬酸裂解酶 苹果酸合成酶 异柠檬酸 乙醛酸和琥珀酸 乙醛酸 乙酰COA 苹果酸 9(植物体内有机物长距离运输的部位是 ,运输的方向有 和 两种。 韧皮部筛管 双向运输 横向运输 10(植物筛管中含量最高的奇特是 ,而含量最高的动植物是 。 +蔗糖 K 11(果胶 降解是由 和 两种酶所引起的前者的作用是 ,后者的作用是 。 果胶酯酶 果胶酶 分离甲基(打断酯键) 打断半乳糖醛酸之间的α—1,4—苷键 12(研究有机物运输的途径可采用 和 方法,研究有机物运输形式的最巧妙方法是 。 环剥法 同位素示踪法 蚜虫勿刺法 13(类萜是植物界中广泛存在的一种 ,类萜是由 组成的,它是由 经甲羟戌酸等中间化合物而合成的。 次生植物物质 异戌二烯 乙酰COA 14(花色素的种类很多,均产于 ,溶解于 中,同一花色素的颜色主要受PH值勤的影响,偏酸性时呈 色,煸碱性时为 色。 黄烷衍生物 细胞液 红 蓝 15(写出下列各符号的中文名称 ADPG GDPG VDPG P蛋白 腺苷二磷酸葡糖 乌苷二磷酸葡糖 尿苷二磷酸葡糖 韧皮蛋白 (三)选择题 1(植物合成淀粉时,主要的糖基供体是 。 54 A(CDPG B.ADPG C.GDPG D.TDPG B 2(组成寡糖的单糖残基数一般为 。 A.2至9 B.4至10 C.10至20 D.15至30 A 3(催化从淀粉分子的非还原端将一个葡萄糖残基转移到无机磷酸上形成葡萄糖-1-磷酸这一反应的酶是 。 A.淀粉合酶 .. B.淀粉磷酸化酶 C.α-淀粉酶 .. D.β-淀粉酶 B 4(春天树木发芽时,叶片展开前,茎杆内糖分运输的方向是: A. 从形态学上端运向下端。 B.从形态学下端运向上端。 C.既不上运也不下运。 B 5(P蛋白存在于 中。 A(导管 B.管胞 C.筛管 D.伴胞 C 6( 主要分布在导管和筛管的两端,它们的功能是将溶质输出或输入导管与筛管。其突出的特点是质膜内陷或折叠以增加其面积。 A.通道细胞 B.转运细胞 C.保卫细胞 D.靶细胞 B 7(植物体内有机物转运的方向是 A. 只能从高浓度向低浓度转运,而不能从低浓度向高浓度转移。 B. 既能从高浓度向低浓度转移,也能从低浓度向高浓度转移 C. 长距离运输是从高浓度向低浓度转移,短离运输也可逆浓度方向进行。 D. 转移方向无任何规律 C 8(温度可影响固化物的运输,当气温高于土温时 A.有利于同化特向根部运输 B.有利于同化物向地上顶部运输 C.只影响运输速度,不影响运输方向 D.对同化物运输速度和方向均无影响 B 9( 实验表明,韧皮部内部具有正压力,这压力流动学说提供发证据。 A.环割 B.蚜虫吻针 C.伤流 D.蒸腾 55 B 10(甘薯块根、果实、蔬菜在冬天变甜是由 酶催化淀粉降解为糖的结果。 A.α-淀粉酶 B.β-淀粉酶 C.α和β淀粉酶 D.淀粉磷酸化酶 D 11(在夏天香蕉迅速变甜,这是由于高温利于 酶的活化,使淀粉水解形成糖的结果。 A. 淀粉酶 B.淀粉磷酸化酶 C.R酶 D.R酶和麦芽糖酶 A 12(牵牛花的花色变红是由于 。 A.细胞液的PH值偏酸 B.细胞液的PH值偏碱 C.花色素苷合成量的增加 D.花色素苷降解减漫 A 13(α-淀粉酶又称内淀粉酶,该酶活化时需要 2+2+ +2+ A.Ca B.Mg C.K D.Mn A 14(在筛管内被运输的有机物质中, 含量最高。 A.葡萄糖 B.蔗糖 C.苹果酸 D.磷酸丙糖 B 15(以下几种离子中, 在筛管汁液中含量最高。 3+ - 2+ +A.Al B.Cl C.Ca D.K D (四)、简答题 1(呼吸作用与有机物代谢有何关系, (1) 呼吸作用为有机物合成提供能量和中间活性物质;(2分) (2) 有机物是呼吸作用的底物,通过呼吸作用有机物在体内发生转变和循环;(2分) (3)呼吸作用的中间产物如丙酮酸,乙酰CoA、α- 戌二酸、草酰等一糖、脂肪、蛋白质 代谢相联系枢纽作用;(2分) (4)核苷酸的核粮来源于PPP碱基由氨基酸等提供,使核酸代谢一糖代谢,氨基酸代谢关 系密切;(2分) (5)类萜化合物来源于乙酰CoA酚类和生物碱的碳架由EMP和PPP提供,氨源由氨基酸提 供因此与次生物代谢相关。(2分) 2(果树生产上常利用环剥提高产量,为什么,若在果树主茎下端剥较宽的环能提高果树的产量 56 吗,为什么, 果树开花期对树干适当进行环剥,可阻止枝叶部分光合产物的下运,使更多的光合产物运往花果,从而利于增加有效花数,提高座果实吧大,提高产量和品质。(4分) 若在果树主干上切环太宽,切环下又未长出新枝叶,时间久了根系得不到地上部分提供的同化物和微量活性物质,而本身贮藏的又消耗殆尽,根部就会“饿死”,从而使根无法吸收水吧等,致死整个植物死亡。(4分) 3(细胞内含有多种多样的酶,为何各生理生化过程能有序而协调的进行, 植物细胞具有复杂的亚显微结构,细胞内不同的多酶体系分布于不同的亚显微结构中,这种区隔(域)人的分布避免了不同酶在反应间的相互干扰,如TCA和氧化磷酸化酶系分别分布于线粒体衬质和嵴;光合作用和淀粉合成分布于叶绿体等;(5分)同时也利于各种代谢物较易与相应的酶接触,缩短酶与代谢物相适的时间,维持酶作用所需要的较高的代谢浓度,以加速反应的进行,使各代谢过程相互联系又相互制约。(3分) 4(简述高等植物体内脂肪酸α-氧化的途径有生理意义。 α-氧化的底物是长链(13-18碳原子)的脂肪酸;(1分)氧化过程分为两步:首先由脂肪 +酸过氧化物酶催化使其脱羧、脂肪酸转变为少一个碳原子的醛类;(2分)然后在脱氢酶(以NAD为抽酶)作用下,加水脱氢氧化形成比原来少一个碳原子能脂肪酸;(2分)反应为: R-CH-CH-COOH 22 该途径对植物体内奇数碳原子脂肪酸的形成具有的作用。(2分) 5(植物体内有机物的运输受到哪些因素的影响,如何影响, (1)温度适度一般20-30?过低过高温度影响吸收速率,木本酶治理和原生质结构而影响运输,不同地温和气温影响到运输方向;(4分)(2)矿质元素;B能与糖结合形成具极性复合物利于通过质膜,促进糖的运输;P 光合速率 蔗糖转变和ATP形成 运输;K 碳水化合物转变形成淀粉, 糖运输(3分)(3)植物激素如IAA、GA、CTK等提高植物呼吸作用,“吸引”有机物的输入。(1分) 6(试述植物体内有机物运输的途径、方向和形式,可用什么方法证明, (1)有机物运输的途径:主要为韧皮部的筛管;研究方法;环剥同位素示躁 (3分) (2)运输的方向:同时双向运输,也可横向 研究方法 同位素示躁 (3分) (3)运输的形式:碳水化合物主要为蔗糖 有些植物中可为毛蕊花糖水苏糖棉子糖及糖醇等。(2分) 亦具少量的氨基酸酰胺,有机酸及微量的生长素等(1分) 研究方法:蚜虫吻刺法组合同位素示躁法。(1分) 57 7(什么叫次生植物物质,它们在植物生命活动和人类经济生活中有何意义, 由植物初级代谢产物如糖脂肪和氨基酸等衍生的物质如藻类、酸类、生物碱等称为次生物质;(2分)它们贮藏于液泡和细胞壁中,一般为代谢的终产物,一植物的生长发育和繁殖无直接关系;(2分)但某些次生物是植物必需的如植物激素,叶绿素类胡萝卜素、花色素、木质素等,使植物具一定的色香味,以吸引昆虫或动物来帮助传粉,利于种的繁衍,有些有御防天敌的作用,(3分)某些次生物质是重要的药物和工业原料如 酸等。(1分) 8(举例说明植物体内重要的类萜及其生理作用。 (1)挥发油多为类萜和倍半萜,广布于植物界,存在于腺细胞和表皮中,可引诱昆虫授粉和防止动物的侵袭;(2)树脂的主要成分为倍半萜、双萜和三萜,存在于树脂道和细胞壁,对植物有保护作用和防止病菌感染伤口,可作工业原料和药物;(3)类胡萝卜素是四萜的衍生物,包括胡萝卜、叶黄素、番茄红素等,能决定花果的颜色,类胡萝卜素能吸收光能,参与光合作用;(4)橡胶是多萜,橡胶树皮乳汁的主要成分;(5)混合萜如赤霉素(植物激素)和光合过程的重要电子传递体质体醌。(要求任答三点) 9(试述人幼嫩叶到衰老叶,同化物运输有何变化, 幼嫩叶生长尚未完成时,本身产生的光合产物较小,不向外运出,反而从别处输入光合产物,供幼叶生长用(2分)一俟叶片长成,形成大量光合产物,叶片就向外运送光合产物;(1分)老叶的光合产物形成渐少,输出的数量亦减少,(1分)叶片衰老时,细胞内物质包括组成物降解撤离最后剩下基本上是纤维素骨架,停止输出。(1分) 10(有机物质的运输在植物生活中有何意义, 物质运输,特别是有机物的运输,是维持植物整体生长的前提条件,各器官的分化生长,必须有物质的运输供给来保证。 高等植物是多器官的有机体,各器官之间有着明显的分工与协作关系,因此各器官之间,必然有物质和能量的交流,例如根的生长需要吸收叶片制造的同化物质,而叶的生长也要根部吸收的水分和矿质的供给,同时,一些微量的生理卫生活性物质,也是同大量营养物质一起运输的,由于光周期变化的诱导,可以合成促进开花和休眠芽的形成。同时地上地下部之间也有微量活性物质的交流,如根供给地上部的细胞分裂素,而地上部向根部运输生长素类物质,这种交流是维持地上部间的比例生长和发育所必不可少。 11(如何脏乱实验证明植物体内同化物质的运输是个主动过程, 主动运输是一个消耗能量的过程,因此凡是影响呼吸作用的因素,如降低温度、减少氧的供给、施用呼吸抑制剂,都会由于呼吸作用的减弱,主动运输所需要的能量减少,从而使运输速率明显减弱,相反,如果用ATP处理,则可促进运输,使运输速率明显升高。这说明同化物质的运 58 输是一个耗能的主动过程。 说明同化物质的运输是一个主动过程的事实还有下列几方面:如韧皮部的呼吸速率明显比其他组织快,筛细胞内有类似于动物肌动蛋白的P-蛋白,它利用水解ATP释放的能量进行有节奏的收缩蠕动来失去有机物质的运输。各种不同物质的运输速率不同,即具有选择性,都证明同化物质的运输是一个主动运输。 12(何谓压力流动假说,它的主要内容和实验依据是什么,该学说还有哪些不足之处, 有机物质运输的压力流动假说是德国学者明希(Münch)1930年提出来的,这个学说的基本点是:认为有机物质在筛管内的流动是由于筛管的两端(即供应端和接纳端)所存在的压力差推动的,由于供应端的绿色细胞的光合产物,通过运输细胞向筛管内装载,从而使筛管肉的溶质浓度升高,而输出端由于溶质的输出,浓度降低,,从而造成筛管两端的溶质浓度不同,因而渗透势也不同,呼吸平衡后产生的压力势也就不同,因为这个压力势在筛管内是可以传导的,因而就产生了一个流体静压力,这种压力推动筛管的溶液向输出端流动。 13(如何用实验证明烟草中的烟碱不是叶片本身合成而是根部合成后再运到地上部分来的, 证明烟草烟叶中的烟碱是根部合成后再运到地上部来的最有力证明是嫁接试验。以烟草作砧木,以茄子作接穗进行嫁接,结出的茄子含有烟碱,茄子本来是不含烟碱的,它的烟碱只能来自烟草砧木,以烟草作接穗,则长出的烟叶没有烟碱,这说明烟叶本身不能合成烟碱。烟叶中的烟碱靠烟草的根来供应。 另外,将烟草地上部切去,将切口套上橡皮管,收集伤流液,分析其中有无烟碱存在,如果烟草的伤流液中有烟碱,并且在较长时间的伤流液中均有烟碱,也中说明烟草根有合成烟碱的能力,但它不能证明烟叶是否有合成烟碱的功能。 14(乙醛酸循环与TCA有什么联系和区别, 乙醛酸循环中含有某些和三羧酸循环相同的酶,但是二者是不同的体系,乙醛,SCoA首先和草酰乙酸合为柠檬酸,然后转变为异柠檬酸,催化这二步反应的酶和TCA循环是相同的。但是从发生部位看,GAC在乙醛酸体,TCA在线粒体中进行,从发生的范围来看,GAC只有在油料种子及某些其他种子萌发时进行,而TCA在生物界普遍存在。另外,GAC循环一次,接受2个乙酰CoA,形成分子琥珀酸,无CO释放,而TCA循环一次,接受1个乙酰CoA,放出2个CO22。 GAC具有两个特异的酶即异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶,TCA无此两种酶。 15(简述油料种子萌发时油脂如何转变为糖的。 (1)种子中贮藏室脂类,在油质体内肪肪酶类的催化下,水解为甘油和脂肪酸等。 (2)在甘油激酶的催化下,甘油转变为α-磷酸酸甘油,进入线粒体,又在磷酸甘油氧化酶催化下,转变为磷酸二羟丙酮,进入细胞质,逆糖酵解途径转变为已糖,进而转变为蔗糖而运 59 输,或者磷酸二羧丙酮经糖酵解和三羧酸循环而充分氧化分解。 (3)脂肪酸进入乙醛酸体,活化为脂酰辅酸A,再经β-氧化生成大量乙酸-COA,后者经乙醛进入细胞质,逆糖酵解途径异生为已糖,进而转变为蔗糖,运往正在生长的胚。或草酰乙酸脱羧成为烯醇式酮酸后,又返回线粒体,参加三羧酸循环而氧化。 16(一株马铃薯在100天内,其块茎增重达400克,块茎的含水量为70%,茎的韧皮部的横切面 2积为0.005cm,求同化物质运输的比集运量。 比集运量,缩写为SMT,等于单位时间内运输的干物质量被韧皮部的横切面积。单位为干 2物质大克数/厘米?小时。 将上述规定的数据代入公式: 400(170%)1208,,2SMT, ,,,10/gcmh0.005241000.0052400,,,2答:该马铃薯的比集运量为`10克/厘米?小时。 17(为什么香蕉在10?时不变甜而有些蔬菜只有冬季低温才变甜, 香蕉成熟时主要由淀粉酶催化使贮藏的淀粉水解而变甜,高温利于淀粉酶的活化,10?时淀粉酶先活,香蕉不会甜;而有些蔬菜是由淀粉磷酸化酶催化淀粉降解,该酶的适温为0-9?,因此只有在冬季低温下该酶活化催化淀粉降解而变甜。 18(蔗糖是植物体内运输的一种主要有机物质,其原因和优点是什么, 蔗糖是光合作用的主要产物,是比较稳定的贮藏能化合物,其水溶性高,非还原末端可保护葡萄糖不被分解,而其糖苷键在水解时产生的自由能又比较多。 蔗糖水溶液的物理特性如密度、粘度、表面张力、电解常数等与葡萄糖相似。 19(试说明有机物运输分配的规律。 总和来说是由源到库,植物在不同生长发育时期,不同部位组成不同的源库单位,以保证和协调植物的生长发育,其运输规律:(1)优先运往生长中心;(2)就近运输;(3)纵向同侧运输(与输导组织的结构有关);(4)同化物的再分配即衰老和过度组织(或器官)内的有机物可撤离以保证生长中心之需。 20(简述淀粉的合成与分解过程。 要点:(1)直链淀粉的合成主要有两条途径,即淀粉磷酸化酶途径与淀粉合酶途径(包括主要途径,即G的供体、交体,加在受体非还原端产物等,以下同) (2)支链淀粉的合成主要通过Q酶,以直链淀粉为底物形成α-1,6-连接酸极点。 (3)淀粉的分解包括水解(α及β淀粉酶、麦芽糖酶作用)和磷酸解(淀粉磷酸化酶催化)打断α-1,4-连接。 支链淀粉的分支点(α-1,6-糖苷链)由R酶(脱支酶)催化分解。 60 植物生长物质 (一)简答题 1(激素结合分析的平衡透析法:这是运用平衡透析原理测定植物激素与结合蛋白结合力能力的分析方法。平衡透析时,结合蛋白置于半透膜的内侧,放射标记的激素置于膜的外侧,放置一定时间后,分别测定膜两侧的放射性强度,即可知蛋白对激素结合能力的大小。 2+2(钙调素(CaM):存在于细胞溶质中的一类小分子的水溶性蛋白,能可递的与ca结合。当与2+Ca结合后可活化一些关键性的酶从而对许多代谢活动具凋节作用,是影响细胞活动的第二信使。 3(植物激素:指一些在植物体内一定部位合成,并经常从产生之处运送到别处,可在各个部位(包括合成部位)对生长发育产生显著作用的微量有机物。目前:公认的植物激素有出长素类,赤要素类,细胞分裂素类,脱落酸和乙烯。 4(植物生长调节剂:指一些具有植物激素活性的人工合成的物质,它们具有调节植物生长发育的作用,即能促进抑制或以某种方式使植物生理过程发生变化的微量有机物。 5(燕麦试法:是生长素的定量测定法,具体作法是将几个切下的胚芽鞘尖放在琼胶块上,然后将琼胶切成许多小块,放在黑暗中生长有胚芽鞘断茎的一侧,胚芽鞘则会受琼胶中所含生长素的影响而发生弯曲。在一定范围内,生长素浓度与燕麦去尖胚芽鞘的弯曲度成正比。 6(燕麦单位:用燕麦试法对生长素进行生物测定时所用的生长素的相对单位,即在22-23?, 0相对湿度92%,作用时间90分钟,使燕麦胚芽鞘弯曲10的2立方毫米琼脂中的生长素含量为一个燕麦单位。 7(细胞分裂素:指具有和激动素相同生理活性(促进细胞分裂)的所有天然的和人工合成的化合物,都叫细胞分裂素。 8(脱落酸:是具15个碳原子的萜类化合物,对生长有很强的抑制作用如抑制根和茎的生长,抑制种子萌发和芽的开放,加速器官衰老和脱落,并促进气孔关闭。 9(生长素的极性运输:生长素在植物体中的运输都是形态学从形态顶端相基部传导,是一种主动的运输过程,茎类和胚芽鞘中的极性运输最明显,其方向不能递转,这种向基的运输称极性运输。 10(赤霉素:是在化学结构上具有赤霉素烷环彼此非常近似的一类化学物。由于赤霉素烷环上双键和羟基的数目和位置不同,就成了各种赤霉素,已知的赤霉素有10多种。最常见的是赤霉酸(GA),分子式为:CHO。 319226 11(三重反应:乙稀可抑制黄化豌豆幼苗上胚轴的伸长生长;促进其加粗生长;上胚轴失去负向地性生长特性,而横向生长。这三种反应称为“三重反应”,是植物对乙烯的一种特殊反应。 61 12(生长延缓剂:人工合成的能抵制植物生长的化合物,对植物有矮化效应,如矮壮素、福斯方-D、B等,生长延缓剂能抑制GA的生物合成,具抗GA的作用,因此施用GA可解除生长延9 缓剂的作用。 13(生长抑制剂:植物体内产生的或人工合成的抑制植物生长即抑制细胞的分裂和伸长的物质如酚类,三碘苯甲酸、脱落酸等它们在抑制茎的生长、种子萌发和芽的休眠方面有一定的作用,人工合成的生长抑制剂中包括抗生长素和抗赤霉素类的物质。 14(抗生长素:指一类在化学结构上和生长素很相似,可通过竞争性抑制而产生和生长素相反作用的物质。如三碘苯甲酸和整形素等。 15(抗赤霉素:指一类在化学结构上和生长素不同,和其他刺激生长的植物激素如赤霉素、激动素也不相同,具有抑制和破坏赤霉素的作用。例如,马来酰肼、矮壮素、福斯方D、AMO-1618和B9等。它们被称为抗赤霉素。 16(偏上生长:植物在含有乙烯的环境中,往往发生叶枘弯曲,叶片下垂的现象,这种异常的形态学现象称为偏上生长。它是植物接触乙烯所发生的特征性反应之一。 17(激素受体:激素原初效应的发生的位点,均为蛋白质故称受体蛋白,对植物激素具有很强的专一性和亲和力,能识别激素信号,并将信号转变为一系列生理生化反应,最终表现出激素特有的生物学效应。 18(生长素:最早发现的植物激素,即吲哚乙酸,缩写IAA,它能促进细胞的生长,促进梅枝生根,防止器官脱落等生理作用,白IAA发现后,又相继发现一些天然的和人工合成的具有IAA同样生理作用的化合物如吲哚乙晴,吲哚丁酸2.4-D等。 19(靶细胞:激素在植物体的一定部位形成,并运输到另一些部位中产生效应,接受激素并呈现激素效应部位的细胞称为靶细胞。大麦种子糊粉层细胞是赤霉素作用的靶细胞。 20(油菜素内酯:是首先从油菜花粉中分离出的一种生理活性物质,其结构为甾醇内酯化合物,分子式:CHO。具有促进细胞伸长和分裂,提高弱势花结实率,增加植物递性等生理效应。 28486 21(三十烷醇:简称TRIA,可从蜂蜡中获得,因此也称蜂蜡醇。是由30个碳原子组成的伯醇,具有促进植物生长等生理作用。 22(多胺:是生物体代谢过程中产生的具有生物活性的低分子量脂肪族含氮碱,例如腐胺、亚精胺、尸胺和精胺等胺类的总称。主要分布在分生组织中,具有刺激生长和防止衰老等作用。 23(激动素:简称KT,文不是天然的植物激素,而是DNA的降解产物,其或分为6—糖基氨基嘌呤,因能促细胞发生分裂,故称激动素。 62 24(束缚生长素:亦称结合生长素,指植物体内一部分与蛋白质、葡萄糖,肌醇或天冬氨酸结合成络合物,失去活性的生长素,它可能是细胞内生长素的一种贮藏形式。 (二)填空题 1(对生长有促进作用的植物激素有( );对生长有抑制作用的植物激素有( )。 IAA、GAA和CTK;ABA和Eth。 2(1955年,F、skoog等人首次从高压灭菌的鲱鱼精子DNA中分离出 。D C.Lethan和C.O.Miller在1963年首次从 中分离出天然的细胞分裂素类物质,即 。 激动素 未成熟的玉米种子 玉米素 3(黑泽(E.Kurosawan)在1926年研究 时发现了赤霉素。1938年,薮田(T.Y.abuta)和住木(Y.Sumiki)从 分离出2种赤霉素结晶。 水稻恶苗病 赤霉菌。 4(在下列生理过程中,哪2种激素相互拮抗,(1)气孔开关 ;(2)叶片脱落 ; (3)种子休眠 ;(4)顶端优势 ;(5)α-淀粉酶的生物合成 。 (1)细胞分裂素与脱落酸; (2)生长素和乙烯; (3)赤霉素与脱落酸; (4)生长素与细胞分裂素; (5)GA与ABA。 5(最早发现的植物激素是 ;化学结构最简单的植物激素是 ;已知种数最多的植物激素是 ;具有极性运输的植物激素是 。 IAA;Eth;GA;IAA。 6(生长素和乙烯的生物合成前体都为 。GA和ABA的生物合成前体相同,都为 ,它在 条件下形成GA,在 条件下形成ABA。 氨基酸 甲瓦龙酸(MVA); 长日照; 短日照。 7(植物激素也影响植物的性别分化,以黄瓜为例,用生长素处理,则促进 的增多,用GA处理,则促进 的增多。 雌花 雄花。 8( 是一类具芴环(C6H4CH2C6H4)的植物生长调节物质,能抑制IAA的运输,从而引起一系列畸形生长现象,包括顶端优势和向性生长的消除,也能抑制种子发芽、拮抗GA的作用,还能使经过春化的鳞茎植物不能抽苔。 形态素(或称整形素) 9(六十年代初, 实验技术的应用使乙烯的研究出现飞跃,近年来美籍华裔学者 在乙烯生物合成的研究中作出了杰出贡献,乙烯生物合成的调节酶是 。 气相色谱 杨祥发 ACC合成酶。 63 10(大麦种子萌发时由胚中形成 运输至 ,诱导 形成,分泌至 中。促进 水解为 。 GA 糊粉层细胞 α-1淀粉酶 胚乳 淀粉 麦芽糖 11(植物体内吲哚乙酸是由 通过两条途径合成的,一条是首先 形成 。再形成吲哚乙醛,最后将醛基氧化形成吲哚乙酸,另一条首先 形成 ,然后 形成吲哚乙醛。最后再转变为吲哚乙酸。 色氨酸 脱氨 吲哚丙酮酸 脱羧; 脱羧 色胺 脱氨。 12(为解决下述生产问题应先用的生长物质是:?打破马铃薯块茎的休眠 ,?促进胡萝卜当年开长 ;?延长离体小麦叶片的衰老 ;?小麦田除草 ;?棉花、胡萝卜田间除草 ;?促气孔关闭,降低蒸腾速率 ;?防止小麦徒长倒伏 ;?香蕉催熟 ;?诱导番茄形成无籽果实 ;?抑制烟草腋芽萌发 。 ? GA; ?GA; ?CTK; ?2.4-D; ?敌草隆; ?ABA; ?CCC; ?Eth(或)乙烯利即CEPA; ?2.4-D; ?MH。 13(脱落酸可以拮抗 诱导长日植物开花的效果,而且还能使短日植物在 条件下开花。 GA 长日(?O) 14(实践上一般不将IAA直拉施用在植物体上,这是因为 的缘故。 IAA在体内受IAA氧化酶破坏效果不稳定。 15(配成一定浓度的GA溶液,在夏季室温下经过一段时间以后效果降低,是因为GA转变在无活性的 和 等的缘故。 伪赤霉素 赤霉烯酸。 16(ABA除了抑制 和 外,还有促进 、 、 、 等生理作用。 细胞分裂 伸长 器官脱落 休眠 气孔关闭 衰老。 17(赤霉素和ABA都是属于 物质,前者为一种 ,后者是一种 ,所有GA在化学结构上都具有共同骨架,这个骨架称为 。 类萜类 四萜 倍半萜 赤霉烷 518(植物体内的细胞分裂素类都是 矿生物,其上的任何原子被替代或在N一位置上的N被替代,将 。不变动基本结构而仅更换其它基因,可获得 。 腺嘌呤 表失CTK的生理活性 较天然CTK活性更强的合成化合物。 19(植物体内IAA生物合成的前体物质是 ,该物质的合成需要 元素的参与。IAA氧 64 化酶需要的两个辅基是 和 ,催化IAA氧化的主要产物是 。 2+色氨酸 Zn 一元酚 Mn 吲哚醛 20(乙烯生物合成的前体物质是 ,通过 循环形成的乙烯来源于 中 分子的第 、 碳原子。 蛋氨酸 蛋氨酸循环 ATP 核糖 4.5 21(束缚的生长素以 和 等形成存在,在植物体内可能具有 、 、 等生理作用。 吲哚乙酰糖酯 吲哚乙酰肽 贮藏生长素 解毒 保护组织 22(除草剂敌稗对水稻无害,因为水稻体内含有 酶,可将敌稗分解为 和 。 酰胺水解酶 3.4——二氯苯胺 丙酸 23(生长素对植物生长的诱导往往具双重性。通常情况下,当 促进生长,超过 则诱导 形成,从而抑制植物生长,当 则杀死植物。 低浓度时 超过最适浓度 乙烯 更高浓度的生长素 24(首次进行胚芽鞘向光性试验的人是 ,首次从胚芽鞘尖分离出与生长有关物质的人是 ,1934年荷兰人 等分离出纯的吲哚乙酸。 达尔文(C.Darwin) 温特(F.W.Went) 郭葛(F.Kogl) 25(现在知道在高等植物中还含有一些具有生长素活性的化合物如: 、 、 。 吲哚乙醛 吲哚乙醇化 吲哚乙腈 (或4-氯吲哚乙酸等) 26(请写出下列代号的中文名称 IAA ;GA ;CTK ;ABA ;ETh ;NAA ;2.4-D ;IBA ; ZT ; KT ;IPA ;MH ;TIBA ;CCC ; BA ; CEPA ; 吲哚乙酸 赤霉素 细胞分裂素 脱落酸 乙烯 α-萘乙酸 2.4-二氯苯氧乙酸 吲哚丁酸 玉米素 激动素 异烯基腺苯 6马来酰肼 三碘苯甲酸 矮壮素 N-芐基腺嘌呤乙烯 乙烯利 (三)选择题 1(为防止马铃薯、洋葱、大蒜等在贮茂期间发芽。可采用的生长调节剂为 。 A、碘苯甲酸 B、整形素 C、马来酰肼 D、乙烯利 65 C 2(植物激素和植物生长调节剂最根本的区别是 。 A、二者的分子结构不同 B、二者的生物活性不同 C、二者合成的方式不同 D、二者在体内的运输方式不同 C 3(吲哚乙酸氧化酶需要 作为辅助因子。 2+ 2+ 2+A、二元酚 B、MnC、FeD、Zn B 4(以下各种酶中,不仅有 不参与植物体内的生长素生物合成。 A、 色氨酸转氨酶 B、吲哚乙酸氧化酶 C、吲哚乙醛氧化酶 D、腈水解酶 B 5(关于生长素作用的酸生长理论认为生素的受体存在于 上。 A、细胞核 B、细胞壁 C、细胞质膜 D、线粒体膜 C 6(琼脂凝胶块在燕麦胚芽鞘上如 法放置,将导致凝胶块中收集到最多的IAA。 B 7(生长素促进枝条切段根原在发生的主要作用是 。 A、促进细胞伸长 B、刺激细胞分裂 C、引起细胞分化 D、促进物质运输 B 8(目前,世界各地主要采用 的方法生产赤霉素。 A、 人工合成 B、从患恶苗病的水稻中提取 B、 C、从赤霉菌中提取 D、从高等植物顶端提取 C 9(下列物质中,除 外均为天然的细胞分裂素。 A、玉米素 B、异戊烯基腺嘌呤 C、双氢玉米素 D、苄基嘌呤 D 10(在细胞分裂过程中,细胞分裂素主要是调节 。 A、细胞核分裂 B、细胞质分裂 C、细胞壁的生物合成 D、细胞壁的可塑性 B 11(脱落酸、赤霉素和类胡萝卜的素都是由 单位构成的。 A、异戊二烯 B、氨基酸 C、不饱和脂肪酸 D、甲瓦龙酸 66 A 12(下列植物激素中, 的作用是促进果实成熟,促进叶、花脱落与衰老。 A、生长素 B、乙烯 C、赤霉素 D、细胞分裂素。 B 13( 对乙烯的生物合成起促进作用。 A、AVG B、N2 C、低温 D、O2 D 14(以下叙述中,仅 是没有实验根据的。 A、 乙烯促进鲜果的成熟,也促进叶片的脱落 B、 乙烯抑制根的生长,却刺激不定根的形成 C、 乙烯促进光合磷酸化 D、 乙烯增加膜的透性 C 15(油菜素甾体类生理活性物质广布于植物的名种器官中。但它们在 中含量最高。 A、根 B、茎 C、叶 D、花粉 D 16(杀死棉花,胡萝卜的地中的杂草,可选用内吸传导型除草剂 A、敌草降 B、西玛津 C、2.4—D D、除草醚 A 17(乙烯利在PH为 条件下,能分解释放乙烯。 A、3以下 B、3.5—4.0 C、4以上 D、以上都不是 C 18(将等量且适量的下列四种生长调节剂分别用于大田的作物上,()对作物生长的促进作用最 大,且药效期最长。 A、NAA B、ABA C、IAA D、MH A 19(根、茎、芽对长素敏感程度的顺序为: A、根>茎> 芽 B、根>芽>茎 C、芽>茎>根 D、茎>芽>根 B 20(向农作物喷施B9等生长延缓剂可以 A、增加根冠比 B、降低根冠比 C、不改变根冠比 67 A 21(用箭头连接下列植物激素的合成前体: A、IAA A、类胡萝卜素 B、GA B、1-氨基环丙烷-1-羧酸 C、ABA C、色氨酸 D、Eth D、甲羟戊酸(甲瓦龙酸) A-C B-D C-A D-B 22(称为植物内生抗蒸腾剂的激素是 A、ABA; B、GA ; C、IAA; D、CTK A 23(生长延缓剂PP333的主要作用是阻止植物体内( )的合成 A、IAA; B、GA; C、CTK; D、BS B 24(在以下四种物质中,只有( )对吲哚乙酸氧化酶具有抑制作用。 2+A、Mn B、香豆酸 C、三羟黄酮醇 D、赤霉素 D (四)、简答题 1(植物体内有哪些因素决定了特定组织中生长素的含量, 答:(1)生长素的生物合成,(2)可逆可不可逆地形成束缚态生长素,(3)生长素的运输(输出或输入),(4)生长素的酶促氧化脱羧或光氧化,(5)生长素在生理活动中的消耗。 2( 说明IAA极性运输的化学涌透模型(chemiosmotic mode)要点。 ++答:质膜上H -ATP酶催化ATP水解,为生长素的积累和极性运输提供,能源;(2)H -ATP +HH酶将细胞溶质中的H泵出到细胞壁中,使细胞溶质中的P值在7左右,而细胞壁中的P值 H在5左右,这种质膜内外的P梯度可以作为IAA吸收的动力;(3)IAA既能以非解离态IAAH +进入细胞,又能以解离态IAA-与2个H一起,通过电致同向运输(electrogenic symport)进入细胞。质膜外侧为正的膜电势促进IAA的吸收;(4)仅在细胞基部质膜上分布(极性分布的阴离子载体(AC)和输出载体(EC)使IAA从细胞内向基性地输出到细胞外。 3(各种赤霉素的共同点及相互区别是什么, 答:按1989年估计已发现76种GA、它们共同具有的基本结构为赤霉烷,各种不同GA间的相互区别主要有(1)碳原子数目,(2)A环上有无内酯,(3)A环上双键的有无和位置, 68 (4)羟基的数目与位置。 4(赤霉素在基因表达的哪一阶段或何种水平诱导α-淀粉酶的形成, 答:研究表明,糊粉层细胞中没有贮存的α-淀粉酶mRNA。α-淀粉酶mRNA是在GA诱导下重新合成、并被翻译成α-淀粉酶的。即GA在转录水平上诱导α-淀粉酶的形成。 5(M.Venis在1985年提出了激素受体的哪5条标准, 答:(1)受体与激素的结合的具有很高的亲和力,有一定的结合容量,而且是可逆的;(2)受体被激素所饱和的浓度范围一般与激素反应的饱和浓度范围相一致;(3)受体具有特具性;(4)受体与激素结合后,应引起激素的特异生物学反应;(5)受体与激素的结合一般限于对激素起反应的组织内。 6(用试验证明赤霉素诱导α-淀粉酶的形成。 答:禾谷类种子吸水萌发之后,胚乳的淀粉在α-淀粉酶的作用下水解成糖,遇碘不再呈现兰色反应,而α-淀粉酶的形成只有在有胚存在并释放赤霉素时才可实现。无胚的种子由于缺乏赤霉素而不能产生α-淀粉酶,淀粉不能水解为糖,因而遇碘呈现兰色反应。当向无胚种子中,添加不同浓度赤霉素后,培养即可产生α-淀粉酶,并能使淀粉降解成糖,因而遇碘不再呈现兰色反应。这样即可证明赤霉素对α-淀粉酶诱导形成的作用。 7(生长素的生理效应如何,合成生长素在农业生产上的应用如何,应注意些什么, 答:生长素的生理效应主要是促进细胞伸长。人工合成的生长素,如萘乙酸、2,4-D等已广泛应用于农业生产,主要有以下几个方面:?促进插枝生根,?阻止器官脱落,?促进菠萝开花,?促进黄瓜雌花分化。此外还可用于延长种子、块茎的休眠、单性结实、防止落花果、疏花疏果等等。 在应用生长素类于农业生产中时要注意生长素的双重活性及植物细胞、器官的敏感性。即稀浓度的生长素溶液可以促进植物生长,高浓度的生长素溶液则会使植物伤害致死。此外,不同的器官对同一浓度生长素溶液的反应不同,以根最敏感,芽次之,茎又次之,从细胞年龄来看,幼龄细胞敏感,老龄细胞不敏感。基于上述原则,可按照人们的意愿灵活掌握,以达到各种使用目的。 8(生长素为什么可以促进细胞伸长, 答:细胞质膜上有质子泵,生长素与质子泵结合使之活化。质子泵就把细胞质中的质子(H+)分泌到细胞壁,使细胞壁环境酸化,于是使对酸不稳定的键(H键或共价键)断裂,或可使适宜于酸性环境的水解酶活性增加,细胞壁纤维结构间交织点破裂,联系松弛,细胞壁可塑性增加。这样就增强了细胞渗透吸水的能力,随着液泡的不断加大,细胞体积也加大,另一方面,生长表与受体结合后释放出第二信使。第二信使进入核内后,使某些处于抑制状态的 69 基因解阻遏,这些基因便进行转录和翻译。合成新的蛋白质,促进细胞的生长,这是生长素的长期效应。 生长素就是通过上述快速反应和长期效应促进细胞生长的。 9(IAA氧化酶的性质及其与植物生长的相互关系, 答:IAA氧化酶可以使IAA氧化而生成多种氧化物,如吲哚醛、3-甲基氧吲哚等。IAA氧化酶需要两个辅基,即Mn++和酚,酚是单元酚如:香豆酸,阿魏酸等。IAA氧化酶的分布一般和生长速度有关。茎尖和根尖含IAA氧化酶比老的组织少。距根尖或茎尖越远,酶活性越高,在矮生植物里,IAA氧化酶活性比较大,因而限制了植物的生长,表现了矮生了特性,它和生长成反相关,所以IAA氧化酶的活动,有助于组织的成熟,使生长终止。(4分) 10(生长素诱导胞伸长与酸诱导细胞伸长的共同点是什么, 答:生长素诱导细胞伸长和酸促进的细胞伸长生长的共同点是:(1)酸溶液诱导生长的速度与适宜浓度IAA诱导的生长速度相近或大一些;)(2分)(2)两者诱导生长的迟滞期都很短,但酸诱导生长的迟滞期比生长素反应的迟滞期更短。(2分)(3)两者诱导生长的温度系数相同。(1分) 11(证明细胞分裂素是在根尖合成的实验依据有哪些, 答:证明细胞分裂素是在根尖合成的实验依据如下:(1)许多植物如葡萄、向日葵、水稻、棉花等的伤流液中的有细胞分裂素,可持续数天;(2分)(2)测定豌豆根各切段的细胞分裂素的含量,在根尖0—1毫米切段的细胞分裂素含量很高,而距根尖5毫米以远的根段中,没有细胞分裂素的活性;(2分)(3)无菌培养水稻根尖,根可向培养基中分泌细胞分裂素。(1分)。 12(尽管吲哚乙酸是植物的天然生长素,但为什么在农业生产上一般不用吲哚乙酸而用其它人工合成的生长素类药剂代替, 答:这是由于植物体内存在着吲哚乙酸氧化酶。当对大田作物施用吲哚乙酸(IAA)后,吲哚乙酸氧化酶会自动地催化进入体内的IAA氧化分解,使体内的IAA保持在一定浓度范围内。此外,IAA在体外还会被光分解。所以,外用IAA的效果较差,且持续的时间很短。(3分)但酶的专一性极强,吲哚乙酸氧化酶只能催化IAA的氧化分解,不能催化其它生长素类药剂的氧化分解。因此,非IAA生长素在植物体内能维持较高的浓度和较长它生长素类药剂的氧化分解。因此,非IAA生长素在植物体内能维持较高的浓度和较长的时间,从而达到预期目的。所以,在农业生产上一般不用IAA而用其它人工合成的生长素类药剂代替。(2分) 13(为什么用生长素、赤霉素或细胞分裂素处理可获得无籽果实, 答:一般情况下,只有在传粉受精后果实才能生长发育,否则营养物质不会向子房运输,子 70 房将会很快脱落。(1分)由于生长素、赤霉素或细胞分裂素具有很强的调运养分的效应,用它们处理未经传粉受精的子房时,仍可使营养物质向其运输,从而引起果实膨大。因为这种果实未经传粉受精,所以没有种子,是无籽果实。故用生长素、赤霉素或细胞分裂素处理可获得无籽果实。(4分) 14(试讨论下列植物激素间有何关系, 答:(1)IAA与GA对茎切段伸长芽表现增效作用等;(2)IAA与CTK、IAA使细胞核分裂CTK使细胞质分裂;IAA使顶芽生长,而CTK使侧芽萌发长,共同调节主茎与分枝枝的关系;IAA/CTK比例调节器官分化;(3)GA与ABA在诱导α-淀粉酶形成中起桔抗作用,LD利于GA形成 生长,SD利于ABA形成植物休眠;(4)IAA与Eth,当IAA超过最适浓度时使Eth形成,反过来抑制IAA的合成和运输,起相互反馈作用;(5)CTK与ABA、CTK使气孔开放,防止衰老,而ABA使气孔关闭,使衰老,提高抗性。 15(具有生长素类活性物质有何特点,请判断下列特质是否具生长素活性,为什么, 答:2,4,5-三氯苯氧乙酸 2,4-二氯苯氧导丁酸 (1)具IAA活性化合物的结构特点为:α、具有一个不饱和的芳香族环;b、环上带有酸性侧链;c、在环与侧链的羟酸之间至少有一个碳原子;d、在环与侧链羟酸之间应该有一定特殊的空间关系,如羧基与环成垂直角度等。 (2)2,4,5一三氯苯氧乙酸、萘乙酰胺 具活性 符上述条件 2,4一二氯苯氧异丁酸 吲哚甲酸 无活性 不符合c 16(乙烯生物合成过程受哪些因素的调控, 答:(1)乙烯生物合成中两个关键酶为ACC合成酶和乙烯形成酶(EFE),(2)ACC合成酶活性调节中,多促进的因素有:乙烯(白我催化),逆境( 涝、 旱、机械伤害等) 缺 O,2 2+IAA,Ca;抑制因素有AVG氨基乙氧基乙烯基甘氨酸,AOA(氨基氧乙酸),乙烯(自我抑制); 2+(3)EFE;促进该酶活性因素有:成熟乙烯;抑制因素有:解联剂(DNP)Ca自由基清除剂;(4)丙二酰基转移酶催化ACC 与丙二酰COA结合形成丙二酰基ACC(MACC)为无活性的末端产物,是乙烯自我抑制的原因之一。 17(如何利用基因工程控制植物体内激素的生物合成以获得新的品种, 答:目前已从番茄中克隆出诱导成熟的ACC合成酶的CDNA,以反义基因的形式通过农杆菌质粒转入番茄,获得的转基因植株中乙烯的合成受到严重抑制,通过自交获得纯合子后代,其中乙烯的合成可被抑制99.,,。表现出该番茄在空气中放置不出现呼吸高峰,番茄红素合成受阻果实不能自然成熟的“基因番茄”。目前已在美国上市这种耐贮番茄,解决了番茄不耐贮的问题。(亦可举其它例子) 71 18(五大类植物激素是如何发现的, 答:(1)生长素是研究燕麦照芽鞘的向光性中发现的;(2)GA是日本人黑泽英——从水稻恶苗病的研究中发现的。(3)CTK是美国Skoog等培养烟草髓细胞中发现培养基中含DNA降解产物而KT可使细胞分裂。(4)ABA是美国的阿迪科特和英国韧林分别研究棉铃脱落和槭树休眠时发现的。(5)乙烯是对苹果等催熟研究中发现,并用气 谱鉴定后确定的。 19(五大类植物激素可用什么生物鉴定法加以确定,(每类至少一种方法) 答:(1)长素类:燕麦试验法、胚芽鞘切段法,豌豆劈落法等。(2)GA;α诱导淀粉酶形S 成(大麦粒)、水稻苗节三叶叶鞘伸长的点(角法等)(3)CTKS:尾穗苋黄化苗子叶功红素合成,萝卜子叶扩张法,黄瓜子叶在去下转第。(4)ABA:抑制小麦照芽鞘切段的伸长法,促进气孔关闭法,棉花三小时外植体试法等。(5)Eth:三重反应。 20(苯氧类化合物是什么类型的除草剂,其特点如何, 答:(1)属激素型内吸选择性除草剂。利用单、双子叶植物形态结构等差异可施于单子叶作物田里除双子叶杂草。(2)双子叶植物幼芽裸露,叶横生宽大,角质或蜡质层簿等易吸收药剂,使形成层细胞分裂加强,阻塞和破坏韧皮部运输,同时使体内蛋白质,淀粉在水解加强,呼吸升高,氧化磷酸化解偶联等而死亡,(3)单子叶植物幼芽被包裹叶片竖立而窄小,角质或蜡质厚,不易吸附和吸收药剂,因而受害小,且单子叶植物的维管束无形成层,亦可免受伤害。 植物的生长生理 (一)名词解释: 72 1(生命周期(life cycle) :生物体从发生到死亡所经历的过程称为生命周期。 2(生长(growth): 在生命周期中,植物的细胞、组织和器官的数目、体积或干重的不可逆增加的生理过程称为生长。例如根、茎、叶、花、果实和种子的体积扩大或干重增加都是典型的生长现象。 3(分化(differentiation): 从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程称为分化。它可在细胞、组织、器官的不同水平上表现出来。例如:从受精卵细胞分裂转变成胚;从生长点转变成叶原基、花原基;从形成层转变成输导组织、机械组织、保护组织等。这些转变过程都是分化现象。 4(发育(development): 在生命周期中,生物的组织、器官或整体,在形态结构和功能上的有序变化过程。它泛指生物的发生与发展 5(极性(polarity): 细胞、器官和植株内的一端与另一端在形态结构和生理生化存在差异的现象。如扦插的枝条,无论正插还是倒插,通常是形态学的下端长根,形态学的上端长枝叶。 6(组织培养(plant tissure culture): 指植物的离体器官、组织或细胞在人工控制的环境下培养发育再生成完整植株的技术。根据外植体的种类,又可将组织培养分为:器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等。 7(细胞克隆(cell clone): 克隆(clone)源于希腊文(klon),原意是指幼苗或嫩枝以无性繁殖或者营养繁殖的方式培养植物。现指生物体通过体细胞进行无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群的过程。细胞克隆就是指体细胞的无性繁殖。被克隆的细胞与母体细胞有完全相同的基因。 8(外植体(explant): 用于离体培养进行无性繁殖的各种植物材料。 9(脱分化(dedifferentiation): 植物已经分化的细胞在切割损伤或在适宜的培养基上诱导形成失去分化状态的、结构均一的愈伤组织或细胞团的过程。 10(再分化(redifferentiation) :由处于脱分化状态的愈伤组织或细胞再度分化形成不同类型细胞、组织、器官乃至最终再生成植株的过程。 11(胚状体(embryoid): 在特定条件下,由植物体细胞分化形成的类似于合子胚的结构。胚状体又称体细胞胚(somatic embryo) 或体胚。胚状体由于具有根茎两个极性结构,因此可一次性再生出完整植株。 12(人工种子(artificial seeds) :将植物组织培养产生的胚状体、芽体、及小鳞茎等包裹在含有养分的胶囊内,这种具有种子的功能,并可直接播种于大田的颗粒称为人工种子,又称人造种子或超级种子。 13(种子萌发(seed germination): 指具有生活力的种子吸水后,胚生长突破种皮并形成幼苗 73 的过程。通常以胚根突破种皮作为萌发的标志。 14(生长大周期(grand period of growth): 植物器官或整株植物的生长速度表现出“慢,快,慢”的基本规律,即开始时生长缓慢,以后逐渐加快,然后又减慢以至停止。这一生长全过程称为生长大周期。 15(生长曲线(growth curve): 以植物(或器官)体积、干重、高度、表面积、细胞数或蛋白质含量等参数对时间作图得到的曲线。生长曲线表示植物在生长周期中的生长变化趋势,典型的有限生长曲线呈S形。 16(生长相关性(correlation) 植物各个器官间在生长上表现出的相互促进和相互制约的现象称为生长相关性。 17(温周期现象(thermoperiodicity): 植株或器官的生长速率随昼夜温度变化而发生有规律变化的现象 18(生物钟(biological clock): 生命活动中有内源性节奏的周期变化现象。亦称生理钟(physiological clock)。由于这种内源性节奏的周期接近24小时,因此又称为近似昼夜节奏(circadian rhythum)。 19(根冠比(root top ratio,R/T): 植物地下部分与地上部分干重或鲜重的比值,它能反映植物的生长状况以及环境条件对地上部与地下部生长的不同影响。 20(顶端优势(apical dominance): 植物的顶芽生长占优势而抑制侧芽生长的现象。 21(生长协调最适温度(grow coordinate temperature): 能使植株生长最健壮的温度。协调最适温度通常要比生长最适温度低。 22(它感化合物(allelochemical): 指引起相生相克(它感作用)的化学物质。它们几乎都是一些分子量较小、结构简单的植物次生物质。如直链醇、醛、酮、肉桂酸、萘醌、生物碱等,最常见的是酚类和类萜化合物。 23(光形态建成(photomorphogenesis) :由光调节植物生长、分化与发育的过程称为植物的光形态建成,或称光控发育作用。 24(黄化现象(etiolation): 通常指植物在黑暗中生长时呈现黄色和形态结构变化的现象。如呈现茎叶淡黄、茎杆细长、叶小而不伸展、组织分化程度低、机械组织不发达、水分多而干物重少等现象。有时将因缺乏某些条件而影响叶绿素形成,使叶子发黄的现象也称黄化。 25(光敏色素(phytochrome,Phy): 一种对红光和远红光的吸收有逆转效应、参与光形态建成、调节植物发育的色素蛋白。光敏色素有两种形式。Pr与Pfr。Pr型是吸收红光(最大吸收峰在红光区的660nm)的生理钝化型,Pfr型吸收远红光(最大吸收峰在远红光区的730nm)的生理活化型。这两种光敏色素被光照射后可以互相转化,照射白光或红光后,没有生理活性的Pr型可 74 以转化为具有生理活性的Pfr型;相反,照射远红光后,Pfr型转化为Pr型。Pfr参与光形态建成、调节植物发育等过程。 26(隐花色素(cryptochrome) :又称蓝光受体(blue light receptor)或蓝光/紫外光A受体(BL/UV,A receptor)。它是吸收蓝光(400,500nm)和近紫外光(320,400nm)而引起光形态建成反应的一类光敏受体。 27(蓝光效应(blue effect): 蓝紫光抑制生长,促进分化,抑制黄化现象的产生,诱导向光性反应,这类由蓝光诱发的生长现象称为蓝光效应。能感受蓝光,引起蓝光效应的光受体是隐花色素。 28(向性运动(tropic movement): 植物器官对环境因素的单方向刺激所引起的定向运动。根据刺激因素的种类可将其分为向光性(phototropism)、向重性(gravitropism)、向触性(thigmotropism)和向化性(chemotropism)等。并规定对着刺激方向运动的为“正”运动,背着刺激方向的为“负”运动。所有的向性运动都是生长运动,都是由于器官不均等生长引起的。 29(向光性(phototropism): 指植物随光照方向而发生弯曲生长的现象。植物各器官的向光性有正向光性、负向光性、横向光性。 30(向重力性(gravitropism) :指植物的不同器官所表现出的以重力线为标准向一定方向生长的特性,也称为向地性。根有正向重力性,地下茎有横向重力性。茎有负向重力性。 31(感性运动(nastic movement): 无一定方向的外界因素均匀作用于植株或某些器官所引起的运动。感性运动多数属膨压运动(turgor movement),即由细胞膨压变化所导致的。常见的感性运动有感夜性(nyctinasty)、感震性(seismonasty)和感温性(thermonasty)。 32(感夜性(nyctinasty): 许多植物大叶片和花的开合受昼夜周期的影响,这种昼夜光暗变化引起的运动称为感夜性运动。其原因是由于光敏色素感受外界光信号,受到生物钟的调控。 33(早前期带(preprophase band,PPB): 在细胞分裂即将开始时,微管有序地沿质膜内侧环绕核而成带状聚集的结构。它决定细胞的分裂部位与分裂面。 34(紫外光,B (Ultraviolet-B,UV-B): 指波长为280,320nm的紫外光。它对植物生长有抑制作用。UV-B破坏核酸分子结构,使多种蛋白质变性、IAA氧化、细胞的分裂与伸长受阻,从而使植株矮化、叶面积减少;UV-B还能降低叶绿素和类胡萝卜素的合成,破坏叶绿体的结构,钝化Rubisco和PEPC等光合酶的活性,使光合速率下降,从而使植物生长量减少。 35(相对生长速率(relative growth rate,RGR): 在单位时间内植株或器官的增量占原有植株或器官数量的比值。RGR可作为植株生长能力的指标。 36(叶面积比(leaf area ratio,LAR) :是总叶面积除以植株干重的商。LAR代表了植物光合组织与呼吸组织之比。 75 37(净同化率(net assimilation rate,NAR): 为单位叶面积、单位时间内的干物质增量。NAR代表实际的光合效率。 38(昼夜周期性:植物的生长速率随昼夜周期性变化的特性。发生昼夜周期变化的主要环境因素是光照、温度和水分。通常在温暖季节以夜间生长较快,而寒冷季节则白天生长性。 39(无必繁殖系:指由一个母本经过无性繁殖形成的群体,它们的遗传性质完全相同。在细胞学上是指由一个细胞繁衍的后代;扩展到分子生物学,包括从一个DNA片段克隆后的产物。 40(层积:是一种适用于某些需要后熟作用的种子破除休眠的技术。这此种子在当年收 0获后,用湿砂与之分层相间堆积在室外背阴处或地窖内,于0,5C下,1,3个月即可促使种子破眠萌发。 41(种子寿命:种子保持生活力的时间区间。也即指种子从完全成熟到生活力丧失所经历的时间。 42(后熟作用:一些植物的种子,在形态上发育完全后,其胚胎需要经过某些生理生化变化,达到生理成熟才具备发芽能力的过程。 43(休眠:在植物个体发育中,生长暂时停顿的现象。一般有芽休眠和种子休眠两种形式。 44(温周期现象:昼高夜低的温度变化有利于植物生长的现象。 45(生物钟:植物体内存在一种不依赖于环境刺激的近似昼夜节奏的生理性计时系统,它能使某些生理活动生理活动按时发生。它具务内生性、对温度不敏感性和计时性三大特性。 46(顶端优势:植物主茎顶芽生长占居优势,抑制侧枝或侧芽生长的现象。 47(再分化:离体培养的植物细胞或组织,可对由脱分化状态再度分化形成另一种或几种类型细胞、组织或器官,甚至最终形成完整植株的过程。 48(脱分化:指在人工培养基上生长的细胞、组织或器官,经多次细胞分裂而失去原来的分化状态,形成无组织的细胞团块或愈伤组织的过程。 49(对植体:从植物体上分离出来的,用于人工培养的器官、组织或细胞。 50(分化:指来自同一合子或遗传上同质的细胞转变为形态、化学成分结构和功能上异质的细胞的过程。 (二)、填空题 1(植物组织培养的理论依据是 。一般培养其的组成包含五大类物质,即 、 、 、 、和 。 植物细胞全能性。 无机营养物(大理元素、微量元素);蔗糖,Vit;有机附加物,植物激素(生长物质) 76 2(植物细胞的发育通常分为 、 、 和 三个时期。 分裂期、伸长期,分化成熟期。 3(植物向光性的作用光谱中最有效的光是 光,其光接受体可能是 或 。 短波光;核黄素;胡萝卜素 ,, 4(植物组织培养过程中,常用的植物材料表面消毒剂是 、 、 等。 次氯酸钠;过氧化氢(HO);氯化汞(HgCl) 222 5(不同植物激素的组合配比,在组织培养时诱导根芽发生的效果不同,当CTK/IAA的比值高时,诱导 的分化;CTK/IAS比值低时,诱导 的分化,中等水平的CTK/IAA比值,诱导 的分化,只用IAA时,诱导 。 芽;茛;根芽;愈伤组织 6(引起叶片黄华的原因通常有二,一种可能是缺 ,另一种可能缺 。矿质营养(尤其是氮素);光照(如在黑暗中) 7(植物生长的相关性主要表现在 、 和 三个方面。 地下部分与地上部分;主茎顶芽与侧枝侧芽;营养生长与生殖生长。 8(引起种子重量休眠的原因有 、 和 。 种皮限制;种胚育不完善;萌发抑制物质的存在。 9(种子萌发时必需的外界条件是 、 和 。此外,还有一些种子的萌发综上述条件外,还需要 的刺激。 适当的水分;适宜的温度;充足的氧气;光照或黑暗 10(高等植物的分化可分为三个阶段:即 、 、 和 。 胚胎发生;营养器官发生;生殖器官发生 11(对温周期现象的一般解释认为,较低的夜温能 并 。 减少呼吸作用对糖的消耗; 有利于根系生长和合成细胞分裂素。 12(通过对植物伤流液的分析表明,根系除供给地上部分水分和矿质等营养外,还向上运送 、 和 等有机物。 13(植物生长的S形曲线反映了生长速率要经历一个 的过程。 由慢 快 慢 77 14(植物体的一部分对其他部分生长发育的调节作用称为 。 相关现象 (三)选择题 1( 是通过组织培养的方法得到证实的。 A、植物能吸收和运输环境中的营养物质 B、植物细胞能够进行有丝分裂 C、植物激素能调控植物的生长和发育 D、植物细胞的全能必 D 2(花生、大豆等植物的小叶片夜间闭合、白天张开,含羞草叶片受到机械刺激时成对合拢,这种外部的无定向刺激引起的植物运动称为 运动。 A、感性 B、向性 C、趋性 D、生物钟 A 3(根的静止中心位于 。 A、根毛位 B、伸长区 C、分生组织中 D、根冠中 C 4(植物细胞分化的第一步是 。 A、细胞分裂 B、合成DNA C、合成细胞分裂素 D、产生极性 D 5(植物内源节律具有4个特点:第一,转入恒稳条件时能继续运转多个周期;第二,若因长期的恒稳条件而消失,还可以被环境条件重新诱发产生;第三,周期长度的温度系数较小;第四 。 A、受内源激素含量的调控 B、只能被光(暗)条件约束或重新诱发 C、恒稳条件下的周期长度不是准确的24h D、任何条件下振幅(离平均值的偏差程度)不变。 C 6(曼陀罗的花夜开昼闭,南瓜的花昼开夜闭,这种现象属于 。 A、光周期现象 B、感光运动 C、睡眠运动 D、向性运动 B 7(向日葵的向性运动属于 运动。 A、向日性 B、向光性 C、趋光性 D、感光性 B 8(在IAA浓度相同的条件下,蔗糖与诱导维管束分化的关系是: 78 A、蔗糖浓度低时,有利于韧皮部分化; B、蔗糖浓度较高时,有利于木质部分化; C、蔗糖浓度适中时,有利于韧皮部、木质部分化。 C 9(化培养基上培养着成熟花粉料,花粉粒附近放一块子房组织。花粉管朝着邻近的子房组织生长,这种生长行为称为 生长。 A、向光性 B、感性 C、向 性 D、向化性 D (四)、简答题 1(春天栽培容易成活,请从植物生理学的角度给予解释。 答:首先,树体内保留有头年秋季积累的丰富营养,可以满足树木生根、发芽之需;其次,树木经过冬季的休眠之后,春天到来,生命活动逐渐复苏,移栽过程中虽会伤及相当多的根系,但对整体生命活动影响不大,加上地上枝叶很少或者没有萌发,比较容易保持根与冠之间的水分平衡。第三,春天与夏季相比,气温较低,空气湿度较大,移栽后,蒸腾失水相对而言较少,所以,在春天植树成活率较高。 2(试举例说明植物生长顶端优势在生产实践中的利用。 答:植物生长的顶端优势在实践中多有利用,在促进方面:如用材森林和麻类种植上的密植保尖就能使植株长得高大能直,分村少而获得优质木材和麻纤维;在向日葵,玉米及高粱栽培中也要保持顶端优势,才能获得高产;庭园绿化中松、柏等塔形树冠的培育,能使姿态优美,雄伟挺拔,有很高的观赏价值。在消除顶端优势,促进分枝生长方面则有棉花的整枝摘心,茶树摘心打顶,果树的整形修剪等都是控制顶端优势原理的应用。 3(农谚讲“旱长根,水长苗”是什么意思,道理何在, 答:这是指水分供应状况对植物根冠比调节的一个形象比喻。植物地上部生长和消耗的大量水分,完全依靠根系供应,土壤有效水的供应量直接影响枝叶的生长,因此凡是能增加土壤有效水的措施,必然有利地上部生长;而地上部生长旺盛,消耗耗大量光合产物,使输送到根系扔机物减少,又会削弱根系的生长,加之如果水分过多,通气不良,也会限制根系活动,这些都将使根冠比减少。干旱时,由于根系的水分环境比地上部好,根系仍能较好地生长;而地上部则由于抽水,枝叶生长明显受阻,光合产物就可输入根系,有利根系生长,使根冠比增大。所以水稻栽培中,适当落干晒田,可对促进根系生长,增加根冠比。 4(何谓向地性,植物根产生向地性的原因何在, 答:向地性是指植物的生长部分具有向地弯曲生长或背地弯曲生长的特性。例如平放的 79 根总是向地弯曲,而倒伏的茎则背地弯曲而直立起来。 解释向地性的原因,一是认为细胞中某些有较大比重的淀粉粒受重力影响而沉积在细胞底部,起着平衡石的作用,它对原生质产生一种压力,细胞感知这种压力而引起不均衡生长; 14另一种学说认为向地性是生长素分布不均衡所引起,标记的IAA试验证明,横放的根使C 的IAA集中在根茎的下半部,由于茎的生长需要较高浓度IAA,因而下半部生长较快,使茎向上弯曲生长,而根对生长素比较敏感,高浓度的IAA抑制细胞生长,因而使根向地心方向弯曲生长。 5(稻麦倒伏后,为何以能恢复直立, 答:稻麦倒伏之后,由于某种原因茎秆居间(或基生)分生组织活动及地上部分负向重力性生长的结果,从而能使它们又能恢复直立。居间分生组织是存在节间基部的一群分生细胞,它们的分裂和伸长,可以使茎杆长高,从而表现出拔节,抽穗。当茎杆倒伏后,能刺激居间分生组织旺盛活动,节间继续伸长。同进茎杆横向放置,在重力作用上,生长素由茎顶作极性运输时,发生侧向移动,使茎的下侧面生长素含量较多,刺激生长加快,从而茎尖向上弯曲,茎杆因而再次直立。 6(果树栽培上为什么会出现开花结实的大小年现象,应如何克服, 答:果树生产上常有一年产量高,一年产量低的大小年现象,这是由于营养生长与生殖生长不协调所引起的。当果树结实过多时,会消耗大量营养,削弱了当年枝叶的生长,使枝条中贮存的养料不足,花芽形成受阻,花芽数减少,发育亦不良,致使第二年花果减少,座果率低,造成产量上的小年。由于小年结实少,使树体营养状况得对恢复,相应积累较多,枝条生长良好,促使结果母枝数量增加,并有足够养分供给花芽形成,花芽多而饱满,使次年硕果累累,形成了大年。这样周而复始,使产量很不稳定。生产上常通过修剪及采用生长调节剂进行疏果,调节营养生长和生殖生长的矛盾,使之得到统一,以确保年年丰收。 7(何谓组织培养,它在农业生产上有何实际意义, 答:组织培养是指在人工配制的无菌培养基上,将离体的植物器官、组织甚至单个细胞进行培养,使它们生长、分化甚至成为一棵完整植物的过程。它是60年代对后发展起来的一门新技术,它在农业生产上具有多方面的实际意义,主要有:(1)新品种选育,包括单倍体育种等。(2)快速繁殖经济植物,对一些有性繁殖十分缓慢的珍稀植物,可在短期内通过组培,大量繁殖幼苗,如人参、月季、甘蔗等。(3)无病(病毒和其它病原)植株的选育,如用马铃薯茎尖培育出无病毒细苗,可得到无病毒种薯 ,解决了退化问题。(4)突变体的选育。(5)药用及观偿植物的工厂化生产等。 8(试述光对植物生长的影响 80 答:生长是指细胞、器官或植物个体在数目、大小与重量的不可逆增加的现象。光是绿色植物正常生长的基本条件。光对植物生长的影响有间接的和直接的作用。光是光合作用的能量来源,又是叶绿素形成的条件,光合作用的产物是生长的物质基础。因些,光对植物生长的间接作用,主要是影响光合作用。另一方面,只要有充足的养料供应,植物在黑暗中也能生长,而且长得比在光下快。因此光(尤以紫外光)对植物生长的直接作用在抑制生长,这种抑制作用,在一定范围内随光强度的增加而增大。在光下,水分供需紧张和生长素的光氧化破坏,是植物生长受到抑制的两个主要原因。 此外,光不仅抑制生长,而且对组织的分化也有重要影响,光可促进分化,有利于植物器官的分化和形态正常,即光具有范型作用。 9(植物产生向光性弯曲的原因何在, 答:植物的向光弯曲与生长素的分布不均匀有关。在单侧光线照射下会使生长素由向光面转移到背光面,以致引起背光面的生长素含量增多,促进背光面茎细胞伸长生长,而向光面生长较慢,于是植株向光弯曲。生长素向背光面移动的原因可能与光照引起茎端两个侧面的电势差有关,向光面带负电荷,背光面带正电荷,弱酸性的生长素阴离子能被正电荷吸引移向背光面。近年来,有人发现向光面产生的叶黄氧化素等抑制物积累,使向光面生长较慢,是向光弯曲的重要原因之一。 10(是什么原因导致了顶端优势的产生, 答:植物的主茎顶芽抑制侧枝侧芽生长的现象叫做顶端优势。顶芽抵制侧芽生长的原因,目前认为与内源激素水平和营养供应有关。一是由于植株顶端形成的生长素,通过极性运输向基部下运,由于侧芽对生长素较顶芽更敏感,而使其生长受到抑制,离顶芽越近,生长素尝试越高,抑制作用越明显。二是营养学说,该理论认为侧芽与主茎之间的维管束连接较差,侧芽处于物质运输的主流之外,得不到充分的营养供应;相反,顶芽内产生生长素较多,代谢旺盛,输导组织发达,使顶芽成为生长中心和输入中心,它比侧芽获得更多的营养,从而加速生长,表现出顶端优势。 11(在“生长周期”中,速生期之后为什么会有一个缓慢生长期, 答:群体和个体生长速率的变化,虽还受到肥水等条件的影响,但群体生长仍是以个体生长为基础,个体生长是以器官生长为基础,而器官生长又是以细胞生长为基础。由于细胞生长速率存在慢——快——慢的变化规律,从而使器官、个体、群体的生长同样表现出这种规律。所以在细胞生长进入伸长期,水分大量进入细胞、细胞体积增大明显,生长加快,当生长达到最高速率后,便逐渐减慢。最后进入成熟分化期,细胞体积增加很少,生长速率更加缓慢,直至停止生长,故而在速生期之后,有一个缓慢生长期。 81 12(温室栽培植物时,为什么要保持一定的昼夜温差植物生长才健壮, 答:植物的正常生长,常要求一定的昼夜温差,即昼高夜低的温度变化有利于植物的生长,这叫温周期现象。昼夜温周期现象,普遍存在于各类植物中,特别是在果树,块根、块茎植物更是如此。低的夜温,可以提高糖分和淀粉含量及其积累速度、增加产量。 保持一定的昼夜温差,之所以对植物生长有利,一是较高的日温有利于光合作用和植物的生长,二是在较低的夜温条件下,可降低呼吸强度,减少养分消耗,有利于物质积累,有利于生长,三是在较低夜温下,有利于根系的生长和根系合成细胞分裂素,从南昌促进植物的生长发育。 所以,为了保持和增大昼夜温差,生产上常多起垄栽培,在温室栽培中,亦应注意适当降低夜间温度。 13(为什么植物在生长的最适温度下,反而长得不健壮, 答:植物的生长温度,有最高、最适和最低三个基点,温度超过最高和最低点,植物都不能生长。在最适温度下,植物生长速度最快。 在最适温度下,植物虽然生长最快,但并不健壮。这是因为生长是一切代谢活动的综合表现,是一个细胞数目增多,体积增大的量变过程。在最适温度下,酶促反应最高,生长才最快。相应用物呼吸消耗的有机物也多,干物质积累减少;同时,生长快,细胞壁薄,水分含量多、组织柔嫩,分化推迟,机械组织不发达。因而反不如在稍低于生长最适温度条件下的植株生长健壮。对抗倒伏,抗病虫害、抗寒、抗旱等都不利。 生产上,需要的是培育壮秧、壮苗,因此,在用温床或薄膜育苗时,必须注意控制苗床 0或膜内的温度,使略低于生长最适温3——5C。此时,苗子虽然生长慢一点、矮一点,但根多苗壮,抗逆力强,移栽时易于成活。 14(水分在种子萌发中有哪些作用, 答:水分是种子萌发的先决条件。因为种子吸水后首先能使种皮软化、透性增加,有利气体交换和呼吸增强,也有利于种胚的破皮而出;其次,能使种子内部物质的状态改变,包括细胞质由凝胶变溶胶,酶的活化,生长激素物质由结合态变为游离态等,有利于呼吸,物质转运等代谢活动加速进行第三,水分参与物质的降解和转化,又是良好的反应介质,并可促进可溶性物质的运输,为幼根、幼芽的生长提供充分的物质和能量。 15(下表实验结果说明什么,为什么会出现表内的这种现象, 鉴定方法 种子活力鉴定结果 红墨水染色法(处理15’) 85%种胚白色,15%种胚红色,胚乳均红色 TTC(处理1) 85%种胚红色,15%种胚白色,胚乳均未着色 82 凡生活胚细胞质膜具选择透性,因而不被红墨水染红,只有死胚细胞质膜和胚乳细胞膜为通透性,改染为红色;凡生活胚细胞具呼吸作用使无色TTC还原为红色TTF,而列胚及胚细胞不能进行呼吸作用,因此不能使无色TTC还原,故不着色。 (五)、论述题 1(试述光对植物生长的影响。(每点2分) 光对植物的生长表现有多方面的影响,主要有下列几方面:1)光是光合作用的能源和启动者,为植物的生长提供有机营养和能源。2)光对植物表现出范型作用,即叶的伸展扩大,茎的高矮、分枝的多少、长度、根冠比等都与光照的强弱和光质有关。3)光照与植物的花诱导有关,长日照植物只有在长日照条件下才能成花,短日照植物则是在短日照条件下成花。4)日照时数影响植物生长和休眠,绝大多数多年生植物都是长日照条件促进生长,短日照条件诱导休眠,休眠芽即是在短日照条件下诱导形成的。5)光影响种子萌发,需光种子的萌发受光照的促进,而嫌光种子的萌发则受光的抑制。此外,光对植物的生长还有许多影响,例如光照影响叶绿素的形成,光影响植物细胞的伸长生长。另外,花的开放时间,一些豆科植物叶片的昼开夜合,气孔运动等都受光的调节。因此,光照是影响植物生长的一个十分重要的因素。 2(一株水稻生长矮小,叶色发黄,叶片窄面短,无分蘖、生长不长,有人建议施用生长调节剂来促进其生长,你认为行吗,为什么,(每点1.5) 不行。因为生长是量的积累过程,需要较多的物质来源。而生长调节剂只能起刺激、调节和控制植物代谢的作用,它即不是营养物质,也不是万灵药,更不能代替别的农业措施,因此,必须配合肥、水管理,才能显现其促进生长的效果。 3(丰产田里的小麦,在拔节期多阴雨,常易引起倒状,这是什么原因,(每点2分) 小麦丰产田一般种植较密,在拔节期间枝叶繁茂,植株下部通风透光相对较差。若遇阴雨,光照更弱,光合低下,碳水化合物不足,细胞壁物质缺乏,茎杆机械强度较差,加上水分多,组织更是柔软,因而容易引起倒状。 4(俗话说“树怕剥皮,不怕烂心”是否真有道理,(每1.5分) 从解剖学知道,由于维管形成层细胞分裂活动能使树木茎部不断地外生韧皮部,内生木质部。当树皮被环剥去一圈之后,就完全切断了韧皮部的筛管运输,使根系不能获得光合产物供应而生长受阻,甚至死亡,最后必然导致地上部和整体植物的死亡,所以树怕剥皮。树心因某种原因受损或者腐烂,一般只伤及已失去输导能力的初生木质部或心材部分,根系吸收的水分和矿质营养仍可通过次(新)生的木质部或边材部分向上运输,不影响植物的生活和生长,因而有不怕烂心之说。 83 5(黑暗中萌了生长的马铃薯幼苗有哪些特征,其原因何在,(每点2分) 黑暗中生长的马铃薯幼苗表现出明显的黄化现象,茎细长而柔软,节间长而机械组织不发达,茎顶不能直立呈钩状弯曲,叶细小而不开展,缺少叶绿素而呈黄白色,根系发育不良等,是黄化苗的典型特征。这主要是由于缺乏光照所引起。它们只需要在极微弱的光照下曝光5-10分钟,就足以使黄化现象消失,植株形态趋于正常。消除在黑暗中植物生长的异常现象,是一种低能量的光反应,它与光合作用有本质的差异,因而被称为光的形态建成或光的范型作用。此作用在不同波长的光质中以红光最有效,而红光的这种效应又可为随后的远红不照射所消除。因此,光的形态建成作用是由光敏素系统所控制的反应。 6(种子萌发过程中会发生哪些生理生化变化, 主要表现在四个方面:(1)吸胀作用显著 (2)呼吸作用剧增(3)贮藏特制迅速转化 (4)新器官不断建成 7(施氮肥过多,植株生长旺盛嫩绿,为会什么,它对农业生产是否都不利, 氮素在植物体内的含量一般只占干物质的1—3%,但由于氮是蛋白质和核酸的重要组成元素,又参与叶绿素,植物激素,维生素等重要物质的组成,因此增施氮肥就能显著促进植物的新陈代谢和生长,尤其对枝叶的生长更为明显。由于氮至少多,蛋白质、核酸合成多而有利细胞的分裂和扩大,叶绿素也增多,所以叶片肥大,颜色鲜绿。但如果施氮过多则会引起枝叶疯长,组织柔软,容易倒伏,并会推迟开花结实,影响产量。不过,对于收获叶片为对象的叶菜类植物来讲,氮多水足,恰恰又是增产的一项农业措施。所以,多施氮肥,不一定都有害于生产。 8(园林栽培中常用杆插枝条来繁殖花木,但若将枝条倒插后却又难以成活,为什么, 杆插花木枝条是利用植物组织或器官的再生特性繁殖的主要方式之一,将失去的部分重新生长出来,从而可以形成一个完整的新植株。但如果将枝条倒插,速反了植物生长的极性原理,因而不易成活。 9(高山上的树木为什么比平地生长的矮小, 原因如下:(1)高山上水分较少,土壤也较贫瘠,肥力较低,且风力较大,这些因素都是不利于树木纵向生长的;(2)阳光的影响,高山顶上因云雾较少,空气中灰尘较少,所以光照较强,紫外光也较多,由于强光特别是紫外光抑制植物生长,因而高山上的树木生长缓慢,比平地生长的矮小。 84 85 植物的成花生理 (一)名词解释 1(高等植物从种子萌发开始到结实的整个过程称为生活周期或发育周期。 86 2(所谓花芽分化(flower bud differentiation):是指成花诱导之后,植物茎尖的分生组织(meristem)不再产生叶原基和腋芽原基,而分化形成花或花序的过程。 3(相对低温型:即植物开花对低温的要求是相对的,低温处理可促进这类植物开花。一般冬性一年生植物属于此种类型,这类植物在种子吸涨以后,就可感受低温。 4(幼年期(juvenility,juvenile phase) 通常将植物达到花熟状态之前的营养生长时期称为幼年期。处在幼年期的植物,即使满足其成花的外界条件也不能成花。 5(花熟状态(ripeness to flower state) 植物开花之前必须达到的生理状态称为花熟状态。 6(春化作用(vernalization) 低温诱导促使植物开花的作用叫春化作用。一般一年生冬性植物如冬小麦等禾谷类作物和大多数二年植物(如萝卜、白菜、甜菜等)以及一些多年生草本植物的开花都需要经过春化作用。 7(春化处理(vernalization) 对萌动的种子或幼苗进行人为的低温处理,使之完成春化作用促进成花的措施称为春化处理。 8(去春化作用(devernalization) 在植物春化过程结束之前,将植物放到较高的生长温度下,低温的效果会被减弱或消除,这种由于高温解除春化作用的现象称为去春化作用或脱春化作用。如冬小麦在30?以上3,5d即可解除春化。 9(再春化作用(revernalization) 大多数去春化的植物返回到低温下,又可重新进行春化,而且低温的效应是可以累加的,这种去春化的植物再度被低温恢复春化的现象称为再春化作用。 10(春化素(vernalin) 在春化过程中植株中形成的某种开花刺激物质,称为春化素。但至今还未能从植株中分离鉴定出来。 11(短日春化现象(SD vernalization) 在黑麦等某些禾谷类品种中,短日照处理可以部分或全部代替春化处理,这种现象称为短日春化现象。 12(光周期(photoperiod) 自然界一昼夜间的光暗交替,即白天和黑夜的相对长度称为光周期。 13(光周期现象(photoperiodism) 昼夜的相对长度对植物生长发育的影响叫做光周期现象。植物的开花、休眠和落叶,以及鳞茎、块茎、球茎的形成,都受日照长度调节,即都存在光周期现象。但其中研究得最多的是植物成花的光周期现象。 14(长日植物(long-day plant,LDP) 在昼夜周期中日照长度长于某一临界值时才能成花的植物。如延长光照或在暗期短期照光可促进或提早开花,相反,如延长黑暗则推迟开花或不能成花。如天仙子、小麦等。 15(短日春化现象(SD vernalization):在黑麦等某些冬性禾谷类品种中,短日照(short day, SD)处理可以部分或全部代替春化处理,这种现象称为短日春化现象。 16(短日植物(short-day plant,SDP) 在昼夜周期中日照长度短于某一临界值时才能成花的植物。如适当延长黑暗或缩短光照可促进或提早开花,相反,如延长日照则推迟开花或不能成花。如晚稻、菊花等。 17(日中性植物(day-neutral plant,DNP) 成花对日照长度不敏感,只要其它条件满足,在任何日照长度下都能开花的植物。如月季,黄瓜等。 18(中日性植物(intermediate-day plant,IDP) 只有在某一定中等长度的日照条件下才能开花,而在较长或较短日照下均保持营养生长状态的植物,如甘蔗要求11、5,12、5h日照。 19(双重日长植物(dual daylength plant) 在花诱导和花形成的这两个过程中对日照长度的要求有所不同的一类植物。 20(长-短日植物(long-short day plant,LSDP) 这类植物的开花要求先长日后短日的双重日照条件,如大叶落地生根、芦荟、夜香树等。 21(短-长日植物(short-long day plant,SLDP) 这类植物的开花要求先短日后长日的双重日照条件,如风铃草、鸭茅、瓦松、白三叶草等。 87 22(两极光周期植物(amphophotoperiodism plant) 与中日照植物相反,这类植物在中等日照条件下保持营养生长状态,而在较长或较短日照下才开花,如狗尾草等。 23(长夜植物(Long-light plant)和短夜植物(short-light plant) 由于临界暗期比临界日长对诱导植物成花更为重要,所以说短日植物实际上该说成是长夜植物;长日植物实际上该说成是短夜植物。 24(临界日长(critical daylength) 昼夜周期中引起长日植物成花的最短日照长度或引起短日植物成花的最长日照长度。如长日植物天仙子的临界日长约为11小时,短日植物苍耳的临界日长约为15.5小时。 25(临界暗期(critical dark period) 昼夜周期中引起短日植物成花的最短暗期长度或引起长日植物成花的最长暗期长度。同临界日长相比,临界暗期对诱导成花更为重要。 26(光周期诱导(photoperiodic induction) 植物在达到一定的生理年龄时,经过一定天数的适宜光周期处理,以后即使处于不适宜的光周期下,仍能保持这种刺激的效果而开花,这种诱导效应叫做光周期诱导。 27(花卉栽培:如短日植物菊花,在自然条件下秋季开花,用人工遮光缩短光照时间的办法,可使其在夏季开花,一般短日处理10d之后便开始花芽分化;若在短日来临之前,人工补光延长光照时间或进行暗期间断,则可推迟开花。对于长日性的花卉,如杜鹃、山茶花等,人工延长光照或暗期间断,可提早开花。 28(成花素(florigen) 经过适宜的光周期诱导后,植物体内产生了可传递的成花刺激物,柴拉轩将此成花刺激物称为成花素,但是对成花素的分离与鉴定并未得到预期的结果。 29(雌雄同花植物(hermaphroditic plant) 多数植物具有两性花,即同一朵花中既有雌芯又有雄芯,这类植物称雌雄同花植物。如小麦、番茄、拟南芥等。 30(雌雄同株植物(monoecious plant) 同一植株上具有两种花,即既具有只有雌芯的雌花又具有只有雄芯的雄花,这类植物称雌雄同株植物。如玉米、黄瓜、蓖麻等。 31(雌雄异株植物(dioecious plant) 一株植物上只具有一种单性花,也即雌花和雄花分别生在不同的植株上,这类植物称雌雄异株植物。如银杏、菠菜、大麻等。 32(育性转化(fertility change,fertility alteration) 有些植物的育性可随光照长度、环境湿度等条件的变化而发生改变的现象称为育性转化。 33(同源异型(homeosis) 分生组织系列产物中一类成员转变为该系列中形态或性质不同的另一类成员。 34(同源异型突变(homeotic mutation)和同源异型基因(homeotic gene) 有时花的某一重要器官位置发生了被另一器官替代的突变,如花瓣部位被雄蕊替代,这种遗传变异现象称为花发育的同源异型突变。控制同源异型化的基因称为同源异型基因。 (二)、填空题 1(植物在达到花熟状态之前的生长阶段称为 期,一般以 作为植物生殖生长开始的标志。(幼年,花芽分化) 2(1918年,加斯纳(Gassner)发现,冬黑麦在萌发期或苗期必须经历一个 阶段才能开花。1928年,李森科(Lysenko)将吸水萌动的冬小麦种子经低温处理后春播,可在当年夏季抽穗开花,他将这种处理方法称为 。(低温,春化) 3(根据所要求春化条件的不同,一般可将小麦品种分为 性、 性和 性三种类型。(冬,半冬,春) 4(一般来说,冬性越强,要求的春化温度越 ,春化天数越 。(低,长) 5(对大多数要求低温的植物来说,最有效的春化温度是 。在一定期限内,春化的效应会随低温处理时间的延长而 。(1,7?,增加) 88 6(低温是春化作用的主要条件。除了低温外,春化作用还需要充足的 、适量的 和作为呼吸底物的 _ _等条件。(氧气,水分,糖分) 7(植物的光周期现象是美国园艺学家 和 在1920年研究日照长度对烟草开花的影响时发现的。(加纳(Garner),阿拉德(Allard)) 8(植物光周期的反应类型主要有3种: 植物、 植物和 植物。(短日,长日,日中性) 9(植物成花诱导中,感受光周期诱导和感受低温的部位分别是 和 。(叶片,茎尖端生长点) 10(光敏色素对成花的作用与Pfr/Pr比值有关,其中,短日植物要求该比值 于一定的阈值,而长日植物要求该比值 于一定的阈值。(低,高) 11(要想使菊花提前开花可对菊花进行 处理,要想使菊花延迟开花,可对菊花进行延长 或 间断处理。(短日照,光照,暗期) 12(短日植物南种北引,则生育期 ,若要引种成功,应引用 品种,长日植物南种北引,则生育期 ,应引用 品种。(变长,早熟,变短,晚熟) 13(日照时间对植物性别分化有较大的影响。一般来说,持续短日照促使短日植物多开 花,长日植物多开 花,而长日照促使长日植物多开 花,短日植物多开 花。(雌,雄,雌,雄) 14(光周期还影响植物的育性,如湖北光敏感核不育水稻在短日下花粉 育,在长日下 育。(可,育) 15(对土壤适度干旱和少N肥处理可促进 花的分化;土壤中N肥多,水分充足,可促进 花分化。(雄,雌) 16(雌雄同株异花的植物花芽分化时,通常 花的发育要早于 花。(雄,雌) 17(矮壮素能抑制 花的分化。三碘苯甲酸抑制 花的分化。(雄,雌) 18(最早由 提出了成花素学说。但迄今尚未有人分离出纯化的成花素来。(M.K.Chailakhyan柴拉轩) 19(在黄瓜、丝瓜等瓜类的植株上,通常 花着生在较高的节位上,而 花着生在较低的节位上。(雌,雄) 20(植物体内光受体有光合色素、 色素、 受体、 受体等。(光敏,蓝光,UV-B) 21(植物在感受环境条件的刺激而诱导开花时所必需达到的生理状态称为 状态。(花熟) 22(较大的昼夜温差条件对许多植物的 花发育有利。(雌) 23( 等人曾做过许多嫁接实验以研究春化效应的传递,但至今仍未能分离出他说的所谓春化素来。(梅尔彻斯) 24(菊花只在秋天开花的原因是菊花为 日照植物,如果要使菊花提前在夏天开花,处理的方法是 日照时间。(短,缩短) 25(花的某一器官位置被另一类器官替代,如花瓣部位被雄蕊替代,这种遗传变异现象称之为花发育的 。(同源异型突变) (三)选择题 1(将北方的冬小麦引种至广东栽培,结果不能抽穗结实,主要原因是 。B( A(日照短 B(气温高 C(雨水多 D(光照强 2(小麦经过春化作用后,对日照要求是 。A( 89 A(在长日照下才能开花 B(在短日照下才能开花 C(在任何日照下都能开花 3(下列哪种植物开花不需经历低温春化作用 。D( A(油菜 B(胡萝卜 C(天仙子 D(棉花 4(一般解除春化的温度为 。C( A(15,20? B(20,25? C(25,40? D(40,50? 5(多数植物感受低温诱导后产生的春化效应,可通过 传递下去。A( A(细胞分裂 B(嫁接 C(分蘖 D(种子 6(多数植物通过光周期诱导后产生的效应,可通过 传递下去。B( A(细胞分裂 B(嫁接 C(分蘖 D(种子 7(春化处理的冬小麦的呼吸速率比未处理的要 :B( A(低 B(高 C(相差不多 8(小麦、油菜等经过春化处理后体内赤霉素含量会 。B( A(减少 B(增加 C(不变 9(春化作用感受部位是 。C( A(叶片 B(叶鞘 C(茎尖生长点 D(根系 10(暗期中如给予光间断处理,则促进开花的是 。A( A(LDP B(SDP C(DNP D(LDP或DNP 11(幼苗或吸胀后的种子经低温处理后,其开花反应被促进的现象称为 。B( A(去春化作用 B(春化作用 C(抗冷锻炼 D(解除春化 12(玉米的雌穗原基中有较高的 水平和较低的 水平。B( A(CTK,GA B(IAA,GA C(GA,IAA D(CTK,IAA 13(Pfr对光谱的吸收峰是 。D( A(660nm B(685nm C(652nm D(725nm 14(光周期刺激的感受部位是 :A( A(叶片 B(顶芽 C(叶子和顶芽 15(自然条件下,光周期诱导所要求的光照强度是 。A( A(低于光合作用所要求的光照强度 B(大于光合作用所要求的光照强度 C(等于光合作用所要求的光照强度 16(利用暗期间断抑制短日植物开花,选择下列哪种光最有效 。A( A(红光 B(蓝紫光 C(远红光 D(绿光 17(经过适当光周期诱导过的短日植物,继续处于短日光周期下,雌雄花的比例是 。A( A(雌雄花比例加大 B(雌雄花比例减少 C(雌雄花比例变化不大。 18(土壤干旱和氮肥缺乏对雌雄同株异花植物的花性别分化的影响是 。B( A(促进雌花分化,抑制雄花分化 B(促进雄花分化,抑制雌花分化 C(只影响花的数目,不影响花性别的分化 19(下列植物中哪些是长日植物? C( A(黄瓜和晚稻 B(蜡梅和萝卜 C(小麦和油菜 D(四季豆和番茄 20(植物体感受光周期诱导的光敏受体是 。C( A(叶绿素 B(蓝光受体 C(光敏色素 D(紫外光B受体 21(不同种类的植物通过光周期诱导的天数不同,短的如苍耳、水稻、浮萍、油菜等只要 合适光周期即可完成光周期诱导。 A( A(1个 B(2个 C(4个 D(6个 22(一植物只有在日长短于14小时的情况下开花,该植物是 。B( 90 A(长日植物 B(短日植物 C(日中性植物 D(中日性植物 23(用环割处理证明,光周期诱导产生的开花刺激物质主要是通 向茎生长点运输的。C( A(木质部 B(胞间连丝 C(韧皮部 D(细胞间隙 24(以12小时作为短日植物和长日植物的临界日长的假定是 。C( A(正确的 B(可以的 C(不正确的 25(某大豆品种的临界日长为15小时,以下 方法经光周期性诱导后可使其开花。A( A(14h光照,10h黑暗 B(13h光照,11黑暗并在暗期开始后3小时处用红光中断15分钟 C(16h光照,8h黑暗 D(8h光照,16h黑暗并在暗期中间用白光中断15分钟 26(在赤道附近地区能开花的植物一般是 植物。A( A(中日 B(长日 C(短日 D(长,短日 27(在温带地区,春末夏初能开花的植物一般为是 植物。B( A(中日 B(长日 C(短日 D(短,长日 28(在温带地区,秋季能开花的植物一般是 植物。C( A(中日 B(长日 C(短日 D(绝对长日 29(除了光周期、温度和营养3个因素外,控制植物开花反应的另一个重要因素是 。C( A(光合磷酸化的反应速度 B(同化物的运输速度 C(植物的年龄 D(同化物的分配方向 30(长日植物南种北移时,其生育期 。B( A(延长 B(缩短 C(不变 D(既可能延长也可能缩短 31(若在光期中插入一短暂的暗期,对长日植物和短日植物的开花反应 。D( A(对长日植物有影响,对短日植物没有影响 B(都有影响 C(对长日植物没有影响,对短日植物有影响 D(都没有什么影响 32(长日植物天仙子和短日植物烟草嫁接,在长日照或短日照条件下两者 。A( A(都能相互影响都能开花 B(长日植物能开花 C(短日植物能开花 D(都不能开花 33(菊花是需春化的 植物。B( A(长日 B(短日 C(日中性 D(中日 34(将南方的大豆放在北京地区栽培,开花期会 。C( A(延长 B(不变 C(推迟 D(不一定 35(菊花若给予遮光缩短光照处理,则开花期 。A( A(提前 B(不改变 C(推迟 D(不一定 36(南麻北种通常可使麻秆生长较高, 纤维产量和质量,种子 。C( A(提高,能及时成熟 B(降低,能及时成熟 C(提高,不能及时成熟 D(降低,不能及时成熟 37(夏季的适度干旱可提高果树的C/N比, 花芽分化。A( A(有利于 B(不利于 C(推迟 D(不影响 38(高等植物一般在个体发育后期才完成性别表达,其性别分化 受环境因素或化学物质的影响。D( A(绝不会 B(不可能 C(不易 D(容易 39(氮肥过多,枝叶旺长,花芽分化 。C( 91 A(增加 B(不影响 C(受影响 (四)简答题 1(春化和光周期理论在生产实际中的应用 答:(1). 人工春化,加速成花 春化处理,加速植物的花诱导过程,可提早开花、成熟。育种加代。 (2). 指导引种 我国地域广大,北方纬度高、温度低,南方纬度低、温度高,在南北地区之间相互引种时,必须了解不同品种对温度的要求,北方品种往南引种时,就有可能无法满足它对低温的要求,从而使其只进行营养生长而不开花结实。过去就曾有过把河南省的小麦引到广东省栽培,结果只有营养生长而不抽穗结实,造成无法弥补的损失。 我国地处北半球,夏天越往南,越是日短夜长,而越往北,越是日长夜短。由于人工长期选育的结果,我国南方品种一般要求较短的日照,北方品种一般需要稍长的日照。若以北京地区为例,南方大豆引至北京时,由于短日条件来临较迟,会使其开花推迟;相反,北方品种引至北京种植时,因满足其开花的短日条件比原产地来得早,会使其开花提前(表8- 3)。 因此,南方大豆在北京种植时,生育期延长,但由于开花太晚,天气变冷,而造成结实不多、产量不高。东北大豆引种北京时,生育期大大缩短,植株很小时就开了花,产量也不高。 对于短日植物,从北方往南引种时,如需要收获籽实,应选择晚熟品种;而从南往北引种时,则应选择早熟品种。 对于长日植物而言,从北向南引种时,开花延迟,生育期变长,宜选择早熟品种;而从南往北引种时,应选择晚熟品种。 (3). 控制开花 花卉栽培:如短日植物菊花,在自然条件下秋季开花,用人工遮光缩短光照时间的办法,可使其在夏季开花,一般短日处理10d之后便开始花芽分化;若在短日来临之前,人工补光延长光照时间或进行暗期间断,则可推迟开花。对于长日性的花卉,如杜鹃、山茶花等,人工延长光照或暗期间断,可提早开花。 解决杂交育种中的花期不遇:人为延长或缩短光照时间,控制植物花期。 92 增加营养体的产量:如对短日植物间断暗期,或南种北引,推迟开花,增加产量。 解除冬性植物的春化:控制开花。 2. 试述春化作用的条件 答: (1). 低温和时间: 低温是春化作用的主要条件之一,对大多数要求低温的植物而言,最有效的春化温度是1,7?。但只要有足够的时间,-1?到9?范围内都同样有效。 植物的原产地不同,通过春化时所要求的温度也不一样。如根据原产地的不同,小麦可将分为冬性、半冬性和春性品种三种类型,一般冬性愈强,要求的春化温度愈低,春化的时间也愈长(表8-1)。我国华北地区的秋播小麦多为冬性品种,黄河流域一带的多为半冬性品种,而华南一带的则多为春性品种。而热带植物橄榄的春化温度则高达10,13?。 (2) .氧气、水分和糖分 植物在缺氧条件下不能完成春化; 小麦种子吸涨后可以感受低温通过春化,而干燥种子则不能通过春化; 体内糖分耗尽的小麦胚不能感受春化;如果添加2%的蔗糖后,则可感受低温而接受春化。 植物春化时除了需要一定时间的低温外,还需要有充足的氧气、适量的水分和作为呼吸底物的糖分。 (3).光照 光照对植物春化的影响比较复杂。 一般在春化之前,充足的光照可以促进二年生和多年生植物通过春化,这可能与充足的光照可缩短植物的幼年期、有利于贮备充足的营养有关。 在黑麦等某些冬性禾谷类品种中,短日照(short day, SD)处理可以部分或全部代替春化处理,这种现象称为短日春化现象(SD vernalization)。 大多数植物在春化之后,还需在长日条件下才能开花。如二年生的甜菜、天仙子、月见草、桂竹香等,在完成春化处理以后若在短日下生长,则不能开花,春化的效应逐步消失。菊花是一个例外,它是需春化的短日植物。 93 3 .试述春化作用的时期、部位和刺激传导 答:大多数一年生植物在种子吸涨以后即可接受低温诱导,如冬小麦、冬黑麦等既可在种子吸胀后进行春化,也可在苗期进行,其中以三叶期为最快。 大多数需要低温的二年生和多年生植物只有当幼苗生长到一定大小后才能感受低温,而不能在种子萌发状态下进行春化。如甘蓝幼苗在茎粗超过0.6cm、叶宽5cm以上时才能接受春化。 感受低温的部位:茎尖端的生长点。 如芹菜,用冷水处理茎的生长点,能通过春化而在长日下开花结实;如果处理茎尖以外的其他部分,则植株不能通过春化而开花。 此外,茎尖端生长点周围的幼叶也能被春化,而成熟组织则无此反应。说明植物在春化作用中感受低温的部位是分生组织和能进行细胞分裂的组织。 完成春化作用的植株不仅能将这种刺激保持到植物开花,而且还能传递这种刺激。说明通过低温春化的植株产生的是某种可以传递的物质,这种刺激物称为春化素(vernalin),可在植株间进行传递,但至今未能在植物中分离出这种物质。 然而,在菊花中春化的刺激不能传递。如只对菊花顶端给予局部低温处理,被处理的芽可以开花,但其它未被低温处理的芽仍保持营养生长而不能开花。 4.试述植物在春化过程中的生理生化变化 答:呼吸速率增高; 可溶性蛋白质含量增加、特异蛋白质出现; 核酸(特别是RNA)含量增加、且RNA性质发生改变(主要合成沉降系数大于20S的mRNA,而常温下,主要合成9,20S的mRNA); 赤霉素、玉米赤霉烯酮含量增加。 一些需春化的二年生植物如天仙子、白菜、甜菜、胡萝卜等,不经低温处理则呈莲座状,不能开花;如外施赤霉素后却能开花。这表明赤霉素与春化作用有关,可以部分代替低温的作用。因此,有人认为赤霉素就是春化过程中形成的一种开花刺激物。但一般短日植物对赤霉素却不起反应,在很多情况下,施用赤霉素不能诱导需春化的植物开花。植物对赤霉素的反应也不同于春化反应,经春化处理的植物,花芽的形成与茎的伸长几乎同时出现,而对赤霉素起反应的莲座状植物,茎先伸长形成营养枝以后,花芽才出现。因此,赤霉素与成花之间的关系,有待进一步研究。 5.影响花器官形成的条件 答:(1) 光照: 植物完成光周期诱导之后,光照越长,光照强度越大,形成的有机物越多,对成花愈有利。光周期还影响植物的育性,如湖北光敏感核不育水稻(HPGMR),在短日(每天14h 以下光照)下可育,在长日(每天14h以上光照)下花粉败育。 (2) 温度: 温度是影响花器官形成的另一个重要因素。 以水稻为例,温度较高时幼穗分化进程明显缩短;而温度较低时明显延缓,甚至花粉败育。如晚稻常遭受低温危害,造成严重减产。 (3)水分:在雌、雄蕊分化期和减数分裂期对水分要求特别敏感,如果此时土壤水分不足,则花的形成减缓,引起颖花退化。 (4) 肥料 :以氮肥的影响最大。氮不足,花分化慢且花的数量明显减少;土壤氮过多,引起贪青徒长,养料消耗过度,花的分化推迟且花发育不良。 此外,微量元素(如Mo、Mn、B等)缺乏,也引起花发育不良。 (5) 生长调节物质:生长素类、Eth促进雌花分化;Gas促进雄花分化;CTKs促进花芽分化。 6(什么是光周期现象,举例说明植物的主要光周期类型。 答:自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期。生长在地球上不同地区的植物在长期适应和 94 进化过程中表现出生长发育的周期性变化,植物对白天黑夜相对长度的反应,称为光周期现象。植物的开花、休眠和落叶,以及鳞茎、块茎、球茎等地下贮藏器官的形成都受昼夜长度的调节,其中研究最多的是植物成花的光周期诱导。根据植物开花对光周期的反应,将植物分为三种主要的光周期类型。 (1)长日植物 在昼夜周期中日照长度长于某临界值时数才能成花的植物。 如小麦、大麦、黑麦、油菜、天仙子等。 (2)短日植物 在昼夜周期中日照长度短于某临界值时数才能成花的植物。 如大豆、苍耳、菊花、晚稻、美洲烟草等。 (3)日中性植物 只要其他条件满足,在任何长度的日照下都能成花的植物。如月季、黄瓜、番茄、四季豆、向日葵等。 7(如何用实验证明植物感受光周期的部位,以及光周期刺激可能是以某种化学物质来传递的, 答:植物在适宜的光周期诱导后,成花部位是茎端的生长点,而感受光周期的部位却是叶片。这一点可以用对植株不同部位进行光周期处理后观察对开花效应的情况来证明:?将植物全株置于不适宜的光周期条件下,植物不开花而保持营养生长;?将植物全株置于适宜的光周期下,植物可以开花;?只将植物叶片置于适宜的光周期条件下,植物正常开花;?只将植物叶片置于不适宜的光周期下,植物不开花。 用嫁接试验可证明植物的光周期刺激可能是以某种化学物质来传递的:如将数株短日植物苍耳嫁接串联在一起,只让其中一株的一片叶接受适宜的短日光周期诱导,而其它植株都在长日照条件下,结果数株苍耳全部开花。 8(如果你发现一种尚未确定光周期特性的新植物种,怎样确定它是短日植物、长日植物或日中性植物, 答:将此新植物种分别置于不同的光周期条件下,其它条件控制在相同适宜范围,观察它的开花反应。若日照时数只有在短于一定时数才能开花,表明此种植物为短日植物;若日照时数只有在长于一定时数才能开花,则为长日植物;如在不同的日照时数下均能开花的,则为日中性植物。或将新植物种分别置于一定的光周期条件下,在暗期给予短暂的光照处理,抑制开花的是短日植物,促进开花的是长日植物,对暗期照光不敏感的为日中性植物。 9(用实验说明暗期和光期在植物的成花诱导中的作用。 答:对植物进行不同时间长度的光暗处理,可以发现:?短日植物需暗期长于一定时数才能开花,如在24h的光暗周期中,短日植物苍耳需暗期长于8.5h才能开花,如果处于16h光照和8h暗期就不能开花;?用短时间的黑暗打断光期,并不影响光周期成花诱导;?用闪光处理中断暗期,则使短日植物不能开花,继续营养生长,相反地,反而诱导了长日植物开花。这些结果说明,在植物的光周期诱导成花中,暗期的长度是植物成花的决定因素。 强调了暗期的重要性,并不是说光期不重要,只有在适当暗期以及昼夜交替作用下,植物才能正常开花。暗期的长度决定植物是否发生花原基,而光期长度决定了花原基的数量,如果没有光期的光合作用,那么花原基分化所需的养料也就没有了。光期的作用不仅与光合作用有关,而且对成花诱导本身也有关系。如大豆固定在16小时暗期和不同长度光期条件下生育,结果指出:?当光期长度小于2小时时,植株不能开花;?在2,10小时的范围内,随光期长度增加开花数也增加;?当光期长度大于10小时后,开花数反而下降。实验表明,只有在适当的光暗交替条件下,植物才能正常开花。 10(为什么说光敏色素参与了植物的成花诱导过程,它与植物成花之间有何关系, 答:用不同波长的光间断暗期的试验表明,无论是抑制短日植物开花,还是促进长日植物开花,都是以600,660nm波长的红光最有效;且红光促进开花的效应可被远红光逆转。这表明光敏色素参与了成花反应,光的信号是由光敏色素接受的。 95 光敏色素有两种可以互相转化的形式:吸收红光的Pr型和吸收远红光的Pfr型。Pr是生理钝化型,Pfr是生理活化型。照射白光或红光后, Pr型转化为Pfr型;照射远红光后,Pfr型转化为Pr型。光敏色素对成花的作用与Pr和Pfr的可逆转化有关,成花作用不是决定于Pr和Pfr的绝对量,而是受Pfr/Pr比值的影响。低的Pfr/Pr比值有利短日植物成花,而相对高的Pfr/Pr比值有利长日植物成花。 11(试述植物激素与成花的关系, 答:实验证实多种植物激素与植物的成花有关系,其中赤霉素、生长素和细胞分裂素影响较大。但到目前为止未发现一种激素可以诱导所有光周期特性相同的植物在不适宜的光周期条件下开花。因此,可以这样认为:植物的成花过程(包括花芽分化和发育)可能不是受某一种激素的单一调控,而是受几种激素以一定的比例在空间上(激素作用的部位)和时间上(花器官诱导与发育时期)的多元调控。植物的成花过程是分段进行的,在不同的光周期条件下,是通过刺激或抑制各种植物激素之间的协调平衡来控制植物成花的。在适宜的光周期诱导下或外施某种植物激素,可改变原有的激素比例关系而建立新的平衡。新建立的平衡会诱导与成花过程有关的基因的开启,合成某些特殊的mRNA和蛋白质,从而起到调节成花的作用。 12(试述柴拉轩“成花素假说”的观点。你从中得到什么启示, 答:1937年柴拉轩就提出,植物在适宜的光周期诱导下,叶片产生一种类似激素性质的物质即“成花素”,传递到茎尖端的分生组织,从而引起开花反应。1958年柴拉轩提出了“成花素假说”用于解释赤霉素在开花中的作用的。他认为成花素是由形成茎所必须的赤霉素和形成花所必须的开花素两种互补的活性物质所组成,开花素必须与赤霉素结合才表现活性。植物必须形成茎后才能开花,即植物体内存在赤霉素和开花素两种物质时,才能开花。日中性植物本身具有赤霉素和开花素,所以无论在长、短日照条件下都能开花;而长日照植物在长日条件下、短日照植物在短日条件下,都具有赤霉素和开花素,因此,都可以开花;但长日照植物在短日条件下缺乏赤霉素、而短日照植物在长日条件下缺乏开花素,所以都不能开花;冬性长日植物在长日条件下具有开花素,但无低温条件时,缺乏赤霉素的形成,所以仍不能开花。赤霉素是长日植物开花的限制因素子,而开花素是短日植物开花的限制因素子。因此,用赤霉素处理处于短日条件下的某长日植物可使其开花,但赤霉素处理处于长日条件下的短日植物则无效。 然而到目前为止,开花素并没有找到,成花素假说也缺少足够的实验证据,但是成花素假说所提出的开花激素复合物以及不同类型植物中存在不同的限制开花因子的概念,对于进一步认识开花这个复杂过程的控制机理,是很有启发意义的。 13(简述光周期反应类型与植物原产地的关系。 答:一般起源于低纬度地区的植物多属于短日植物,因为这些地区终年的日照长度都接近12小时,没有更长的日照条件;起源于高纬度地区的植物多属于长日植物,因为这些地区的生长季节正好处于较长日照的时期;中纬度地区则长日植物短日植物都有,长日植物在日照较长的春末和夏季开花,如小麦、油菜等;而短日植物在日照较短的秋季开花,如晚稻、大豆、菊花等。 14(举例说明光周期理论在农业实践中的应用。 答:(1)指导引种 不同纬度地区引种时要考虑品种的光周期特性和引种地区生长季节的日照条件,对以收获种子为主的作物,若是短日植物,比如大豆,从北方引种到南方,会提前开花,应选择晚熟品种;而从南方引种到北方,则应选择早熟品种。如将长日植物从北方引种到南方,会延迟开花,宜选择早熟品种;而从南方引种到北方时,应选择晚熟品种。否则,就有可能使植物提早或推迟开花,而造成减产甚至颗粒无收。 (2)育种上的利用 根据作物光周期特性,利用中国气候多样的特点,可进行作物的南繁北育:短日植物水稻和玉米可在海南岛加快繁育种子;长日植物小麦夏季在黑龙江、冬季在云南种植,可以满足作物发育对光照和温度的要求,一年内可繁殖2,3代,加速了育种进程,缩短育种年限。 96 具有优良性状的某些作物品种间有时花期不遇,无法进行有性杂交育种。通过人工控制光周期,可使两亲本同时开花,便于进行杂交。如早稻和晚稻杂交育种时,可在晚稻秧苗4,7叶期进行遮光处理,促使其提早开花以便和早稻进行杂交授粉,培育新品种。如在进行甘薯杂交育种时,可以人为地缩短光照,使甘薯开花整齐,以便进行有性杂交,培育新品种。 (3)控制花期 花卉栽培中,光周期的人工控制可以促进或延迟开花。如短日植物菊花,用遮光缩短光照时间的办法,可以从十月份提前至六、七月间开花;若在短日来临之前,人工补充延长光照时间或进行暗期间断,则可推迟开花。对于长日性的花卉,如杜鹃、山茶花等,人工延长光照或暗期间断,可提早开花。 (4)调节营养生长和生殖生长 对以收获营养体为主的作物,可以通过控制光周期抑制其开花。如将短日植物烟草引种至温带,可提前至春季播种,促进营养生长,提高烟叶产量。对于短日植物麻类,南种北引可推迟开花,增加植物高度,提高纤维产量和质量, 15(南麻北种有何利痹,为什么, 答:麻类是短日植物,南种北引可推迟开花,营养生长期长,使麻杆生长较长,提高纤维产量和质量,但因为北方地区较难满足短日作物麻类成花所需的短日条件,因而南麻北种会延迟开花,种子不能及时成熟。若在留种地采用苗期短日处理方法,可解决留种问题。 16(影响植物花器官的形成的条件有哪些, 答: (1)内因: ?营养状况 营养是花芽分化以及花器官形成与生长的物质基础。其中的碳水化合物对花的形成尤为重要,C/N过小,营养生长过旺,影响花芽分化。 ?内源激素 花芽分化受内源激素的调控。如GA可抑制多种果树的花芽分化;CTK、ABA和乙烯则促进果树的花芽分化;IAA在低浓度起促进作用而高浓度起抑制作用。一般说来,当植物体内淀粉、蛋白质等营养物质丰富,CTK和ABA含量较高而GA含量低时,有利于花芽分化。 (2)外因: ?光照 光照对花器官形成有促进作用。在植物花芽分化期间,若光照充足,有机物合成多,则有利于花芽分化。此外,光周期还影响植物的育性,如湖北光敏感核不育水稻,在短日下可育,在长日下不育。 ?温度 一般植物在一定的温度范围内,随温度升高而花芽分化加快。温度主要影响光合作用、呼吸作用和物质的转化及运输等过程,从而间接地影响花芽的分化。低温还影响减数分裂期花粉母细胞的发育,使其不能正常分裂。 ?水分 不同植物的花芽分化对水分的需求不同,如对稻麦等作物来说,孕穗期对缺水敏感,此时缺水影响幼穗分化;而对果树而言,夏季的适度干旱可提高果树的C/N比,反而有利于花芽分化。 ?矿质营养 缺氮,花器官分化慢且花的数量减少;氮过多,营养生长过旺,花的分化推迟,发育不良。在适宜的氮肥条件下,如能配合施用磷、钾肥,并注意补充锰、钼、硼等微量元素,则有利于花芽分化。 17(植物的性别表现有什么特点,研究植物的性别分化有何实际意义, 答: (1)与高等动物相比,植物的性别表现具有多样性和易变性,主要表现特点为:?雌雄性别间的差别主要表现在花器官以及生理上,一般无明显第二性征。?性别分化表现出多种形式,主要类型有雌雄同株同花型,雌雄同株异花型、雌雄异株型、雌花两性花同株型、雌花两性花异株型、雄花两性花同株型、雄花两性花异株型等。?一般在个体发育后期才能完成性别表达,其性别分化极易受环境因素和化学物质的影响。 (2)研究植物的性别分化,不仅理论上有意义,也有实际意义。不少有经济价值的植物都存 97 在性别差异问题,如银杏、千年桐、杜仲、番木瓜、大麻等,都是雌雄异株型植物,而雄株和雌株的经济价值不同,如以收获果实或种子为栽培目的的,需要培育雌株;而以纤维为收获对象的大麻,则其雄株的纤维拉力较强,需要培育雄株。对于雌雄同株异花型的瓜类,生产上往往希望提早分化雌花并增加雌花的数量,以获取更大的经济效益。因此,如何在早期鉴别植物尤其那些雌雄异株的木本植物的性别、如何调节雌雄花的分化等是生产中迫切需要解决的实际问题,受到人们的重视和关注。 18(植物的性别表现受哪些因素的调控, 答:性别分化的调控因素: (1)遗传控制 植物性别表现类型的多样性有其不同的遗传基础。 (2)年龄 雌雄同株异花的植物的性别分化随年龄而发生变化。通常是先出现雄花,然后是两性花和雄花混合出现,最后才出现雌花。 (3)环境条件 主要包括光周期、温周期和营养条件等。经过适宜光周期诱导的植物能开花,但雌雄花的比例却受诱导之后的光周期影响,如果植物继续处于适宜的光周期下,可促进多开雌花,否则,多开雄花。较低的夜温与较大的昼夜温差对许多植物的雌花发育有利。一般水分充足,氮肥较多时促进雌花分化,而土壤较干旱、氮肥较少时则雄花分化较多。另外,烟薰、折伤也可促进雌花分化。 (4)植物激素 不同性别植株或性器官的植物激素含量有所不同。外施植物生长物质也影响植物的性别表现。如,IAA和乙烯增加雌株和雌花;CTK有利于雌花形成,GA增加雄株和雄花;三碘苯甲酸和马来酰肼抑制雌花,而矮壮素抑制雄花形成。 成熟与衰老生理 (一)名词解释: 1(衰老:是植物体生命周期的最后阶段,是成熟的细胞、组织、器官和整个植株自然地终止生命活动的一系列衰败过程。它主要受遗传基因控制,但也受环境条件的影响。 2. 脱落:器官脱落是植物器官自然离开母体的现象。 3(呼吸跃变(respiratory climacteric)或呼吸峰:在细胞分裂迅速的幼果期,呼吸速率很高,当细胞分裂停止,果实体积增大时,呼吸速率逐渐降低,然后急剧升高,最后又下降。果实在成熟之前发生的这种呼吸突然升高的,现象称为呼吸跃变(respiratory climacteric)或呼吸峰。 4(休眠(dormancy):是指植物生长极为缓慢或暂时停顿的一种现象,是植物抵抗和适应不良环境的一种保护性的生物学特性。 5(雄性生殖单位(male gerem unit,MGU) 包含两个相互连接的精细胞和一个营养核,它作为一个功能团,经花粉管传递到胚囊,与雌性生殖单位发生双受精。 6(精细胞的二型性(heteromorphism) 指同一花粉粒中的两个精细胞在形态、大小及内含的细胞器等方面有差异的特性。 7(偏向受精(preferential fertilization) 同一花粉粒中的两个精细胞在双受精过程中,其中一个精细胞只能与卵细胞融合,而另一个精细胞只能与中央细胞融合的现象。 8(配子体型不亲和(gamatophytic self-incompatibility,GSI) 受花粉本身的基因控制的不亲和,引起自交不实。 9(孢子体型不亲和(sporphyric self-incompatibility,SSI) 受花粉亲本基因控制的不亲和,引起自交不实。 10(识别反应(recognition response) 识别(recognition)是细胞分辨“自己”与“异己”的一种能力,表现在细胞表面分子水平上的化学反应和信号传递。本文中的识别反应是指花粉粒与柱头间的相互 98 作用,即花粉壁蛋白和柱头乳突细胞壁表层蛋白薄膜之间的辨认反应,其结果表现为“亲和”或“不亲和”。亲和时花粉粒能在柱头上萌发,花粉管能伸入并穿过柱头进入胚囊受精;不亲和时,花粉则不能在柱头上萌发与伸长,或不能发生受精作用。 11(蒙导花粉(mentor pollen) 亲和的花粉可使柱头不能识别不亲和的花粉,以克服杂交不亲和性,实现受精。 12(集体效应(group effect) 在一定面积内,花粉数量越多,花粉的萌发生长越好的现象。 13(胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA) 种子发育晚期生成的蛋白,特点是具有很高的亲水性和热稳定性,并可被ABA和水分胁迫等诱导合成,在种子成熟过程中起到保护细胞免受脱水伤害的作用。 14(无融合生殖(apomixis) 被子植物中由未经受精的卵或胚珠内某些细胞直接发育成胚的现象。 15(单性结实(parthenocarpy) 不经过受精作用,子房直接发育成果实的现象。单性结实一般都形成无籽果实,故又称“无籽结实”。 16(多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG) 催化多聚半乳糖醛酸α-1,4键的水解的酶,促使果实软化。 17(休眠(dormancy) 植物的整体或某一部分生长暂时停顿的现象。它是植物抵制不良自然环境的一种自身保护性的生物学特性。一、二年生植物大多以种子为休眠器官;多年生落叶树以休眠芽过冬;多种多年生草本植物则以休眠的根系、鳞茎、球茎、块根、块茎等渡过不良环境。 18(强迫休眠(epistotic dormancy) 指由于不利于生长的环境条件引起的植物休眠。如秋天树木落叶后芽的休眠。 19(生理休眠(physiological dormancy) 在适宜的环境条件下,因为植物本身内部的原因而造成的休眠。如刚收获的小麦种子的休眠。 20(层积处理(stratification) 一种解除休眠的方法,即将种子埋在湿沙中置于低温(1,10?)环境中,放置数月(1,3月)的处理。这种处理能使一些木本植物种子中抑制发芽的物质含量下降,而促进发芽的GA和CTK等物质含量升高,提高了萌发率。另外层积处理也有促进胚后熟的作用。 21(种子寿命(seed longevity) 种子从成熟到丧失生活力所经历的时间。种子寿命受遗传基因和贮藏环境的影响。 22(种子生活力(viability) 是衡量种子活力的一种术语,一般就是指种子的发芽力(germinating energy)或发芽率(germination percentage),种子的生活力强,则发芽率高。 23(种子活力(seed vigor) 指种子的健壮度,即种子迅速、整齐发芽出苗的潜在能力。 24(种子的老化(aging) 种子活力的自然衰弱。高温、高湿条件下种子老化过程往往加快。 25(种子劣变(deterioration) 种子的结构和生理机能的恶化。劣变不一定都是老化引起的,突然性的高温或结冰会使蛋白质变性,细胞受损,也会引起种子劣变。 26(正常性种子(orthodox seed) 指成熟期耐脱水,在干燥和低温条件下能长期贮藏的种子,如禾谷类、豆类、十字花科类种子。这些种子在发育后期随着贮藏物质积累的结束,要进入一个脱水期,种子失去大部分水后进入静止休眠状态。正常种子可在很低的含水量下长期贮藏而不丧失活力。 27(顽拗性种子(recalcitrant seed) 指成熟时有较高的含水量,贮藏中忌干燥和低温的种子,如茭白、菱、椰子、芒果等种子。这些种子采收后不久便可自动进入萌发状态,一旦脱水即影响其萌发,导致生活力迅速丧失。因而人们曾称顽拗性种子为“短命种子”。 28(衰老(senescence) 在正常条件下发生在生物体的机能衰退并逐渐趋于死亡的现象。本文指的是植物的细胞、组织、器官或整个植株的生理功能衰退的现象。 29(脱落(abscission) 植物细胞、组织或器官脱离母体的过程。脱落可以分为三种:一是由于衰老或成熟引起的脱落叫正常脱落,比如果实和种子的成熟脱落;二是因植物自身的生理活动而引 99 起的生理脱落,如营养生长与生殖生长竞争、源与库不协调等引起的脱落;三是因逆境条件引起的胁迫脱落。 30(离区与离层(abscission zone and abscission layer) 离区是指分布在叶柄、花柄、果柄等基部一段区域中经横向分裂而形成的几层细胞。离层是离区中发生脱落的部位。 31(自由基(free radical) 带有未配对电子的离子、原子、分子以及基团的总称。根据自由基中是否含有氧,可将自由基分为氧自由基和非含氧自由基。自由基的特点是?不稳定,寿命短;?化学性质活泼,氧化能力强;?能持续进行链式反应。 32(生物自由基(biological free radical) 通过生物体内自身代谢产生的一类自由基。生物自由基分氧自由基和非含氧自由基,其中氧自由基是最主要的,它又可分为两类:无机氧自由基,如超氧自由基(O2?-)、羟自由基(?OH);有机氧自由基,如过氧化物自由基(ROO?)等。生物自由基对细胞膜和许多生物大分子产生破坏作用。 33(活性氧(active oxygen)是指化学性质活泼、氧化能力很强的含氧物质的总称。包括含氧自 ?1-?由基和含氧非自由基。如:超氧阴离子自由基(O)、羟自由基(OH)、单线态氧(O)、烷基22-?-自由基(如O、ROO等)和含氧非自由基过氧化氢(HO)等,这类物质都是由氧转化而生222 成的氧代谢产物及其衍生物,由于它们都含有氧,并且具有比氧活泼的化学反应性,所以统称为活性氧。活性氧有很强的氧化能力,对生物大分子和许多其他功能分子具有破坏性,如引起膜脂过氧化、蛋白质变性、核酸降解等,因此活性氧的积累必然会导致细胞的伤害。 34(超氧化物歧化酶(super-oxide dismutase,SOD) 是存在植物细胞中最重要的清除自由基的 ?-酶,它能催化生物体内分子氧活化的第一个中间物超氧阴离子自由基(O),发生歧化反应,生2+?--?成O和HO:O+ O+2H?O+HO 22222222?- 从而减轻O对植物体的毒害作用。植物体内的SOD有Cu-Zn-SOD,Mn-SOD或Fe-SOD2 三种类型,主要分布在叶绿体、线粒体和细胞质中。 35(过氧化氢酶(catalase,CAT) 一种催化过氧化氢分解为水和氧反应的酶:2HO?2HO+O 2222 CAT主要存在于过氧化体中,负责过氧化体中产生的HO的清除。其他部位产生的HO2222可扩散到过氧化体而被CAT清除。避免了过氧化氢对植物体的毒害作用。 36(过氧化物酶(peroxidase,POD) 一种催化以HO为氧化剂的氧化还原反应,将HO还原2222为HO,用以清除细胞内的HO的酶:HO+ R(OH)2 ?2HO+ RO2222222 (二)、填空题 1(花粉中含量最多的酶类是 。(水解酶) 2(可育花粉和不育花粉在内含物上的主要区别是 、 和 的多少或有无。(淀粉,蔗糖,脯氨酸) 3(双受精过程中,一个精细胞与卵细胞融合形成 ,另一个精细胞与中央细胞的两个极核融合,形成初生 核。(合子,胚乳) 4(在育种工作中,一般用 、 和 等条件来暂时保存花粉。(干燥、低温、低氧) 5(花粉的识别物质是 ,雌蕊的识别感受器是柱头表面的 。(壁蛋白,亲水蛋白质膜) 2+6(引导花粉管定向生长的无机离子是 。(Ca) 7(元素 对花粉的萌发和花粉管的生长有明显的促进效应。(B) 8(孢子体型不亲和发生在柱头表面,表现为花粉管不能 ,而配子体型不亲和发生在花柱中,表现为花粉管生长 。(穿过柱头,停顿、破裂) 9(受精后雌蕊中激素 的含量会大大增加,从而使雌蕊的代谢发生剧烈变化。(IAA) 10(种子中的胚是由 发育而来的;胚乳是由 发育而来的。(受精卵,受精极核) 100 11(多数种子的发育可分为 、 和 三个时期。(胚胎发生期,种子形成期,成熟休止期) 12(种子中的贮藏物质主要有 、 、 。(淀粉,蛋白质,脂类) 13(油料种子成熟过程中,脂肪是由 转化来的。(碳水化合物) 14(油料种子发育时,先形成 脂肪酸,然后再转变成 脂肪酸。(饱和,不饱和) 15(昼夜温差大,有机物质呼吸消耗 ,瓜果含糖量 ,禾谷类作物千粒重 。(少,高,高) 16(北方小麦的蛋白质含量比南方的 。北方油料种子的含油量比南方的 。(高,高) 17(温度较低而昼夜温差大时有利于 脂肪酸的形成。(不饱和) 18(风旱不实的种子中蛋白质的相对含量较 。(高) 19(同一种植物,无籽种的子房中生长素含量比有籽种的 。(高) 20(人们认为果实发生呼吸跃变的原因是由于果实中产生 的结果。(ETH) 21(果实的大小主要取决于 、 和 。(薄壁细胞的数目,细胞体积,细胞间隙) 22(果实成熟后变甜是由于 的缘故。未成熟的柿子之所以有涩味是由于细胞液内含有 。(淀粉转变成糖,单宁) 23(休眠有多种形式,一、二年生植物大多以 为休眠器官;多年生落叶树则以 作为休眠器官;而多种二年生或多年生草本植物则以休眠的 、鳞茎、球茎、块根、块茎等度过不良环境。(种子,芽,根系) 24(引起种子休眠的原因主要有 、 和 。(胚未成熟,种皮(果皮)的限制,抑制物的存在) 25(引起芽休眠的原因主要是 、 。(日照长度,休眠促进物) 26(根据种子寿命的长短,可将种子分为三类: 、 和 。(短命种子,中命种子,长命种子) 27(种子活力是指种子的 ,即指种子 、 发芽出苗的潜在能力。(健壮度,迅速,整齐) 28(种子的老化是指种子活力的 ,一般在 、 的条件下种子老化过程加快。种子劣变则是指种子生理机能的 。(自然衰退,高温,高湿,恶化) 29(在叶片衰老时,蛋白质含量下降可能有两个原因:一是蛋白质 ,二是蛋白质 。(合成能力减弱,分解加快) 30(叶片衰老过程中,其光合作用和呼吸作用都会 。(下降) 31(植物在衰老过程中,内源激素的含量会发生变化,其中含量增加的激素有 、 ;含量下降的激素有 、 、 。(ABA,ETH;IAA,GA,CTK) 32(一般来说,CTK对叶片衰老有 作用,ABA则可 叶片衰老。(延缓,加速) 33(与脱落有关的酶类较多,其中 和 与脱落关系最密切。(纤维素酶,果胶酶) 34(叶片和花果的脱落都是由于 细胞分离的结果。(离层) (三)、选择题 1(植物花粉的生活力有很大的差异,水稻花粉寿命很短,只有 。A( A(5,10分钟 B(1,2小时 C(1,2天 D(3天 2(可育花粉中含量最多的氨基酸是 。A( A(脯氨酸 B(羟脯氨酸 C(谷氨酸 D(色氨酸 101 3(淀粉型可育花粉中含量最多的可溶性糖是 。B( A(淀粉 B(蔗糖 C(葡萄糖 D(果糖 4(对花粉萌发具有显著促进效应的元素是 。D( A(N B(K C(Si D(B 5(水稻柱头的生活力在一般情况下,能维持 。C( A(几小时 B(1,2天 C(6,7天 D(10天左右 6(人工辅助授粉增产的生理基础是 。C( A(生长中心理论 B(识别反应 C(集体效应 D(杂种优势 7(花粉壁中的识别蛋白是 。A( A(糖蛋白 B(色素蛋白 C(脂蛋白 D(核蛋白 8(在淀粉种子成熟过程中,可溶性糖的含量是 。A( A(逐渐降低 B(逐渐增高 C(变化起伏较大 D(变化不大 9(油料种子在成熟过程中,糖类总含量是 。A( A(不断下降 B(不断上升 C(先降后升 D(变化不大 10(在豌豆种子发育过程中,种子最先积累的是 。B( A(蛋白质 B(以蔗糖为主的糖分 C(脂肪 D(淀粉 11(在小麦籽粒成熟时,脱落酸的含量是 。A( A(大大增加 B(大大减少 C(变化不大 D(不确定 12( 能促进糖类运输,增加籽粒或其它贮藏器官的淀粉含量。C( A(N肥 B(P肥 C(K肥 D(B肥 13(在油料种子发育过程中,最先积累的贮藏物质是 。D( A(油脂 B(脂肪酸 C(蛋白质 D(淀粉 14(油料种子成熟时,脂肪的碘值 。B( A(逐渐减小 B(逐渐升高 C(没有变化 15(种子发育后期耐脱水性逐渐增强,原因是 。D( A(淀粉合成 B(脂肪合成 C(ABA合成 D(LEA蛋白合成 16(中国小麦单产最高地区在青海,原因是该地区 。C( A(生育期长 B(气温高 C(昼夜温差大 D(湿度低 17(在生产上,一般不用作诱导果实单性结实的植物生长物质有 。C( A(NAA B(GA C(6-BA D(2,4-D 18(以下果实中,生长曲线呈双S形的是 。A( A(樱桃 B(苹果 C(梨 D(香蕉 19(下列果实中,能发生呼吸跃变的有 。A( A(梨 B(橙子 C(荔枝 D(菠萝 20(下列 果实具呼吸跃变现象,且其生长曲线为单S曲线。A( A(番茄 B(李 C(桃 D(橙 21(在果实要发生呼吸跃变时,果实内含量明显升高的植物激素是 。D( A(IAA B(GA C(ABA D(ETH 22(苹果、梨的种子胚已经发育完全,但在适宜条件下仍不能萌发,这是因为 。B( A(种皮限制 B(抑制物质 C(未完成后熟 D(日照长度 23(有些木本植物的种子要求在 的条件下解除休眠,因此通常用层积处理来促进其萌发。 A( A(低温、湿润 B(温暖、湿润 C(湿润、光照 D(低温、光照 24(可以迅速解除芽休眠的物质是 。A( 102 A(GA B(青鲜素 C(萘乙酸钠盐 D(IAA 25(一般认为在 条件下形成的小麦种子休眠程度低,易引起穗发芽。C( A(强光 B(低温 C(高温 D(干燥 26(种子生活力一般就是指: 。C( A(种子活力 B(种子健壮度 C(种子的发芽力 D(种子寿命 27(顽拗性种子是不耐失水的,它们在贮藏中忌 。B( A(高温高湿 B(低温低湿 C(高温低湿 D(低温高湿 28(多年生常绿木本植物的叶片的衰老属于 型。D( A(整体衰老 B(地上部衰老 C(落叶衰老 D(顺序衰老 29(在植物衰老过程中也有某些蛋白质合成,这些蛋白质主要是 。A( A(水解酶 B(Rubisco C(LEA蛋白 D(识别蛋白 30(植物衰老过程往往伴随着 活性的降低。C( A(LOX B(蛋白酶 C(SOD D(核酸酶 31(生产上常用一种乙烯吸收剂 来推迟果实、叶片的衰老和延长切花寿命。B( A(KC B(KMnO C(KNO D(NaC 1431 32(以下哪种环境因素能加速植物的衰老 。 A( A(干旱 B(施N C(CTK处理 D(长日照 33(在不发生低温伤害的条件下,适度的低温对衰老的影响是: 。B( A(促进衰老 B(抑制衰老 C(无影响 34(以下哪种作物不会产生离层,因而不会发生叶片脱落。 C( A(棉花 B(大豆 C(水稻 D(油菜 35(与脱落有关的主要是下列哪两种酶 。C( A(核酸酶和蛋白酶 B(果胶酶和脂酶 C(纤维素酶和果胶酶 D(淀粉酶和脂酶 36(以下哪种因素能抑制或延缓脱落 。D( A(弱光 B(高温 C(高氧 D(施N 37(生产上可通过施用 来防止叶片或花果脱落。B( A(乙烯利 B(硫代硫酸银 C(亚胺环己酮 D(高浓度奈乙酸 38(用呼吸抑制剂碘乙酸、氟化钠和丙二酸处理叶柄时,则 。B( A(促进脱落 B(抑制脱落 C(无影响 39(叶片脱落与生长素有关,把生长素施于离区的近基一侧,则会 。A( A(加速脱落 B(抑制脱落 C(无影响 (四)简答题 1( 种子休眠的原因和破除 答:种子成熟后,即使给予适宜的外界环境条件仍不能萌发,此时的种子称为休眠状态种子。通常情况下,种子休眠主要指起因于内部的生理抑制或种皮的障碍而引起的生理休眠。 (1). 种皮限制 一些豆科植物的种子有坚厚的种皮,称为硬实种子。这些种子的种皮往往不透水,不透气,外界氧气和水分难以透过种皮进入种子内,种子中的CO又累积在种子中,因此会抑制胚的生长2 而呈休眠状态。 在自然条件下,由于空气氧化种皮的组成物,微生物分泌的酶类水解种皮以及在其它环境因素作用下,种皮变软,透水、透气性增加,可以逐步破除休眠。在生产上,一般采用物理(机械破损种皮)、化学方法(如1:50氨水;98%浓硫酸)来破坏种皮,解除休眠。 (2).种子未完成后熟 有些种子的胚在形态上已经发育完全,但在生理上还未成熟,必须通过后熟才能萌发。后熟 103 (after ripening)是指种子采收后需经过一系列的生理生化变化达到真正的成熟,才能萌发的过程。如蔷薇科植物(苹果、桃、梨、樱桃等)和松柏类植物的种子需经层积处理(stratification);大麦、小麦、粳稻、棉花种子经过1—2个月的常温干藏,可完成后熟。晒种可加速它们的后熟过程。 (3).胚未完全发育 银杏的种子成熟后从树上掉下时胚发育尚未完成。欧洲白蜡树种子脱离母体后,必须经过一段时间的种胚发育才能萌发。 (4).抑制物的存在 有些植物的种子不能萌发是由于存在抑制种子萌发的物质。抑制物质多数是一些小分子量的有机物(如HCN、乙烯、NH3等)、酚类、醛类、生物碱类或脱落酸等。这些物质可能存在于果肉、种皮中,也可能存在于胚乳或子叶(菜豆)中。这些植物的种子往往是依赖萌发抑制物质来适应干旱环境。生产上,可用流水冲洗除去抑制物质,如番茄等。 2( 试述发育过程中有机物质的变化 (1)、 糖类的变化 淀粉种子成熟过程中,可溶性糖含量逐渐降低,淀粉的积累迅速增加,表明淀粉是由糖类转化而来的,催化淀粉合成的酶类(如Q酶、淀粉磷酸化酶等)活性增强。淀粉的积累,以乳熟期和糊熟期最快。在形成淀粉的同时,还形成构成细胞壁的不溶性物质如纤维素和半纤维素。 淀粉种子成熟脱水时,Ca、Mg和Pi离子同肌醇形成非丁(phytin,即肌醇六磷酸钙镁盐,或植酸钙镁盐),是禾谷类等淀粉种子中磷酸的贮存库与供应源。当种子萌发时非丁分解释放出磷、钙、镁,供幼苗生长之用。 (2)、蛋白质的变化 蛋白质种子积累蛋白质首先是叶片或其它营养器官的氮素以氨基酸或酰胺的形式运到荚果,在荚皮中氨基酸或酰胺合成蛋白质,暂时成为贮藏状态;然后,暂存的蛋白质分解,以酰胺态运至种子转变为氨基酸,最后合成蛋白质。种子贮藏蛋白的生物合成开始于种子发育的中后期的,至种子干燥成熟阶段终止。种子贮藏蛋白有清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶谷蛋白。贮藏蛋白没有明显的生理活性,主要的功能是提供种子萌发时所需的氮和氨基酸。 种子脱水和ABA可以调节贮藏蛋白基因的表达。如ABA诱导了一些胚专一的mRNA的积累,如胚胎发生晚期丰富(late embryogenesis abundant,Lea)蛋白mRNA的积累。 (3)、脂肪的变化 脂肪种子或油料种子在成熟过程中,脂肪代谢有以下特点:(?)油料种子在成熟过程中,脂肪含量不断提高,碳水化合物含量相应降低,因此脂肪是由碳水化合物转化而来的。(?)油料种子在成熟初期形成大量的游离脂肪酸,随着种子成熟,游离脂肪酸用于合成脂肪,使种子的酸价(中和1克油脂中游离脂肪酸所需KOH的毫克数)逐渐降低。(?)在种子成熟过程中,碘价(指100克油脂所能吸收碘的克数)逐渐升高,即在种子成熟初期先合成饱和脂肪酸,然后在去饱和酶的作用下转化为不饱和脂肪酸。 3(试述种子成熟过程中其它生理变化 (1).呼吸速率 种子成熟过程中,干物质积累迅速时,呼吸速度亦高;种子接近成熟时,呼吸速度逐渐降低。 (2).内源激素 小麦从抽穗到成熟期间,籽粒内源激素含量和种类发生有规律的变化。不同内源激素的交替变化,调节着种子发育过程中的细胞分裂、生长、扩大以及有机物质的合成、运输、积累和耐脱水性形成及进入休眠等。 4( 试述外界条件对种子成分及成熟过程的影响 (1).光照:光照强度直接影响种子内有机物质的积累。小麦灌浆期遇到连阴天,千粒重减小,会造成减产。此外,光照也影响籽粒的蛋白质含量和含油率。 104 (2).温度:温度适宜利于物质的积累,促进成熟。昼夜温差大有利于种子成熟并能增产。温度还影响种子化学成分的含量(表9-1)。 (3).空气相对湿度:空气相对湿度高,会延迟种子成熟;空气湿度较低,则加速成熟。但如空气湿度太低会出现大气干旱,不但阻碍物质运输,而且合成酶活性降低,水解酶活性增高,干物质积累减少,种子瘦小产量低。 (4).土壤含水量:土壤干旱会破坏作物体内水分平衡,严重影响灌浆,造成籽粒不饱满,导致减产。土壤水分过多,由于缺氧使根系受到损伤,光合下降,种子不能正常成熟。北方小麦种子成熟时,雨量及土壤水分比南方少,其蛋白质含量较高。 (5).矿质营养:氮肥有利于种子蛋白质含量提高;但氮肥过多(尤其是生育后期)会引起贪青晚熟,油料种子则降低含油率;适当增施磷钾肥可促进糖分向种子运输,增加淀粉含量,也有利于脂肪的合成和累积。 4(种子发育可分为哪几个时期,各时期在生理上有哪些特点, 答:多数种子的发育可分为胚胎发生期、种子形成期和成熟休止期三个时期。?胚胎发生期以细胞分裂为主,进行胚、胚乳或子叶的分化;?种子形成期以细胞扩大生长为主,呼吸代谢旺盛,进行淀粉、蛋白质、脂肪等贮藏物质的合成与积累,引起胚、胚乳或子叶的迅速生长,此期间种子已具备发芽能力;?成熟休止期贮藏物质的积累逐渐停止,种子含水量下降,原生质由溶胶状态转变为凝胶状态,呼吸速率逐渐降到最低水平,胚进入休眠期。 5(种子中主要的贮藏物质有哪些,它们的合成与积累有何特点, 答:种子中主要的贮藏物质有淀粉、蛋白质和脂类,分别积累在淀粉体、蛋白体和圆球体中。 ?淀粉合成与积累的特点是:淀粉合成的葡萄糖引物为ADPG,而ADPG是由运进胚乳或子叶中的蔗糖或己糖转化来的。淀粉种子成熟过程中,可溶性糖浓度逐渐降低,而淀粉含量不断升高。?蛋白质合成与积累的特点:种子中贮藏蛋白合成的原料是来自营养器官输入的氨基酸和酰胺。在种子发育的不同时期有不同的蛋白质合成,在胚胎发生期,主要合成与胚分化有关的蛋白质;在种子形成期,主要合成与贮藏物质积累有关的蛋白质;而在成熟休止期主要合成与种子休眠与耐脱水有关的胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)。?脂类合成与积累的特点:合成脂肪的原料是磷酸甘油和脂酰CoA。在油料种子发育过程中,首先积累可溶性糖和淀粉,其后碳水化合物转化为脂肪,种子发育时先形成饱和脂肪酸,然后转变为不饱和脂肪酸,先期形成的游离脂肪酸在种子成熟过程中逐渐形成复杂的油脂。 6(谈谈果实的生长模式以及影响果实大小的主要因素。 答:果实生长主要有两种生长模式:单S形生长曲线和双S形生长曲线。单S形的果实在生长过程中表现出慢-快-慢的生长节奏,如苹果、梨、香蕉、板栗、柑橘等,这类果实慢-快-慢的生长节奏是与果实中细胞分裂、膨大以及成熟的节奏相一致。双S形的果实生长中期出现一个缓慢生长期,表现出慢-快-慢-快-慢的生长节奏,如桃、李、杏、梅、葡萄等。其中的缓慢生长期是果肉暂时停止生长,而内果皮木质化、果核变硬的时期。果实第二次迅速生长期主要是中果皮细胞的膨大和营养物质的大量积累。 果实大小是由细胞数目、细胞体积和细胞间隙的大小决定的。细胞数目是果实增大的基础,而细胞体积和细胞间隙则对果实最终大小贡献更大。因而凡能影响细胞数目、体积和间隙的因素都能影响果实的大小,这些除受遗传因素即品种特性影响外,还受树体的营养和外界条件的影响。 105 例如梨和苹果等果实的细胞数目与树体贮备营养状况相关,上一年营养生长好的树体,其幼果的生长就好;而果实的细胞体积主要受当年栽培条件的影响,若在果实生长期加强肥水管理,并疏去多量的果实,就能使留下的果实体积显著增加。 7(试述乙烯与果实成熟的关系及其作用机理。 答:果实的成熟与乙烯的诱导有密切关系。果实开始成熟时,乙烯的释放量迅速增加,超过一定的阈值时,便诱导果实成熟。已成熟的果实若和未成熟果实一起存放,则已成熟果实释放的乙烯也能加速未成熟果实的成熟过程,达到可食状态。用外源乙烯或乙烯利处理未成熟果实,也能诱导和加速其成熟。人为地将果实内部的乙烯除去,则果实的成熟便推迟。如果促进或抑制果实内乙烯的生物合成过程,则会相应地促进或抑制果实的成熟。利用反义RNA技术将ACC合成酶或ACC氧化酶的cDNA的反义系统导入番茄,转基因番茄果实中乙烯的合在严重受阻,果实不能正常成熟。因此,乙烯与果实的成熟密切相关,特别是跃变型果实。 乙烯诱导果实成熟的原因可能有以下几方面: (1)乙烯与细胞膜相结合,改变了细胞膜的透性,诱导了呼吸高峰的出现,加速果实内部的物质转化,促进果实成熟。 (2)乙烯促进与成熟相关的酶活性的升高,如乙烯处理后,过氧化物酶、纤维素酶、果胶酶、磷酸酯酶等的含量和活性都增强。 (3)乙烯诱导新的RNA和蛋白质的合成,这些新合成的蛋白质与呼吸酶有关。 8(肉质果实成熟期间在生理生化上有哪些变化, 答: (1)糖含量增加。果实成熟后期,淀粉转变成可溶性糖,使果实变甜。 (2)有机酸减少。未成熟的果实中积累较多的有机酸,使果实出现酸味。随着果实的成熟,含酸量逐渐下降,这是因为:?有机酸的合成被抑制;?部分酸转变成糖;?部分酸被用于呼吸 +2+消耗;?部分酸与K、Ca等阳离子结合生成盐。 (3)果实软化。这与果肉细胞壁物质的降解有关,如中层的不溶性的原果胶水解为可溶性的果胶或果胶酸。 (4)挥发性物质的产生。这使成熟果实发出特有的香气。主要是酯、醇、酸、醛和萜烯类等一些低分子化合物。 (5)涩味消失。有些果实未成熟时有涩味,这是由于细胞液中含有单宁等物质。随着果实的成熟,单宁可被过氧化物酶氧化成无涩味的过氧化物,或凝结成不溶性的单宁盐,还有一部分可以水解转化成葡萄糖,因而涩味消失。 (6)色泽变化。随着果实的成熟,多数果色由绿色渐变为黄、橙、红、紫或褐色。与果实色泽有关的色素有叶绿素、类胡萝卜素、花色素和类黄酮素等。叶绿素破坏时果实褪绿,类胡萝卜素使果实呈橙色,花色素形成使果实变红,类黄酮素被氧化时果实变褐。 9(影响果实着色的因素有哪些, 答:果实着色与花色素苷、类胡萝卜素等色素分子在果皮中积累有关,因而凡是影响色素分子合成与积累的因素都会影响果实着色,主要的影响因素有: (1)碳水化合物的积累。花色素苷的生物合成与碳水化合物的转化有关,因此促进光合作用以及有利于糖分积累的因素都能促进果实着色。 106 (2)温度。高温往往影响花色素苷的合成,因而不利于果实着色。我国南方苹果着色很差的原因主要就在于此。 (3)光。类胡萝卜素和花色素苷的合成需要光,如紫色的葡萄只有在阳光照射下才能显色,苹果也要在直射光下才能着色。 (4)氧气。果实的褐变主要是由于酚被氧化生成褐黑色的醌类所致。 (5)植物生长物质。乙烯、2,4-D、多效唑、B、茉莉酸甲酯等都对果实着色有利。 9 10(引起种子休眠的原因有哪些,如何解除休眠, 答:种子休眠一般是由三种原因引起的:?胚未成熟。?种皮(果皮)的限制。?抑制物的存在。针对产生休眠的原因,可采取相应的破眠方法。 解除休眠的方法主要有:?机械破损,有坚硬种皮的种子,用沙子与种子摩擦,切伤种皮或者去除种皮,可以促进萌发;?清水漂洗,播种前将种子浸泡在水中,反复漂洗,让种子外壳中的萌发抑制物渗透出来,能够提高发芽率;?层积处理,在层积处理期间种子中的抑制物质含量下降,而GA和CTK的含量增加,促进胚的后熟,从而促进萌发;?温水处理,某些种子经日晒和用35,40?的温水处理,可增加透性,提高萌发率;?化学处理,如酒精、甘油和浓硫酸等可提高种皮透性,过氧化氢由于能给种子提供氧气,促进呼吸,因而也能提高萌发率;?激素处理,多种植物生长物质特别是GA能打破种子休眠,促进种子萌发;?光照处理,需光种子吸胀后照光可解除休眠,诱导发芽;?物理方法,如X-射线、超声波、高低频电流、电磁场等处理种子,也有破除休眠的作用。 11(顽拗性种子不耐脱水的主要原因是什么,保存时可采取什么措施, 答:顽拗性种子成熟时有较高的含水量,贮藏时不耐干燥与低温。关于顽拗性种子不耐脱水的主要原因可能与LEA蛋白有关,LEA蛋白有很高的亲水性,易被干旱诱导合成,推测LEA蛋白可作为脱水保护剂稳定细胞的结构。由于顽拗性种子植物大多生长在温湿地区,体内LEA蛋白合成与积累不多,表现出对脱水的敏感性。一旦脱水,细胞的结构被破坏,影响萌发,导致生活力的迅速丧失。 目前贮存顽拗性种子主要采用适温保湿法,可以防止脱水伤害和低温伤害,使种子寿命延长至几个月甚至一年。另一种比较有希望的方法是用液氮贮藏离体胚(或胚轴)。 12(引起芽休眠的主要原因是什么,常用的解除芽休眠和延长芽休眠的方法有哪些, 答:引起芽休眠的主要原因是:?日照长度。这是诱发和控制芽休眠的最重要的因素。对多年生植物而言,通常长日照促进生长,短日照引起伸长生长停止及休眠芽的形成。?抑制物的存在。其中最主要的是脱落酸,其次是HCN、氨、乙烯、芥子油、多种有机酸等。 解除芽休眠的方法有:?低温处理,许多木本植物的休眠芽需经历260,1000小时0,5?的低温才能解除休眠;?温浴法,把植株整个地上部分或枝条浸入30,35?温水中12小时,取出放入温室就能解除芽的休眠;?乙醚气薰法,把整株植物或离体枝条置于一定量乙醚薰气的密封装置内,保持1,2天就能发芽;?植物生长调节剂,如用GA打破芽的休眠效果显著。 -1 延长芽休眠的方法有:喷施2000,3000μl?L青鲜素,或1%萘乙酸钠盐溶液,或用萘乙酸甲酯的粘土粉剂均匀撒布,可防止马铃薯块茎和洋葱、大蒜等鳞茎在贮藏时发芽。 13(植物衰老时在生理生化上有哪些变化, 答:植物在衰老过程中,其外部表现为生长速率下降,叶色发黄,同时在内部也发生了一系 107 列生理生化变化,主要表现为:?光合色素丧失。叶绿素含量不断下降,叶绿素a/b比值减小,最后导致光合能力丧失。?核酸的变化。RNA总量下降,尤其是rRNA的减少最为明显。DNA含量也下降,但下降速度较RNA小。?蛋白质的变化。蛋白质分解超过合成,游离氨基酸积累。核糖核酸酶、蛋白酶、酯酶、纤维素酶的含量或活性增加。?呼吸作用异常。呼吸速率先下降、后上升,又迅速下降,但降低速率比光合速率降低得慢。?激素变化。促进生长的植物激素如IAA、CTK、GA等含量减少,而诱导衰老的植物激素ABA和乙烯含量升高。?细胞结构的变化。膜结构破坏,选择透性丧失,细胞产生自溶而解体。 14(引起植物衰老的可能因素有哪些, 答: (1)自由基损伤。衰老时SOD活性降低和脂氧合酶活性升高,导致生物体内自由基产生与消除的平衡被破坏,以致积累过量的自由基,对细胞膜及许多生物大分子产生破坏作用,如加强酶蛋白的降解、促进脂质过氧化反应、加速乙烯产生、引起DNA损伤、改变酶的性质等,进而引发衰老。 (2)蛋白质水解。当液泡膜蛋白与蛋白水解酶接触而引起膜结构变化时即启动衰老过程,蛋白水解酶进入细胞质引起蛋白质水解,从而使植物衰老与死亡。 (3)激素失去平衡。抑制衰老的激素(如CTK、IAA、GA、BR、PA等)和促进衰老的激素(如Eth、ABA、JA等)之间不平衡时或促进衰老的激素增高时可加快衰老进程。 (4)营养亏缺和能量耗损。营养亏缺和能量耗损的加快会加速衰老。 15(如何调控器官的衰老与脱落, 答:(1)调控衰老的措施主要有:?应用基因工程。植物的衰老过程受多种遗传基因控制,并由衰老基因产物启动衰老过程。通过抗衰老基因的转移可以对植物或器官的衰老进行调控,然而基因工程只能加速或延缓衰老,而不能抑制衰老。?使用植物生长物质。一般CTK、低浓度IAA、GA、BR、PA可延缓植物衰老;ABA、乙烯、JA、高浓度IAA可促进植物衰老。?改变环境条件。适度光照能延缓多种作物叶片的衰老,而强光会加速衰老;短日照处理可促进衰老,而长日照则延缓衰老。干旱和水涝都能促进衰老。营养(如N、P、K、Ca、Mg)亏缺也会促进衰老。高浓度O会加速自由基形成,引发衰老,而高浓度CO抑制乙烯形成,因而延缓衰老。另外,高温、低22 温、大气污染、病虫害等都不同程度地促进植物或器官的衰老。 (2)调控脱落的措施主要有:?应用植物生长调节剂。可用各类生长调节剂以促进或延缓脱落。?改善水肥条件。如增加水肥供应和适当修剪,使花、果得到足够养分,减少脱落。?基因工程。可通过调控与衰老有关的基因表达,进而影响脱落。 植物的抗性生理 (一)、名词解释 108 1(逆境(stress)或胁迫:在自然界条件下,由于不同的地理位置和气候条件以及人类活动等多方面原因,造成了各种不良环境,超出了植物正常生长、发育所能忍受的范围,致使植物受到伤害甚至死亡。这些对植物产生伤害的环境称为逆境或胁迫。 2(逆境逃避:指由于植物通过各种方式摒拒逆境的影响,不利因素并未进入组织,故组织本身通常不会产生相应的反应。 3(逆境蛋白(stress proteins):在逆境下植物的基因表达发生改变,关闭一些正常表达的基因,启动或加强一些与逆境相适应的基因。多种逆境诱导形成新的蛋白质(或酶),这些蛋白质可统称为逆境蛋白。 4(渗透调节(osmoregulation或osmotic adjustment):多种逆境都会对植物产生水分胁迫。水分胁迫时植物体内积累各种有机和无机物质,提高细胞液浓度,降低其渗透势,保持一定的压力势,这样植物就可保持其体内水分,适应水分胁迫环境,这种现象称为渗透调节。 5(冷害(chilling injury):零度以上低温对植物的危害叫做冷害。 6(干旱(drought):当植物耗水大于吸水时,就使组织内水分亏缺。过度水分亏缺的现象,称为干旱。 7(暂时萎蔫(temporary wilting):指植物根系吸水暂时供应不足,叶片或嫩茎会出现萎蔫,蒸腾下降,而根系供水充足时,植物又恢复成原状的现象。 8(永久萎蔫(permanent wilting):是指土壤中已无植物可利用的水,蒸腾作用降低亦不能使水分亏缺消除,表现为不可恢复的萎蔫。 9(甜菜碱(betaines) 一类季铵化合物,化学名称为N-甲基代氨基酸,通式为R?N?X。也是一类4细胞质渗透调节物质,植物中的甜菜碱主要有甘氨酸甜菜碱、丙氨酸甜菜碱和脯氨酸甜菜碱等,在干旱、盐渍条件下会发生甜菜碱的累积,主要分布于细胞质中。 10(逆境蛋白(stress proteins) 由逆境因素如低温、高温、干旱、盐害、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等所诱导植物体形成的新的蛋白质(酶),统称为逆境蛋白。如:低温诱导蛋白、热击蛋白、干旱逆境蛋白、盐逆境蛋白、病原相关蛋白、化学试剂诱导蛋白、厌氧蛋白、紫外线诱导蛋白等。 11(冷击蛋白(cold shock proteins) 亦称冷响应蛋白(cold responsive protein)、低温诱导蛋白,由低温诱导植物形成的一类逆境蛋白。它的产生与植物抗寒性的提高有关。 12(热击蛋白(heat shock proteins, HSPs) 亦称热休克蛋白,由高温诱导植物形成的一类逆境蛋白。它的产生能提高植物的抗热性。 13(盐逆境蛋白(salt-stress proteins) 由盐胁迫诱导植物形成的一类逆境蛋白。 14(渗调蛋白(osmoregulation proteins) 由干旱和盐渍诱导植物形成的一类逆境蛋白。这些蛋白的产生能提高细胞渗透势的作用。 15(病原相关蛋白(pathogenesis-related proteins,PRs) 亦称病程相关蛋白,指植物被病原菌感染后形成的与抗病性有关的一类逆境蛋白。一些PRs具有水解酶功能,能抑制病原菌的生长。 16(抗性锻炼(hardiness hardening)植物的抗逆遗传特性需要特定的环境因子的诱导下才能表现出来,这种诱导过程称为抗性锻炼。如在植物遭遇低温冻害之前,逐步降低温度,使植物提高抗冻的能力,这种措施叫抗冻锻炼。 17(寒害(cold injury) 低温导致对植物受伤或死亡的现象。寒害包括冷害和冻害。植物对寒冷的 109 适应能力叫抗寒性(cold resistance)。 18(冷害(chilling injury) 冰点以上低温对植物的危害。冷害主要由低温引起生物膜的膜脂相由液晶态变为凝胶态,膜透性改变以及新陈代谢发生紊乱引起的。植物对冰点以上低温的适应能力叫抗冷性(chilling resistance)。 19(冻害(freezing injury) 冰点以下低温对植物的危害。冻害主要由低温引起细胞间或细胞内发生结冰、生物膜和蛋白质结构被破坏引起的。植物对冰点以下低温的适应能力叫抗冻性(freezing resistance)。 20(过冷作用(supercooling) 当持续、缓慢降温时,植物体温降到冰点以下而没有冰晶形成的现象。 21(不饱和脂肪酸指数(unsaturated fatty acid index,UFAI) 生物膜中的不饱和脂肪酸在总脂肪酸中的相对比值,可作为衡量植物抗寒性的生理指标。UFAI高,反映抗冷性强。 22(巯基(-SH)假说(sulfhydryl group hypothesis) 莱维特(Levitt)1962年提出植物细胞结冰引起蛋白质损伤的假说。他认为组织结冰脱水时,蛋白质分子逐渐相互接近,邻近蛋白质分子通过-SH氧化形成-S-S-键,蛋白质分子凝聚失去活性,当解冻再度吸水时,肽链松散,氢键断裂,但-S-S-键还保存,肽链的空间位置发生变化,破坏了蛋白质分子的空间构型,进而引起细胞的伤害和死亡。 23(温度补偿点(temperature compensation point) 呼吸速率和光合速率相等时的温度。植物呼吸作用的最适温度通常高于光合作用的最适温度,当温度高于补偿点时,呼吸作用大于光合作用,即消耗多于合成,时间长了,植物体就会出现饥饿甚至死亡。 24(旱害(drought injury) 土壤水分缺乏或大气相对湿度过低对植物的危害。植物抵抗旱害的能力称为抗旱性(drought resistance)。 25(大气干旱(atmosphere drought) 空气过度干燥,相对湿度过低,使植物的蒸腾作用过强,根系吸水补偿不了失水,使植物体发生水分亏缺的现象。 26(土壤干旱(soil drought) 因土壤中缺乏可供植物吸收利用的水,使植物体内水分亏缺,发生永久萎焉的现象。 27(生理干旱(physiological drought) 由于土温过低、土壤溶液浓度过高或土壤缺氧等原因,妨碍根系吸水,造成植物体内水分亏缺的现象。 28(水合补偿点(hydration compensation point) 缺水导致光合速率降低,当植物因水分缺乏而使其光合速率与呼吸速率相等,即净光合速率为零时,植物叶片的水势称为水合补偿点。水合补偿点在一定程度上表示了植物的抗旱能力,水合补偿点越低,植物抗旱能力越强。 29(水生植物(hydrophytes) 需在水中才能完成生活史的植物。 30(中生植物(mesophytes) 在陆生植物中适应于不干不湿环境的植物。 31(旱生植物(xerophytes) 适应于干旱环境中生活的植物。 32(涝害(flood injury) 水分过多对植物的危害。植物对积水或土壤过湿的适应力和抵抗力称植物的抗涝性(flood resistance)。 33(湿害(waterlogging) 土壤过湿、水分处于饱和状态,土壤含水量超过了田间最大持水量,根系生长在沼泽化的泥浆中,这种涝害叫湿害。 34(盐害(salt injury) 土壤中可溶性盐过多对植物的不利影响。植物对盐分过多的适应能力称为 110 抗盐性(salt resistance)。 35(盐碱土(saline and alkaline soil) 土壤中含盐类以氯化钠(NaCl)和硫酸钠(NaSO)为主时,则称24其为盐土;以碳酸钠(NaCO)和碳酸氢钠(NaHCO)为主时,则称为碱土。盐土中如含有一定量233 的碱土,则称为盐碱土。 36(盐生植物(halophyte) 盐渍生境中的天然植物类群,这类植物在形态上常表现为肉质化,吸收的盐分主要积累在叶肉细胞的液泡中,通过在细胞质中合成有机溶质来维持与液泡的渗透平衡。 37(甜土植物(glycophyte) 亦称嫌盐植物、淡土植物,指在受到盐胁迫时易发生危害的植物,如只有在氯化钠的含量低于0.5%时才能生长,绝大多数农作物属甜土植物。 38(抗病性(disease resistance) 植物抵抗病菌侵袭的能力。 39(植保素(phytoalexin) 寄主被病原菌侵入后产生的一类对病原菌有毒的物质。植保素大多是一些异类黄酮和萜类物质。 40(抗虫性(pest resistance) 植物用不同机制来避免、阻碍或限制昆虫的侵害,或者通过快速再生来忍耐虫害。植物具有的这些能力,被称为植物的抗虫性。 41(环境污染(environmental pollution) 由于某些原因(主要是人类的生产和生活)排放到环境中的各种有害物质(污染物)的量超过了生态系统的自然净化能力,造成环境污染。环境污染不仅影响人类的健康和安全,而且也对植物引起伤害,给农林业造成巨大损失。环境污染可分为大气污染、水质污染和土壤污染等,其中以大气污染和水质污染危害面积较广,同时也容易转变为土壤污染。 42(光化学烟雾(photochemical smog) 工厂、汽车等排放出来的氧化氮类物质和燃烧不完全的烯烃类碳氢化合物,在强烈的紫外线作用下,形成一些氧化能力极强的氧化性物质,如臭氧、氮氧化物(NO、NO、硝酸雾)、醛类(RCHO)、硝酸过氧化乙酰(PAN)等,它们对植物有伤害作用。 2 43(膜脂过氧化作用(membrane lipid peroxidation) 是指植物膜中的不饱和脂肪酸在自由基诱发下发生的过氧化反应,其结果是膜中的不饱和脂肪酸含量降低,引起膜流动性下降,以致膜相分离和膜透性增大,膜的正常功能破坏。 44(氟化氢(hydrogen-fluoride,HF) 一种无色、挥发腐蚀性液体,或一种极易溶水的腐蚀性气体,分子式为HF,也是一种常见的大气污染物。氟是一些酶的抑制剂,对植物有伤害作用。 45(臭氧(ozone,O) 一种气态氧气的同素异形体,在紫外线辐射下通过电子放射或暴晒由双原3 子氧气自然形成。它是一种不稳定的具有强漂白性的、有刺激性气味的气体,也是一种有毒的氧化剂。 46(臭氧层(ozone layer, ozonosphere) 大气中的臭氧主要分布在离地面15,30km的平流层中,能吸收太阳射向地球的大部分紫外线,从而对生物起到保护作用。 47(酸雨(acid rain) 指含有一定量酸性化合物的自然降水,包括雨、雪、雹、雾等。当空气中的二氧化硫和氮氧化物等气体上升与空中雨、雪、雹、雾等相遇,就会形成亚硫酸、硝酸、盐酸、硫酸等化合物,使这些自然降水酸化。酸雨会对环境带来广泛的危害,如损伤植株、污染水源、:腐蚀建筑物和工业设备、对人体也有害。 48(交叉适应 (cross adaptation) 植物经历了某种逆境后,能提高对另一些逆境的抵抗能力,这种对不良环境之间的相互适应作用,称为交叉适应。 111 (二)、填空 1(逆境是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称.根据环境的种类的不同又可将逆境分 为 因素逆境和 因素逆境等类型,植物对逆境的忍耐和抵抗能力叫植物的 性。(生物,理化,抗逆) 2(由于提高细胞液浓度,降低渗透势而表现出的调节作用称为 调节。调节细胞液浓度的渗透物质大致可分为两大类。一类是由外界进入细胞的 离子,一类是在细胞内合成的 物质。(渗透,无机,有机) 3(常见的有机渗透调节物质有: 、 和 等。(脯氨酸,甜菜碱,可溶性糖) 4(在逆境下脯氨酸累积的原因主要有三:一是脯氨酸 加强。二是脯氨酸 作用受抑,三是 合成减弱。脯氨酸在抗逆中有两个作用:一是作为 调节物质,用来保持原生质与环境的渗透平衡。二是保持膜结构的完整性。(合成,氧化,蛋白质,渗透) 5(渗透调节物质种类虽多,但它们都有如下共同特点:分子量 、易溶解;有机调节物在生理pH范围内不带 ;能被细胞 保持住;引起酶结构变化的作用极小;在酶结构稍有变化时,能使酶构象稳定,而不至溶解; 迅速,并能累积到足以引起渗透势调节的量。(小,静电荷,膜,生成) 6(ABA是一种 激素,它在调节植物对逆境的适应中显得最为重要。ABA主要通过关闭 ,保持组织内的水分 ,增强根的透性,提高水的 性等来增加植物的抗性。(胁迫,气孔,平衡,通导) 7(生物膜的 对逆境的反应是比较敏感的,如在干旱、冰冻、低温、高温、盐渍、SO2污染和病害发生时,质膜 都增大,内膜系统出现膨胀、收缩或破损。在正常条件下,生物膜的膜脂呈 态,当温度下降到一定程度时,膜脂变为晶态。(透性,透性,液晶) 8(高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等逆境条件下诱导形成的蛋白质(或酶),统称为 蛋白,它具有多样性。如: 蛋白、 蛋白、 蛋白、 蛋白、 蛋白等(逆境,低温诱导,热休克,病原相关,盐逆境,厌氧,紫外线诱导,干旱逆境,化学试剂诱导) 9(过度水分亏缺的现象,称为干旱。因土壤水分缺乏引起的干旱称 干旱;因大气相对湿度过低引起的干旱称 干旱;由于土温过低、土壤溶液浓度过高或积累有毒物质等原因,妨碍根系吸水,造成植物体内水分亏缺的现象称 干旱。干旱对植物的危害称 害。植物抵抗旱害的能力称为 性。(土壤,大气,生理,旱,抗旱) 10(冻害主要是 的伤害。植物组织结冰可分为两种方式: 结冰与 结冰。(冰晶,胞外,胞内) 11(胞间结冰引起植物受害的主要原因是:(1) 过度脱水,(2) 对细胞的机械损伤。(3)解冻过快对 的损伤。胞内结冰对 112 细胞的危害更为直接, 形成以及融化时对质膜与细胞器以及整个细胞质产生破坏作用。胞内结冰常给植物带来致命的损伤。(原生质,冰晶体,细胞,冰晶) 12(植物对高温胁迫的适应称为 性。高温对植物的危害首先是蛋白质的 ,其次是 的液化。(抗热,变性和凝固,脂类) 13(不同植物对受害温度不同:喜冷植物在温度 ?以上即受高温伤害;中生植物在温度超过 ?会受伤;喜温植物通常要在 ?以上才受伤害;有些植物则在65,100?才受害,称为极度喜温植物。发生热害的温度和作用时间有关,即致伤的高温和暴露的时间成 比,暴露时间愈短,植物可忍耐的温度愈 。(15,20,35,45,反,高) 14(根据对水分的需求,把植物分为三种生态类型:需在水中完成生活史的植物叫 植物;在陆生植物中适应于不干不湿环境的植物叫 植物;适应于干旱环境的植物叫 植物。然而这三者的划分不是绝对的。根据植物对干旱的适应和抵抗能力、方式不同,可把植陆生物分为 旱型植物和 旱型植物两种类型。(水生,中生,旱生,避,耐) 15(提高作物抗旱性的途径有:(1) 锻炼,(2) 诱导,(3)合理 ,(4)合理使用 剂与 剂等。(抗旱,化学,施肥,生长延缓,抗蒸腾) 16(水分过多对植物的危害称涝害,涝害一般有两层含义,即 害和 害。植物对积水或土壤过湿的适应力和抵抗力称植物的 性。 (湿,涝,抗涝) 17(涝害对植物的影响核心问题是液相中含 量少,缺 给植物的代谢、生长和形态带来一系列的不良影响。会引起 紊乱, 失调, 增加, 受抑等现象。作物抗涝性的强弱决定于对缺 的适应能力。(氧,氧,代谢,营养,乙烯,生长,氧) 18(土壤中可溶性盐过多对植物的不利影响叫 害。植物对盐分过多的适应能力称为 性。盐的种类决定土壤的性质,若土壤中盐类以碳酸钠和碳酸氢钠为主时,此土壤称为 土;若以氯化钠和硫酸钠等为主时,则称其为 土。因盐土和碱土常混合在一起,盐土中常有一定量的碱土,故习惯上把这种土壤称为 土。根据植物的耐盐能力,可将植物分为 植物和 植物。(盐,抗盐,碱,盐,盐碱,盐生,甜土) 19(植物在受到盐胁迫时发生的危害主要表现在:(1) 胁迫,(2) 失调与 毒害,(3) 透性改变,(4) 紊乱。(渗透,离子,单盐,膜,生理代谢) 20(植物抗盐性方式有(1) 盐,它可通过被动 盐、主动 盐和 盐分来达到抗盐的目的。(2) 盐,指通过生理或代谢过程来适应细胞内的高盐环境。(避,拒,排,稀释,耐) 21(真菌、细菌、病毒等微生物对寄主产生危害叫 害。植物抵抗病原物侵袭的能力称 性。寄主对病原物侵染的反应可分为下列四种类型: 113 (1) 病,(2) 病,(3) 抗病, (4) 。根据植物对病原物侵染的反应又可将抗病性分为(1) 病, (2)抗 ,(3)抗 ,(4) 反应等类型。(病,抗病,感,耐,免疫, 避,侵入,扩展,过敏性) 22(病害对植物的生理生化有以下影响:(1) 平衡失调; (2) 作用加强;(3) 作用抑制;(4) 发生 变化;(5) 运输受干扰。(水分,呼吸,光合,激素,同化物) 23(植物抗病的途径很多,主要有:(1)形态上产生 结构;(2) 使 坏死;(3)产生 制物;(4)诱导 蛋白。(屏 障,组织局部,病菌抑,病原相关) 24(根据田间观察害虫在植物上生存、发育和繁殖的相对情况,寄主植物对虫害的反应可分 为如下类型:(1) 型;(2) 型;(3) 型; (4) 型;(5) 型。(免疫,高抗,低抗,易感,高感) 25(大气污染物进入细胞后积累到一定阈值即产生伤害,危害方式可分为 伤 害、 伤害和 伤害三种。(急性,慢性,隐性) (三)选择题 1(植物对逆境的抵抗和忍耐能力叫植物伍 。D( A(避逆性 B(御逆性 C(耐逆性 D(抗逆性 2( 总称为逆境逃避。B( A(避逆性和耐逆性 B(御逆性和避逆性 C(耐逆性和御逆性 D(抗逆性和耐逆性 3(逆境下植物的呼吸速率变化有三种类型: 。A( A(?降低, ?先升高后降低, ?明显增强 B(?降低, ?先升高后降低, ?不变化 C(?不变化,?先升高后降低, ?明显增强 D(?降低, ?不变化, ?明显增强 4(参与细胞渗透调节的物质种类大致可分为两大类: 。A( A(一类是无机离子,一类是有机物质 B(一类是无机离子,一类是脯氨酸 C(一类是可溶性糖,一类是甜菜碱 D(一类是无机离子,一类是可溶性糖 5(在植物受旱情况下,细胞中的 含量显著提高。C( A(天冬氨酸 B(精氨酸 C(脯氨酸 D(谷氨酸 6( 是一种胁迫激素,它在植物激素调节植物对逆境的适应中显得最为重要。D( A(细胞分裂素 B(乙烯 C(茉莉酸甲脂 D(脱落酸 7(以下哪种蛋白质不是逆境蛋白, D( A(热击蛋白 B(冷响应蛋白 C(盐逆境蛋白 D(叶绿蛋白 8(缺水、缺肥、盐渍等处理可提高烟草对低温和缺氧的抵抗能力,这种现象是 的体现。A( A(交叉适应 B(低温锻炼 C(逆境忍耐 D(逆境逃避 114 9(在多数逆境条件下植物体内脱落酸含量会 。B( A(减少 B(增多 C(变化不大 10(植物对冰点以上低温的适应能力叫 。B( A(抗寒性 B(抗冷性 C(抗冻性 D(耐寒性 11(植物对 的适应能力叫抗冷性。B( A(冰点以下低温 B(冰点以上低温 C(零度以下低温 D(零度以上低温 12(膜脂中不饱和脂肪酸的比例高,相变温度 。B( A(高 B(低 C(不受影响 13(膜脂中 在总脂肪酸中的相对比值,可作为衡量植物抗冷性的生理指标。C( A(脂肪酸链长 B(脂肪酸 C(不饱和脂肪酸 D(不饱和脂肪酸双键 14(影响植物区系分布的因素是 。D( A(温度、光强度、降雨量等气候因素 B(地势起伏、地质性质等自然地理因素 C(天然或人为的环境污染和植物种群之间或之内的生存竞争 D(上述A、B、C三者变化是相一致的 15(植物受到干旱胁迫时,光合速率会 。B( A(上升 B(下降 C(变化不大 16(当植物细胞遭受寒害时,随着寒害伤害程度的增加,质膜电阻 。B( A(不变 B(变小 C(变大 D(无规律地变化 17(以下哪种途径不是提高植物的抗性的正确途径 。C( A(低温锻炼可提高植物抗冷性 B(植物适应盐胁迫的关键问题是排盐 C(增施氮肥能提高植物的抗性 D(合理使用生长延缓剂与抗蒸腾剂可提高作物抗旱性 18(受冷害的植物有多种表现。以下各种表现中,仅 没有实验依据。C( A(代谢紊乱 B(离子泄露 C(光合速率增加 D(膜透性增加 19(胞内结冰直接引起植物受害的原因是 。D( A(使原生质过度脱水 B(冰晶体对细胞的机械损伤 C(解冻过快对细胞的损伤 D(对质膜与细胞器以及整个细胞质产生破坏作用 20(细胞间结冰伤害的主要原因是 。A( A(原生质过度脱水 B(机械损伤 C(膜伤害 21(经过低温锻炼后,植物组织内 降低。B( A(可溶性糖含量 B(自由水/束缚水的比值 C(脯氨酸含量 D(不饱和脂肪酸的含量 22(作物越冬时体内可溶性糖的含量 。A( A(增多 B(减少 C(变化不大 23(高温的直接伤害是 。C( A(蛋白质合成下降 B(高温下呼吸作用大于光合作用,植物发生饥饿 C(蛋白质变性 D(高温使氧气的溶解度减小,无氧呼吸所产生的有毒物质 24(借缩短生育期的方法,在较短的雨季中迅速完成生活史,从而避开干旱的植物称为 植物。C( A(耐旱 B(御旱 C(避旱 D(抗旱 25(干旱伤害植物的根本原因是 。A( A(原生质脱水 B(机械损伤 C(代谢紊乱 D(膜透性改变 115 26(可作为选择抗旱品种的形态生理指标为 :C( A(光合速率 B(蒸腾速率 C(根冠比 D(叶绿素含量 27(植物适应干旱条件的形态特征之一是根/冠比 。A( A(大 B(小 C(中等 28(下列那些反应不是植物的抗旱适应 。D( A(???? B(???? C(???? D(???? ?叶片面积减小;?叶片表面的沉积蜡质;?根冠比大增大;?根系向深层、湿润的土壤延伸;?乙烯含量提高,加快植物部分器官的脱落;?脱落酸从根部合成运向地上部分导致气孔关闭;?脯氨酸、甜菜碱等物质积累;?幼叶向老叶吸水,促使老叶枯萎死亡;?细胞的渗透调节维持植物的水分平衡;?诱导了一些植物体内的景天酸代谢途径;?渗透胁迫改变了基因表达;?诱导干旱逆境蛋白质合成;?液相水流的阻力提高;?改变了叶片的能量消耗方式;?呼吸短时间上升,而后下降;?细胞脱水,液泡收缩,细胞壁上形成很多折叠 29(涝害的根源是细胞 。B( A(乙烯含量增加高 B(缺氧 C(无氧呼吸 D(营养失调 30(缺氧逆境中,植物产生的主要缺氧逆境蛋白是 。B( A(Rubisco B(乙醇脱氢酶 C(热激蛋白 D(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 31(作物抗涝性的强弱决定于 。C( A(有无发达的通气系统 B(对有毒物质具忍耐力 C(对缺氧的适应能力 D(大的根冠比 32(造成盐害的主要原因为 。A( A(渗透胁迫 B(膜透性改变 C(代谢紊乱 D(机械损伤 33(通过生理或代谢过程来适应细胞内的高盐环境的抗盐方式称 。D( A(避盐 B(排盐 C(稀盐 D(耐盐 34(通过吸收水分或加快生长速率来稀释细胞内盐分浓度的抗盐方式称 。C( A(拒盐 B(排盐 C(稀盐 D(耐盐 35(通过回避盐胁迫的抗盐方式称 。A( A(避盐 B(排盐 C(稀盐 D(耐盐 36(将吸收的盐分主动排泄到茎叶表面的抗盐方式称 。B( A(拒盐 B(排盐 C(稀盐 D(耐盐 37(以下哪条不是植物抗病的途径。 D( A(产生屏障结构或组织局部坏死 B(产生病原相关蛋白 C(产生病菌抑制物 D(提高膜的透性 38(水稻恶苗病就是由于感染赤霉菌后产生了大量的 。A A(赤霉素 B(生长素 C(脱落酸 D(细胞分裂素 39(植物组织受伤害时,受伤处往往迅速呈褐色,其主要原因是 A( A(醌类化合物的聚合作用 B(产生褐色素 C(细胞死亡 D(光的照射 40(最易受大气污染物的侵入与伤害的部位为 。C( A(芽 B(根 C(叶片 D(果实 41(我国当前最主要的大气污染物是 。B( A(氟化物 B(二氧化硫 C(氯化物 D(氮氧化物 42(酸雨主要成因是空气污染物中的 。B( A(乙烯 B(二氧化硫 C(臭氧 D(氟化物 43(大气污染时,对植物有胁迫作用的气体主要是 。D( 116 A(臭氧和二氧化碳 B(氮气和一氧化碳 C(二氧化碳和氢气 D(二氧化碳、一氧化碳和臭氧 44(叶片尖端发焦像火烧一样,是 伤害植物最显著的特征。C( A(臭氧 B(二氧化硫 C(氟化物 D(含氮化合物 (四)、简答题 1(试述植物结冰伤害的特点 答: 结冰会对植物体造成危害,但胞间结冰和胞内结冰的影响各有特点。胞间结冰引起植物受害主要原因是:(1)由于胞外出现冰晶,细胞间隙内水蒸气压降低,但胞内含水量较大,蒸气压仍然较高。这个压力差的梯度使胞内水分迁移到胞间后又结冰,使冰晶愈结愈大,细胞内水分不断被夺取,终于使原生质发生严重脱水。使蛋白质变性或原生质不可逆的凝胶化。(2)冰晶体对细胞的机械损伤。逐渐膨大的冰晶体给细胞造成机械压力,使细胞变形,甚至可能将细胞壁和质膜挤碎,使原生质暴露于胞外而受冻害,同时细胞亚微结构遭受破坏,区域化被打破,酶活动无秩序,影响代谢的正常进行。(3)解冻过快对细胞的损伤。若遇温度骤然回升,冰晶迅速融化,细胞壁吸水膨胀,而原生质尚来不及吸水膨胀,有可能被撕裂损伤。胞内结冰对细胞的危害更为直接。因为原生质是有高度精细结构的组织,冰晶形成以及融化时对质膜与细胞器以及整个细胞质产生破坏作用。胞内结冰常给植物带来致命的损伤。 2(试述硫氢基假说 答: 1962年Levitt提出当组织结冰脱水时,硫氢基(-SH)减少,而二硫键(-S-S-)增加。二硫键由蛋白质分子内部失水或相邻蛋白质分子的硫氢基失水而成。当解冻再度吸水时,肽链松散,氢键断裂但-S-S-键还保存,肽链的空间位置发生变化,蛋白质分子的空间构象改变,因而蛋白质结构被破坏,引起伤害和死亡。 3(试述提高植物抗冻性的措施 答:(1)抗冻锻炼 在植物遭遇低温冻害之前,逐步降低温度,使植物提高抗冻的能力,是一项有效的措施。通过锻炼之后,植物会发生各种生理生化变化,使植物的抗冻能力显著提高。 (2)化学调控 人们发现一些植物生长物质如脱落酸、生长延缓剂Amo-1618与B9等可以用来提高植物的抗冻性。 (3)农业措施 采取有效农业措施,加强田间管理,也能在一定程度上提高植物抗寒性,防止冻害发生。这些农业措施包括:(?)及时播种、培土、控肥、通气,促进幼苗健壮,防止徒长,增强秧苗素质。(?)寒流霜冻来前实行冬灌、熏烟、盖草,以抵御强寒流袭击。(?)实行合理施肥,可提高钾肥比例,也可用厩肥与绿肥压青,提高越冬或早春作物的御寒能力。(?)早春育秧,采用薄膜苗床、地膜覆盖等,对防止寒害都很有效。 4( 试述植物抗病机制的特点 答:植物感病后形态结构上往往形成一道屏障以减少侵染。此外,植物体内发生一系列生理生化变化。 加强氧化酶活性,呼吸作用加强 旺盛的呼吸作用能加快分解病原菌产生的毒素;呼吸作用促进伤口附近形成木栓层从而促进伤 117 口愈合;呼吸作用旺盛能抑制病原菌的水解酶活性。 促进组织坏死 有些病原菌只能生活在活的细胞里,在死细胞里不能生存。感病组织的坏死能使病害局限于某个范围而不能发展。 产生抑制物质 作物在感病后能产生一些对病原菌有抑制作用的抑制物质。这些物质包括:植物凝集素、酚类化合物(如绿原素、单宁、儿茶酚等)、木质素、一些抗病相关蛋白。 寄主细胞壁的强化 植物受到病原微生物侵染后,其细胞壁成分会发生一些变化,从而防止病原菌的生长。 表现为细胞壁木质化,一种富含羟脯氨酸的糖蛋白增加,胼胝质的增加。 细胞壁水解酶增强 这些酶包括几丁质酶和β,1,3,葡聚糖酶。 5(简述环境污染与植物抗性的关系 (1)、环境污染与植物生长 随着近代工业的发展,厂矿居民区、现代交通工具等所排放的废渣、废气和废水越来越多,扩散范围越来越大,再加上现代农业大量应用农药化肥所残留的有害物质,远远超过环境的自然净化能力,造成环境污染(environmental pollution)。 环境污染不仅直接危害人们的健康与安全,也对植物生长发育造成非常有害的影响。环境污染可分为大气污染、水体污染、土壤污染和生物污染。 (2)、大气污染 对植物有毒的废气是多种多样的,最主要的是二氧化硫(SO)、氟硅酸盐、氟化氢(HF)、氯2 气(Cl)以及各种矿物燃烧的废物等。有机物燃烧时一部分未被燃烧完的碳氢化合物如乙烯、2 乙炔、丙烯等对某些敏感植物也可产生毒害作用。臭氧(O)与氮的氧化物如二氧化氮(NO)32等也是对植物有毒的物质。其它如一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO)超过一定浓度对植物也有2 毒害作用。 很多植物对大气污染敏感,容易受到伤害。因为植物有宠大的叶面积,在不断地与空气进行着活跃的气体交换,且植物根植于土壤之中,固定不动、无法躲避污染物的侵入. (3)、水体污染和土壤污染 水体污染物种类繁多,包括各种金属污染物、有机污染物等。比如各种重金属、盐类、洗涤剂、酚类化合物、氰化物、有机酸、含氮化合物、油脂、漂白粉、染料等。还有一些含病菌污水也会污染植物,如城市下水道污水等,并进而对食用者造成危害。 土壤污染主要来自水体和大气,以污水灌溉农田,有毒物质会沉积于土壤;大气污染物受重力作用或随雨、雪落于地表渗入土壤内,这些途径都可造成土壤污染。施用某些残留量较高的化学农药,也会污染土壤。 污染水质中的有各种金属,如汞、铬、铅、铝、硒、铜、锌、镍等,其中有些是植物必需的微量元素,但在水中含量太高,会对植物造成严重危害,主要是这些重金属元素可抑制酶的活性,或与蛋白质结合,破坏质膜的选择透性,阻碍植物的正常代谢活动过程。水中酚类化合物含量超 118 过50μg/L时,就会使水稻等生长受抑制,叶色变黄。当含量再增高,叶片会失水,内卷,根系变褐,逐渐腐烂。氰化物浓度过高对植物呼吸作用有强烈抑制作用。 6(试述植物的抗涝性的机制 答:不同作物抗涝能力有别。作物抗涝性的强弱决定于对缺氧的适应能力。 ( 1)、发达的通气系统 很多植物可以通过胞间空隙把地上部吸收的O输入根部或缺O部位,其发达的通气系统可增22 强植物对缺氧的耐力。 (2)、提高代谢上抗缺氧能力 缺氧所引起的无氧呼吸使体内积累有毒物质,而耐缺氧的生化机理就是要消除有毒物质,或对有毒物质具忍耐力。某些植物(如甜茅属)在淹水时改变呼吸途径,起初缺O剌激糖酵解途径,2以后即以磷酸戊糖途径占优势,这样从根本上消除了有毒物质的积累。 7(植物的抗性有哪几种方式, 答:植物的抗性有避逆性、御逆性和耐逆性三种方式。 (1) 避逆性 指植物通过对生育周期的调整来避开逆境的干扰,在相对适宜的环境中完成其生活史,这种方式在植物进化上是十分重要的。 (2) 御逆性 指植物处于逆境时,其生理过程不受或少受逆境的影响,仍能保持正常的生理活动的特性,这主要是植物体营造了适宜生活的内部环境,免除外部不利条件对其的危害,这类植物通常具有根系发达,吸水、吸肥能力强,物质运输阻力小,角质层较厚,还原性物质含量高,有机物质的合成快等特点。避逆性和御逆性总称为逆境逃避。 (3) 耐逆性 又称为逆境忍耐,是指植物处于不利环境时,通过代谢反应来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤,使其仍保持正常的生理活动。 8(逆境蛋白的产生对植物有何生理意义, 答:逆境蛋白是在特定的环境条件下产生的,通常使植物增强对相应逆境的适应性。如热预处理后植物的耐热性往往提高;低温诱导蛋白与植物抗寒性提高相联系;病原相关蛋白的合成增加了植物的抗病能力;植物耐盐性细胞的获得也与盐逆境蛋白的产生相一致。有些逆境蛋白与酶抑制蛋白有同源性。有的逆境蛋白与解毒作用有关。 逆境蛋白的产生是基因表达的结果,逆境条件使一些正常表达的基因被关闭,而一些与适应性有关的基因被启动。从这个意义上讲,也是植物对多变外界环境的主动适应和自卫能力。 9(在逆境中,植物体内积累脯氨酸有什么作用, 答:脯氨酸在抗逆中有两个作用: (1) 作为渗透调节物质,用来保持原生质与环境的渗透平衡。它可与胞内一些化合物形成聚合物,类似亲水胶体,以防止水分散失。 (2) 保持膜结构的完整性。因为脯氨酸与蛋白质相互作用能增加蛋白质的可溶性和减少可溶性蛋白的沉淀,增强蛋白质的水合作用。 10(生物膜结构成分与抗寒性有何关系, 答:生物膜主要由脂类和蛋白质镶嵌而成,具有一定的流动性。生物膜对低温敏感,其结构成分与抗寒性密切相关。低温下,膜脂会发生相变。膜脂相变温度随脂肪酸链的加长而增加,随不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸、亚麻酸等所占比例的增加而降低,不饱和脂肪酸越多,愈耐低温。 119 在缓慢降温时,由于膜脂的固化使得膜结构紧缩,降低了膜对水和溶质的透性;温度突然降低时,由于膜脂的不对称性,膜体紧缩不均而出现断裂,造成膜的破损渗漏,透性加大,胞内溶质外流。生物膜对结冰更为敏感,发生冻害时膜的结构被破坏,与膜结合的酶游离而失去活性。此外,低温也会使膜蛋白质大分子解体为亚基,并在分子间形成二硫键,产生不可逆的凝聚变性,使膜受到伤害。经抗寒锻炼后,由于膜脂中不饱和脂肪酸增多,膜相变的温度降低,膜透性稳定,从而可提高植物的抗寒性。同时,细胞内的NADPH/NADP的比值增高,ATP含量增加,保护物质增多,可降低冰点,减少低温对膜表面的伤害。 11(冰点以上低温对植物细胞的生理生化变化有那些影响, 答:冰点以上低温对植物的危害叫做冷害。冷害对植物细胞的生理生化有许多影响。 (1) 膜透性增加。膜的选择透性减弱,使膜内大量溶质外渗。 (2) 原生质流动减慢或停止。原生质流动减慢或停止表明ATP代谢受到了抑制。 (4) 光合速率减弱。低温危害后蛋白质合成小于降解,叶绿体分解加速,叶绿素含量下降,加之酶活性又受到影响,因而光合速率明显降低。 (5) 呼吸代谢异常。在刚受到冷害时,植物呼吸速率会增高,这是因为呼吸上升,放出的热量多,有利抵抗寒冷。但时间较长以后,呼吸速率便大大降低,这是因为原生质停止流动,氧供应不足,无氧呼吸比重增大。 (6) 有机物水解大于合成。不仅蛋白质分解加剧,游离氨基酸的数量和种类增多,而且还积累许多对细胞有毒害的中间产物,如乙醛、乙醇、酚、α-酮酸等。 12(干旱对植物的伤害有哪些, 答:干旱对植物最直接影响是引起原生质脱水,原生质脱水是旱害的核心,由此可引起一系列的伤害,主要表现如下: (1) 改变膜的结构与透性 细胞膜在干旱伤害下,失去半透性,引起胞内氨基酸、糖类物质的外渗。 (2) 破坏正常代谢过程 如,?光合作用显著下降,甚至停止;?呼吸作用因缺水而增强,使氧化磷酸化解偶联,能量多以热的形式消耗掉,但也有缺水使呼吸减弱的,这些都影响了正常的生物合成过程;?蛋白质分解加强,蛋白质的合成过程削弱,脯氨酸大量积累;?核酸代谢受到破坏,干旱可使植株体内的DNA、RNA含量下降;?干旱可引起植物激素变化,最明显的是ABA含量增加。 (3) 水分的分配异常 干旱时一般幼叶向老叶吸水,促使老叶枯萎死亡。蒸腾强烈的功能叶向分生组织和其它幼嫩组织夺水,使一些幼嫩组织严重失水,发育不良。 (4) 原生质体的机械损伤 干旱时细胞脱水,向内收缩,损伤原生质体的结构,如骤然复水,引起细胞质与壁的不协调膨胀,把原生质膜撕破,导致细胞、组织、器官甚至植株的死亡。 120 121 122
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