植物生理学总结.doc

植物生理学总结.第一章 植物的水分生理1、植物体内的水分存在形式自由水：参与各种代谢作用，它的含量制约着植物的代谢强度。自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。束缚水：不参与代谢作用，但植物要求低微的代谢强度去度过不良的外界条件，因此束缚水含量与植物抗性大小有密切关系2、水势的概念（必考）水溶液的化学势与纯水的化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商3、渗透作用水分子通过半透膜，由水势高的系统向水势低的系统移动的现象，称为渗透（osmosis）。4、根系吸水的部分，途径，动力部位：根尖，吸水能力依次为根毛区，根冠，分生区，伸长区。途径：质外体途径：水分通过细胞壁，细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，所以这 种移动方式速度快 跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要通过两次质膜，还要通过液泡膜，故称跨膜途径 共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢共质体途径和跨膜途径统称为细胞途径，这三条途径共同作用是根部吸收水分动力：根压、蒸腾拉力。（根内外水势差产生原因） 根压：根系生理活动引起液体从根部上升的压力。 蒸腾拉力：蒸腾作用产生的吸水力。叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。蒸腾拉力为主要原因。5、蒸腾作用的概念、指标（蒸腾系数、蒸腾速率）概念：植物体内的水分以气体状态向外界扩散的生理过程。指标：蒸腾系数：形成1g干物质所消耗的水分克数。 蒸腾速率：单位时间单位叶面积散失的水量。 蒸腾效率（比率）：形成干物质g / 消耗1Kg水。6、脱落酸对气孔运动脱落酸促使气孔关闭，其原因是：脱落酸会增加胞质Ca2+浓度和胞质溶胶pH，一方面抑制保卫细胞质膜上的内向K+通道蛋白活性，抑制外向K+通道蛋白活性。促使细胞内K+浓度减少，与此同时，脱落酸活化外向Cl通道蛋白，Cl外流，保卫细胞内Cl浓度减少，保卫细胞膨压就下降，气孔关闭7、气孔运动的三个学说（1）淀粉糖互变学说保卫细胞的水势变化是由淀粉糖的变化影响的。（2）无机离子吸收学说保卫细胞的水势变化是由无机离子调节的。（3）苹果酸生成学说K+是保卫细胞渗透势发生变化的重要因素。保卫细胞里的K+是部分地或大部分被苹果酸平衡的。8、解释高大乔木水分上升运动的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成为内聚力学说，相同分子之间有相互吸引的力量，称为内聚力，水分子的内聚力很大，据测定，植物细胞中水分子的内聚力竟达20MPa，高大乔木的张力2-3MPa，水分子内聚力比水柱张力大，故可使水柱不断上升。9、影响蒸腾作用的内外因素外因：光照（最主要），空气相对湿度，温度，风内因：气孔和气孔下腔，叶片内部面积大小。 气孔频度和气孔大小直接影响内部阻力，在一定范围内，气孔频度大且气孔大时，蒸腾较强，反之则弱。气孔下腔容积大的，即暴露在气孔下腔的湿润细胞壁面积大，不断补充水蒸气，保持较高的相对湿度，蒸腾快，否则较慢。第二章 植物的矿质营养1、必需营养元素的概念、种类、标准概念：（1）完成植物整个生长周期不可缺少的 （2）在植物体内的功能是不能被其他元素代替的 （3）直接参与植物的代谢作用的种类：大量元素 9种：浓度通常高于0.1%。 碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁 微量元素8种：浓度通常不高于10010-6 % 铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯、镍 标准：(1) 必需性：是植物正常生长、生殖所必需的元素，若缺乏该元素，则植物不能完成其生活史。(2) 不可替代性：其作用不能为其他元素所代替。植物所出现的缺素症只能为该元素所纠正。(3) 直接功能性：其作用必需是直接的，而不是因为土壤、培养液体或者介质的物理、化学或微生物等因素的间接作用。2、主要元素N、P、S、Zn缺素症状缺N症状：1）生长受抑，（早、明显） 2）叶子缺绿（色淡、发红）老叶-新叶 3）茎、叶柄、叶脉呈紫色（糖累积，促进花青素形成）缺P： 1）生长缓慢（分蘖减少、幼嫩根茎叶生长受阻） 2）叶暗绿 老叶-幼叶 3）茎、叶脉呈紫色。缺K： 叶出现缺绿斑块，叶缘、叶尖坏死，卷曲死亡 由老叶-幼叶 植物茎杆柔弱、易倒伏、抗性低 植物呈莲座状或丛生 3、细胞吸收矿质元素的方式方式：被动吸收：不需要细胞代谢提供能量，顺电化学势梯度吸收矿质元素。主动吸收：利用细胞代谢提供能量，逆电化学势梯度吸收矿质元素。胞饮作用：4、细胞质膜上与离子转运有关的蛋白质是哪几类通道（channel）蛋白：或离子通道载体（carrier）蛋白：或离子载体5、根系吸收矿质元素的部分和途径部位：主要在根毛区。6、单盐毒害，离子拮抗，生物固氮，平衡浓度，营养最大效率期，初级主动运输。单盐毒害：将植物培养在单一种盐类溶液中，即使这种盐是植物生长必需，而且浓度很低，对植物仍然具有毒害作用离子拮抗：单盐分对植物具有毒害作用，当加入少量其它元素时，便会解除毒害。这种不同离子间能相互解除毒害的现象离子对(拮) 抗作用。生物固氮：某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程平衡浓度：指平衡状态时，在溶液中存在的每种型体（species）的浓度7、根系吸收水分与吸收矿质营养元素的异同点相对独立性： （1）两个不同的过程，矿质的进入并不与水分成正比； （2）水分吸收是被动为主，矿物吸收则以主动为主。相关性：矿质必需溶解在水里，随蒸腾液流上运；蒸腾强度高时，水分吸收快，矿质吸收也加快；矿质的吸收将促进水分的吸收（水分主动吸收）。8、物质跨膜运输的机制（有机质，水，营养元素）被动运输：水主动运输：有机质，营养元素胞吞与胞吐第三章 光合作用1.叶绿素的吸收峰，范围（红光、蓝紫光），色素种类 叶绿素主要有叶绿素a叶绿素b两种，吸收峰为蓝紫光区（430450）红光区（640660） 光合色素主要有两类：叶绿素和类胡萝卜素，排列在类嚢体膜上。 叶绿素包括叶绿素a叶绿素b；类胡萝卜素包括叶黄素和胡萝卜素2.原初反应：（光合作用的起始阶段）中心色素分子吸收光能或接受其他色素分子传递能量，处于激发态；被激发的电子转移到其他分子。产生电荷分离，发生氧化还原的化学反应。 Or 光合作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程。其中包括对光能的吸收、传递和转换的过程。HIll反应：在光照下，离体叶绿体类嚢体能将含有高铁的化合物还原为低铁化合物并释放氧的过程。 红降现象：照射波长在586685之间，小球藻量子效率大体相等，当波长超过685时，量子效率显著降低的现象。 双光增益：远红光条件下产生红降现象，当补充较短波的光时，量子产量恢复，并且增益，将这种双光促进光合效率的现象成为双光增益。3.光系统I，II的作用特点（中心色素、作用、特点） 光系统II：中心色素为P680 功能：利用光能氧化水和还原质体醌 特点：光水解和放氧，将电子传递至光系统I 分布：类嚢体垛叠区光系统I：中心色素：P700 功能：将电子从PC传递给铁氧还蛋白 特点：产生NADPH 分布：类嚢体非垛叠区4.光反应暗反应发生部位 光反应发生在类嚢体的膜上，暗反映发生在类嚢体的基质中5光合电子传递的类型特点 光合电子传递是指在原初反应中产生的高能电子经过一系列的电子传递体，传递到NADP+，产生NADPH的过程。传递途径有三种：非环式电子传递、环式电子传递和假环式电子传递 非环式电子传递特点：PSI和PSII同时受光激发，串联起来推动电子传递，从水中夺电子并最终传递到NADP+产生O2和NADPH。 环式电子传递特点：PSI受光激发而PSII未受光激发时，PSI产生的电子传递给Fd，通过Cytb6f复合体和PC返回PSI 假环式电子传递：与非环式相似，只是水裂解的电子不传给NADP+，而是传给O2形成超氧阴离子自由基。 光合磷酸化是指光合作用中由光驱动并贮存在跨类嚢体膜的质子梯度的能量把ADP和磷酸合成ATP的过程。光合磷酸化有两种类型：非循环光合磷酸化和循环光合磷酸化 光合电子传递和光合磷酸化都是光反应的两个重要的过程6.非环式光合磷酸化每分解两分子的水放出1mol o2、传递4mol电子、积累8mol H质子、产生3mol ATP、2mol NADPH7.碳同化途径多样性和异同点（C3、C4、CM） 碳同化即CO2的同化，有C3、C4、CM三种途径 C3途径Co2固定的最初产物为三碳化合物 包括羧化阶段、还原阶段和更新阶段 C4途径二羧酸途径 CM途径景天科植物酸代谢途径 三种途径的相同点：都是将二氧化碳固定为有机物的过程不同点：1.Co2的受体不同：C3途径的受体是RUBP，C4和CM途径受体是PEP 2.C3植物Co2经过一次固定，而C4和CM植物Co2经过两次固定，C4植物在同一时间的不同细胞进行（叶肉细胞和维管束鞘细胞），CM植物在同一细胞的不同时间进行（夜晚气孔开放，白天气孔关闭） 3.C4植物的光合效率最高，C3其次，CM的效率最低，仅为C3的1/2,C4的1/38.光呼吸的概念 发生部位及生理意义 光呼吸植物的绿色细胞依赖光照，吸收氧气释放二氧化碳的过程 发生部位：在叶绿体（RUBP的氧化、甘油酸形成3PGA）、过氧化体（乙醇酸的氧化、丝氨酸形成羟基丙酮酸）和线粒体（甘氨酸合成丝氨酸释放CO2） 生理意义：1.提供氨基酸有利于蛋白质的形成 2.排除过剩的同化力ATP 3.清除乙醇酸减少毒害作用，保持光合作用的正常运行9. C3、C4、CM植物在解剖和光合性能上的差异 1.叶片结构C4植物的叶片维管束鞘薄壁细胞外侧有一层或几层叶肉细胞，从横切面看似花环。C4植物的叶片维管束鞘薄壁细胞比较大，叶绿体数目少且无基粒或基粒发育不良；叶肉细胞叶绿体数目多，有基粒。C3植物没有花环型结构，维管束鞘周围的叶肉细胞排列疏松，维管束鞘薄壁细胞较小，不含或含很少量叶绿体。C4植物在维管束鞘薄壁细胞中积累淀粉，C3植物淀粉积累在叶肉细胞中。 2.光合特性 C4植物的光合效率最高，C3其次，CM的效率最低，仅为C3的1/2,C4的1/3 C4植物的光合作用强与PEP羧激酶的活性较强（对CO2的亲和力大）和光呼吸弱有关。10.光合同化产物运输部位、形式及方向 运输途径1.短距离运输：（1）胞内运输 （2）胞间运输共质体运输、质外体运输、替代运输 2.长距离运输：韧皮部导管 运输形式：主要形式为蔗糖，其他形式有蔗糖衍生物：棉子糖，水苏糖、甘露醇等 运输方向：从源至库的运输11.光合速率：通常是指单位时间单位叶面积吸收CO2的量、放出O2的量、或积累的干物质的量。 光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合作用中吸收的二氧化碳与光呼吸和呼吸作用过程中放出的二氧化碳等量时的光照强度。 Co2补偿点：当光合作用吸收的二氧化碳量等于呼吸作用放出的二氧化碳量，这时候外界的二氧化碳含量就叫做二氧化碳补偿点。12.光合作用与呼吸作用物质与能量代谢上的区别与联系 光合作用和呼吸作用是植物体内相互对立而又相互依存的两个过程。光合作用是制造有机物，贮藏能量的过程。呼吸作用是分解有机物释放能量的过程。 第四章 呼吸作用1.呼吸作用的种类 有氧呼吸：生活细胞在氧气的参与下，将有机物彻底氧化，同时释放能量的过程 无氧呼吸：在无氧条件下，生活细胞将有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。2.糖分解途径的多样性 糖的分解代谢途径有三种：糖酵解、戊糖磷酸途径、三羧酸循环（柠檬酸循环）。分别在胞质溶胶、胞质溶胶和线粒体质体内进行。 糖酵解：胞质溶胶中的己糖在无氧状态或有氧状态下均能分解成丙酮酸的过程。 三羧酸循环：丙酮酸在有氧的状态下，通过包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解，直至形成水和二氧化碳为止。 戊糖磷酸途径：不经过无氧呼吸生成丙酮酸而进行有氧呼吸的途径。3.糖酵解发生部位，物质与能量转换结果 糖酵解发生在胞质溶胶中，经过磷酸化阶段（将果糖活化为果糖-1，6-二磷酸）、裂解阶段（将果糖-1，6-二磷酸裂解为磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛）和氧化阶段（将3-磷酸甘油醛氧化为丙酮酸 并形成4个ATP和2个NADH和H+）。4.三羧酸循环部位，物质与能量转换结果 三羧酸循环发生在线粒体中，可分为柠檬酸的形成（乙酰COA和草酰乙酸在柠檬酸合酶催化下及水的参与下形成柠檬酸并放出COA-SH）、氧化脱羧（包括异柠檬酸的形成及氧化脱羧，-酮戊二酸氧化脱羧和琥珀酸的生成，此阶段释放CO2合成ATP）和草酰乙酸的再生（琥珀酸重新生成草酰乙酸）三个阶段。（由于丙酮酸不能直接进入TCA环，所以在三羧酸循环开始前要进行氧化脱羧形成乙酰COA）5.呼吸电子传递链的概念和两种呼吸传递体（电子。H） 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仙子传递途径，传递到分子氧的总过程。组成电子传递链的传递体可分为氢传递体和电子传递体。 氢传递体：传递氢（包括质子和电子），有下列几种NAD、NADP、FMN和FAD，她们都能进行氧化还原反应。 电子传递体：只传递电子，包括细胞色素体系和铁硫蛋白。6.氧化磷酸化概念。部位 氧化磷酸化：生物氧化中，电子经过线粒体的电子传递链传递到氧，伴随ATP合酶催化，使ADP合成ATP的过程。此过程发生在线粒体中。7.末端氧化酶概念，多样性 末端氧化酶：是把底物的电子通过通过电子传递系统最后传递给分子氧并形成水或过氧化氢的酶类。 此酶是是一个具有多样性的系统，多种多样的氧化酶系统，适应不同底物不同环境条件，保证植物的正常生命活动。 存在于线粒体内的有：细胞色素氧化酶（是植物体最主要的末端氧化酶，承担细胞内约80%的耗氧量。作用是接受Cytc传来的电子。经过Cyta和Cyta3再将电子传递给氧气使其激活，与质子结合成水。）和交替氧化酶（抗氰呼吸的末端氧化酶）。 存在与线粒体外的还有：酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶和黄素氧化酶等。8.抗氰呼吸概念，电子传递特点，末端氧化酶生理意义 抗氰呼吸：在氰化物存在下，某些植物的呼吸不受抑制的呼吸。 电子传递特点：抗氰呼吸中NADH脱下的的电子只通过复合体I而不经过复合体和，即从UQ库传来的电子被交替氧化酶截住，直接交给分子氧。不过交替氧化酶与氧气的亲和力低，因此传递效率低。 生理意义：1. 利于授粉：抗氰呼吸使得花序温度提高，花序的呼吸速率提高，产热爆发时会发出一些化学物质，其气味引诱昆虫帮助授粉。 2. 能量溢流：交替途径发热耗去过多的碳的积累，以免干扰源-库的关系，抑制物质运输。 3. 增强抗逆性：逆境大部分会一直线粒体呼吸，交替途径从电子传递链送出电子，可以组织UQ库电位的过度产生。9.呼吸速率：植物最常用的生理指标，可以用植物的单位鲜重、干重或原生质表示，或者在一定时间内放出的CO2的体积、或吸收的氧气的体积来表示。 呼吸商：表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。指在一定时间内，植物组织放出的CO2的物质的量与吸收O2的物质的量的比率。 温度系数：由于温度升高10C而引起的反应速率的增加。10.呼吸作用与果实种子贮藏的关系 与果蔬贮藏：果蔬贮藏可以应用降低氧气的浓度或降低温度的原理，以减少呼吸。因为果蔬本身可以进行呼吸从而放出CO2，也可以采用自体保藏法-即密封低温利用植物自身产生的CO2抑制呼吸作用。 与种子贮藏：要使种子贮藏安全，首先要将其晒干。因为含水量多的时候往往会导致呼吸作用的增加。之后再干燥低温贮藏。第五章 植物激素1.植物激素的种类、结构和特点 生长素IAA化学本质是吲哚乙酸，除了IAA外，植物体内还有其他生长素类物质，如苯乙酸、吲哚丁酸等。其存在有三种形式：游离态，结合态和束缚态。合成部位主要包括：分生组织、正在生长的幼嫩部分（茎尖、芽、种子及幼叶）运输方式有两种：1、与其他同化产物一样，通过韧皮部运输的被动运输 2.极性运输。生理作用：1.促进细胞和器官的伸长 2.促进细胞分裂 3.不同浓度控制着根的伸长和发育 4.促进花和果实的发育，诱导单性结实 5.控制顶端优势 6.控制离区形成，延缓叶子脱落赤霉素GA 化学本质是一种双萜，由四个，由四个异戊二烯单位组成。其基本结构是赤霉素烷，基本结构是赤霉素烷，有4个环。在赤霉素烷上，由于双链羟基数目和位置的不同，形成了多种赤霉素。 存在有三种形式：游离态、结合态和束缚态 合成的部位包括正在发育的种子、茎叶、幼叶和根尖 运输方式是由合成部位向生长中心的非极性运输。 生理作用：1.促进细胞和茎（节间）的生长，与IAA有协同作用。 2.促进细胞分裂 3.促进单性结实 4.增强顶端优势 5.解除种子和芽的休眠，促进萌发 6.诱导水解酶的生成，-淀粉酶 脱落酸ABA化学本质是一种以异戊二烯为基本单位组成的含15个碳的倍半萜羧酸生理作用：1.促进器官脱落 2.诱导种子和芽休眠 3.抑制生长和加速衰老 4.调节七孔的开闭 乙烯Eth简单的不饱和碳氢化合物 C2H2生理作用：1.促进果实成熟 2.引起叶的偏上性生长和植物的三重反应 3.诱导脱落 4.刺激此生物质的排出 细胞分裂素CTk化学本质是腺嘌呤的衍生物，当第六位氨基、第二位碳原子和第九位氮原子伤的氢原子被取代时，则形成各种不同的细胞分裂素主要在根部的根尖、嫩梢合成运输方式为非极性运输生理作用：1.促进细胞分裂 2.促进芽的发生（CTK和IAA的比例不同 诱导愈伤组织像不同方向分化） 3.解除顶端优势 4.解除种子休眠 5.推迟衰老和营养物质移动 2.ABA的生理作用（生长素+ABA）ABA天然存在形式ABA天然存在形式是右旋的，多为顺势结构生理作用：1.促进器官脱落 2.诱导种子和芽休眠 3.抑制生长和加速衰老 4.调节七孔的开闭ABA与IAA作用拮抗，IAA诱导H+的分泌使细胞松弛 ABA抑制H+分泌，抑制细胞酸化和伸长3.植物激素：指一些在植物体内合成，并从生产之处运到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物。 生长调节剂：是指一些具有植物激素活性的人工合成的物质。 三重反应：植物对乙烯的特殊生长反应，即抑制伸长生长，促进横向生长，地上部分失去负向重力性生长极性运输：是指生长素只能从植物体的形态学上端向下端运输。4.ABA在植物抗逆性中的作用，乙烯催熟机理 ABA作为抗逆激素主要体现在其可以调控气孔的开闭。机理为ABA-打开原生质膜K+外流通道K+外流保卫细胞失水气孔关闭由于其引起气孔关闭便可以降低蒸腾作用，防止水分过度流失，起到抵抗干旱恶劣环境的作用。乙烯催熟机理：1.促进了纤维素酶和果胶酶的形成，水解纤维素和果胶，促进成熟和脱落。 2.改变了原生质膜的透性，加速了呼吸，利于果实成熟。5.植物如何调控体内自由生长素的浓度 第六章 光形态建成1.生长大周期：在植物生长过程中，无论是细胞、器官或整个植株的生长速率都表现出慢快慢的规律。即开始时生长缓慢，以后逐渐加快，达到最高点后又减缓以至停止。生长的这三个阶段总合起来叫做生长大周期。 生物钟： 顶端优势：植物的顶芽优先生长而侧芽受抑制的现象。 向光性：植物生长器官受单方向光照射而引起生长弯曲的现象称为向光性。 光形态建成：依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成2.植物生长相关性表现在哪几方面 植物体是各个部分的统一整体，因此，植物各部分的生长互相有着极为密切的关系。表现在1.根和地上部的相关性；2.主茎和侧枝的相关性；3.营养生长和生殖生长的相关性。3.光受体种类及作用 存在至少三种光受体1.光敏色素：感受红光及远红光区域的光 2.隐花色素和向光素：感受蓝光和近紫外光区域的光 3.UVB受体：感受紫外区B区域的光4.光敏色素的概念及两种类型 光敏色素是指植物体内含量甚微的易溶于水的浅蓝色的色素蛋白质。 光敏色素有两种类型：红光吸收型（Pr）：吸收高峰在660nm；远红光吸收型（Pfr）：吸收高峰在730nm。5.调控植物高生长的激素种类和作用 第七章 成花生理1.光周期：在一天之中，白天和黑夜交替的现象或白天和黑夜的相对长度。 临界日常：植物需要的最低限度的光周期 临界暗期：在昼夜周期中短日植物能够开花的最短暗期长度。 光周期诱导：能够产生光周期效应的处理 春化作用：低温诱导植物开花的过程2.春化作用感受部位和春花温度范围 接受低温影响的部位是茎尖端的生长点和嫩叶，凡是具有分裂能力的细胞都可以接受春花刺激。 低温是春化作用的主要条件，他的有效温度介于010C，最适温度是17C如果温度低于零度一下，代谢即被抑制，不能完成春化过程。3.暗期间断对植物成花影响 假如在足以引起短日植物开花的暗期内。当接近暗期中间的时候，被一个足够强度的闪光所间断，短日植物便不能开花，长日植物却能开花。4.光周期刺激的感受及传递 通常植物生长到一定程度后才有可能接受光周期诱导。 接受光周期的部位是叶，诱导开花部位是茎尖端的生长点。叶和茎尖生长点之间隔着叶柄和一段茎，因此出现传导的问题。植物产生的开花刺激物，通过韧皮部由叶运输到茎尖生长点。5.春化作用及光周期理论在花卉生产中的应用 （1）人工春化，加速成花（闷麦法） （2）指导引种 （3）控制开花第八章 成熟与衰老1.呼吸骤变概念及其与乙烯的关系 呼吸骤变又称呼吸跃变，当果实成熟到一定程度时，呼吸速率首先是降低，然后突然升高，然后又下降的现象。 在果实呼吸跃变正在进行或正要开始前，果实内乙烯的含量有明显升高。乙烯可增加果皮细胞的透性，加强内部氧化过程，促进果实的呼吸作用，加速果实成熟。2