植物生理学及试卷答案.doc

考试科目： 植物生理学 第页，共11页2012年硕士学位研究生入学考试试题考试科目:植物生理学 满分：150分 考试时间：180分钟注意：所有试题答案写在答题纸上，答案写在试卷上无效。一、选择题（每题2分，共40分）1. 下列末端氧化酶中， 属于线粒体上的氧化酶。（A）抗坏血酸氧化酶（B）黄素氧化酶（C）细胞色素C氧化酶（D）酚氧化酶2. 下列必需元素中，不属于灰分元素的是 。（A）Fe（B）H（C）Mg（D）Ca3. 小麦种子成熟后期，种子内主要积累 。（A）脂类（B）淀粉（C）蛋白质（D）核酸4. 光合链中的最终电子供体是 （A）H2O（B）CO2（C）O2（D）NADP+5. 自由水/束缚水比值越大，植物 越弱。（A）抗性（B）代谢（C）能量（D）物质6. 含羞草触碰后的运动，属于 运动。（A）感性（B）向重力性（C）向化性（D）生物钟7. 光呼吸的底物是 。（A）丝氨酸（B）葡萄糖（C）乙醇酸（D）乙醛酸8. 干旱能使植株内源激素发生变化，最明显的是 含量增加。（A）CTK（B）ETH（C）ABA（D）GA9. 造成果树小叶病是由于植物缺元素 引起的。（A）Fe（B）Mg（C）Ca（D）Zn10. 根系吸水的主要部位是 。（A）伸长区（B）分生区（C）根冠（D）根毛区11. 光合C3途径中的CO2受体是 。（A）PEP（B）PGA（C）Ru5P（D）RuBP12. C4植物中CO2固定酶是 。（A）RuBP羧化酶/加氧酶 （B）PEP羧化酶（C）Ru5P羧化酶/加氧酶 （D）OAA羧化酶/加氧酶13. 下列果实中， 的生长速率是呈双S型曲线。（A）番茄（B）苹果（C）葡萄（D）草莓14. 高山或越冬植物，其生物膜中的 含量相对增多。（A）蛋白质（B）糖类（C）饱和脂肪酸（D）不饱和脂肪酸15. 设某一短日植物的临界夜长为10小时，某一长日植物的临界夜长为12小时，它们在 的黑暗条件下，二者都会开花。（A）9小时（B）11小时（C）13小时（D）15小时16. 下列植物激素中 主要是在根系合成的。（A）CTK和IAA（B）IAA和ABA（C）ABA和CTK（D）ETH和ABA17. 光合作用合成淀粉是在 里进行的。（A）叶绿体间质（B）线粒体间质（C）细胞质（D）液泡18. 以C6H8O7作为呼吸底物，其呼吸商 。（A）RQ=1（B）RQ1（C）RQ1（D）RQ=019. 生长素生物合成的前体物质是 。（A）脯氨酸（B）谷氨酸（C）色氨酸（D）苯丙氨酸20. 新中国成立后，我国植物生理学的研究成果众多，其中比较突出的是 关于光合磷酸化高能态的研究。 （A）汤佩松（B）殷宏章（C）沈允钢（D）娄成后二、填空题（每空0.5分，共20分）1. 植物细胞处于临界质壁分离时其水势w= (1) ；当吸水达到饱和时其水势w= (2) 。2. 某植物每制造2克干物质，需水800克，其蒸腾比率是 (3) 。3. 种子休眠的原因主要有 (4) 、 (5) 、 (6) 和 (7) 。4. 翻译成中文：NADPH (8) ；NAD+ (9) ；NADP+ (10) ；NADH (11) 。5. 在必需元素中，金属元素 (12) 与生长素合成有关，而 (13) 和 (14) 则与光合作用分解水，释放氧气有关。6. 茎的负向地性生长属于 (15) 运动，含羞草小叶受刺激而闭合是 (16) 运动，花粉管向胚囊生长是 (17) 运动。7. 叶片蒸腾方式有二种： (18) 和 (19) 。8. 在信号转导过程中，蛋白质的可逆磷酸化是生物体内的一种普遍的翻译后修饰方式。蛋白质的磷酸化与脱磷酸化分别由 (20) 和 (21) 来催化完成。9. C4途径中，PEP羧化酶催化 (22) 与 (23) 生成 (24) 。10. 若细胞内的腺苷酸，全部是 (25) 时，其能荷为0，全部是 (26) 时其能荷为1，全部是 (27) 时能荷为0.5。11. 实验发现， (28) 是防止衰老的植物激素，因为它能增强叶片中 (29) 的合成。12. 植物体内的碳水化合物，作为运输形式的主要是 (30) ，作为贮藏形式的主要是 (31) ，作为结构物质主要是 (32) 。13. 激素有多方面功能，例如 (33) 能促进果实成熟、 (34) 能延缓器官衰老、 (35) 能增强顶端优势、 (36) 能促进抽苔、 (37) 还能促进胶汁分泌。14. 进行磷酸戊糖途径的部位是在 (38) 。15. 植物感受光周期刺激的部位是 (39) ，其所产生的光周期效应是通过 (40) 向外传递的。三、名词解释（每题3分，共30分）1. 水势2. 二氧化碳补偿点3. 植物生长调节剂4. 组织培养5. 呼吸链6. Q107. 长日植物8. 脱落9. 胁迫10. 光合磷酸化四、问答题（40分）1. 试述植物种子萌发的生理生化变化。（10分）2. 试述氧化磷酸化的机制。（10分）3. 试述气孔运动的机理。（10分）4. 试述植物成花诱导途径。（10分）五、论述题（20分）1. 试述光合作用的过程。（20分）2012年硕士研究生入学考试参考答案及评分标准 科目代码： 803 科目名称： 植物生理学 -一、选择题（每题2分，共40分）C B B A A A C C D D D B C D B C A B C C二、填空题（每空0.5分，共20分）（1） 渗透势 （2） 0（3） 2.5 g.kg-1（4） 种皮限制（5） 胚未完成后熟（6） 胚未完全发育（7） 抑制物质的存在（8） 还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（9） 氧化态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（10） 氧化态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（11） 还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（12） 锌（13） 锰或氯（14） 氯或锰（15） 负向地性（16） 感性（17） 向化性（18） 气孔蒸腾（19） 角质蒸腾（20） 蛋白激酶（21） 蛋白磷酸酶（22） PEP或磷酸烯醇式丙酮酸或烯醇丙酮酸磷酸（23） CO2或二氧化碳（24） OAA或草酰乙酸（25） AMP（26） ATP（27） ADP（28） CTK或细胞分裂素（29） 蛋白质（30） 蔗糖（31） 淀粉（32） 纤维素（33） ETH或乙烯（34） CTK或细胞分裂素（35） IAA或生长素（36） GA或赤霉素（37） ETH或乙烯（38） 细胞质（39） 叶片（40） 韧皮部三、名词解释（每题3分，共30分）11. 水势：每偏摩尔体积水的化学势。12. 二氧化碳补偿点：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等量时的外界CO2浓度。13. 植物生长调节剂：具有植物激素活性的人工合成的物质。14. 组织培养：在控制的环境条件下，在人工配制的培养基中，将离体的植物细胞、组织或器官进行培养的技术。15. 呼吸链：呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途径，传递到分子氧的总过程。16. Q10：由于温度升高10度而引起的反应速度的增加。17. 长日植物：在一定的发育时期内，每天光照时间必须长于一定时数并经过一定天数才能开花的植物。18. 脱落：植物细胞、组织或器官与植物体分离的过程。19. 胁迫：对植物产生伤害的环境。20. 光合磷酸化：利用贮藏在跨类囊体膜的质子梯度的光能把ADP和无机磷合成为ATP的过程。四、问答题（40分）1试述种子萌发的生理生化变化。1、种子吸水过程的变化。 种子吸水一般表现为三个阶段。第一阶段是急剧吸水的物理过程(鲜重增加),称吸胀作用。由于这个阶段的吸水主要依赖种子的衬质势,因此不论是否休眠,是否具生命力,均能进行吸水。其吸水量决定于种子的成分,而吸水速率与种皮的结构和组成成份有关,种皮致密富含蜡质、脂质的种子吸水慢。凡富含蛋白质的种子,其吸胀能力较大,如豆类种子的吸水率大于禾谷类种子,第二阶段是种子吸水停滞期。虽然种子不再吸水,但内部一些酶开始形成或活化，进行着剧烈的物质转化,为萌发的形态变化作好准备。第二阶段时间的长短取决于种子的种类,也与温度有关。第三阶段使胚根细胞伸长,胚根在形态上突破种皮而伸出,俗称露白,此阶段由于生理生化变化及生长的需要,种子吸水再度上升,鲜重又明显升高,但干重实际是在不断下降。对于休眠种子或死种子却停留在第二阶段的状态。2、呼吸作用的变化。 种子萌发过程中,呼吸速率的变化与吸水的变化极为相似。第一个时期,呼吸迅速升高并且持续约10小时,线粒体内的柠檬酸循环及电子传递链的酶系统活化,RQ略大于1,有无氧呼吸。主要的呼吸底物是蔗糖。第二时期,在吸水后10-25小时,出现呼吸停滞期。此时子叶已为水饱和,预存的酶系统均已活化,RQ升高至3.0以上,表示细胞发生了明显的无氧呼吸,当剥去种皮后,可缩短停滞期。第三时期,出现第二次呼吸高峰。一方面是由于胚根穿破种皮,增加氧的供应,另一方面是由于生长的胚轴细胞合成新的线粒体和呼吸酶系统,此时RQ降到1左右,表明以碳水化合物为底物的有氧呼吸占优势。第四时期,随着贮存物质的耗用,子叶的解体,呼吸作用显著降低。3、核酸变化。 已证明在成熟的干胚中已存在贮存的,在萌发过程中作模板的mRNA,它早在种子发育期间形成,在萌发初期作为模板合成萌发需要的蛋白质,人们把这类mRNA称为贮存mRNA（长命mRNA,预先形成的mRNA等）。除了贮存mRNA以外,在萌发过程中有新的mRNA的合成。DNA合成往往与后萌发阶段有关。小麦胚吸水6小时后DNA聚合酶活性增加,持续至少24小时,吸水15小时出现胚根伸长,并发生DNA的复制。4、贮藏有机物的转变。 种子中淀粉、蛋白质、脂肪等贮藏物质只有经过分解后,才能运往胚中去以支持胚的迅速生长,这过程需要酶的催化来完成。种子萌发时,酶有不同的来源:一是在种子形成时产生,在吸水后立即具有活性,如-淀粉酶、磷酸酯酶、支链淀粉糖苷酶;另一类酶是由贮藏mRNA在萌发过程翻译而成的,一般在吸水几小时后就有活性,第三类酶活性在吸水后较晚时期才出现,这类酶可能是在吸胀后,由一些基因转录成新的mRNA合成新的酶。如-淀粉酶。依据种子主要贮存物成分的不同,可区分为淀粉种子与油质种子,其中淀粉种子既包括以淀粉为主的禾谷类种子,也包括既富淀粉也含相当多蛋白质的豆类种子。在油质种子中也有富含蛋白质的。5、激素的变化。 种子从休眠状态转变为萌发状态由多种内源激素调控。同样,种子萌发过程中也有许多内源激素调节细胞分裂、幼胚长大、器官分化和形态的建成。未萌发的种子通常不含游离态IAA,但萌发初期种子内束缚态IAA即转变为游离态IAA,并且继续合成新的IAA。落叶松种子层积处理后吸水萌发时,生长抑制剂含量逐渐下降,而GA的水平则逐渐升高。同时,CTK和ETH（乙烯）在种子萌发早期均有增加,而ABA和其它抑制物则明显下降。2试述氧化磷酸化的机制。线粒体基质的NADH传递电子给氧的同时，也3次把基质的H释放到膜间间隙。由于内膜不让泵出的H自由地返回基质。因此膜外侧H高于膜内侧而形成跨膜PH梯度，同时也产生跨膜电位梯度，这两种梯度便建立起跨膜质子的电化学势梯度，于是使膜间间隙的H通过并激活ATP合酶，驱动ADP和Pi结合形成ATP。3.试述气孔运动的机理。（10分）关于气孔运动的机理，目前仍存在三种学说:1、淀粉-糖转化学说。 此学说于本世纪三十年代提出，认为保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，消耗CO2，使细胞内pH值升高，淀粉磷酸化酶便水解淀粉为葡萄糖-1-磷酸，细胞内葡萄糖浓度提高，水势下降，副卫细胞(或邻近细胞)的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀气孔便张开。黑暗则相反，呼吸产生CO2使保卫细胞pH值下降，淀粉磷酸化酶把葡糖-1-磷酸合成为淀粉，细胞水势升高，水分从保卫细胞向副卫细胞(或邻近细胞)排放，使保卫细胞失去膨压，气孔关闭。这一学说有一定的局限性:(1)植物保卫细胞中无叶绿体，但气孔仍可开闭。而景天科植物的气孔白天关闭，夜间开放，更无法解释。 (2) 植物保卫细胞叶绿体中无Rubisco不依赖于通常的CO2的固定光合作用。(3)发现保卫细胞内淀粉和糖的转化相当缓慢，无法解释气孔的快速启闭。如表1-4所示，早晨气孔刚开启时，淀粉因分解而明显减少，但此时葡萄糖却并未相应增多；傍晚，气孔刚关闭，淀粉量重新增多，但葡萄糖含量却相当高。而保卫细胞内淀粉与苹果酸之间却存在着一定关系(相互消长)。由此可见，气孔启闭与保卫细胞内淀粉和苹果酸变化有关，而与糖的变化无关。 2、无机离子吸收学说又叫钾离子学说。在60年代末，人们发现气孔运动与保卫细胞积累K+有着非常密切的关系。将蚕豆叶片表皮放在不同浓度的KCl溶液中，无论在光照或黑暗条件下，溶液K+浓度越大，气孔开度就越大。用微型玻璃钾电极插入保卫细胞及其邻近细胞可直接测定K+浓度，确认了鸭跖草气孔复合体各部分之间存在着相当大的K+浓度梯度。光照时，K+浓度从保卫细胞向外降低；而在黑暗时，K+浓度则向副卫细胞和表皮细胞增高。这个事实说明K+能逆着浓度梯度而迁移，存在着K+的主动运输。研究表明，这种离子的转移是由于保卫细胞的质膜上具有光活化的H+泵ATP 酶，分解氧化磷酸化或光合磷酸化产生的ATP，在分泌H+到细胞壁的同时，把外边的K+吸收到细胞中来，保卫细胞水势下降，副卫细胞(或邻近细胞)的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀气孔便张开。黑暗则相反。一系列实验结果表明K+进出保卫细胞是通过K+选择性通道而进行的被动转运。保卫细胞质膜上存在内流和外流的K+通道，即IK+,in channels和IK+,out channels.这两类通道分别是K+积累和释放的途径。Al3+可以专一地阻塞IK+,in channels而不影响IK+,out channels，即Al3+抑制气孔开放而不抑制关闭。 3、苹果酸生成学说。七十年代初，人们发现叶片表皮细胞的苹果酸水平与气孔开度具有密切的正相关。保卫细胞的苹果酸是在细胞内合成的。当保卫细胞内的部分CO2被利用时，pH值上升，剩余的CO2就转变成重碳酸盐(HCO3-)。而淀粉则通过糖酵解作用产生磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在PEP羧化酶作用下，PEP与HCO3-作用，产生草酰乙酸，进一步还原为苹果酸。苹果酸除在保卫细胞中起着提供H+/K+交换所需的H+及平衡胞内K+所需的阴离子外，苹果酸还可作为渗透物，降低保卫细胞水势，使气孔开放。 归纳来说，糖、苹果酸和K+、Cl-等进入液泡，使保卫细胞的水势下降，吸水膨胀，气孔就开放。4.试述植物成花诱导途径。（10分）应用现代遗传学理论和分子生物学手段，以拟南芥、金鱼草等为模式植物，总结出4条成花诱导途径：1光周期途径。叶片感觉光周期信号，光敏色素和隐花色素作为光受体参与这个途径，它们通过生理钟基因CO的表达，CO编码一个转录因子，在韧皮部直接促进成花素FT基因的表达，FT运送到茎顶端后，促进SCO和LFY表达，并最终通过促进器官决定基因的表达，形成花器官而完成对开花的调控。2自主/春化途径。植物要达到一定的年龄才能开花，称为自主途径，它和遇低温春化一样，都抑制开花阻抑物基因FLC的表达，FLC又通过抑制SCO1而抑制下游器官决定基因的表达。在这中间还存在许多步骤。3糖类或蔗糖途径。它反映植物的代谢状态，蔗糖可能通过促进SCO1表达而促进拟南芥开花。4赤霉素途径。赤霉素被受体接受之后，通过自身的信号转导途径来促进SCO1表达，促进早开花和在非诱导短日下开花。蔗糖和赤霉素如何促进SCO1表达还不清楚。五、论述题（20分）1试述光合作用的过程。可将整个光合机理分为三个主要阶段:原初反应;电子传递和光合磷酸化;碳同化。光合作用中前两个阶段属于光合膜上的反应,第三阶段则在叶绿体基间质中进行。通过原初反应把光能转化为电能,通过电子传递和光合磷酸化形成NADPH+H+和ATP,它们又用于CO2同化。原初反应(primary reacti