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植物生理学习题 目录 绪 论第一章 植物的水分生理第二章 植物的矿质营养第三章 植物的光合作用第四章 植物的呼吸作用第五章 植物体内有机物的代谢第六章 植物体内有机物的运输第七章 细胞信号转导第八章 植物生长物质第九章 光形态建成第十章 植物的生长生理第十一章 植物的生殖生理 第十二章 植物的成熟和衰老生理第十三章 植物的抗性生理 绪论一、名词解释： 植物生理学二、填空1、 1917年， 在美国的植物学公报（Batanical Gazette）发表了“钡、锶、铈对水绵属的特殊作用”一文，这是中国人应用近代科学方法研究植物生理学的第一篇文献。2、“南罗北汤”是两位著名的中国植物生理学家。他们是上海的 和北京 。3、植物生理学是研究 的科学，属于 范畴，因此，其主要研究方法是 。4、1882 编者的“植物生理学”讲义问世。随后 发表一部三卷本“植物生理学”使植物生理学成为一门具完整体系的独立学科。5、 被认为是现代植物生理学的二位主要创始人。A、J.B.van Helmont和J.WoodwardB、J.Sachs和W.PfefferC、S.Hales和N.T.de SaussureD、ORHoagland和D.Arnon6、 被认为是中国最早的三位植物生理学家。A、 钱崇澍、张珽和李继侗B、 罗宗洛、汤佩松和殷宏章C、 吴相钰、曹宗巽和阎龙飞D、 汤玉玮、崔澄和娄成后7、1648年， 将一棵5lb（2.27kg）重的柳树栽种在一桶称量过的土壤中，每天除了给柳树浇灌雨水外，不再供应其他物质。5年后，这小树长成一棵重达169lb（76.66kg）的大树，土壤的重量只减少了2oz（56.7g）。由此，他合乎逻辑地、但是错误地得出结论：柳树是由水构成的。A、J.B.van Helmont B、W.Pfeffer C、J.Sachs D、N.A.Maximov8、矿质营养学说是由德国的 1840年建立的。A、J.von Liebig B、J.B.van Helmont C、W.Knop D、J.Sachs9、1771年，英国牧师兼化学家 用蜡烛、老鼠、薄荷及钟罩进行试验，结果发现植物能释放氧气，并能气经过动物呼吸后的污浊空气更新。A、J.Ingenhouse B、J.Priestly C、J.Sachs D、N.T.de Saussure 三、思考题 1植物生理学的发展大致经历了哪几个阶段？ 221世纪植物生理学的发展趋势如何？ 3近年来，由于生物化学和分子生物学的迅速发展，有人担心植物生理学将被其取 代，谈谈你的观点。 参考答案 一、名词解释 植物生理学是研究植物生命活动规律与细胞环境相互关系的科学，在细胞结构与功能的基础上研究植物环境刺激的信号转导、能量代谢和物质代谢。二、填空：1、 钱崇澍 2、 2、罗宗洛 汤佩松 3、植物、特别是高等植物生命活动规律和机理 实验生物学 实验法 4、萨克斯（Sachs） 费弗尔（Pfeffer） 5、B、J.Sachs和W.Pfeffer 6、钱崇澍、张珽和李继侗 7、J.B.van Helmont 8、J.von Liebig9、B、J.Priestly 三、思考题 1答：植物生理学的发展大致经历了以下三个阶段： 第一阶段：植物生理学的奠基阶段。该阶段是指从植物生理学学尚未形成独立的科学体系之前，到矿质营养学说的建立。 第二阶段：植物生理学诞生与成长阶段。该阶段是从1840年Liebig建立营养学说时起，到19世纪末植物生理学逐渐形成独立体系。 第三阶段：植物生理学的发展阶段。从20世纪初到现在，植物生理学逐渐在植物学科中占中心地位，所有各个植物学的分支都离不开植物生理学。 2答：与其他学科交叉渗透，从研究生物大分子到阐明个体生命活动功能、生产应用，并与环境生态相结合等方面。微观方面，植物生命活动本质方面的研究向分子水平深入并不断综合。在宏观方面，植物生理学与环境科学、生态学等密切结合，由植物个体扩大到群体，即人类地球-生物圈的大范围，大大扩展了植物生理学的研究范畴。 对植物信号传递和转导的深入研究，将为揭示植物生命活动本质、调控植物生长发育开辟新的途径。在21世纪，对光信号、植物激素信号、重力信号、电波信号及化学信号等所诱导的信号传递和转导机制的深入研究，将会揭开植物生理学崭新的一页。 植物生命活动过程中物质代谢和能量转换的分子机制及其基因表达调控仍将是研究的重点。在新世纪里，对植物生命活动过程中物质代谢和能量代谢转换的深入研究占有特别重要的位置。目前，将光和能量转换机制与生理生态联系起来进行研究正在走向高潮，从而将光和能量转换机制研究与解决人类面临的粮食、能源问题紧密联系起来，以便在生产中发挥更大的指导作用。 第一章 植物的水分代谢一、名词解释1水分代谢 2水势 3压力势 4渗透势 5根压 6自由水 7渗透作用 8束缚水9衬质势10吐水 11伤流 12蒸腾拉力 13蒸腾作用 14蒸腾效率15蒸腾系数 16、抗蒸腾剂17吸胀作用18永久萎蔫系数 19水分临界期 20内聚力学说 2l植物的最大需水期 22小孔扩散律 23.水通道蛋白 二、填空1、在干旱条件下，植物为了维持体内的水分平衡，一方面要求 ，另一方面要尽量 。2、水分沿着导管或管胞上升的下端动力是 ，上端动力是 。由于 的存在，保证水柱的连续性而使水分不断上升。这一学说在植物生理学上被称为 。3、依据K泵学说，从能量的角度考察，气孔张开是一个 过程；其H/K泵的开启需要 提供能量来源。4、一般认为，植物细胞吸水时起到半透膜作用的是： 、 、和 三个部分。5、水分经小孔扩散的速度大小与小孔（ ）成正比，而不与小孔的（ ）成正比；这种现象在植物生理学上被称为（ ）。6、当细胞巴时，=4巴时，把它置于以下不同溶液中，细胞是吸水或是失水。（1）纯水中（ ）；（2）=6巴溶液中（ ）；（3）=8巴溶液中，（4）=10巴溶液中（ ）；（5）=4巴溶液中（ ）。7、 和 现象可以证明根质的存在。8、水分在植物细胞内以 和 状态存在； 比值大时，代谢旺盛。反之，代谢降低。9、在相同 下，一个系统中一偏摩尔容积的 与一偏摩尔容积 之间的 ，叫做水势。10、已形成液泡的细胞水势是由 和 组成，在细胞初始质壁分离时（相对体积=1.0）,压力势为 ，细胞水势导于 。当细胞吸水达到饱和时（相对体积=1.5），渗透势导于 ，水势为 ，这时细胞不吸水。11、细胞中自由水越多，原生质粘性 ，代谢 ，抗逆性 。越小（越低）， 12、未形成液泡的细胞靠 吸水，当液泡形成以后，主要靠 吸水。三、问答题1、 土壤里的水从植物的哪部分进入植物，双从哪部分离开植物，其间的通道如何？动力如何？2、植物受涝后，叶片为何会萎蔫或变黄？3、低温抑制根系吸水的主要原因是什么？4、简述植物叶片水势的日变化5、植物代谢旺盛的部位为什么自由水较多？6、简述气孔开闭的主要机理。7、什么叫质壁分离现象？研究质壁分离有什么意义？8、简述蒸腾作用的生理意义。9、解释“烧苗”现象的原因。10、在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些？参考答案一、名词解释1.水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。2.水势：相同温度下一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差称为水势。把纯水的水势定义为零，溶液的水势值则是负值。3.压力势：植物细胞中由于静水质的存在而引起的水势增加的值。4.渗透势：溶液中固溶质颗粒的存在而引起的水势降低的值。5.根压：由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。伤流和吐水现象是根压存在的证据。 6.自由水：与细胞组分之间吸附力较弱,可以自由移动的水。7.渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。对于水溶液而言，是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。8.束缚水：与细胞组分紧密结合不能自由移动、不易蒸发散失的水。9.衬质势： 由于衬质(表面能吸附水分的物质，如纤维素、蛋白质、淀粉等)的存在而使体系水势降低的数值。10.吐水： 从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。11.伤流： 从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象。12. 蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。13.蒸腾作用：水分通过植物体表面（主要是叶片）以气体状态从体内散失到体外的现象。14蒸腾效率：植物在一定生育期内所积累干物质量与蒸腾失水量之比，常用gkg-l表示。15.蒸腾系数：植物每制造1g干物质所消耗水分的g数，它是蒸腾效率的倒数，又称需水量。16.抗蒸腾剂：能降低蒸腾作用的物质，它们具有保持植物体中水分平衡，维持植株正常代谢的作用。抗蒸腾剂的种类很多，如有的可促进气孔关闭。17.吸胀作用： 亲水胶体物质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。胶体物质吸引水分子的力量称为吸胀。18永久萎蔫系数：将叶片刚刚显示萎蔫的植物，转移至阴湿处仍不能恢复原状，此时土壤中水分重量与土壤干重的百分比叫做永久萎蔫系数。19.水分临界期：植物在生命周期中，对缺水最敏感、最易受害的时期。一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就使性器官发育不正常。作物的水分临界期可作为合理灌溉的一种依据。20.内聚力学说：以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。21. 植物的最大需水期：指植物生活周期中需水最多的时期。22.小孔扩散律：指气体通过多孔表面扩散的速率,不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长或直径成正比的规律。气孔蒸腾速率符合小孔扩散律。23.水孔蛋白： 存在在生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白。水通道蛋白亦称水通道蛋白。二、填空1、 根系发达，使之具有强大的吸水能力；减少蒸腾，避免失水过多导致萎蔫。2、根压，蒸腾拉力，水分子内聚力大于水柱张力，内聚力学说（或蒸腾内聚力张力学说）。3、主动（或耗能）；光合磷酸化4、细胞质膜、细胞质（中质）、液泡膜5、周长、面积、小孔扩散边缘效应6、（1）吸水（2）不吸水也不失水（3）排水（4）排水（5）吸水7、伤流、吐水8、自由水、束缚水：自由水，束缚水9、温度和压力条件，水，纯水，自由能差数10、（渗透势）；（压力势）；零；：（即：与绝对值相等，符号相反）；零11、越小（越低），越旺盛，越弱12、吸胀作用，渗透性三、问答题1、土壤里的水从植物的哪部分进入植物，双从哪部分离开植物，其间的通道如何？动力如何？水分进入植物主要是从根毛皮层中柱根的导管或管胞茎的导管或管胞叶的导管或管胞叶肉细胞叶细胞间隙气孔下腔气孔，然后到大气中去。在导管、管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主导地位。在活细胞间的水分运输主要靠渗透。2、植物受涝后，叶片为何会萎蔫或变黄？植物受涝后，叶子反而表现出缺水现象，如萎蔫或变黄，是由于土壤中充满着水，短时期内可使细胞呼吸减弱，根压的产生受到影响，因而阻碍吸水；长时间受涝，就会导致根部形成无氧呼吸，产生和累积较多的乙醇，致使根系中毒受害，吸水更少，叶片萎蔫变质，甚至引起植株死亡。3、低温抑制根系吸水的主要原因是什么？低温降低根系吸水速度的原因是（1）水分本身的粘度增大，扩散速度降低；原生质粘度增大。（2）水分不易透过原生质；呼吸作用减弱，影响根压；根系生长缓慢，有碍吸收表面积的增加。（3）另一方面的重要原因，是低温降低了主动吸水机制中所依赖的活力。4、简述植物叶片水势的日变化（1）叶片水势随一天中的光照及温度的变化而变化。（2）从黎明到中午，在光强及温度逐渐增加的同时，叶片失水量逐渐增多，水势亦相应降低；（3）从下午至傍晚，随光照减弱和温度逐渐降低，叶片的失水量减少，叶水势逐渐增高；（4）夜间黑暗条件下，温度较低，叶片水势保持较高水平。5、植物代谢旺盛的部位为什么自由水较多？（1）因为自由水可使细胞原生质里溶胶状态，参与代谢活动，保证了旺盛代谢的正常进行；（2）水是许多重要代谢过程的反应物质和介质，双是酶催化和物质吸收与运输的溶剂；（3）水能使植物保持固有的姿态，维持生理机能的正常运转。所以，植物体内自由水越多，它所点的比重越大，代谢越旺盛。6、简述气孔开闭的主要机理。气孔开闭取决于保卫细胞及其相邻细胞的水势变化以及引起这些变化的内、外部因素，与昼夜交替有关。在适温、供水充足的条件下，把植物从黑暗移向光照，保卫细胞的渗透势显著下降而吸水膨胀，导致气孔开放。反之，当日间蒸腾过多，供水不足或夜幕布降临时，保卫细胞因渗透势上升，失水而缩小，导致气孔关闭。气孔开闭的机理复杂，至少有以下三种假说：（1）淀粉糖转化学说，光照时，保卫细胞内的叶绿体进行光合作用，消耗CO2，使细胞内PH值升高，促使淀粉在磷酸化酶催化下转变为1磷酸葡萄糖，细胞内的葡萄糖浓度高，水势下降，副卫细胞的水进入保卫细胞，气孔便张开。在黑暗中，则变化相反。（2）无机离子吸收学说，保卫细胞的渗透系统亦可由钾离子（K）所调节。光合磷酸化产生ATP。ATP使细胞质膜上的钾氢离子泵作功，保卫细胞便可逆着与其周围表皮细胞之间的离子浓度差而吸收钾离子，降低保卫细胞水势，气孔张开。（3）有机酸代谢学说，淀粉与苹果酸存在着相互消长的关系。气孔开放时，葡萄糖增加，再经过糖酵解等一系列步骤，产生苹果酸，苹果酸解离的H+可与表皮细胞的K交换，苹果酸根可平衡保卫细胞所吸入的K。气孔关闭时，此过程可逆转。总之，苹果酸与K在气孔开闭中起着互相配合的作用。7、什么叫质壁分离现象？研究质壁分离有什么意义？植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象称为质壁分离。在刚发生质壁分离时，原生质与细胞壁之间若接若离。称为初始质壁分离。把已发生质壁分离的细胞置于水势较高的溶液和纯水中，则细胞外的水分向内渗透，使液泡体积逐渐增大因而原生质层与细胞壁相接触，恢复原来的状态，这一现象叫质壁分离复原。研究质壁分离可以鉴定细胞的死活，活细胞的原生质层才具半透膜性质，产生质壁分离现象，而死细胞无比现象；可测定细胞水势，在初始质壁分离时，此时细胞的渗透势就是水势（因为此时压力势为零）：还可用以测定原生质透性、渗透势及粘滞性等。8、简述蒸腾作用的生理意义。（1）是植物水分吸收和运输的主要动力。（2）促进植物对矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的运输。（3）能够降低叶片的温度，防止植物灼伤。9、解释“烧苗”现象的原因。一般土壤溶液的水势都高于根细胞水势，根系顺利吸水。若施肥太多或过于集中，会造成土壤溶液水势低于根细胞水势，根系不但不能吸水还会丧失水分，故引起“烧苗”现象。10、在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些？（1）作物从幼苗到开花结实，在其不同的生育期中的需水情况不同。所以，在农业生产中根据作物的需水情况合理灌溉，既节约用水，又能保证作物对水分的需要。（2）其次，要注意作物的水分临界期，一般在花粉母细胞、四分体形成期，一定要满足作物水分的需要。（3）其三，不同作物对水分的需要量不同，一般可根据蒸腾系数的大小来估计其对水分的需要量。以作物的生物产量乘以蒸腾系数可大致估计作物的需水量，可作为汇聚灌溉用水量的参数。 第二章 植物的矿质营养 一、名词解释 1.大量元素 2.微量元素 3. .生理酸性盐 4.生理碱性盐 5.生理中性盐 6.单盐毒害7.平衡溶液 8.离子载体9.胞饮作用 10.离子的主动吸收 11. 离子的被动吸收 12.固氮酶 13.根外营养 14、离子拮抗 15.养分临界期 16.再利用元素 17.诱导酶 18.生物固氮 19. 质外体 20.共质体二、填空1、确定某种元素是否为植物必需元素时，常用 法。2、植物对养分缺乏最敏感的时期称为 。3、大量元素包括 共9种，微量元素包括 共7种。CH、O、4、 这所以被称为肥料三要素，这是因为 。5、在16种植物面必需元素中，只有 4种不存在于灰分中。6、根吸收矿质元素最活跃的区域是 。对于难于再利用的必需元素，其缺乏症状最先出现在 。7、根外追肥时，喷在叶面的物质进入叶细胞后，是通过 通道运输到植物多部分的。8、根对矿质元素的吸收有主动吸收和被动吸收两种，在实际情况下，以 吸收为主。9、水稻等植物叶片中天冬酰胺的含量可作为诊断 的生理指标。10、矿质元素主动吸收过程中有载体参加，可从下列两方面得到证实： 和 。11、小麦的分檗期和抽穗结实期的生长中心分别是 和 。12、离子扩散的方向取决于 和 的相对数值的大小。13、说明离子主动吸收的三种学说是 、 、和 。14、豆科植物的共生固氮作用需要三种元素参与，它们是 、 和 。三、问答题1、 支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据？并解释之。2、 2、N肥过多时，植物表现出哪些失调症状？为什么？3、为什么将N、P、K称为肥料的三要素？4、肥料适当深施有什么好处？5、举出10种元素，说明它们在光合作用中的生理作用。6、NO3进入植物之后是怎样运输的？在细胞的哪些部分、在什么酶催化下还原成氨？7、是谁在哪一年发明了溶液培养法？它的发明有何意义？8、固氮酶有哪些特性？简述生物固氮的机理。9、设计一个实验证明植物根系对离子的交换吸附。10、钾在植物体内的生理作用是什么？举例说明。11、影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些？12、何为根外营养？其结构基础是什么？它有何优越性？13、试述矿物质在植物体内运输的形式与途径，可用什么方法证明？14、什么是营养临界期及营养最大效率期？它们对作物产量形成有何影响？15、必需矿质元素应具备哪几条标准？目前已知植物必需元素共有多少种？其中大量与微量元素各为多少种？各是指哪些元素？16、目前，生物因素氨的机理之主要内容是什么？ 参考答案一、 名词解释1、大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干重0.1%以上的元素，称为大量元素。植物必需的大量元素是：钾、钙、镁、硫、磷、氮、碳、氢、氧等九种元素。2、微量元素：植物体内含量甚微，占植物体干重的0.01%以下的元素，植物必需的微量元素是铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯等七种元素，植物对这些元素的需要量极微，稍多既发生毒害，故称为微量元素。3、生理酸性盐：对于（NH4）2SO4一类盐，植物吸收NH4较SO4多而快，这种选择吸收导致溶液变酸，故称这种盐类为生理酸性盐。4、生理碱性盐：对于NaNO3一类盐，植物吸收NO3较Na快而多，选择吸收的结果使溶液变碱，因而称为生理碱性盐。5、生理中性盐：对于NH4NO3一类的盐，植物吸收其阴离子NO3与阳离子NH4的量很相近，不改变周围介质的pH值，因而，称之为生理中性盐。6、单盐毒害：植物被培养在某种单一的盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡。这种现象叫单盐毒害。7、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。8、离子载体：是一些具有特殊结构的复杂分子，它具有改变膜透性，促进离子过膜运输的作用。如缬氨霉素、四大环物等。9、胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的攫取物质及液的过程。10、离子的主动吸收：又称主动运输，是指细胞利用呼吸释放的能量作功而逆着电化学势梯度吸收离子的过程。11、离子怕被动吸收：是指由于扩散作用或其它物理过程而进行的吸收，是不消耗代谢能量的吸收过程，故又称为非代谢吸收。12、固氮酶：固氮微生物中具有还原分子氮为氨态氮功能的酶。该酶由铁蛋白和钼铁蛋白组成，两种蛋白质同时存在才能起固氮酶的作用。13、根外营养：植物除了根部吸收矿质元素外，地上部分主要是叶面部分吸收矿质营养的过程叫根外营养。14、离子拮抗：在单盐溶液中加入少量其它盐类可消除单盐毒害现象，这种离子间相互消除毒害的现象为离子拮抗。15、养分临界期：作物对养分的缺乏最敏感、最易受伤害的时期叫养分临界期。16、再利用元素：某些元素进入地上部分后，仍呈离子状态，例如钾，有些则形成不稳定化合物，不断分解，释放出的离子（如氮、磷）又转移到其它需要的器官中去。这些元素就称为再利用元素或称为对与循环的元素。17、诱导酶：又叫适应酶。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。如水稻幼苗本来无硝酸还原酶，但如将其在硝酸盐溶液中培养，体内即可生成此酶。18、生物固氮：微生物自生或与植物（或动物）共生，通过体内固氮酶的作用，将大气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。19、质外体：植物体内原生质以外的部分，是离子可自由扩散的区域，主要包括细胞壁、细胞间隙、导管等部分，因此又叫外部空间或自由空间。20、共质体：指细胞膜以内的原生质部分，各细胞间的原生质通过胞间连丝互相串连着，故称共质体，又称内部空间。物质在共质体内的运输会受到原生质结构的阻碍，因此又称有阴空间。二、填空1、 溶液培养2、 营养临界期3、C、H、O、N、P、K、Ca、Mg和S；Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo和Cl4、N、P、K 植物对其需量较大，而土壤中往往又供应不足。5、C、H、O、N6、根毛区，幼嫩组织7、韧皮部8、主动9、氮（N）10、饱和效应；离子竞争11、腋芽；种子12、化学势梯度；电势梯度13、阴离子呼吸学说；载体学说；离子泵学说。14、Fe、Mo、Co三、问答题1、支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据？并解释之。（1）选择吸收。不同的离子载体具有各自特殊的空间结构，只有满足其空间要求的离子才能被运载过膜。由于不同的离子其电荷量和水合半径可能不等，从而表现出选择性吸收。例如，细胞在K和Na浓度相等的一溶液中时，即使二离子的电荷相等，但它们的水合半径不等，因而细胞对K的吸收远大于对Na的吸收。（2）竞争抑制。Na的存在不影响细胞对的K吸收，但同样是第一主族的+1价离子Rb的存在，却能降低细胞对K的吸收。这是因为不仅Rb所携带的电荷与K相等，而且其水合半径也与K的几乎相等，从而使得Rb可满足运载K的载体对空间和电荷的要求，结果表现出竞争抑制。（3）饱和效应。由于膜上载体的数目有限，因而具有饱和效应。2、N肥过多时，植物表现出哪些失调症状？为什么？叶色墨绿，叶大而厚且易披垂、组织柔嫩、茎叶疯长、易倒伏和易感病虫害等。这是因为N素过多时，光合作用所产生的碳水化合物大量用于合成蛋白质、叶绿素和其它含氮化合物，使原生质含量大增，而用于合成细胞壁物质（纤维素、半纤维素和果胶物质等）的光合产物减少。这样一来，由于叶绿素的合成增加，因而表现出叶色墨绿；原生质的增加使细胞增大，从而使叶片增大增厚，再加上原生质的高度水合作用和细胞壁机械组织的减少，使细胞大而薄，且重，因而叶片重量增加，故易于披垂；由于光合产物大理用于原生质的增加，而用于细胞壁物质的合成减少，因而表现出徒长和组织柔嫩多汁，其结果就是易于倒伏和易感病虫害。3、为什么将N、P、K称为肥料的三要素？因为植物对N、P、K这三种元素的需要量较大，而土壤中又往往供应不足，成为植物生长发育的明显限制因子，对于耕作土壤更是如此。当向土壤中施加这三种肥料时，作物产量将会显著提高。所以，将N、P、K称为肥料的三要素。4、肥料适当深施有什么好处？因为表施的肥料氧化剧烈，且易于流失和挥发，对肥尤其如此。所以，肥料适当深施可减少养分的流失、挥发和氧化，从而增加肥料的利用率，并使供肥稳而久。此外，植物根系生长具有趋肥性，所以肥料适当深施还可使作物根系深扎，植株健壮，增产显著。5、举出10种元素，说明它们在光合作用中的生理作用。（1）N：叶绿素、细胞色素、酶类和膜结构等的组成成分。（2）P：NADP为含磷的辅酶，ATP的高能磷酸键为光合碳循环所必需；光合碳循环的中间产物都是含磷酸基因的糖类，淀粉合成主要通过含磷的ADPG进行；促进三碳糖外运到细胞质，合成蔗糖。（3）K：气孔的开闭受K泵的调节，K也是多种酶的激活剂。（4）Mg：叶绿素的组成成分，一些催化光合碳循环酶类的激活剂。（5）Fe：是细胞色素、铁硫蛋白、铁氧还蛋白的组成成分，促进叶绿素合成。（6）Cu：质兰素（PC）的组成成分。（7）Mn：参与氧的释放。（8）B：促进光合产物的运输。（9）S：FeS蛋白的成分，膜结构的组成成分。（10）C：光合放氧所需（或Zn：磷酸酐酶的组成成分等）。6、NO3进入植物之后是怎样运输的？在细胞的哪些部分、在什么酶催化下还原成氨？植物吸收NO3后，可以在根部或枝叶内还原，在根内及枝叶内还原所占的比值因不同植物及环境条件而异，苍耳根内无硝酸盐还原，根吸收的NO3就可通过共质体中径向运输。即根的表皮 皮层 内皮层 中柱薄壁细胞 导管，然后再通过根流或蒸腾流从根转运到枝叶内被还原为氨，再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质，在光合细胞内，硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下，在细胞质内进行的，亚硝酸还原为氨则在亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内进行。在农作物中，硝酸盐在根内还原的量依下列顺序递减；大麦 向日葵玉米燕麦。同一植物，在硝酸盐的供应量的不同时，其还原部位不同。例如在豌豆的枝叶及根内硝酸盐还原的比值随着NO3 供应量的增加而明显升高。 7、是谁在哪一年发明了溶液培养法？它的发明有何意义？1859年克诺普和费弗尔创立了溶液培养法，变称水培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。由于溶液培养法对每一种矿质元素都能控制自如，所以能准确地肯定植物必需的矿质元素种类，从确定了植物的16种必需元素，为化学肥料的应用奠定了理论基础。这种培养技术不仅适用于实验室研究用，并逐渐广泛用于农业生产。如在沙漠地带采用溶液培养法生产蔬菜，以满足人民生活的需要。8、固氮酶有哪些特性？简述生物固氮的机理。固氮酶的特性：（1）由Fe-蛋白和Mo-Fe-蛋白组成，两部分同时存在才有活性。（2）对氧很敏感，氧分压稍高就会抑制固氮酶的固氮作用，只有在很低的氧化还原电位的条件下才能实现固氮过程。（3）具有对多种底物起作用的能力。（4）是固氮菌的固氮作用的直接产物。NH3的积累会抑制固氮酶的活性。生物固氮的机理可归纳为以下几点：（1）固氮是一个还原过程，要有还原剂提供电子，还原一分子N2为两分子NH3，需要6个电子和6个H+。在各种固氮微生物中，主要电子供体有丙酮酸、NADH、NADPH、H2，电子载体有铁氧还蛋白（Fd）、黄素氧还蛋白（Fld）等。（2）固氮过程需要能量。由于N2具有键能很高的三价键（NN），要打开它需要很大的能量。大约每传递两个电子需45个ATP，整个过程至少要1215个ATP。（3）在固氮酶作用下，把氮素还原成氨。9、设计一个实验证明植物根系对离子的交换吸附。（1）选取根系健壮的水稻（可小麦等）幼苗数株，用清水漂洗根部，浸入0.1%甲烯蓝溶液中23分钟，将已被染成蓝色的根系移入盛有蒸馏水的烧杯中，摇动漂洗数次，直到烧杯中的蒸馏水不再出现蓝色为止。（2）将幼苗分成数量相等的两组，一组根系浸入蒸馏水中，另一组根浸入10%氯化钙溶液中，数秒钟后可见氯化钙溶液中的根系褪色，溶液变蓝，而蒸馏水中的根系不褪色，水的颜色无变化或变化很小。这说明根系吸附的带正电荷的甲烯蓝离子与溶液中的钙离子发生了交换吸附，甲烯蓝离子被交换进入溶液中，使溶液变蓝。10、钾在植物体内的生理作用是什么？举例说明。钾不是细胞的结构成分，但它是许多酶的活化剂。目前已知K在细胞内可作为60多种酶的活化剂。例如谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、苹果酸脱氢酶、丙酮酸激酶等，所以K在蛋白质代谢、碳水化合物代谢及呼吸作用中有重要作用。钾在细胞中是构成渗透势的重要成分，对水分的吸收、转动有重要作用；K还能调节气孔开闭，从而调节蒸腾作用。此外，在光合电子传递和线粒体内膜电子传递中，K可用对应离子向相反的方向转移到膜的一侧，从而维持了跨膜的H+梯度，促进了光合磷酸化和氧化磷酸化的进行。K可以促进碳水化合物的运输，特别是对块茎，块根作物施用K肥可有效提高块根、块茎的产量。钾还可以提高作物的抗旱性和抗倒伏能力。11、影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些？1、温度，在一定温度范围内，随土温升高而加快；2、通气状况，在一定范围内，氧气代应越好，吸收矿质越多；3、溶液浓度，在较低浓度范围内，随浓度升高而吸收增多。20、何为根外营养？其结构基础是什么？它有何优越性？植物地上部分吸收矿物养料之过程叫做根外营养。其结构基础是外连丝。其优越性表现在：在作物生育后期吸肥能力衰退时，或营养临界期时，可以之外补充营养；可避免一此肥料（如磷肥）的土壤固定；补充植物所需微量元素，此法用量少、见效快。12、试述矿物质在植物体内运输的形式与途径，可用什么方法证明？用伤流液分析结果可以证明，植物体内矿质运输之形式：N氮基酸酰胺；PP，SSO42-，金属离子则以离子状态运输。矿物质在植物体内运输的途径是：根部吸收的矿物质主要在木质部内向上运输，叶片吸收的矿质则重要在韧皮部内向下运输，同时存在侧向运输。13、什么是营养临界期及营养最大效率期？它们对作物产量形成有何影响？营养临界期是指作物对于营养缺乏最为敏感的时期，是施肥的关键时期。该期如缺肥，则作物生长发育将受到显著影响，导致作物减产。一般为幼苗期，营养最大效率期是指作物一生中，对于生长发育尤其是产量形成，施肥效果最好、施肥量最大的时期，一般为生殖生长期。适时适量地控制这两个时期之营养供给，对于产量形成与高低有重要作用。14、为什么说施肥增产的原因是间接的？主要表现在哪些方面？施用肥料大部分是无机肥料，而作物的干物质和产品都是有机物，矿物质只占植株干重的小部分（百分之几到十几），大部分干物质都是通过光合作用形成的，所以，施肥增产的原因是间接的。主要表现在：施肥可增强光合性能，如增大光合面积，提高光合能力。延长光合时间，利于光合产物分配利用等等，可见施肥增产的实质在于改善光合性能。另外，施肥还能改善栽培环境，特别是土壤条件。15、必需矿质元素应具备哪几条标准？目前已知植物必需元素共有多少种？其中大量与微量元素各为多少种？各是指哪些元素？三条标准：（1）缺乏之时发育障碍不能完成生活史；（2）除去该元素时表现出特异， 可由加入该元素而恢复正常；（2）在营养生理上表现出直接效果，而不是由土壤性质或微生物的改变而间接作用产生。大量元素9种：C、H、O、N|、P、K、Ca、Mg、S微量元素7种：Fe、Mn、B、Zn、Cn、Mo、Cl16、目前，生物因素氨的机理之主要内容是什么？（1）固氮是还原过程，需还要剂Fd还，等提供电子；（2）因氮过程需Mg参与，需要也只能是由ATP提供能量。（3）在固氮酶作用下，把N2还原成氨。 第三章 植物的光合作用一、 名词解释1. 光合作用 2. 光合强速率 3. 原初反应 4. 光合电子传递链 5.PQ穿梭6. 同化力 7. 光呼吸 8.荧光现象 9. 磷光现象 10.光饱和点11.光饱和现象 12.光补偿点 13.光能利用率 14. CO2饱和点 15.CO2补偿点16.光合作用单位 17. 作用中心色素 18.聚光色素 19.希尔反应 20.光合磷酸化21.光系统 22.红降现象 23.双增益效应 24.C3植物 25.C4植物 26.量子产额 27.量子需要量 28. 光合作用午睡现象二、填空1、叶绿素a吸收的红光比叶绿素b偏向 方面，而在兰紫光区域偏向 方面。2、矿质元素 是叶绿素的组成成分，缺乏时不能形成叶绿素，而 等元素也是叶绿素形成所必需的，缺乏时也产生缺绿病。3、叶绿素卟啉环中的镁被（ ）置换后，形成去镁叶绿素，被（ ）置换后仍呈绿色。故制备浸制标本时，常用（ ）溶液处理。4、光合作用是一个氧化还原过程，其反应的特点是 、 、 。5、植物光合作用可利用的波长范围为（ ）纳米，叶绿素吸收高峰在（ ）光区和（ ）光区；类胡萝卜素吸收高峰在（ ）光区。6、光合作用的光反应是在叶绿体的 进行的，CO2的固定和还原则是在叶绿体的 中进行的。7、光合作用中水的光解是与 电子传递相偶联的，1分子水的光解需要吸收 个光量子。8、阴生植物的叶绿素a/b比值，比阳生植物 ，高山植物的叶绿素a/b比值比平原地区植物 ，同一植物在强光条件下，其叶绿素a/b比值比弱光条件下的 ，同一叶片随着叶龄的增加，叶绿素a/b比值亦随之 。9、叶绿素与类胡萝卜素的比值一般是 ，叶绿素a/b比值是：c3植物为 ，c4植物为 ，而叶黄素/胡萝卜素为 。10、叶绿素可分为 、 、 、 四种，所有的绿色植物都含有 。11、光合作用原初反应的主要步骤是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。12、在光合作用中具有双重催化功能的酶是（ ）。它可以催化（ ）反应和（ ）反应。13、根据现代概念，光合作用机理可分为（ ）、（ ）、（ ）及（ ）四个相互联系的环节。 14、CAM植物的气孔夜间（ ），白天（ ），夜间通过（ ）酶羧化CO2生成大量的（ ）运往（ ）贮藏，黎明后又转入细胞质，氧化脱羧，所以傍晚的pH值（ ），黎明前的pH值（ ）。15、在光合碳循环中RuBP羧化酶催化（ ）和（ ）生成（ ）；PEP羧化酶催化（ ）和（ ）生成（ ）。16、光合作用中淀粉的形成是在 中进行的，蔗糖的合成则是在 中进行的。17、写出下列生理过程所进行的部位：（1）光合磷酸化 ；（2）HMP途径 ；（3）C4植物的C3途径 。18、水分亏缺降低光合速率的原因可能是在下列几方面： 、 、 。19、光影响光合作用的原因主要表现在下列四个方面 、 、 、 。20、从光合作用的观点看，影响作物经济产量的五个因素是： 、 、 、 、 。21、CAM植物的含酸量是白天比夜间 ，而碳水化合物量则是白天比夜间 。22、光呼吸的底物是 ，光呼吸中底物的形成和氧化分别在 、 和 这三个细胞器中进行的。三、问答题1、从植物生理与作物高产角度试述你对光呼吸的评价2、叶色深浅与光合作用有何关系？为什么？3、是谁用什么方法证明光合作用释放的氧来源于水，而不是CO2？4、试述光对光合作用的影响。5、扼要叙述光呼吸过程中乙醇酸的来源。6、何谓光合作用？用什么简便方法证明光合作用的存在。7、试用化学渗透学说解释光合电子传递与磷酸化相偶联的机理。8、根据光合作用碳素同化途径的不同，可以将高等植物分为哪三个类群？9、植物体内水分亏缺使光合速率减弱的原因何在？10、哪些矿质元素影响光合作用速率？为了夺取作物高产，应该如何做到合理施肥？11、比较下列两种概念的异同点：（1）光呼吸和暗呼吸（2）光合磷酸化和氧化磷酸化12、何谓光能利用率？光能利用率不高的原因有哪些？13、何谓限制因子律？是谁在什么时候提出来的？其主要意义何在？14、光合作用的光反应是在叶绿体哪部分进行的？产生哪些物质？暗反应在叶绿体哪部分进行？可分哪几个大阶段？产生哪些物质？15、C3植物和C4植物有何不同之处？ 参考答案一、名词解释1.光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和H2O，制造有机物质，并释放O2的过程。2.光合速率：指光照条件下，植物在单位时间单位叶面积吸收CO2的量（或释放O2的量）。3.原初反应：指植物对光能的吸收、传递与转换，是光合作用最早的步骤，反应速度极快，通常与温度无关。4.光合电子传递链：在光合作用中，由传氢体和传电子体组成的传递氢和电子的系统或途径。5.PQ穿梭：在光合作用电子传递过程中，由质体醌在接合电子的同时，接合基质中的质子，并将质子转运到类囊体腔的过程。6.同化力：在光反应中生成的ATP和NADPH可以在暗反应中同化二氧化碳为有机物质，故称ATP和NADPH为同化力。7.光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气，放出CO2的过程。8.荧光现象：指叶绿素溶液照光后会发射出暗红色荧光的现象。9.磷光现象：照光的叶绿素溶液，当去掉光源后，叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光，它是由三线态回到基态时所产生的光。这种发光现象称为磷光现象。10.光饱和现象：在一定范围的内，植物光合速率随着光照强度的增加而加快，超过一定范围后光合速率的增加逐渐变慢，当达到某一光照强度时，植物的光合速率不再继续增加，这种现象被称为光饱和现象。11.光饱和点：在一定范围内，光合速率随着光照强度的增加而加快，光合速率不再继续增加时的光照强度称为光饱和点。12.光补偿点：指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。13.光能利用率：单位面积上的植物通过光合作用所累积的有机物中所含的能量，占照射在相同面积地面上的日光能量的百分比。14. CO2饱和点：在一定范围内，光合速率随着CO2浓度增加而增加，当光合速率不再继续增加时的CO2浓度称为CO2饱和点。15.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。16.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。17.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。18.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。19.希尔反应：离体叶绿体在光下所进行的分解水并放出氧气的反应。20.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。21.光系统：由叶绿体色素和色素蛋白质组成的可以完成光化学转换的光合反应系统，称为光系统，植物光合作用有PSI和PSII两个光系统。22. 红降现象：当光波大于685nm时，光合作用的量子效率急剧下降，这种现象被称为红降现象。23.双增益效应：如果用长波红光（大于685nm）照射和短波红光（650nm）同时照射植物，则光合作用的量子产额大增，比单独用这两种波长的光照射时的总和还要高，这种增益效应称为双增益效应24.C3植物：光合作用的途径主要是C3途经的植物，其光合作用的初产物是甘油-3-磷酸25. C4植物：光合作用的途径主要是C4途经的植物，其光合作用的初产物是C4二酸，如草酰乙酸。26.量子产额：指每吸收一个光量子所合成的光合产物的量或释放的氧气的量，又称为量子效率。27.量子需要量：指释放一分子氧或还原一分子二氧化碳所需要的光量子数。一般为810个光量子。28.光合作用午睡现象：在正午光照较强的情况下，有些植物的光合速率会急剧降低，甚至光合速率为零。这种现象称为光合作用午睡现象。二、填空1、长光波 短光波2、Mg Fe、Mn、Cu、Zn3、H+ Cu2+ 醋酸铜 4、水被氧化为分子态氧 CO2被还原到糖的水平 同时发生日光能的吸收、转化与贮藏。5、390760 兰紫 红 兰紫6、类囊体膜 叶绿体间质7、非环式 48、低 高 高 降低9、3：1 3：1 4：1 2：110、叶绿素a、b、c、d 叶绿素a11、光能的吸收和色素分子激发态的形成 天线色素分子之间激发能的传递 作用中心对电子激发能的捕获 电荷分离12、Rubisco核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶 羧化 加氧13、原初反应 光合电子传递 光合磷酸化 碳同化14、开启 关闭 PEP羧化酶 苹果酸 液泡 高 低15、核酮糖1，5双磷酸 二