名词解释、简答


植物生理学

植物的水分代谢

名词解释

水势($\psi_{\mathrm{w}}$):每偏摩尔体积水的化学势差。符号:$\psi_{\mathrm{w}}$。

渗透势($\psi_\pi$):由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势($\psi_\pi$)。

衬质势($\psi_m$):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$\psi_m$ 。

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。

根压:植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。

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。

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)

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。

问答题

简述水分的植物生理生态作用

  • 水分能便植物保持固有的姿态
  • 水分是重要代谢过程的反应物质和产物
  • 水是细胞原生质的主要组成成分
  • 细胞分裂及伸长都需要水分
  • 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
  • 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

利用质壁分离现象可以解决哪些问题

  • 说明原生质层是半透膜。
  • 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,则不能产主质壁分离现象。
  • 测定细胞液的渗透势

蒸腾作用有什么生理意义

  • 是植物对水分吸收和运输的主要动力
  • 促进植物对矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的转运
  • 能够降低叶片的温度,以免灼伤

气孔开闭机理的假说有哪些?请简述之

  1. 淀粉–糖变化学说: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CO2,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CO2被利用,pH值就上升,剩余的CO2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HCO3-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。

植物的矿质营养

名词解释

矿质营养: 是指植物对氮和矿质元素的吸收、运输与同化的过程。

灰分元素:亦称矿质元素,将干燥植物材料燃烧后,剩余一些不能挥发的物质称为灰分元素。

单盐毒害和离子拮抗:单盐毒害是指溶液中因只有一种金属离子而对植物之毒害作用的现象;在发生单盐毒害的溶液中加入少量其他金属离子,即能减弱或消除这种单盐毒害,离子间的这种作用称为离子拮抗。

平衡溶液:在含有适当比例的多种盐溶液中,各种离子的毒害作用被消除,植物可以正常生长发育,这种溶液称为平衡溶液。

诱导酶:又称适应酶,指植物体内本来不含有,但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。如硝酸还原酶可为NO3-所诱导。

生物固氮:某些微生物把空气中游离氮固定转化为含氮化合物的过程。

问答题

植物必需的矿质元素要具备哪些条件

  • 缺乏该元素植物生育发生障碍不能完成生活史。
  • 除去该元素则表现专一的缺乏症,这种缺乏症是可以预防和恢复的。
  • 该元素在植物营养生理上表现直接的效果而不是间接的。

为什么把氮称为生命元素

氮在植物生命活动中占据重要地位,它是植物体内许多重要化合物的成分,如核酸(DNA、RNA)、蛋白质(包括酶)、磷脂、叶绿素。光敏色素、维生素B、IAA、CTK、生物碱等都含有氮。

同时氮也是参与物质代谢和能量代谢的ADP、ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+、铁卟琳等物质的组分。

上述物质有些是生物膜、细胞质、细胞核的结构物质,有些是调节生命活动的生理活性物质。

因此,氮是建造植物体的结构物质,也是植物体进行能量代谢、物质代谢及各种生理活动所必需的起重要作用的生命元素。

植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些

  • 被动吸收:包括简单扩散、杜南平衡。不消耗代谢能。
  • 主动吸收:有载体和质子泵参与,需消耗代谢能。
  • 胞饮作用:是一种非选择性吸收方式。

为什么土壤温度过低,植物吸收矿质元素的速率下降

  • 因为温度低时代谢弱,能量不足,主动吸收慢
  • 胞质粘性增大,离子进入困难。其中以对钾和硅酸的吸收影响最大。

白天和夜晚硝酸盐还原速度是否相同?为什么?

硝酸盐在昼夜的还原速度不同,白天还原速度显著较夜晚快,这是因为白天光合作用产生的还原力及磷酸丙糖能促进硝酸盐的还原。

合理施肥增产的原因是什么

合理施肥增产的实质在于改善光合性能(增大光合面积,提高光合能力,延长光合时间,有利光合产量分配利用等),通过光合过程形成更多的有机物获得高产。

根外施肥有哪些优点?

  • 作物在生育后期根部吸肥能力衰退时或营养临界期时,可根外施肥补充营养 。
  • 某些肥料易被土壤固定而根外施肥无此毛病,且用量少
  • 补充植物缺乏的微量元素,用量省、见效快。

植物的光合作用

名词解释

光合色素:指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素,包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等。

原初反应:包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变,即由光所引起的氧化还原过程。

红降现象:当光波大于685nm时,虽然仍被叶绿素大量吸收,但量子效率急剧下降,这种现象被称为红降现象。

爱默生效应:如果在长波红光(大于685nm)照射时,再加上波长较短的红光(650nm),则量子产额大增,比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高。

光合链:即光合作用中的电子传递。它包括质体醌、细胞色素、质体蓝素、铁氧还蛋白等许多电子传递体,当然还包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的作用中心。其作用是水的光氧化所产生的电子依次传递,最后传递给NADP+。光合链也称Z链。

光合作用单位:结合在类囊体膜上,能进行光合作用的最小结构单位。

作用中心色素:指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。

聚光色素:指没有光化学活性,只能吸收光能并将其传递给作用中心色素的色素分子。聚光色素又叫天线色素。

光能利用率:单位面积上的植物光合作用所累积的有机物所含的能量,占照射在相同面积地面上的日光能量的百分比。

光合磷酸化:叶绿体(或载色体)在光下把无机磷和ADP转化为ATP,并形成高能磷酸键的过程。

光呼吸:植物的绿色细胞在光照下吸收氧气,放出CO2的过程。光呼吸的主要代谢途径就是乙醇酸的氧化,乙醇酸来源于RuBP的氧化。光呼吸之所以需要光就是因为RuBP的再生需要光。

光补偿点:同一叶子在同一时间内,光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度。

CO2补偿点:当光合吸收的CO2量与呼吸释放的CO2量相等时,外界的CO2浓度。

光饱和点:增加光照强度,光合速率不再增加时的光照强度。

问答题

植物的叶片为什么是绿色的?秋天树叶为什么会呈现黄色或红色?

光合色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收很少,所以植物的时片呈绿色。

秋天树叶变黄是由于低温抑制了叶绿素的生物合成,已形成的叶绿素也被分解破坏,而类胡萝卜素比较稳定,所以叶片呈现黄色。

至于红叶,是因为秋天降温,体内积累较多的糖分以适应寒冷,体内可溶性糖多了,就形成较多的花色素,叶子就呈红色。

提高植物光能利用率的途径和措施有哪些?

  • 增加光合面积:①合理密植;②改善株型。
  • 延长光合时间:①提高复种指数;②延长生育期 ③补充人工光照。
  • 提高光合速率:①增加田间CO2 浓度;②降低光呼吸。

光合作用的全过程大致分为哪三大步骤?

  • 光能的吸收传递和转变为电能过程。
  • 电能转变为活跃的化学能过程。
  • 活跃的化学能转变为稳定的化学能过程。

C3途径是谁发现的?分哪几个阶段?每个阶段的作用是什么?

C3途径是卡尔文(Calvin)等人发现的。可分为三个阶段:

  • 羧化阶段,CO2被固定,生成3-磷酸甘油酸,为最初产物;
  • 还原阶段:利用同化力(NADPH、ATP)将3-磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛——光合作用中的第一个三碳糖;
  • 更新阶段,光合碳循环中形成的3-磷酸甘油醛,经过一系列的转变,再重新形成RuBP的过程。

C3途径的调节方式有哪几个方面?

  1. 酶活化调节:通过改变叶的内部环境,间接地影响酶的活性。如间质中pH的升高,Mg2+浓度升高,可激活RuBPCase和Ru5P激酶。
  2. 质量作用的调节,代谢物的浓度可以影响反应的方向和速率。
  3. 转运作用的调节,叶绿体内的光合最初产物——磷酸丙糖,从叶绿体运到细胞质的数量,受细胞质里的Pi数量所控制。Pi充足,进入叶绿体内多,就有利于叶绿体内磷酸丙糖的输出,光合速率就会加快。

如何解释C4植物比C3植物的光呼吸低?

C4植物PEP羧化酶对CO2亲和力高,固定CO2的能力强,在叶肉细胞形成C4二羧酸之后,再转运到维管束鞘细胞,脱羧后放出CO2,就起到了CO2 泵的作用,增加了CO2浓度,提高了RuBP羧化酶的活性,有利于CO2 的固定和还原,不利于乙醇酸形成,不利于光呼吸进行,所以C4植物光呼吸测定值很低。

而C3植物,在叶肉细胞内固定CO2,叶肉细胞的CO2/O2的比值较低,此时,RuBP加氧酶活性增强,有利于光呼吸的进行,而且C3植物中RuBP羧化酶对CO2亲和力低,光呼吸释放的CO2,不易被重新固定。

如何评价光呼吸的生理功能?

光呼吸是具有一定的生理功能的,也有害处:

  • 有害的方面:减少了光合产物的形成和累积,不仅不能贮备能量,还要消耗大量能量。
  • 有益之处:
    • 消除了乙醇酸的累积所造成的毒害。
    • 此过程可以作为丙糖和氨基酸的补充途径。
    • 防止高光强对叶绿体的破坏,消除了过剩的同化力,保护了光合作用正常进行。
    • 消耗了O2之后,降低了O2/CO2之比,可提高RuBP羧化酶的活性,有利于碳素同化作用的进行。

简述CAM植物同化CO2的特点。

这类植物晚上气孔开放,吸进CO2,在PEP羧化酶作用下与PEP结合形成苹果酸累积于液泡中。

白天气孔关闭,液泡中的苹果酸便运到细胞质,放出CO2参与卡尔文循环形成淀粉等。

作物为什么会出现“午休”现象?

  • 水分在中午供给不上,气孔关闭;
  • CO2供应不足;
  • 光合产物淀粉等来不及分解运走,累积在叶肉细胞中,阻碍细胞内CO2的运输;
  • 生理钟调控。

植物的呼吸作用

名词解释

末端氧化酶:是指处于生物氧化作用一系列反应的最末端,将底物脱下的氢或电子传递给氧,并形成H2O或H2O2的氧化酶类。

抗氰呼吸:某些植物组织对氰化物不敏感的那部分呼吸。即在有氰化物存在的条件下仍有一定的呼吸作用。

呼吸商:又称呼吸系数,简称RQ,是指在一定时间内,植物组织释放CO2的摩尔数与吸收氧的摩尔数之比。

呼吸速率:以单位鲜重、干重或单位面积在单位时间内所放出的CO2的重量(或体积)或所吸收O2的重量(或体积)来表示。

糖酵解:是指在细胞质内所发生的、由葡萄糖分解为丙酮酸的过程。

三羧酸循环:丙酮酸在有氧条件下,通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解生成CO2的过程。又称为柠檬酸环或Krebs环,简称TCA循环。

戊糖磷酸途径:简称PPP或HMP。是指在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的酶促反应过程。

呼吸链:呼吸代谢中间产物随电子和质子,沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途径,传递到分子氧的总轨道。

氧化磷酸化:是指呼吸链上的氧化过程,伴随着ADP被磷酸化为ATP的作用。

问答题

呼吸作用多条路线论点的内容和意义如何?

植物呼吸代谢多条路线论点是汤佩松先生提出来的,其内容是是:

  • 呼吸化学途径多样性(EMP、PPP、TCA等);
  • 呼吸链电子传递系统的多样性(电子传递主路,几条支路,如抗氰支路);
  • 末端氧化酶系统的多样性(细胞色素氧化酶,酚氧化酶,抗坏血酸氧化酶,乙醇酸氧化酶和交替氧化酶)。

这些多样性,是植物在长期进化过程中对不断变化的外界环境的一种适应性表现,其要点是呼吸代谢(对生理功能)的控制和被控制(酶活性)过程。而且认为该过程受到生长发育和不同环境条件的影响,这个论点,为呼吸代谢研究指出了努力方向。

戊糖磷酸途径在植物呼吸代谢中具有什么生理意义

戊糖磷酸途径中形成的NADPH是细胞内必需NADPH才能进行生物合成反应的主要来源,如脂肪合成。其中间产物核糖和磷酸又是合成核苷酸的原料,植物感病时戊糖磷酸途径所占比例上升,因此,戊糖磷酸途径在植物呼吸代谢中占有特殊的地位。

呼吸作用糖的分解代谢途径有几种?在细胞的什么部位进行?

有EMP、TCA和PPP三种。EMP和PPP在细胞质中进行的。TCA是在线粒体中进行的。

什么叫末端氧化酶?主要有哪几种?

处于生物氧化作用一系列反应的最末端,将底物脱下的氢或电子传递给氧,并形成H2O或凡H2O2的氧化酶都称为末端氧化酶。如:细胞色素氧化酶、交替氧化酶(抗氰氧化酶)、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、黄素氧化酶等,也有把过氧化氢物和过氧化物酶列入其中。

抗氰呼吸有何特点?

已知抗氰呼吸电子传递的途径不通过细胞色素系统,而是由泛醌传递给一个受体(X),再由X直接传递给氧,这样就越过了磷酸化部位Ⅱ、Ⅲ,对氰化物不敏,且P/O比为1或<1。因此,在进行抗氰呼吸时有大量热能释放。

抗氰呼吸的强弱除了与植物种类有关外,也与发育状况、外界条件有关。且抗氰呼吸在正常途径受阻时得到加强,所以抗氰呼吸是一种与正常呼吸途径交替进行的适应性过程。

粮食贮藏时为什么要降低呼吸速率?

  • 因为呼吸速率高会大量消耗有机物;
  • 呼吸放出的水分又会使粮堆湿度增大,粮食“出汗”,呼吸加强;
  • 呼吸放出的热量又使粮温增高,反过来又促进呼吸增强,同时高温高湿微生物迅速繁殖,最后导致粮食变质。

长时间无氧呼吸植物为什么会死亡?

  • 无氧呼吸产生酒精,酒精使细胞质的蛋白质变性。
  • 氧化1mol葡萄糖产生的能量少。要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物,这样体内养分耗损过多。
  • 没有丙酮酸的有氧分解过程,缺少合成其他物质的原料。

植物组织受到损伤时呼吸速率为何加快?

  • 一是原来氧化酶与其底物在结构上是隔开的,损伤使原来的间隔破坏,酚类化合物迅速被氧化。
  • 二是损伤使某些细胞转变为分生状态,形成愈伤组织以修复伤处,这些生长旺盛的细胞比原来的休眠或成熟组织的呼吸速率要快得多。

低温导致烂秧的原因是什么?

是因为低温破坏了线粒体的结构,呼吸“空转”,缺乏能量引起代谢紊乱的缘故。

早稻浸种催芽时用温水淋种和翻堆的目的是什么?

目的就是控制温度和通气,使呼吸作用顺利进行。否则谷堆中部温度过高就会引起“烧芽”现象。

植物生长物质

名词解释

植物生长物质:是一些调节植物生长发育的物质。包括植物激素和植物生长调节剂。

植物激素:指一些在植物体内合成,并从产生之处运送到别处,对生长发育起显著作用的微量有机物。

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。

极性运输:只能从植物形态学的上端向下端运输,而不能倒过来运输。

三重反应:乙烯可抑制黄化豌豆幼苗上胚轴的伸长生长;促进其加粗生长;地上部分失去负向地性生长(偏上生长)。

生长抑制剂:这类物质主要作用于顶端分生组织区,干扰顶端细胞分裂,引起茎伸长的停顿和顶端优势破坏。其作用不能被赤霉素所恢复。

生长延缓剂:抑制节间伸长而不破坏顶芽的化合物。其作用可被GA所恢复。

问答题

乙烯促进果实成熟的原因何在?

乙烯能增加细胞膜的透性,促使呼吸作用加强某些肉质果实出现呼吸骤变,因而引起果实内的各种有机物质发生急剧变化,使果实甜度增加,酸味减少,涩味消失,香味产主,色泽变艳,果实由硬变软,达到完全成熟。

生长素与赤霉素之生理作用方面的相互关系如何?

生长素与赤霉素之间存在相辅相成作用。

  • GA有抑制IAA氧化酶活性的作用防止IAA的氧化;
  • GA能增加蛋白酶的活性,促进蛋白质分解,色氨酸数量增多,有利于IAA的生物合成
  • GA促进生长素由束缚型转变为自由型。

赤霉素在生产上的应用主要有哪些方面?

  • 促进麦芽糖化,GA诱导α-淀粉酶的形成这一发现己被应用到啤酒生产中。
  • 促进营养生长,如在水稻“三系”的制种过程中,切花生产上等都有应用
  • 防止脱落,促进单性结实
  • 打破休眠。

人们认为植物的休眠与生长是由哪两种激素调节的?如何调节?

植物的生长和休眠是由赤霉素和脱落酸两种激素调节的。它们的合成前体都是甲瓦龙酸,甲瓦龙酸在长日照条件下形成赤霉素,短日照条件下形成脱落酸,因此,夏季日照长,产生赤霉素促进植物生长;而冬季来临前,日照短,产生脱落酸使芽进入休眠。

生长抑制剂和生长延缓剂抑制生长的作用方式有何不同?

生长抑制剂是抑制顶端分生组织生长,丧失顶端优势,使植株形态发生很大变化,外施GA不能逆转达种抑制反应

生长延缓剂是抑制茎部近顶端分生组织的细胞伸长,节间缩短,叶数和节数不变,株型紧凑矮小,生殖器官不受影响或影响不大,外施GA可逆转其抑制效应。

植物的生长生理

名词解释

生长:细胞、器官或有机体的数目、大小与重量的不可逆增加,即发育过程中量的变化称为生长。

分化:来自同一分子或遗传上同质的细胞转变为形态上、机能上、化学构成上异质的细胞称为分化。

发育:在植物生命周期过程中,植物发生大小、形态、结构、功能上的变化,称为发育,发育包括生长与分化两个方面,即生长与分化贯穿在整个发育过程中。

种子寿命:从种子成熟到失去发芽能力的时间。

种子活力:种子在田间条件(非理想条件)下萌发的速度、整齐度及幼苗健壮生长的潜在能力,它包括种子萌发成苗和对不良环境的忍受力两个方面。种子活力与种子的大小、成熟度有关,也与贮藏条件和贮藏时间有关。

温周期现象:植物对昼夜温度周期性变化的反应。

顶端优势:植物顶端在生长上占有优势的现象。

细胞全能性:指植物体的每个细胞携带一个完整基因组,并具有发育成完整植株的潜在能力。

光形态建成:光控制植物生长、发育和分化的过程。

光敏色素:植物体内存在的一种吸收红光-远红光可逆转换的光受体(色素蛋白质)。

生理钟:又称生物钟。指植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。

生长大周期:植物在不同生育时期的生长速率表现出慢-快-慢的变化规律,呈现“S”型的生长曲线,这个过程称生长大周期。

向性运动:指外界对植物单向刺激所引起的定向生长运动。

感性运动:指外界对植物不定向刺激所引起的运动。

问答题

种子萌发时,有机物质发生哪些生理生化变化?

  • 淀粉的转化:淀粉在淀粉酶、麦芽糖酶或淀粉磷酸化酶作用下转变成葡萄糖(或磷酸葡萄糖)。
  • 脂肪的转化:脂肪在脂肪酶作用下转变为甘油和脂肪酸,再进一步转化为糖。
  • 蛋白质的转化:胚乳或子叶内贮藏的蛋白质在蛋白酶和肽酶的催化下,分解为氨基酸。

水稻种子萌发时,表现出“干长根,湿长芽”现象的原因何在?

“干长根,湿长芽”现象是由于根和胚芽鞘的生长所要求的含氧量不同所致。

根的生长,既有细胞的伸长和扩大,也包括细胞分裂,而细胞分裂需要有氧呼吸提供能量和重要的中间产物。因而水多、氧不足时,根的生长受到抑制。但是胚芽鞘的生长,主要是细胞的伸长与扩大,在水层中,水分供应充足,故而芽生长较快。

此外,“干根湿芽”还与生长素含量有关。在水少供氧充足时,IAA氧化酶活性升高,使IAA含量降低,以至胚芽鞘细胞伸长和扩大受抑制,根生长受影响小。而在有水层的条件下,氧气少,IAA氧化酶活性降低,IAA含量升高,从而促进胚芽鞘细胞的伸长,并且IAA运输到根部,因根对IAA比较敏感,使根的生长受到抑制。

还有人认为,胚芽鞘呼吸酶以细胞色素氧化酶为主,与O2亲和力高,幼根则以抗氰氧化酶为主,与O2亲和力较低,因而在水多时,胚芽鞘生长快于幼根。

高山上的树木为什么比平地生长的矮小?

  • 高山上水分较少,土壤也较瘠薄,肥力较低,气温也较低,且风力较大,这些因素都不利于树木纵向生长;
  • 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而矮小。

试述光对植物生长的影响。

光对植物生长的影响是多方面的,主要有下列几方面:

  • 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;
  • 光控制植物的形态建成,即叶的伸展扩大,茎的高矮,分枝的多少、长度、根冠比等都与光照强弱和光质有关;
  • 日照时数影响植物生长与休眠。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;
  • 光影响种子萌发,需光种子的萌发受光照的促进,而需暗种子的萌发则受光抑制,
  • 此外,一些豆科植物叶片的昼开夜合,气孔运动等都受光的调节。

简述根和地上部分生长的相关性如何?

根和地上部分的关系是既互相促进、互相依赖,又互相矛盾、互相制约的。

根系生长需要地上部供给光合产物、生长素和维生素,而地上部分生长又需根部吸收的水分、矿质,根部合成的多种氨基酸和细胞分裂素等。这就是两者相互依存、互相促进的一面,所以树大根深,根深叶茂。

但两者又有相互矛盾,相互制约的一面,例如过分旺盛的地上部分的生长会抑制地下部分的生长,只有两者的比例比较适当,才能获得高产。

常言道:“根深叶茂”是何道理?

植物“根深叶茂”原因如下:

  • 地上部分生长需要的水分和矿物质主要是由根系供给的,另外根系还能合成多种氨基酸、细胞分裂素、生物碱等供应地上部分,因此,根系发育得好,对地上部分生长也有利。
  • 植物地上部分对根的生长也有促进作用,叶片中制造的糖类、维生素等供应给根以利根的生长。因此,地上部分长不好,根系也长不好。

一般认为光敏色素分布在细胞什么地方?Pr型和Pfr型的光学特性有何不同?

一般认为光敏色素与膜系统结合,分布在质膜、线粒体膜、核膜、叶绿体膜和内质网膜上。

Pr型的吸收高峰在660nm,Pfr型的吸收高峰在730nm,两类型光敏色素在不同光谱作用下可互相转换,当Pr型吸收660nm红光后就转变为Pfr,而Pfr吸收730nm远红光后会转为Pr 型。

关于光敏色素作用机理的基因调节假说内容如何?

在接受红光照射后,Pfr型经过一系列过程,将信号转移到基因,活化或抑制某些特定基因,使转录出单股mRNA的速度发生改变,mRNA翻译成特殊蛋白质(酶),最后表现出形态建成。研究证明,多种酶的活性通过光敏色素受光调节,如PAL、NR等。蛋白质磷酸化受Ca2+-CaM调节,它可能是连接光敏色素的光活化和基因表达的中间步骤。

为什么横放的茎会背地生长,而横放的根却向地生长。

根和茎横放后,其体内的生长素由于重力的作用,造成背地面少于向地面,由于根较茎对生长的敏感性强,因此,向地面的茎由于生长素浓度高生长快,因此向上弯曲,而向地面的根由于生长素浓度高而生长受抑制,因此根向下弯曲生长。

植物的生殖生理

名词解释

春化作用:低温促进植物开花的作用。

去春化作用:已春化的植物或萌动种子,在春化过程结束之前,如置于高温条件下,春化效果即行消失,这种现象叫去春化作用。

光周期与光周期现象:在一天中,白天和黑夜的相对长度叫光周期。植物对光周期的反应叫光周期现象。

临界日长:诱导短日植物开花所需的最长日照时数,或诱导长日植物开花所需的最短日照时数。

长日植物:日长必须长于临界日长才能开花的植物。

短日植物:日长必须小于临界日长才能开花的植物。

日中性植物:在任何日照长度下都能开花的植物。

花粉识别蛋白:能够感受柱头上感受蛋白的刺激而决定花粉是否萌发,存在于花粉外壁上的一种膜蛋白。识别蛋白是一种糖蛋白。

问答题

说明光周期现象与植物地理起源和分布的关系,以及在生产上的应用?

植物光周期现象的形成,是长期适应该地区自然光周期的结果。纬度不同,不同光周期类型的植物分布亦不同。

  • 在低纬度地区,因为没有长日照条件,所以只有短日植物。
  • 在高纬度地区,适于长日植物生长,所以这里分布着长日植物。
  • 在中纬度地区(温度),长日照与短日照条件都有,因此长日植物与短日植物均有分布。

所有这些都与原产地生长季节的日照条件相适应。

光周期现象可应用于:

  • 正确地引种栽培
    • 了解被引进品种对光周期的反应类型;
    • 了解原产地与引种地日照条件的差异;
    • 考虑被引进作物收获的是营养体,还是收获果实或种子。
  • 在育种上应用
    • 选育对光周期不敏感的植物;
    • 杂交时控制光照时间,克服花期不遇。
  • 在蔬菜、花卉栽培上应用
    • 栽种叶菜、根菜类,不满足其对光周期的要求则抑制开花;
    • 收获的是花菜、果菜类,尽量满足对日照的要求,促进开花;
    • 为使菊花(短日植物)提前开花,可进行遮光处理。

春化作用在农业生产实践中有何应用价值 ?

  1. 人工春化处理
    • 用于春天补种冬小麦;
    • 在育种工作中利用春化处理,可以在一年中培育 3~4 代冬性作物,加速育种过程;
    • 为了避免春季“倒春寒”对春小麦的低温伤害,可对种子进行人工春化处理后适当晚播,使之在缩短生育期的情况下正常成熟。
  2. 调种引种,引种时应注意原产地所处的纬度,了解品种对低温的要求。若将北方的品种引种到南方,就可能因当地温度较高而不能顺利通过春化阶段,使植物只进行营养生长而不开花结实,造成不可弥补的损失。
  3. 控制花期
    • 如低温处理可以使秋播的一、二年生草本花卉改为春播,当年开花;
    • 对以营养器官为收获对象的植物,如洋葱、当归等,可用解除春化的方法,抑制开花,延长营养生长,从而增加产量和提高品质。

肉质果实成熟时发生了哪些生理生化变化?

  1. 果实变甜。 果实成熟后期,淀粉可以转变成为可溶性糖,使果实变甜。
  2. 酸味减少。未成熟的果实中积累较多的有机酸。在果实成熟过程中,有机酸含量下降,这是因为:
    • 有的转变为糖;
    • 有的作为呼吸底物氧化为CO2和H2O;
    • 有些则被Ca2+、K+等所中和。
  3. 涩味消失。果实成熟时,单宁可被过氧化物酶氧化成无涩味的过氧化物,或单宁凝结成不溶于水的胶状物质,涩味消失。
  4. 香味产生。主要是一些芳香族和脂肪族的酯,还有一些特殊的醛类,如桔子中柠檬醛可以产生香味。
  5. 由硬变软。这与果肉细胞壁中层的果胶质水解为可溶性的果酸有关。
  6. 色泽变艳。果皮由绿色变为黄色,是由干果皮中叶绿素逐渐破坏而失绿,类胡萝素仍存在,呈现黄色,或因花色素形成而呈现红色。

到了深秋,树木的芽为什么会进入休眠状态?

到了秋天导致树木形成休眠芽进入休眠状态的原因,主要是由于日照时数的缩短所引起的。

秋天的短日照作为进入休眠的信号,这一信号由叶片中的光敏色素感受后,便促进甲羟戊酸合成ABA(脱落酸),并转移到生长点,抑制mRNA和tRNA的生物合成因而也就抑制了蛋白质与酶的生物合成,进而抑制芽的生长,使芽进入休眠状态。

呼吸跃变与果实贮藏的关系如何?在生产上有何指导意义?

果实呼吸跃变是果实成熟的一种特征,大多数果实成熟是与呼吸的跃变相伴随的,呼吸跃变结束即意味着果实已达成熟。

在果实贮藏或运输中,可以通过降低温度,推迟呼吸跃变发生的时间,另一是增加周围CO2的浓度,降低呼吸跃变发生的强度,这样就可达到延迟成熟,保持鲜果,防止腐烂的目的。

论述种子休眠的原因及其解除休眠的措施

种子休眠的原因:

  • 种皮(果皮)的限制;
  • 种子未完成后熟;
  • 抑制物质的作用

解除休眠的措施有:机械破损,温度处理,化学处理,清水冲洗,层积处理

自测

植物的水分代谢

名词解释

水势($\psi_{\mathrm{w}}$):每偏摩尔体积水的化学势差。符号:$\psi_{\mathrm{w}}$。

渗透势($\psi_\pi$):由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势($\psi_\pi$)。

衬质势($\psi_m$):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$\psi_m$ 。

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。

根压植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。

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。

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)

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。

问答题

简述水分的植物生理生态作用

  • 水分能便植物保持固有的姿态
  • 水分是重要代谢过程的反应物质和产物
  • 水是细胞原生质的主要组成成分
  • 细胞分裂及伸长都需要水分
  • 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
  • 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

利用质壁分离现象可以解决哪些问题

  • 说明原生质层是半透膜。
  • 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,则不能产主质壁分离现象。
  • 测定细胞液的渗透势

蒸腾作用有什么生理意义

  • 是植物对水分吸收和运输的主要动力
  • 促进植物对矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的转运
  • 能够降低叶片的温度,以免灼伤

气孔开闭机理的假说有哪些?请简述之

  1. 淀粉–糖变化学说: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CO2,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CO2被利用,pH值就上升,剩余的CO2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HCO3-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。

植物的矿质营养

名词解释

矿质营养: 是指植物对氮和矿质元素的吸收、运输与同化的过程。

灰分元素亦称矿质元素,将干燥植物材料燃烧后,剩余一些不能挥发的物质称为灰分元素。

单盐毒害和离子拮抗单盐毒害是指溶液中因只有一种金属离子而对植物之毒害作用的现象;在发生单盐毒害的溶液中加入少量其他金属离子,即能减弱或消除这种单盐毒害,离子间的这种作用称为离子拮抗。

平衡溶液在含有适当比例的多种盐溶液中,各种离子的毒害作用被消除,植物可以正常生长发育,这种溶液称为平衡溶液。

诱导酶又称适应酶,指植物体内本来不含有,但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。如硝酸还原酶可为NO3-所诱导。

生物固氮某些微生物把空气中游离氮固定转化为含氮化合物的过程。

问答题

植物必需的矿质元素要具备哪些条件

  • 缺乏该元素植物生育发生障碍不能完成生活史。
  • 除去该元素则表现专一的缺乏症,这种缺乏症是可以预防和恢复的。
  • 该元素在植物营养生理上表现直接的效果而不是间接的。

为什么把氮称为生命元素

氮在植物生命活动中占据重要地位,它是植物体内许多重要化合物的成分,如核酸(DNA、RNA)、蛋白质(包括酶)、磷脂、叶绿素。光敏色素、维生素B、IAA、CTK、生物碱等都含有氮。

同时氮也是参与物质代谢和能量代谢的ADP、ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+、铁卟琳等物质的组分。

上述物质有些是生物膜、细胞质、细胞核的结构物质,有些是调节生命活动的生理活性物质。

因此,氮是建造植物体的结构物质,也是植物体进行能量代谢、物质代谢及各种生理活动所必需的起重要作用的生命元素。

植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些

  • 被动吸收:包括简单扩散、杜南平衡。不消耗代谢能。
  • 主动吸收:有载体和质子泵参与,需消耗代谢能。
  • 胞饮作用:是一种非选择性吸收方式。

为什么土壤温度过低,植物吸收矿质元素的速率下降

  • 因为温度低时代谢弱,能量不足,主动吸收慢
  • 胞质粘性增大,离子进入困难。其中以对钾和硅酸的吸收影响最大。

白天和夜晚硝酸盐还原速度是否相同?为什么?

硝酸盐在昼夜的还原速度不同,白天还原速度显著较夜晚快,这是因为白天光合作用产生的还原力及磷酸丙糖能促进硝酸盐的还原。

合理施肥增产的原因是什么

合理施肥增产的实质在于改善光合性能(增大光合面积,提高光合能力,延长光合时间,有利光合产量分配利用等),通过光合过程形成更多的有机物获得高产。

根外施肥有哪些优点?

  • 作物在生育后期根部吸肥能力衰退时或营养临界期时,可根外施肥补充营养 。
  • 某些肥料易被土壤固定而根外施肥无此毛病,且用量少
  • 补充植物缺乏的微量元素,用量省、见效快。

植物的光合作用

名词解释

光合色素指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素,包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等。

原初反应包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变,即由光所引起的氧化还原过程。

红降现象当光波大于685nm时,虽然仍被叶绿素大量吸收,但量子效率急剧下降,这种现象被称为红降现象。

爱默生效应如果在长波红光(大于685nm)照射时,再加上波长较短的红光(650nm),则量子产额大增,比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高。

光合链即光合作用中的电子传递。它包括质体醌、细胞色素、质体蓝素、铁氧还蛋白等许多电子传递体,当然还包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的作用中心。其作用是水的光氧化所产生的电子依次传递,最后传递给NADP+。光合链也称Z链。

光合作用单位结合在类囊体膜上,能进行光合作用的最小结构单位。

作用中心色素指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。

聚光色素指没有光化学活性,只能吸收光能并将其传递给作用中心色素的色素分子。聚光色素又叫天线色素。

光能利用率单位面积上的植物光合作用所累积的有机物所含的能量,占照射在相同面积地面上的日光能量的百分比。

光合磷酸化叶绿体(或载色体)在光下把无机磷和ADP转化为ATP,并形成高能磷酸键的过程。

光呼吸植物的绿色细胞在光照下吸收氧气,放出CO2的过程。光呼吸的主要代谢途径就是乙醇酸的氧化,乙醇酸来源于RuBP的氧化。光呼吸之所以需要光就是因为RuBP的再生需要光。

光补偿点同一叶子在同一时间内,光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度。

CO2补偿点当光合吸收的CO2量与呼吸释放的CO2量相等时,外界的CO2浓度。

光饱和点增加光照强度,光合速率不再增加时的光照强度。

问答题

植物的叶片为什么是绿色的?秋天树叶为什么会呈现黄色或红色?

光合色素主要吸收红光和蓝紫光,对绿光吸收很少,所以植物的时片呈绿色。

秋天树叶变黄是由于低温抑制了叶绿素的生物合成,已形成的叶绿素也被分解破坏,而类胡萝卜素比较稳定,所以叶片呈现黄色。

至于红叶,是因为秋天降温,体内积累较多的糖分以适应寒冷,体内可溶性糖多了,就形成较多的花色素,叶子就呈红色。

提高植物光能利用率的途径和措施有哪些?

  • 增加光合面积:①合理密植;②改善株型。
  • 延长光合时间:①提高复种指数;②延长生育期 ③补充人工光照。
  • 提高光合速率:①增加田间CO2 浓度;②降低光呼吸。

光合作用的全过程大致分为哪三大步骤?

  • 光能的吸收传递和转变为电能过程。
  • 电能转变为活跃的化学能过程。
  • 活跃的化学能转变为稳定的化学能过程。

C3途径是谁发现的?分哪几个阶段?每个阶段的作用是什么?

C3途径是卡尔文(Calvin)等人发现的。可分为三个阶段:

  • 羧化阶段,CO2被固定,生成3-磷酸甘油酸,为最初产物;
  • 还原阶段:利用同化力(NADPH、ATP)将3-磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛——光合作用中的第一个三碳糖;
  • 更新阶段,光合碳循环中形成的3-磷酸甘油醛,经过一系列的转变,再重新形成RuBP的过程。

C3途径的调节方式有哪几个方面?

  1. 酶活化调节:通过改变叶的内部环境,间接地影响酶的活性。如间质中pH的升高,Mg2+浓度升高,可激活RuBPCase和Ru5P激酶。
  2. 质量作用的调节,代谢物的浓度可以影响反应的方向和速率。
  3. 转运作用的调节,叶绿体内的光合最初产物——磷酸丙糖,从叶绿体运到细胞质的数量,受细胞质里的Pi数量所控制。Pi充足,进入叶绿体内多,就有利于叶绿体内磷酸丙糖的输出,光合速率就会加快。

如何解释C4植物比C3植物的光呼吸低?

C4植物PEP羧化酶对CO2亲和力高,固定CO2的能力强,在叶肉细胞形成C4二羧酸之后,再转运到维管束鞘细胞,脱羧后放出CO2,就起到了CO2 泵的作用,增加了CO2浓度,提高了RuBP羧化酶的活性,有利于CO2 的固定和还原,不利于乙醇酸形成,不利于光呼吸进行,所以C4植物光呼吸测定值很低。

而C3植物,在叶肉细胞内固定CO2,叶肉细胞的CO2/O2的比值较低,此时,RuBP加氧酶活性增强,有利于光呼吸的进行,而且C3植物中RuBP羧化酶对CO2亲和力低,光呼吸释放的CO2,不易被重新固定。

如何评价光呼吸的生理功能?

光呼吸是具有一定的生理功能的,也有害处:

  • 有害的方面:减少了光合产物的形成和累积,不仅不能贮备能量,还要消耗大量能量。
  • 有益之处:
    • 消除了乙醇酸的累积所造成的毒害。
    • 此过程可以作为丙糖和氨基酸的补充途径。
    • 防止高光强对叶绿体的破坏,消除了过剩的同化力,保护了光合作用正常进行。
    • 消耗了O2之后,降低了O2/CO2之比,可提高RuBP羧化酶的活性,有利于碳素同化作用的进行。

简述CAM植物同化CO2的特点。

这类植物晚上气孔开放,吸进CO2,在PEP羧化酶作用下与PEP结合形成苹果酸累积于液泡中。

白天气孔关闭,液泡中的苹果酸便运到细胞质,放出CO2参与卡尔文循环形成淀粉等。

作物为什么会出现“午休”现象?

  • 水分在中午供给不上,气孔关闭;
  • CO2供应不足;
  • 光合产物淀粉等来不及分解运走,累积在叶肉细胞中,阻碍细胞内CO2的运输;
  • 生理钟调控。

植物的呼吸作用

名词解释

末端氧化酶是指处于生物氧化作用一系列反应的最末端,将底物脱下的氢或电子传递给氧,并形成H2O或H2O2的氧化酶类。

抗氰呼吸某些植物组织对氰化物不敏感的那部分呼吸。即在有氰化物存在的条件下仍有一定的呼吸作用。

呼吸商又称呼吸系数,简称RQ,是指在一定时间内,植物组织释放CO2的摩尔数与吸收氧的摩尔数之比。

呼吸速率以单位鲜重、干重或单位面积在单位时间内所放出的CO2的重量(或体积)或所吸收O2的重量(或体积)来表示。

糖酵解是指在细胞质内所发生的、由葡萄糖分解为丙酮酸的过程。

三羧酸循环丙酮酸在有氧条件下,通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解生成CO2的过程。又称为柠檬酸环或Krebs环,简称TCA循环。

戊糖磷酸途径简称PPP或HMP。是指在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的酶促反应过程。

呼吸链呼吸代谢中间产物随电子和质子,沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途径,传递到分子氧的总轨道。

氧化磷酸化是指呼吸链上的氧化过程,伴随着ADP被磷酸化为ATP的作用。

问答题

呼吸作用多条路线论点的内容和意义如何?

植物呼吸代谢多条路线论点是汤佩松先生提出来的,其内容是是:

  • 呼吸化学途径多样性(EMP、PPP、TCA等);
  • 呼吸链电子传递系统的多样性(电子传递主路,几条支路,如抗氰支路);
  • 末端氧化酶系统的多样性(细胞色素氧化酶,酚氧化酶,抗坏血酸氧化酶,乙醇酸氧化酶和交替氧化酶)。

这些多样性,是植物在长期进化过程中对不断变化的外界环境的一种适应性表现,其要点是呼吸代谢(对生理功能)的控制和被控制(酶活性)过程。而且认为该过程受到生长发育和不同环境条件的影响,这个论点,为呼吸代谢研究指出了努力方向。

戊糖磷酸途径在植物呼吸代谢中具有什么生理意义

戊糖磷酸途径中形成的NADPH是细胞内必需NADPH才能进行生物合成反应的主要来源,如脂肪合成。其中间产物核糖和磷酸又是合成核苷酸的原料,植物感病时戊糖磷酸途径所占比例上升,因此,戊糖磷酸途径在植物呼吸代谢中占有特殊的地位。

呼吸作用糖的分解代谢途径有几种?在细胞的什么部位进行?

有EMP、TCA和PPP三种。EMP和PPP在细胞质中进行的。TCA是在线粒体中进行的。

什么叫末端氧化酶?主要有哪几种?

处于生物氧化作用一系列反应的最末端,将底物脱下的氢或电子传递给氧,并形成H2O或凡H2O2的氧化酶都称为末端氧化酶。如:细胞色素氧化酶、交替氧化酶(抗氰氧化酶)、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、黄素氧化酶等,也有把过氧化氢物和过氧化物酶列入其中。

抗氰呼吸有何特点?

已知抗氰呼吸电子传递的途径不通过细胞色素系统,而是由泛醌传递给一个受体(X),再由X直接传递给氧,这样就越过了磷酸化部位Ⅱ、Ⅲ,对氰化物不敏,且P/O比为1或<1。因此,在进行抗氰呼吸时有大量热能释放。

抗氰呼吸的强弱除了与植物种类有关外,也与发育状况、外界条件有关。且抗氰呼吸在正常途径受阻时得到加强,所以抗氰呼吸是一种与正常呼吸途径交替进行的适应性过程。

粮食贮藏时为什么要降低呼吸速率?

  • 因为呼吸速率高会大量消耗有机物;
  • 呼吸放出的水分又会使粮堆湿度增大,粮食“出汗”,呼吸加强;
  • 呼吸放出的热量又使粮温增高,反过来又促进呼吸增强,同时高温高湿微生物迅速繁殖,最后导致粮食变质。

长时间无氧呼吸植物为什么会死亡?

  • 无氧呼吸产生酒精,酒精使细胞质的蛋白质变性。
  • 氧化1mol葡萄糖产生的能量少。要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物,这样体内养分耗损过多。
  • 没有丙酮酸的有氧分解过程,缺少合成其他物质的原料。

植物组织受到损伤时呼吸速率为何加快?

  • 一是原来氧化酶与其底物在结构上是隔开的,损伤使原来的间隔破坏,酚类化合物迅速被氧化。
  • 二是损伤使某些细胞转变为分生状态,形成愈伤组织以修复伤处,这些生长旺盛的细胞比原来的休眠或成熟组织的呼吸速率要快得多。

低温导致烂秧的原因是什么?

是因为低温破坏了线粒体的结构,呼吸“空转”,缺乏能量引起代谢紊乱的缘故。

早稻浸种催芽时用温水淋种和翻堆的目的是什么?

目的就是控制温度和通气,使呼吸作用顺利进行。否则谷堆中部温度过高就会引起“烧芽”现象。

植物生长物质

名词解释

植物生长物质是一些调节植物生长发育的物质。包括植物激素和植物生长调节剂。

植物激素指一些在植物体内合成,并从产生之处运送到别处,对生长发育起显著作用的微量有机物。

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。

极性运输只能从植物形态学的上端向下端运输,而不能倒过来运输。

三重反应乙烯可抑制黄化豌豆幼苗上胚轴的伸长生长;促进其加粗生长;地上部分失去负向地性生长(偏上生长)。

生长抑制剂这类物质主要作用于顶端分生组织区,干扰顶端细胞分裂,引起茎伸长的停顿和顶端优势破坏。其作用不能被赤霉素所恢复。

生长延缓剂抑制节间伸长而不破坏顶芽的化合物。其作用可被GA所恢复。

问答题

乙烯促进果实成熟的原因何在?

乙烯能增加细胞膜的透性,促使呼吸作用加强某些肉质果实出现呼吸骤变,因而引起果实内的各种有机物质发生急剧变化,使果实甜度增加,酸味减少,涩味消失,香味产主,色泽变艳,果实由硬变软,达到完全成熟。

生长素与赤霉素之生理作用方面的相互关系如何?

生长素与赤霉素之间存在相辅相成作用。

  • GA有抑制IAA氧化酶活性的作用防止IAA的氧化;
  • GA能增加蛋白酶的活性,促进蛋白质分解,色氨酸数量增多,有利于IAA的生物合成
  • GA促进生长素由束缚型转变为自由型。

赤霉素在生产上的应用主要有哪些方面?

  • 促进麦芽糖化,GA诱导α-淀粉酶的形成这一发现己被应用到啤酒生产中。
  • 促进营养生长,如在水稻“三系”的制种过程中,切花生产上等都有应用
  • 防止脱落,促进单性结实
  • 打破休眠。

人们认为植物的休眠与生长是由哪两种激素调节的?如何调节?

植物的生长和休眠是由赤霉素和脱落酸两种激素调节的。它们的合成前体都是甲瓦龙酸,甲瓦龙酸在长日照条件下形成赤霉素,短日照条件下形成脱落酸,因此,夏季日照长,产生赤霉素促进植物生长;而冬季来临前,日照短,产生脱落酸使芽进入休眠。

生长抑制剂和生长延缓剂抑制生长的作用方式有何不同?

生长抑制剂是抑制顶端分生组织生长,丧失顶端优势,使植株形态发生很大变化,外施GA不能逆转达种抑制反应

生长延缓剂是抑制茎部近顶端分生组织的细胞伸长,节间缩短,叶数和节数不变,株型紧凑矮小,生殖器官不受影响或影响不大,外施GA可逆转其抑制效应。

植物的生长生理

名词解释

生长细胞、器官或有机体的数目、大小与重量的不可逆增加,即发育过程中量的变化称为生长。

分化来自同一分子或遗传上同质的细胞转变为形态上、机能上、化学构成上异质的细胞称为分化。

发育在植物生命周期过程中,植物发生大小、形态、结构、功能上的变化,称为发育,发育包括生长与分化两个方面,即生长与分化贯穿在整个发育过程中。

种子寿命从种子成熟到失去发芽能力的时间。

种子活力种子在田间条件(非理想条件)下萌发的速度、整齐度及幼苗健壮生长的潜在能力,它包括种子萌发成苗和对不良环境的忍受力两个方面。种子活力与种子的大小、成熟度有关,也与贮藏条件和贮藏时间有关。

温周期现象植物对昼夜温度周期性变化的反应。

顶端优势植物顶端在生长上占有优势的现象。

细胞全能性指植物体的每个细胞携带一个完整基因组,并具有发育成完整植株的潜在能力。

光形态建成光控制植物生长、发育和分化的过程。

光敏色素植物体内存在的一种吸收红光-远红光可逆转换的光受体(色素蛋白质)。

生理钟又称生物钟。指植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。

生长大周期植物在不同生育时期的生长速率表现出慢-快-慢的变化规律,呈现“S”型的生长曲线,这个过程称生长大周期。

向性运动指外界对植物单向刺激所引起的定向生长运动。

感性运动指外界对植物不定向刺激所引起的运动。

问答题

种子萌发时,有机物质发生哪些生理生化变化?

  • 淀粉的转化:淀粉在淀粉酶、麦芽糖酶或淀粉磷酸化酶作用下转变成葡萄糖(或磷酸葡萄糖)。
  • 脂肪的转化:脂肪在脂肪酶作用下转变为甘油和脂肪酸,再进一步转化为糖。
  • 蛋白质的转化:胚乳或子叶内贮藏的蛋白质在蛋白酶和肽酶的催化下,分解为氨基酸。

水稻种子萌发时,表现出“干长根,湿长芽”现象的原因何在?

“干长根,湿长芽”现象是由于根和胚芽鞘的生长所要求的含氧量不同所致。

根的生长,既有细胞的伸长和扩大,也包括细胞分裂,而细胞分裂需要有氧呼吸提供能量和重要的中间产物。因而水多、氧不足时,根的生长受到抑制。但是胚芽鞘的生长,主要是细胞的伸长与扩大,在水层中,水分供应充足,故而芽生长较快。

此外,“干根湿芽”还与生长素含量有关。在水少供氧充足时,IAA氧化酶活性升高,使IAA含量降低,以至胚芽鞘细胞伸长和扩大受抑制,根生长受影响小。而在有水层的条件下,氧气少,IAA氧化酶活性降低,IAA含量升高,从而促进胚芽鞘细胞的伸长,并且IAA运输到根部,因根对IAA比较敏感,使根的生长受到抑制。

还有人认为,胚芽鞘呼吸酶以细胞色素氧化酶为主,与O2亲和力高,幼根则以抗氰氧化酶为主,与O2亲和力较低,因而在水多时,胚芽鞘生长快于幼根。

高山上的树木为什么比平地生长的矮小?

  • 高山上水分较少,土壤也较瘠薄,肥力较低,气温也较低,且风力较大,这些因素都不利于树木纵向生长;
  • 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而矮小。

试述光对植物生长的影响。

光对植物生长的影响是多方面的,主要有下列几方面:

  • 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;
  • 光控制植物的形态建成,即叶的伸展扩大,茎的高矮,分枝的多少、长度、根冠比等都与光照强弱和光质有关;
  • 日照时数影响植物生长与休眠。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;
  • 光影响种子萌发,需光种子的萌发受光照的促进,而需暗种子的萌发则受光抑制,
  • 此外,一些豆科植物叶片的昼开夜合,气孔运动等都受光的调节。

简述根和地上部分生长的相关性如何?

根和地上部分的关系是既互相促进、互相依赖,又互相矛盾、互相制约的。

根系生长需要地上部供给光合产物、生长素和维生素,而地上部分生长又需根部吸收的水分、矿质,根部合成的多种氨基酸和细胞分裂素等。这就是两者相互依存、互相促进的一面,所以树大根深,根深叶茂。

但两者又有相互矛盾,相互制约的一面,例如过分旺盛的地上部分的生长会抑制地下部分的生长,只有两者的比例比较适当,才能获得高产。

常言道:“根深叶茂”是何道理?

植物“根深叶茂”原因如下:

  • 地上部分生长需要的水分和矿物质主要是由根系供给的,另外根系还能合成多种氨基酸、细胞分裂素、生物碱等供应地上部分,因此,根系发育得好,对地上部分生长也有利。
  • 植物地上部分对根的生长也有促进作用,叶片中制造的糖类、维生素等供应给根以利根的生长。因此,地上部分长不好,根系也长不好。

一般认为光敏色素分布在细胞什么地方?Pr型和Pfr型的光学特性有何不同?

一般认为光敏色素与膜系统结合,分布在质膜、线粒体膜、核膜、叶绿体膜和内质网膜上。

Pr型的吸收高峰在660nm,Pfr型的吸收高峰在730nm,两类型光敏色素在不同光谱作用下可互相转换,当Pr型吸收660nm红光后就转变为Pfr,而Pfr吸收730nm远红光后会转为Pr 型。

关于光敏色素作用机理的基因调节假说内容如何?

在接受红光照射后,Pfr型经过一系列过程,将信号转移到基因,活化或抑制某些特定基因,使转录出单股mRNA的速度发生改变,mRNA翻译成特殊蛋白质(酶),最后表现出形态建成。研究证明,多种酶的活性通过光敏色素受光调节,如PAL、NR等。蛋白质磷酸化受Ca2+-CaM调节,它可能是连接光敏色素的光活化和基因表达的中间步骤。

为什么横放的茎会背地生长,而横放的根却向地生长。

根和茎横放后,其体内的生长素由于重力的作用,造成背地面少于向地面,由于根较茎对生长的敏感性强,因此,向地面的茎由于生长素浓度高生长快,因此向上弯曲,而向地面的根由于生长素浓度高而生长受抑制,因此根向下弯曲生长。

植物的生殖生理

名词解释

春化作用低温促进植物开花的作用。

去春化作用已春化的植物或萌动种子,在春化过程结束之前,如置于高温条件下,春化效果即行消失,这种现象叫去春化作用。

光周期与光周期现象在一天中,白天和黑夜的相对长度叫光周期。植物对光周期的反应叫光周期现象。

临界日长诱导短日植物开花所需的最长日照时数,或诱导长日植物开花所需的最短日照时数。

长日植物日长必须长于临界日长才能开花的植物。

短日植物日长必须小于临界日长才能开花的植物。

日中性植物在任何日照长度下都能开花的植物。

花粉识别蛋白能够感受柱头上感受蛋白的刺激而决定花粉是否萌发,存在于花粉外壁上的一种膜蛋白。识别蛋白是一种糖蛋白。

问答题

说明光周期现象与植物地理起源和分布的关系,以及在生产上的应用?

植物光周期现象的形成,是长期适应该地区自然光周期的结果。纬度不同,不同光周期类型的植物分布亦不同。

  • 在低纬度地区,因为没有长日照条件,所以只有短日植物。
  • 在高纬度地区,适于长日植物生长,所以这里分布着长日植物。
  • 在中纬度地区(温度),长日照与短日照条件都有,因此长日植物与短日植物均有分布。

所有这些都与原产地生长季节的日照条件相适应。

光周期现象可应用于:

  • 正确地引种栽培
    • 了解被引进品种对光周期的反应类型;
    • 了解原产地与引种地日照条件的差异;
    • 考虑被引进作物收获的是营养体,还是收获果实或种子。
  • 在育种上应用
    • 选育对光周期不敏感的植物;
    • 杂交时控制光照时间,克服花期不遇。
  • 在蔬菜、花卉栽培上应用
    • 栽种叶菜、根菜类,不满足其对光周期的要求则抑制开花;
    • 收获的是花菜、果菜类,尽量满足对日照的要求,促进开花;
    • 为使菊花(短日植物)提前开花,可进行遮光处理。

春化作用在农业生产实践中有何应用价值 ?

  1. 人工春化处理
    • 用于春天补种冬小麦;
    • 在育种工作中利用春化处理,可以在一年中培育 3~4 代冬性作物,加速育种过程;
    • 为了避免春季“倒春寒”对春小麦的低温伤害,可对种子进行人工春化处理后适当晚播,使之在缩短生育期的情况下正常成熟。
  2. 调种引种,引种时应注意原产地所处的纬度,了解品种对低温的要求。若将北方的品种引种到南方,就可能因当地温度较高而不能顺利通过春化阶段,使植物只进行营养生长而不开花结实,造成不可弥补的损失。
  3. 控制花期
    • 如低温处理可以使秋播的一、二年生草本花卉改为春播,当年开花;
    • 对以营养器官为收获对象的植物,如洋葱、当归等,可用解除春化的方法,抑制开花,延长营养生长,从而增加产量和提高品质。

肉质果实成熟时发生了哪些生理生化变化?

  1. 果实变甜。 果实成熟后期,淀粉可以转变成为可溶性糖,使果实变甜。
  2. 酸味减少。未成熟的果实中积累较多的有机酸。在果实成熟过程中,有机酸含量下降,这是因为:
    • 有的转变为糖;
    • 有的作为呼吸底物氧化为CO2和H2O;
    • 有些则被Ca2+、K+等所中和。
  3. 涩味消失。果实成熟时,单宁可被过氧化物酶氧化成无涩味的过氧化物,或单宁凝结成不溶于水的胶状物质,涩味消失。
  4. 香味产生。主要是一些芳香族和脂肪族的酯,还有一些特殊的醛类,如桔子中柠檬醛可以产生香味。
  5. 由硬变软。这与果肉细胞壁中层的果胶质水解为可溶性的果酸有关。
  6. 色泽变艳。果皮由绿色变为黄色,是由干果皮中叶绿素逐渐破坏而失绿,类胡萝素仍存在,呈现黄色,或因花色素形成而呈现红色。

到了深秋,树木的芽为什么会进入休眠状态?

到了秋天导致树木形成休眠芽进入休眠状态的原因,主要是由于日照时数的缩短所引起的。

秋天的短日照作为进入休眠的信号,这一信号由叶片中的光敏色素感受后,便促进甲羟戊酸合成ABA(脱落酸),并转移到生长点,抑制mRNA和tRNA的生物合成因而也就抑制了蛋白质与酶的生物合成,进而抑制芽的生长,使芽进入休眠状态。

呼吸跃变与果实贮藏的关系如何?在生产上有何指导意义?

果实呼吸跃变是果实成熟的一种特征,大多数果实成熟是与呼吸的跃变相伴随的,呼吸跃变结束即意味着果实已达成熟。

在果实贮藏或运输中,可以通过降低温度,推迟呼吸跃变发生的时间,另一是增加周围CO2的浓度,降低呼吸跃变发生的强度,这样就可达到延迟成熟,保持鲜果,防止腐烂的目的。

论述种子休眠的原因及其解除休眠的措施

种子休眠的原因:

  • 种皮(果皮)的限制;
  • 种子未完成后熟;
  • 抑制物质的作用

解除休眠的措施有:机械破损,温度处理,化学处理,清水冲洗,层积处理