植物生理學習題大全—5章植物同化物的運輸

1、第五章植物同化物的運輸一.名詞解釋P-蛋白(P-protein):亦稱切皮蛋白(phloem-protein),是在細胞質中存在的構成微管結構的蛋白質，可以利用ATP的能量，推動微管的收縮，從而推動物質的長距離運輸。胞間連絲(plasmodesmata)：連接兩個相鄰細胞的胞質通道，行使水分、營養(yǎng)物質、小的信號分子，以及大分子的胞質運輸能力。韌皮部裝載(phloemloading)：指光合產(chǎn)物從韌皮部周圍的葉肉細胞裝到篩分子-伴胞復合體的整個過程。韌皮部卸出(phloemunloading)：裝載在韌皮部的同化物輸出到庫的接受細胞。輸出(export)：糖分和其他溶質從源運走的過程。運輸速率(

2、velocity):單位時間內物質運輸?shù)木嚯x，用m/h或m/s表示。集流運輸速率(masstransferrate)：單位截面積篩分子在單位時間內運輸物質的量，常用g/(m2?h域g/(mm2?s炭示。有機物質裝載(organicmatterloading)：指同化物從篩管周圍的葉肉細胞裝載到篩管中的過程。有機物質卸出(organicmatterunloading)：指同化物從篩管卸出到庫細胞的過程。共質體(symplast)：無數(shù)細胞的細胞質，通過胞間連絲連成一體，構成共質體。質外體(apoplast)：質體是一個連續(xù)的自由空間，包括細胞壁、細胞間隙、導管等。質外體途徑(apoplastpa

3、thway)：糖從某些點進入質外體到達韌皮部的過程。共質體途徑(symplastpathway)：糖從共質體經(jīng)胞間連絲到達韌皮部的過程。運輸糖(translocatedsugar)：由光合作用形成的磷酸丙糖進一步形成的糖，如蔗糖和水蘇糖。代謝源(metabolicsource)：指產(chǎn)生和供應有機物質的部位與器官。代謝庫(metabolicsink)：指貯藏與消耗有機物質的部位與器官。配置(allocation)：指源葉中新形成同化物轉化為貯藏利用和運輸用。分配(partitioning)：是指形成的同化物在各種庫之間的分布。生長中心(growthcenter)：指生長旺盛、代謝強的部位，如莖生

4、長點。壓力流動學說(pressureflowtheory)：其基本論點是有機物在篩管中隨著液流的流動而移動，其動力是由于輸導系統(tǒng)兩端的壓力勢差引起的。細胞質泵動學說(cytoplasmicpumpingtheory)：該學說認為，篩管分子內腔的細胞質呈幾條長絲，形成胞縱連束，縱貫篩管分子，在束內呈環(huán)狀的蛋白質反復地、有節(jié)奏地收縮與舒張，把細胞質長距離泵走，糖分隨之流動。收縮蛋白學說(contractileproteintheory)：該學說認為，篩管分子的內腔有一種由微纖絲相連接的網(wǎng)狀結構，微纖絲由收縮蛋白的收縮絲組成。收縮蛋白分解ATP,將化學能轉化為機械能，通過收縮與舒張進行同化物的長距離

5、運輸。協(xié)同轉移(symport)：指質子促進糖穿過膜進入韌皮細胞的過程，即在同化物的裝載過程中，質子與糖一同進入韌皮部細胞。轉移細胞(transfercells)：在共質體與質外體的交替運輸過程中，起吸收和轉運物質的某些特化薄壁細胞。這種細胞的細胞壁與質膜向內延伸，形成許多皺褶，擴大了物質轉移的表面，有利于物質在細胞間的轉移。庫-源單位(source-sinkunit)：源的同化產(chǎn)物主要供給相應的庫。相應的源與庫以及二者之間的輸導系統(tǒng)，共同構成一個源-庫單位。供應能力(supplyability)：指源內有機物質能否輸出以及輸出多少的能力。競爭能力(competeability)：指庫中能否輸

6、入同化物以及輸入多少的能力。運輸能力(transportability)：指有機物質輸出和輸入部分之間的網(wǎng)絡分布、暢通程度及距離遠近。溢泌現(xiàn)象(overflowphenomenon)：韌皮部篩管被刺穿后，從傷口處有汁液流出。庫容量(sinkvolume)：是指庫的總質量(一般是干重)。庫活力(sinkactivity)：是指單位時間單位干重吸收同化物的速率。庫強度(sinkstrength)：庫容量和庫活力的乘積。二.簡答題1. 同化物運輸溶質的種類。研究方法：蚜蟲吻刺法，蚜蟲以其吻刺插入葉或莖的篩管細胞吸取汁液；當蚜蟲吸取汁液時，用二氧化碳麻醉蚜蟲后，以激光將蚜蟲吻刺于下唇處切斷，切口不斷流

7、出篩管汁液，可收集汁液供分析。溶質種類：還原糖(葡糖糖、果糖、甘露糖)，非還原糖(蔗糖、棉子糖、水蘇糖)，氮化物(硝酸鹽、含氮有機物如天冬氨酸和谷氨酰胺，可溶性蛋白(蛋白激酶)，礦質元素(K+、Mg2+、Cl-)、激素(除乙烯外的四大激素)。2. 韌皮部裝載步驟。 白天，葉肉細胞光合作用形成的磷酸丙糖，從葉綠體運到細胞質基質接著轉變?yōu)檎崽牵煌砩?，葉綠體內的淀粉可能以葡萄糖狀態(tài)離開葉綠體，后來轉變?yōu)檎崽恰?葉肉細胞的蔗糖運到葉片細脈的篩分子附近，這種運輸常常只有兩三個細胞的距離。 糖分運輸?shù)胶Y分子和伴胞，即篩分子裝載。3. 葉片制造的有機物是如何裝載到韌皮部篩管分子的？并說明其過程為主動運輸過程

8、？有機物韌皮部裝載存在兩條途徑：質外體途徑和共質體途徑。質外體途徑：葉片制造的光合產(chǎn)物蔗糖釋放到質外體，然后蔗糖分子進入篩分子-伴胞復合體。質外體的蔗糖進入篩分子-伴胞復合體是通過蔗糖-質子同向運輸?shù)模丛诤Y分子-伴胞復合體膜中的ATP酶，不斷地將H+泵到質外體；因此，質外體的H濃度比共質體高，形成質子梯度，作為推動力，蔗糖和質子沿著質子梯度經(jīng)過蔗糖-質子同向運輸器一起進入篩分子-伴胞復合體。所以，該途徑也是主動運輸途徑，而且該途徑只能運輸蔗糖。共質體途徑：共質體通過胞間連絲把細胞（包括篩分子-伴胞復合體）聯(lián)系起來形成一個連續(xù)的整體，葉片制造的有機物通過這個連續(xù)的整體到達韌皮部篩管分子。該途徑

9、不僅能運輸蔗糖，還可以運輸棉子糖和水蘇糖。4. 多聚體-陷阱模型解釋糖分運輸有選擇性和逆濃度梯度積累的現(xiàn)象。葉肉細胞合成的蔗糖運到維管束鞘細胞，經(jīng)過眾多的胞間連絲，進入居間細胞，居間細胞內的運輸蔗糖分別與1或2分子半乳糖結合成棉子糖或水蘇糖，這兩者糖分子大，不能擴散回維管束鞘細胞，只能運輸?shù)胶Y分子。5. 同化物的韌皮部卸出途徑。共質體途徑卸出：同化物通過胞間連絲沿濃度梯度從篩分子-伴胞復合體釋放到庫細胞。主要是通過擴散和集流的方式進行。質外體途徑卸出：篩分子-伴胞復合體與庫細胞之間的某些位置不存在胞間連絲，同化物從篩分子-伴胞復合體通過擴散被動的或在運輸載體主動的運輸至質外體，再由質外體進入庫

10、細胞。6. 何為壓力流學說？實驗依據(jù)是什么？不足之處？壓力流動學說又叫集流學說，其要點是同化物在篩分子-伴胞(SE-CC)復合體內隨著液流的流動而移動，而液流的流動是由于在源庫兩端之間SE-CC復合體內滲透作用所產(chǎn)生的壓力勢差引起的。在源端(葉片)，光合產(chǎn)物被不斷地裝載到SE-CC復合體中，濃度增加，水勢降低，從鄰近的木質部吸水膨脹，壓力勢升高,推動物質向庫端流動；在庫端，同化物不斷地從SE-CC復合體卸出到庫中去，濃度降低，水勢升高，水分則流向鄰近的木質部，從而引起庫端壓力勢下降，于是在源庫兩端便產(chǎn)生了壓力勢差,推動物質由源到庫源源不斷地流動。其實驗依據(jù)是：溢泌現(xiàn)象表明，篩管內有正壓力的存在

11、；在接近源、庫的兩端存在著糖的濃度梯度，這種梯度的大小與運輸相一致；生長素實驗表明生長素的運輸能夠隨著篩管內集流流動。其不足之處是：無法解釋篩管中有機物質的雙向運輸問題；物質在篩管進行集流運動，其運動速度很快，需要的壓力差并非篩管兩端的蔗糖濃度差所能給出的。7. 述說收縮蛋白學說與細胞質泵動學說的主要內容， 收縮蛋白學說認為，篩管分子的內腔有一種由微纖絲相連接的網(wǎng)狀結構，微纖絲由收縮蛋白的收縮絲組成。收縮蛋白分解ATP,將化學能轉化為機械能，通過收縮與舒張進行同化物的長距離運輸。 細胞質泵動學說認為，篩管分子內腔的細胞質呈幾條長絲，形成胞縱連束，縱貫篩管分子，在束內呈環(huán)狀的蛋白質絲反復地、有節(jié)

12、奏地收縮與舒張，把細胞質長距離泵走，糖分隨之流動。 這兩個學說共同的特點是，認為有機物質的運輸需要能量供應，同時解決了篩管中有機物質的雙向運輸問題。8. 植物激素如何調節(jié)有機物的運輸與分配？植物激素對有機物質的運輸分配有著重要的影響。除ETH以外，其他幾種激素都有促進有機物質運輸?shù)淖饔?。IAA有吸引有機物質向它所在的器官積累的功能。關于植物激素促進有機物運輸?shù)臋C理有以下幾個方面的解釋： 激素與質膜上的受體結合，產(chǎn)生去極化作用，降低膜勢； 植物激素改變膜的物理、化學性質，提高膜透性； 植物激素促進RNA與蛋白質的合成，合成某些與同化物運輸有關的酶。9. 何謂源-庫單位?為什么在有機物質的分配問題

13、上會出現(xiàn)源-庫單位的現(xiàn)象?源的同化產(chǎn)物主要供給相應的庫。相應的源與庫以及二者之間的輸導系統(tǒng)，共同構成一個源-庫單位。源-庫單位的形成首先符合器官的同伸規(guī)律（相應部位的根、莖、葉、蘗在生長時間上的同步性）；其次還與維管束的走向、距離遠近有關，它決定了有機物質分配的特點。10. 有機物質的分配與產(chǎn)量的關系如何?作物的經(jīng)濟產(chǎn)量=生物產(chǎn)量選濟系數(shù)，而經(jīng)濟系數(shù)與同化物的分配有關。在一定的營養(yǎng)生長的基礎上，應該促使光合產(chǎn)物盡可能地分配到產(chǎn)品器官上，提高經(jīng)濟系數(shù)，否則，生物產(chǎn)量高，經(jīng)濟產(chǎn)量并不一定高。11. 為什么“樹怕剝皮”?因為根系需要地上部供應有機營養(yǎng)，而葉片制造的有機物質正是通過韌皮部向下運輸?shù)摹?/p>

14、剝皮后，韌皮部被破壞，影響了有機物質的運輸，時間一長就會影響根系的生長，進而影響地上部的生長。12. 試述環(huán)境因素對有機物質運輸?shù)挠绊?溫度：糖的運輸速率以2030c最快，高于或低于這個溫度范圍，運輸速率下降。光照：光照可以通過光合作用，影響同化物的運輸與分配。功能葉白天的輸出率高于夜間。水分：水分虧缺脅迫使水勢降低，光合作用降低，葉片中可運態(tài)蔗糖的濃度降低，影響輸出速率。礦物質：如氮、磷、鉀、硼等都會對有機物質的運輸產(chǎn)生影響。氮多，營養(yǎng)生長過旺，不利于物質向產(chǎn)品器官輸出；氮少則會引起葉片的早衰，C/N值適中對運輸有利。磷可以促進光合，促進可運態(tài)蔗糖濃度的提高，促進ATP的合成，所以可以促進物

15、質的運輸。鉀能促進庫內蔗糖向淀粉的轉化，維持庫源兩端的壓力差，有利于物質的運輸。硼與糖結合成復合物，有利于透過質膜，從而有利于物質的運輸。13. 試述作物產(chǎn)量形成的庫-源關系。作物產(chǎn)量形成的庫-源關系有三種類型：源限制型；庫限制型；源庫協(xié)調型。源與庫共同存在于一個統(tǒng)一體中，兩者相互依賴、相互制約。要高產(chǎn)不僅需要有大的源與大的庫，還要源與庫的協(xié)調統(tǒng)一。同時，庫大會促進源，源大會促進庫；庫小會抑制源，源小會抑制庫。兩者相互依賴、相互制約。適當?shù)卦鲈椿蛟鰩煲约皡f(xié)調二者之間的關系，都會達到增產(chǎn)的效果。14. 植物體內有機物質運輸分配的規(guī)律如何?有機物質的分配受供應能力、競爭能力及運輸能力的影響。 供應

16、能力：供應能力是指源的同化物能否輸出以及輸出的多少。當源的同化物產(chǎn)生較少，本身生長又需要時，基本不輸出；只有同化物形成超過自身需要時；才能輸出。且生產(chǎn)越多，外運潛力越大。源似乎有一種“推力”，把葉片制造的光合產(chǎn)物的多余部分向外“推出”。 競爭能力：競爭能力是指庫對同化物的吸引和“爭調”的能力。生長速度快、代謝旺盛的部位，對養(yǎng)分競爭的能力強，得到的同化物多。 運輸能力：源與庫之間的輸導系統(tǒng)的聯(lián)系、暢通程度和距離遠近有關。源、庫之間聯(lián)系直接、暢通，且距離又近，則庫得到的同化物就多。在這三個因素中，競爭能力起著重要作用。15. 植物體內有機物質運輸和分配的特點? 優(yōu)先供應生長中心； 就近供應，同向運

17、輸； 功能葉之間無同化物供應關系； 同化物與營養(yǎng)元素的再分配與再利用。16. 糖濃度和能量供應狀況如何調節(jié)有機物質的運輸？葉片中蔗糖的濃度對輸出速率有明顯的調節(jié)作用。葉片內蔗糖濃度高，在短期內可促進同化物從功能葉輸出的速率，但從長遠看，葉片內高濃度的蔗糖則會抑制光合作用。同化物的主動運輸需要消耗能量。ATP的作用可能有兩個方面：一是作為直接動力，二是通過提高膜的透性而起作用。在ATP合成受抑制的情況下，會對同化物運輸產(chǎn)生抑制作用。17. 葉片同化物的配置方向。 代謝利用，新形成的同化物立即通過代謝配置給葉本身需要； 合成暫時貯藏化合物； 從葉輸出到植株其他部分。18. 胞間連絲的結構有什么特點？它在植物體內有什么功能？結構特點：胞間連絲的外圍由質膜包圍著；胞間連絲的中央是連絲微管，它是由光滑內質網(wǎng)特化而成，連絲微管的中心有中心柱；胞間連絲質膜的內側與連絲微管的外側連接著球狀蛋白；胞間連絲的直徑20-40nm。功能：胞間連絲是連接兩個相鄰植物細胞的胞質通道；可進行物質交換；可進行信息傳遞。19. 如何了理解植物體內有機物分配的“庫”與“源”的關系？ 源是制造同化物的器官，庫是接受同化物的部位，源庫共存于同一植物體。 源是庫的供應者，而庫對源具有一定的調節(jié)作用。