01 植物的水分生理作业

第一章 植物的水分生理 一、 名词解释： 1. 自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 2. 束缚水：靠近胶粒而被胶粒所束缚不易自由流动的水分。 3. 渗透作用: 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。 4. 水势（w）：每偏摩尔体积水的化学势差。符号：w。 5. 渗透势（）：由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值，符号。用负值表示。亦称溶质势（s）。 6. 压力势（p）：由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。一般为正值。符号p。初始质壁分离时，p为0，剧烈蒸腾时，p会呈负值。 7. 衬质势（m）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值，以负值表示。符号m 。 8. 吸涨作用：亲水胶体吸水膨胀的现象。 9. 代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程。 10. 蒸腾作用：水分以气体状态通过植物体表面从体内散失到体外的现象。 11. 根压：植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。 12. 蒸腾拉力：由于蒸腾作用产主的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。 13. 蒸腾速率：又称蒸腾强度，指植物在单位时间内，单位面积通过蒸腾作用而散失的水分量。（g／dm2·h） 14. 蒸腾比率：植物每消耗l公斤水时所形成的干物质重量（克）。 15. 蒸腾系数：植物制造 1克干物质所需的水分量（克），又称为需水量。它是蒸腾比率的倒数。 16. 内聚力学说：又称蒸腾流-内聚力-张力学说。即以水分的内聚力解释水分沿导管上升原因的学说。 二、 填空题 1. 植物细胞内水分存在的状态有        和        。 2. 水在植物体内整个运输途径中，一部分是通过       和       的长距离运输；另一部分是在活细胞间的短距离径向运输，    包括水分由根毛到根部导管要经过       及由叶脉到气室要经过       。 3. 某种植物制造1克干物质需要消耗水分500克，其蒸腾系数为       ，蒸腾比率为           。 4. 设有甲、乙二相邻的植物活细胞，它们的ψπ及ψp，甲细胞分别为 - 8及 + 2巴；乙细胞分别为 – 6及 + 1巴，则水应从       流向       。因为甲细胞的ψw 是      巴，乙细胞的ψw 是    巴。 5. 写出下列吸水过程中的水势组分： （1） 吸涨吸水：ψw =                                  （2） 干燥种子吸水：ψw =                              （3） 渗透吸水：ψw =                                 （4） 一个典型细胞水势组合：ψw =                    （5） 成长植株吸水：ψw =                           6. 写出下列情况下，土壤溶液水势（ψw土）与根细胞水势（ψw细）之间的状况（采用符号＜、＞、＝ 表示）ψp  = -ψπ （1） 水分进入根毛细胞：ψw细     ψw土    （2） 水分外渗至土壤溶液：ψw细       ψw土  （3） 植物不吸水，也不外渗水：ψw细       ψw土  （4） 施肥不当产生“烧苗” ：ψw细     ψw土    7. 影响气孔开闭最主要的环境因素有四个：它们是：      、      、    、    。  8. 植物细胞吸水有          、        和        三种方式。 9. 植物散失水分的方式有        和        。 10. 植物根系吸水方式有：        和        。 11. 根系吸收水的动力有两种：        和        。 12. 证明根压存在的证据有        和        。 13. 叶片的蒸腾作用有两种方式：        和        。 14. 影响蒸腾作用的环境因子主要是        、        、        和        。 15. C3植物的蒸腾系数比C4植物        。 16. 可以比较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标主要有：    、  、  和  。 17. 目前认为气孔开启的机理主要有        、        和        。 18. 目前认为水分沿导管或管胞上升的动力是      和      。 19. 植物气孔保卫细胞膨压增大时气孔　    ，保卫细胞K+大量积累时气孔　        。 20. 某种植物形成 5 g干物质消耗了 2.5 Kg水，其蒸腾效率为　            ，蒸腾系数为　          　。 21. 将一植物细胞放人纯水（体积很大）中，达到平衡时测得其ψs为  －0.26MPa，那么该细胞的ψp为    　，ψw　    。 22. 将一植物细胞放人纯水（体积很大）中，达到平衡时测得其ψp为  0.19MPa，那么该细胞的ψφ为    　，ψw　    　。 23. 根系吸水有主动吸水和被动吸水两种方式，前者的动力是        　，后者的动力是            　。 三、 选择题 1. 成熟的植物细胞可与外界液体环境构成一个渗透系统，是因为： A. 植物细胞液泡内溶液浓度与外界溶液浓度相等。 B. 细胞内有一定浓度的胞液，其外围的原生质具有相对半透性，与外界液体接触时，可以发生内外的水分交换。 C. 液泡溶液浓度大于外界溶液浓度，因此水分可以从外界流向细胞内部。 2. 有一充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低10倍的溶液中，则细胞体积： A. 不变          B. 变小                C. 变大          D. 难以判断 3. 已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原因是： A. 衬质势很低          B. 衬质势很高            C. 衬质势不存在 4. 在萌芽条件下，苍耳的不休眠种子开始4小时的吸水属于： A. 吸涨吸水          B. 代谢性吸水          C. 渗透性吸水 5. 水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于： 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          6. 当细胞在0.25 mol / L蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该细胞置于纯水中，将会： A. 吸水          B. 不吸水也不失水            C. 失水 7. 植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分降低体温，是因为：     A．水具有高比热        B．水具有高汽化热    C．水具有表面张力 8. 一般而言，冬季越冬作物组织内自由水/束缚水的比值： A．升高              B．降低          C．变化不大 9. 风和日丽的情况下,植物叶片在早上、中午和傍晚的水势变化趋势是    A．低高低        B．高低高    C．低低高    10. 植物分生组织的细胞吸水靠      A．渗透作用          B．代谢作用    C．吸涨作用 11. 在同温同压条件下，溶液中水的自由能与纯水相比      A．要高一些        B．要低一些      C．二者相等 12. 在气孔张开时，水蒸汽分子通过气孔的扩散速度      A．与气孔的面积成正比  B．与气孔周长成正比  C．与气孔周长成反比 13. 蒸腾作用快慢，主要决定于  A．叶内外蒸汽压差大小  B．叶片的气孔大小  C．叶面积大小 14. 植物的保卫细胞中的水势变化与下列有机物质有关：        A．糖              B．脂肪酸        C．苹果酸 15. 根部吸水主要在根尖进行，吸水能力最大的是    A．分生区          B．伸长区        C．根毛区 16. 土壤通气不良使根系吸水量减少的原因是      A．缺乏氧气        B．水分不足      C．C02浓度过高 17. 具有液泡的植物细胞，其水势组成为： （1）ψp+ψm；（2）ψs+ψp； （3）ψs+ψm；（4）ψs+ψp－ψm 18. 目前关于解释气孔运动机理的学说有： （1）K+累积学说；（2）化学渗透学说；（3）淀粉与糖转化学说；（4）苹果酸代谢学说 19. 一成熟植物细胞放入纯水中，吸水达到平衡时该细胞的： （1）ψw=ψs；（2）ψw=ψp；（3）ψw=ψm；（4）ψs=－ψp 20. 植物体内水分长距离运输的主要渠道是： （1）筛管和伴胞；（2）导管或管胞；（3）转移细胞；（4）胞间连丝 21. 表现根系主动吸水的证据有：  A．萎蔫现象；B．吐水现象；C．伤流现象；D．蒸腾作用 22. 植物的根系结构中，共质体是指： A. 原生质；B. 细胞壁；C．胞间连丝；D．导管或管胞 23. 植物的根系结构中，质外体是指： A. 胞间连丝；B. 导管或管胞；C．细胞壁；D．细胞间隙 24. 植物体内水分向上运输的动力有： 25. A. 蒸腾拉力；B. 大气压力；C. 水分子的内聚力；D. 根压 四、 判断题 1. 蒸腾效率高的植物，一定是蒸腾量小的植物。  2. 种子吸涨吸水和蒸腾作用都是无需呼吸作用直接供能的生理过程。  3. 一个细胞能否从外液中吸水，主要决定于细胞水势与外液水势的差值。  4. 具有液泡的细胞，其衬质势很小，通常忽略不计。  5. 具有较高胞液浓度的细胞，与外液接触时便会发生吸水过程。  6. 植物被动吸水的动力来自叶子的蒸腾作用所产生的蒸腾拉力，而与相邻细胞间的水势梯度无关。 7. 一个细胞放入某一浓度的溶液中时，若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等，则体积不变。  8. 若细胞的ψp = -ψπ ，将其放入某一溶液中时，则体积不变。 9. 若细胞的ψw =ψπ ，将其放入纯水中时，则体积不变。  10. 有一充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中，则体积不变。 11. 影响植物正常生理活动的不仅是含水量的多少，而且还与水分存在的状态有密切关系。    12. 在植物生理学中被普遍采用的水势定义是水的化学势差。 13. 种子吸涨吸水和蒸腾作用都是需要呼吸作用直接供能的生理过程。 14. 根系要从土壤中吸水，根部细胞水势必须高于土壤溶液的水势。 15. 相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的水势差。 16. 蒸腾作用与物理学上的蒸发不同，因为蒸腾过程还受植物结构和气孔行为的调节。  17. 通过气孔扩散的水蒸气分子的扩散速率与气孔的面积成正比。 18. 空气相对湿度增大，空气蒸汽压增大，蒸腾加强。 19. 低浓度的C02促进气孔关闭，高浓度C02促进气孔迅速张开。 20. 糖、苹果酸和K+ 、Cl-进入液泡，使保卫细胞压力势下降，吸水膨胀，气孔就张开。 21. 蒸腾拉力引起被动吸水，这种吸水与水势梯度无关。 22. 纯水的水势为零，叶片完全吸水膨胀时水势也为零，因此此时叶片内为纯水。 23. 将一植物细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中，该细胞既不吸水也不失水。 六、 问答题 1．水分子的物理化学性质与植物生理活动有何关系？   水分子是极性分子，可与纤维素、蛋白质分子相结合。水分子具有高比热，可在环境温度变化较大的条件下，植物体温仍相当稳定。水分子还有较高的气化热，使植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分就可降低体温，不易受高温为害。水分子是植物体内很好的溶剂，可与含有亲水基团的物质结合形成亲水胶体，水还具有很大的表面张力，产主吸附作用，并借毛细管力进行 运动。 2．简述水分的植物生理生态作用。 （1）水是细胞原生质的主要组成成分； （2）水分是重要代谢过程的反应物质和产物； （3）细胞分裂及伸长都需要水分； （4）水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的一种良好溶剂； （5）水分能便植物保持固有的姿态； （6）可以通过水的理化特性以调节植物周围的大气湿度、温度等。对维持植物体温稳定和降低体温也有重要作用。 3．植物体内水分存在的状态与代谢关系如何？     植物体中水分的存在状态与代谢关系极为密切，并且与抗往有关，一般来说，束缚水不参与植物的代谢反应，在植物某些细胞和器官主要含束缚水时，则其代谢活动非常微弱，如越冬植物的休眠和干燥种子，仅以极弱的代谢维持生命活动，但其抗性却明显增强，能渡过不良的逆境条件，而自由水主要参与植物体内的各种代谢反应，含量多少还影响代谢强度，含量越高，代谢越旺盛，因此常以自由水／束缚水的比值作为衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。 4．水分代谢包括哪些过程？     植物从环境中不断地吸收水分，以满足正常的生命活动的需要。但是，植物又不可避免地要丢失大量水分到环境中去。具体而言，植物水分代谢可包括三个过程：（1）水分的吸收；（2）水分在植物体内的运输；（3）水分的排出。 5．利用质壁分离现象可以解决哪些问题？     （1）说明原生质层是半透膜。（2）判断细胞死活。只有活细胞的原生质层才是半透膜，才有质壁分离现象，如细胞死亡，则不能产主质壁分窝现象。（3）测定细胞液的渗透势。 6．土壤温度过高对根系吸水有什么不利影响？     高温加强根的老化过程，使根的木质化部位几乎到达尖端，吸收面识减少，吸收速率下降；同时，温度过高，使酶钝化：细胞质流动缓慢甚至停止。 7．蒸腾作用有什么生理意义？     （1）是植物对水分吸收和运输的主要动力，（2）促进植物时矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的转运。（3）能够降低叶片的温度，以免灼伤。 8．气孔开闭机理的假说有哪些？请简述之。     （1）淀粉--糖转化学说：在光照下保卫细胞进行光合作用合成可溶性糖。另外由于光合作用消耗C02，使保卫细胞pH值升高，淀粉磷酸化酶水解细胞中淀粉形成可溶性糖，细胞水势下降，当保卫细胞水势低于周围的细胞水势时，便吸水迫使气孔张开，在暗中光合作用停止，情况与上述相反，气孔关闭。     （2）无机离子吸收学说：在光照下，保卫细胞质膜上具有光活化H+泵ATP酶，分解光合磷酸化产生的ATP并将H+分泌到细胞壁，同时将外面的K+吸收到细胞中来，Cl-也伴随着K+进入，以保证保卫细胞的电中性，保卫细胞中积累较多的K+和，降低水势，气孔就张开，反之，则气孔关闭。 （3）苹果酸生成学说。在光下保卫细胞内的C02被利用，pH值就上升，剩余的C02就转变成重碳酸盐（HCO3-），淀粉通过糖酵解作用产生的磷酸烯醇式丙酮酸在PEP羧化酶作用下与HC03-作用形成草酰乙酸，然后还原成苹果酸，可作为渗透物降低水势，气孔张开，反之关闭。 9．根据性质和作用方式抗蒸腾剂可分为哪三类？     （1）代谢型抗蒸腾剂：如阿特拉津可使气孔开度变小，苯汞乙酸可改受膜透性使水不易向外扩散。     （2）薄膜型抗蒸腾剂：如硅酮可在叶面形成单分子薄层，阻碍水分散失。     （3）反射型抗蒸腾剂：如高岭土，可反射光，降低叶温，从而减少蒸腾量。