植物生理學1、2章試題.docVIP

第一章 植物的水分代謝二、填空1、在干旱條件下，植物為了維持體內(nèi)的水分平衡，一方面要求根系發(fā)達，使之具有強大的吸水能力，另一方面要盡量 減少蒸騰，避免失水過多導致萎蔫。2、水分沿著導管或管胞上升的下端動力是 根壓 ，上端動力 蒸騰拉力。 由于 水分子內(nèi)聚力大于水柱張力的存在，保證水柱的連續(xù)性而使水分不斷上升。這一學說在植物生理學上被稱為內(nèi)聚力學說 。3、依據(jù) K泵學說，從能量的角度考察，氣孔張開是一個 主動 過程；其 H/K泵的開啟需要 光合磷酸化提供能量來源。4、 一般認為，植物細胞吸水時起到半透膜作用的是：細胞質膜、細胞質（中質） 和 液泡膜 三個部分。5、水分經(jīng)小孔擴散的速度大小與小孔（ 周長 ）成正比，而不與小孔的（ 面積 ）成正比；這種現(xiàn)象在植物生理學上被稱為（小孔擴散邊緣效應 ）。6、當細胞 巴時， =4 巴時，把它置于以下不同溶液中，細胞是吸水或是失水。（1）純水中（ 吸水 ）； （2） =6 巴溶液中（不吸水也不失水 ）；（3）=8 巴溶液中（排水），（4） =10 巴溶液中（排水 ）；（5）=4 巴溶液中（ 吸水 ）。7、傷流 和吐水現(xiàn)象可以證明根質的存在。8、水分在植物細胞內(nèi)以自由水 和束縛水 狀態(tài)存在；自由水、束縛水 比值大時，代謝旺盛。反之，代謝降低。9、在相同溫度和壓力條件下，一個系統(tǒng)中一偏摩爾容積的水與一偏摩爾容積 純水之間的自由能差數(shù)，叫做水勢。10、已形成液泡的細胞水勢是由（滲透勢）和（壓力勢）組成，在細胞初始質壁分離時（相對體積=1.0）,壓力勢為零，細胞水勢導于。當細胞吸水達到飽和時（相對體積=1.5），滲透勢導于，水勢為零，這時細胞不吸水。11、細胞中自由水越多，原生質粘性越小 ， 代謝越旺盛，抗逆性越弱 。12、未形成液泡的細胞靠（吸脹作用）吸水，當液泡形成以后，主要靠（滲透性）吸水。三、問答題1、土壤里的水從植物的哪部分進入植物，雙從哪部分離開植物，其間的通道如何？動力如何？水分進入植物主要是從根毛皮層中柱根的導管或管胞莖的導管或管胞葉的導管或管胞葉肉細胞葉細胞間隙氣孔下腔氣孔，然后到大氣中去。在導管、管胞中水分運輸?shù)膭恿κ钦趄v拉力和根壓，其中蒸騰拉力占主導地位。在活細胞間的水分運輸主要靠滲透。2、植物受澇后，葉片為何會萎蔫或變黃？植物受澇后，葉子反而表現(xiàn)出缺水現(xiàn)象，如萎蔫或變黃，是由于土壤中充滿著水，短時期內(nèi)可使細胞呼吸減弱，根壓的產(chǎn)生受到影響，因而阻礙吸水；長時間受澇，就會導致根部形成無氧呼吸，產(chǎn)生和累積較多的乙醇，致使根系中毒受害，吸水更少，葉片萎蔫變質，甚至引起植株死亡。3、低溫抑制根系吸水的主要原因是什么？低溫降低根系吸水速度的原因是（1）水分本身的粘度增大，擴散速度降低；原生質粘度增大。（2）水分不易透過原生質；呼吸作用減弱，影響根壓；根系生長緩慢，有礙吸收表面積的增加。（3）另一方面的重要原因，是低溫降低了主動吸水機制中所依賴的活力。6、簡述氣孔開閉的主要機理。氣孔開閉取決于保衛(wèi)細胞及其相鄰細胞的水勢變化以及引起這些變化的內(nèi)、外部因素，與晝夜交替有關。在適溫、供水充足的條件下，把植物從黑暗移向光照，保衛(wèi)細胞的滲透勢顯著下降而吸水膨脹，導致氣孔開放。反之，當日間蒸騰過多，供水不足或夜幕布降臨時，保衛(wèi)細胞因滲透勢上升，失水而縮小，導致氣孔關閉。氣孔開閉的機理復雜，至少有以下三種假說：（1）淀粉糖轉化學說，光照時，保衛(wèi)細胞內(nèi)的葉綠體進行光合作用，消耗 CO2，使細胞內(nèi) PH 值升高，促使淀粉在磷酸化酶催化下轉變?yōu)?1磷酸葡萄糖，細胞內(nèi)的葡萄糖濃度高，水勢下降，副衛(wèi)細胞的水進入保衛(wèi)細胞，氣孔便張開。在黑暗中，則變化相反。（2）無機離子吸收學說，保衛(wèi)細胞的滲透系統(tǒng)亦可由鉀離子（K）所調(diào)節(jié)。光合磷酸化產(chǎn)生 ATP。ATP 使細胞質膜上的鉀氫離子泵作功，保衛(wèi)細胞便可逆著與其周圍表皮細胞之間的離子濃度差而吸收鉀離子，降低保衛(wèi)細胞水勢，氣孔張開。（3）有機酸代謝學說，淀粉與蘋果酸存在著相互消長的關系。氣孔開放時，葡萄糖增加，再經(jīng)過糖酵解等一系列步驟，產(chǎn)生蘋果酸，蘋果酸解離的 H+可與表皮細胞的 K交換，蘋果酸根可平衡保衛(wèi)細胞所吸入的 K。氣孔關閉時，此過程可逆轉。總之，蘋果酸與 K在氣孔開閉中起著互相配合的作用。8、簡述蒸騰作用的生理意義。（1）是植物水分吸收和運輸?shù)闹饕獎恿Α＃?）促進植物對礦物質和有機物的吸收及其在植物體內(nèi)的運輸。（3）能夠降低葉片的溫度，防止植物灼傷。9、解釋“燒苗”現(xiàn)象的原因。一般土壤溶液的水勢都高于根細胞水勢，根系順利吸水。若施肥太多或過于集中，會造成土壤溶液水勢低于根細胞水勢，根系不但不能吸水還會喪失水分，故引起“燒苗”現(xiàn)象。第二章 植物的礦質營養(yǎng)一、名詞解釋1.大量元素2.微量元素 3. .生理酸性鹽4.生理堿性鹽5.生理中性鹽6. 單鹽毒害 7. 平衡溶液 8.離子載體 9.胞飲作用 10. 離子的主動吸收 11. 離子的被動吸收12. 固氮酶 13. 根外營養(yǎng) 14、離子拮抗 15.養(yǎng)分臨界期16.再利用元素 17.誘導酶18.生物固氮 19. 質外體 20.共質體二、填空1、確定某種元素是否為植物必需元素時，常用溶液培養(yǎng)法。2、植物對養(yǎng)分缺乏最敏感的時期稱為營養(yǎng)臨界期。3、大量元素包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg 和 S共 9 種，微量元素包括Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo 和 Cl共 7 種。CH、O、4、N、P、K之所以被稱為肥料三要素，這是因為植物對其需量較大，而土壤中往往又供應不足 。5、在 16 種植物面必需元素中，只有 C、H、O、N4 種不存在于灰分中。6、根吸收礦質元素最活躍的區(qū)域是根毛區(qū)。對于難于再利用的必需元素，其缺乏癥狀最先出現(xiàn)在 幼嫩組織 。7、根外追肥時，噴在葉面的物質進入葉細胞后，是通過韌皮部通道運輸?shù)街参锒嗖糠值摹?、根對礦質元素的吸收有主動吸收和被動吸收兩種，在實際情況下，以 主動吸收為主。9、水稻等植物葉片中天冬酰胺的含量可作為診斷氮（N）的生理指標。10、礦質元素主動吸收過程中有載體參加，可從下列兩方面得到證實：飽和效應和離子競爭。11、小麥的分檗期和抽穗結實期的生長中心分別是腋芽 和種子。12、離子擴散的方向取決于 化學勢梯度 和電勢梯度的相對數(shù)值的大小。13、說明離子主動吸收的三種學說是陰離子呼吸學說；載體學說和離子泵學說。14、豆科植物的共生固氮作用需要三種元素參與，它們是Fe、Mo 和 Co。一、名詞解釋1、大量元素：在植物體內(nèi)含量較多，占植物體干重達萬分之一的元素，稱為大量元素。植物必需的大量元素是：鉀、鈣、鎂、硫、磷、氮、碳、氫、氧等九種元素。2、微量元素：植物體內(nèi)含量甚微，約占植物體干重的、600.0010.00001%的元素，植物必需的微量元素是鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬和氯等七種元素，植物對這些元素的需要量極微，稍多既發(fā)生毒害，故稱為微量元素。3、生理酸性鹽：對于（NH4）2SO4 一類鹽，植物吸收 NH4較 SO4多而快，這種選擇吸收導致溶液變酸，故稱這種鹽類為生理酸性鹽。4、生理堿性鹽：對于 NaNO3 一類鹽，植物吸收 NO3較 Na快而多，選擇吸收的結果使溶液變堿，因而稱為生理堿性鹽。5、生理中性鹽：對于 NH4NO3 一類的鹽，植物吸收其陰離子 NO3與陽離子 NH4 的量很相近，不改變周圍介質的 pH 值，因而，稱之為生理中性鹽。6、單鹽毒害：植物被培養(yǎng)在某種單一的鹽溶液中，不久即呈現(xiàn)不正常狀態(tài)，最后死亡。這種現(xiàn)象叫單鹽毒害。7、平衡溶液：在含有適當比例的多種鹽溶液中，各種離子的毒害作用被消除，植物可以正常生長發(fā)育，這種溶液稱為平衡溶液8、離子載體：是一些具有特殊結構的復雜分子，它具有改變膜透性，促進離子過膜運輸?shù)淖饔?。如纈氨霉素、四大環(huán)物等。9、胞飲作用：物質吸附在質膜上，然后通過膜的內(nèi)折而轉移到細胞內(nèi)的攫取物質及液的過程。10、離子的主動吸收：又稱主動運輸，是指細胞利用呼吸釋放的能量作功而逆著電化學勢梯度吸收離子的過程。11、離子怕被動吸收：是指由于擴散作用或其它物理過程而進行的吸收，是不消耗代謝能量的吸收過程，故又稱為非代謝吸收。12、固氮酶：固氮微生物中具有還原分子氮為氨態(tài)氮功能的酶。該酶由鐵蛋白和鉬鐵蛋白組成，兩種蛋白質同時存在才能起固氮酶的作用。13、根外營養(yǎng)：植物除了根部吸收礦質元素外，地上部分主要是葉面部分吸收礦質營養(yǎng)的過程叫根外營養(yǎng)。14、離子拮抗：在單鹽溶液中加入少量其它鹽類可消除單鹽毒害現(xiàn)象，這種離子間相互消除毒害的現(xiàn)象為離子拮抗。15、養(yǎng)分臨界期：作物對養(yǎng)分的缺乏最敏感、最易受傷害的時期叫養(yǎng)分臨界期。16、再利用元素：某些元素進入地上部分后，仍呈離子狀態(tài)，例如鉀，有些則形成不穩(wěn)定化合物，不斷分解，釋放出的離子（如氮、磷）又轉移到其它需要的器官中去。這些元素就稱為再利用元素或稱為對與循環(huán)的元素。17、誘導酶：又叫適應酶。指植物體內(nèi)本來不含有，但在特定外來物質的誘導下可以生成的酶。如水稻幼苗本來無硝酸還原酶，但如將其在硝酸鹽溶液中培養(yǎng)，體內(nèi)即可生成此酶。18、生物固氮：微生物自生或與植物（或動物）共生，通過體內(nèi)固氮酶的作用，將大氣中的游離氮固定轉化為含氮化合物的過程。19、質外體：植物體內(nèi)原生質以外的部分，是離子可自由擴散的區(qū)域，主要包括細胞壁、細胞間隙、導管等部分，因此又叫外部空間或自由空間。20、共質體：指細胞膜以內(nèi)的原生質部分，各細胞間的原生質通過胞間連絲互相串連著，故稱共質體，又稱內(nèi)部空間。物質在共質體內(nèi)的運輸會受到原生質結構的阻礙，因此又稱有陰空間。三、問答題1、支持礦質元素主動吸收的載體學說有哪些實驗證據(jù)？并解釋之（1）選擇吸收。不同的離子載體具有各自特殊的空間結構，只有滿足其空間要求的離子才能被運載過膜。由于不同的離子其電荷量和水合半徑可能不等，從而表現(xiàn)出選擇性吸收。例如，細胞在 K和 Na濃度相等的一溶液中時，即使二離子的電荷相等，但它們的水合半徑不等，因而細胞對 K的吸收遠大于對 Na的吸收。（2）競爭抑制。Na的存在不影響細胞對的 K吸收，但同樣是第一主族的+1價離子 Rb的存在，卻能降低細胞對 K的吸收。這是因為不僅 Rb所攜帶的電荷與 K相等，而且其水合半徑也與 K的幾乎相等，從而使得 Rb可滿足運載 K的載體對空間和電荷的要求，結果表現(xiàn)出競爭抑制。（3）飽和效應。由于膜上載體的數(shù)目有限，因而具有飽和效應。2、N 肥過多時，植物表現(xiàn)出哪些失調(diào)癥狀？為什么？葉色墨綠，葉大而厚且易披垂、組織柔嫩、莖葉瘋長、易倒伏和易感病蟲害等。這是因為 N 素過多時，光合作用所產(chǎn)生的碳水化合物大量用于合成蛋白質、葉綠素和其它含氮化合物，使原生質含量大增，而用于合成細胞壁物質（纖維素、半纖維素和果膠物質等）的光合產(chǎn)物減少。這樣一來，由于葉綠素的合成增加，因而表現(xiàn)出葉色墨綠；原生質的增加使細胞增大，從而使葉片增大增厚，再加上原生質的高度水合作用和細胞壁機械組織的減少，使細胞大而薄，且重，因而葉片重量增加，故易于披垂；由于光合產(chǎn)物大理用于原生質的增加，而用于細胞壁物質的合成減少，因而表現(xiàn)出徒長和組織柔嫩多汁，其結果就是易于倒伏和易感病蟲害。3、為什么將 N、P、K 稱為肥料的三要素？因為植物對 N、P、K 這三種元素的需要量較大，而土壤中又往往供應不足，成為植物生長發(fā)育的明顯限制因子，對于耕作土壤更是如此。當向土壤中施加這三種肥料時，作物產(chǎn)量將會顯著提高。所以，將 N、P、K 稱為肥料的三要素。4、肥料適當深施有什么好處？因為表施的肥料氧化劇烈，且易于流失和揮發(fā)，對 肥尤其如此。所以，肥料適當深施可減少養(yǎng)分的流失、揮發(fā)和氧化，從而增加肥料的利用率，并使供肥穩(wěn)而久。此外，植物根系生長具有趨肥性，所以肥料適當深施還可使作物根系深扎，植株健壯，增產(chǎn)顯著。5、舉出 10 種元素，說明它們在光合作用中的生理作用。（1）N：葉綠素、細胞色素、酶類和膜結構等的組成成分。（2）P：NADP 為含磷的輔酶，ATP 的高能磷酸鍵為光合碳循環(huán)所必需；光合碳循環(huán)的中間產(chǎn)物都是含磷酸基因的糖類，淀粉合成主要通過含磷的 ADPG 進行；促進三碳糖外運到細胞質，合成蔗糖。（3）K：氣孔的開閉受 K泵的調(diào)節(jié)，K也是多種酶的激活劑。（4）Mg：葉綠素的組成成分，一些催化光合碳循環(huán)酶類的激活劑。（5）Fe：是細胞色素、鐵硫蛋白、鐵氧還蛋白的組成成分，促進葉綠素合成。（6）Cu：質蘭素（PC）的組成成分。（7）Mn：參與氧的釋放。（8）B：促進光合產(chǎn)物的運輸。（9）S：FeS 蛋白的成分，膜結構的組成成分。（10）C：光合放氧所需（或 Zn ：磷酸酐酶的組成成分等）。6、NO3進入植物之后是怎樣運輸?shù)?？在細胞的哪些部分、在什么酶催化下還原成氨？植物吸收 NO3后，可以在根部或枝葉內(nèi)還原，在根內(nèi)及枝葉內(nèi)還原所占的比值因不同植物及環(huán)境條件而異，蒼耳根內(nèi)無硝酸鹽還原，根吸收的 NO3就可通過共質體中徑向運輸。即根的表皮、皮層、內(nèi)皮層、中柱、薄壁細胞、導管，然后再通過根流或蒸騰流從根轉運到枝葉內(nèi)被還原為氨，再通過酶的催化作用形成氨基酸、蛋白質，在光合細胞內(nèi)，硝酸鹽還原為亞硝酸鹽是在硝酸還原酶催化下，在細胞質內(nèi)進行的，亞硝酸還原為氨則在亞硝酸還原酶催化下在葉綠體內(nèi)進行。在農(nóng)作物中，硝酸鹽在根內(nèi)還原的量依下列順序遞減；大麥 向日葵玉米燕麥。同一植物，在硝酸鹽的供應量的不同時，其還原部位不同。例如在豌豆的枝葉及根內(nèi)硝酸鹽還原的比值隨著 NO3 供應量的增加而明顯升高。7、是誰在哪一年發(fā)明了溶液培養(yǎng)法？它的發(fā)明有何意義？1859 年克諾普和費弗爾創(chuàng)立了溶液培養(yǎng)法，變稱水培法，是在含有全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中栽培植物的方法。由于溶液培養(yǎng)法對每一種礦質元素都能控制自如，所以能準確地肯定植物必需的礦質元素種類，從確定了植物的 16 種必需元素，為化學肥料的應用奠定了理論基礎。這種培養(yǎng)技術不僅適用于實驗室研究用，并逐漸廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如在沙漠地帶采用溶液培養(yǎng)法生產(chǎn)蔬菜，以滿足人民生活的需要。8、固氮酶有哪些特性？簡述生物固氮的機理。固氮酶的特性：（1）由 Fe-蛋白和 Mo-Fe-蛋白組成，兩部分同時存在才有活性。（2）對氧很敏感，氧分壓稍高就會抑制固氮酶的固氮作用，只有在很低的氧化還原電位的條件下才能實現(xiàn)固氮過程。（3）具有對多種底物起作用的能力。（4）是固氮菌的固氮作用的直接產(chǎn)物。NH3 的積累會抑制固氮酶的活性。生物固氮的機理可歸納為以下幾點：（1）固氮是一個還原過程，要有還原劑提供電子，還原一分子 N2 為兩分子 NH3，需要 6 個電子和 6 個 H+。在各種固氮微生物中，主要電子供體有丙酮酸、NADH、NADPH、H2，電子載體有鐵氧還蛋白（Fd）、黃素氧還蛋白（Fld）等。（2）固氮過程需要能量。由于 N2 具有鍵能很高的三價鍵（NN），要打開它需要很大的能量。大約每傳遞兩個電子需 45 個 ATP，整個過程至少要 1215 個 ATP。（3）在固氮酶作用下，把氮素還原成氨。9、設計一個實驗證明植物根系對離子的交換吸附。（1）選取根系健壯的水稻（可小麥等）幼苗數(shù)株，用清水漂洗根部，浸入 0.1% 甲烯藍溶液中 23 分鐘，將已被染成藍色的根系移入盛有蒸餾水的燒杯中，搖動漂洗數(shù)次，直到燒杯中的蒸餾水不再出現(xiàn)藍色為止。（2）將幼苗分成數(shù)量相等的兩組，一組根系浸入蒸餾水中，另一組根浸入 10% 氯化鈣溶液中，數(shù)秒鐘后可見氯化鈣溶液中的根系褪色，溶液變藍，而蒸餾水中的根系不褪色，水的顏色無變化或變化很小。這說明根系吸附的帶正電荷的甲烯藍離子與溶液中的鈣離子發(fā)生了交換吸附，甲烯藍離子被交換進入溶液中，使溶液變藍。10、鉀在植物體內(nèi)的生理作用是什么？舉例說明。鉀不是細胞的結構成分，但它是許多酶的活化劑。目前已知 K在細胞內(nèi)可作為 60 多種酶的活化劑。例如谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、蘋果酸脫氫酶、丙酮酸激酶等，所以 K在蛋白質代謝、碳水化合物代謝及呼吸作用中有重要作用。鉀在細胞中是構成滲透勢的重要成分，對水分的吸收、轉動有重要作用；K還能調(diào)節(jié)氣孔開閉，從而調(diào)節(jié)蒸騰作用。此外，在光合電子傳遞和線粒體內(nèi)膜電子傳遞中，K可用對應離子向相反的方向轉移到膜的一側，從而維持了跨膜的 H+ 梯度，促進了光合磷酸化和氧化磷酸化的進行。K可以促進碳水化合物的運輸，特別是對塊莖，塊根作物施用 K肥可有效提高塊根、塊莖的產(chǎn)量。鉀還可以提高作物的抗旱性和抗倒伏能力。11、影響植物根部吸收礦質的主要因素有哪些？1、溫度，在一定溫度范圍內(nèi)，隨土溫升高而加快；2、通氣狀況，在一定范圍內(nèi)，氧氣代應越好，吸收礦質越多；3、溶液濃度，在較低濃度范圍內(nèi)，隨濃度升高而吸收增多。20、何為根外營養(yǎng)？其結構基礎是什么？它有何優(yōu)越性？植物地上部分吸收礦物養(yǎng)料之過程叫做根外營養(yǎng)。其結構基礎是外連絲。其優(yōu)越性表現(xiàn)在：在作物生育后期吸肥能力衰退時，或營養(yǎng)臨界期時，可以之外補充營養(yǎng)；可避免一此肥料（如磷肥）的土壤固定；補充植物所需微量元素，此法用量少、見效快。12、試述礦物質在植物體內(nèi)運輸?shù)男问脚c途徑，可用什么方法證明？用傷流液分析結果可以證明，植物體內(nèi)礦質運輸之形式：N氮基酸酰胺；PP，SSO42-，金屬離子則以離子狀態(tài)運輸。礦物質在植物體內(nèi)運輸?shù)耐緩绞牵焊课盏牡V物質主要在木質部內(nèi)向上運輸，葉片吸收的礦質則重要在韌皮部內(nèi)向下運輸，同時存在側向運輸。13、什么是營養(yǎng)臨界期及營養(yǎng)最大效率期？它們對作物產(chǎn)量形成有何影響？營養(yǎng)臨界期是指作物對于營養(yǎng)缺乏最為敏感的時期，是施肥的關鍵時期。該期如缺肥，則作物生長發(fā)育將受到顯著影響，導致作物減產(chǎn)。一般為幼苗期，營養(yǎng)最大效率期是指作物一生中，對于生長發(fā)育尤其是產(chǎn)量形成，施肥效果最好、施肥量最大的時期，一般為生殖生長期。適時適量地控制這兩個時期之營養(yǎng)供給，對于產(chǎn)量形成與高低有重要作用。14、為什么說施肥增產(chǎn)的原因是間接的？主要表現(xiàn)在哪些方面？施用肥料大部分是無機肥料，而作物的干物質和產(chǎn)品都是有機物，礦物質只占植株干重的小部分（百分之幾到十幾），大部分干物質都是通過光合作用形成的，所以，施肥增產(chǎn)的原因是間接的。主要表現(xiàn)在：施肥可增強光合性能，如增大光合面積，提高光合能力。延長光合時間，利于光合產(chǎn)物分配利用等等，可見施肥增產(chǎn)的實質在于改善光合性能。另外，施肥還能改善栽培環(huán)境，特別是土壤條件。15、必需礦質元素應具備哪幾條標準？目前已知植物必需元素共有多少種？其中大量與微量元素各為多少種？各是指哪些元素？三條標準：（1）缺乏之時發(fā)育障礙不能完成生活史；（2）除去該元素時表現(xiàn)出特異， 可由加入該元素而恢復正常；（2）在營養(yǎng)生理上表現(xiàn)出直接效果，而不是由土壤性質或微生物的改變而間接作用產(chǎn)生。大量元素 9 種：C、H、O、N|、P、K、Ca、Mg、S微量元素 7 種：Fe、Mn、B、Zn、Cn、Mo、Cl16、目前，生物因素氨的機理之主要內(nèi)容是什么？（1）固氮是還原過