考博高级植物生理学模板

1 水分生理 水分的吸收机理 细胞的吸收 根的吸收 提高抗逆性 水分代谢 植物对水分的吸收 运输 利用和散失的过程 一 细胞吸水的机理 1 渗透吸水 指由于溶质势的下降而引起的细胞吸水 为含有液泡的细胞吸水 2 吸胀吸水 对于无液泡的分生组织和干燥种子来说 主要是依赖于细胞内的亲水性物 质 有较低低的衬质势 二 植物根系吸水 植物根系吸水的方式按动力不同 分为主动吸水和被动吸水两种方式 主动吸水是由 植物根系本身的生理活动而引起的吸水方式 动力来自根压 根压指由于根系生理活动引 起水势下降 导致土壤周围细胞的水分向根部流动 这种是液体从根部上升的压力 被动 吸水是由于枝叶的蒸腾作用而引起根部吸水的方式 动力来自蒸腾拉力 蒸腾拉力指由于 整体作用产生的一些列水势梯度使导管中水分上升的力量 根系吸水的途径 有三条 质外体途径 跨膜途径和共质体途径 质外体途径是指水分通过细胞壁 细 胞间隙等无细胞质部分的移动 速度快 共质体途径是指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 速度较慢 跨膜运输指水分从一个细胞移到另一个细 胞 要通过两次质膜和液泡膜 提高作物抗旱性途径是什么 1 根据作物抗旱特征 可以选择不同抗旱性的作物品种 2 提高作物抗旱性的生理措施 如 抗旱锻炼等 3 施用生长延缓剂如矮壮素等 2 根干旱后怎么告诉叶片 机理 如何做到合理灌溉等人为的因 素 什么叫信号转导 细胞信号转导包括哪些过程 答 通过信号传导 信号转导是指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之 间的一系列分子反应机制 包括四个步骤 第一 信号分子与细胞表面受体的相结合 第二 跨膜信号转换 第 三 在细胞内通过信号转导网络进行信号传递 放大和整合 第四 导致生理生化变化 如何才能做到合理灌溉 合理灌溉是依据作物需水规律和水源情况进行灌溉 调节植物体内的水分状况 满足 作物生长发育的需要 用适量的水取得最大的效果 要做到合理灌溉 就要掌握作物的需 水规律 通过观察作物的灌溉形态指标和生理指标 土壤含水量 并使用喷灌 滴灌 调 亏灌溉 控制性分根交替灌溉等节水灌溉方法 还要注意水温和水质 3 矿质营养 吸收的机制和机理 通过蛋白吸收等形式 如何 指导合理施肥 矿质营养 植物对矿物质的吸收 转运和同化 通称为植物的矿质营养 植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些 1 被动吸收 包括简单扩散 消耗代谢能 2 主动吸收 有载体和质子泵参与 需消耗代谢能 3 胞饮作用 是一种非选择性吸收方式 合理施肥的依据 1 根据形态指标 相貌和叶色确定植物所缺少的营养元素 2 通过对叶片营养元素的诊断 结合施肥 使营养元素的浓度尽量位于临界浓度的周 围 3 测土配方 确定土壤的成分 从而确定缺少的肥料 按一定的比例施肥 4 为什么植物呼吸有多条途径 有什么意义 多条途径都有哪些 5 呼吸与生产 呼吸与植物生长 呼吸与植物消耗和果实催熟的关系 呼吸作用 生活细胞内的有机物 在酶的参与下 逐步氧化分解并释放能量的过程 呼吸作用对植物生命活动具有十分重要的意义 主要表现在以下三个方面 1 为植物生命活动提供能量 除绿色细胞可直接从光合作用获取能量外 其它生命 活动所需的能量都依赖于呼吸作用 2 中间产物为合成作用提供原料 呼吸过程中有机物的分解能形成许多中间产物 其 中的一部分用作合成多种重要有机物质的原料 3 在植物抗病免疫方面有着重要作用 植物受伤或受到病菌侵染时 呼吸作用的一些 中间产物可转化为能杀菌的植保素 以消除入侵病菌分泌物中的毒性 3 植物的呼吸途径 A 糖酵解途径 反应底物 淀粉 蔗糖 进行场所 细胞质内 反应历程三阶段 己 糖磷酸化 磷酸己糖裂解 ATP 和丙酮酸的生成 B 三羧酸循环 反应底物 丙酮酸 场所 线粒体 C 磷酸戊糖途径 反应底物 葡萄糖 场所 细胞质 D 乙醇酸途径 水稻根部特有的 E 乙醛酸途径 油料种子萌发所特有的 植物的呼吸代谢有多条途径 如表现在呼吸底物的多样性 呼吸生化历程的多样性 呼吸链电子传递系统的多样性以及末端氧化酶的多样性等 不同的植物 器官 组织 不 同的条件或生育期 植物体内物质的氧化分解可通过不同的途径进行 呼吸代谢的多样性 是在长期进化过程中 植物形成的对多变环境的一种适应性 具有重要的生物学意义 使 植物在不良的环境中 仍能进行呼吸作用 维持生命活动 6 光反应和暗反应的机理 光反应的能力吸收 传递 转换 叶绿 素的荧光特性是什么 目前荧光技术的开发 结合实际 植物光合作用的光反应和暗反应反应是在细胞的哪些部位进行的 为什么 答 光反应在类囊体膜 光合膜 上进行的 暗反应在叶绿体的基质中进行的 原因 光反应必须在光下才能进行的 是由光引起的光化学反应 类囊体膜是光合膜 为光反应 提供了光的条件 碳反应是在暗处或光处都能进行的 由若干酶催化的化学反应 基质中 有大量的碳反应需要的酶 原初反应是指光合色素分子对光能的吸收 传递与转换过程 光能的吸收 传递和转换过程是通过原初反应完成的 当可见光照到绿色植物上时 聚光系统的色素分子吸收光量子被激发起来 光能在色素分子间以诱导共振方式进行传递 能量可以在相同色素或不同色素分子之间传递 能量传递的效率很高 速度很快 这样就 把大量的光能吸收 聚集 并迅速传递到作用中心色素分子 以进行光反应 聚光色素分 子将光能吸收 传递至作用中心后 使作用中心色素被激发而成为激发态 放出电子给原 初电子受体 中心色素失去的电子可由原初电子供体来补充 于是中心色素恢复原状 而 原初电子供体被氧化 这样不断地氧化还原 就把电子不断地传递给原初电子受体 从而 完成了光能转换为电能的过程 荧光现象 叶绿素溶液在透射光下呈绿色 在反射光下呈红色的现象 可利用叶绿素荧光特性对棉花等作物的杂种优势进行预测 7 植物 C3 C4 的基本过程 特点 特效并结合现代技术应用 如将 C3 植株转变为 C4 如何提高光能利用率 外部因素 C3 途径 即卡尔文循环以 RUBP 为 CO2 受体 CO2 固定后的最初产物为 PGA 的光合途径 为 C3 途径 C4 途径 以 PEP 为 CO2 受体 CO2 固定后的最初产物为四碳双羧酸的光合途径 为 C4 途径 C3 途径可分为羧化 还原 再生 3 个阶段 1 羧化阶段 指进入叶绿体的 CO2 与受体 RuBP 结合 生成 PGA 的过程 2 还原阶段 指 利用同化力将 3 磷酸甘油酸还原为甘油醛 3 磷酸的反应过程 3 再生阶段 甘油醛 3 磷酸 重新形成核酮糖 1 5 二磷酸的过程 特点 C4 植物在叶肉细胞中只进行由 PEP 羧化酶催化的羧化活动 且 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 增加了维管束鞘细胞中的 CO2 浓度 抑 制了鞘细胞中的 Rubisco 的加氧活性并提高了它的羧化活性 有利于 CO2 的固定和还原 不利于乙醇酸的形成 不利于光呼吸进行 所以 C4 植物光呼吸值很低 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 RUBPP 羧化酶对 CO2 亲和力低 C4 植物在长期的进化过程中形成了特有的高效光合基因 使得 C4 植物在高光强 高温 和高氧分压条件下具有较 C3 植物更高的光合速率 因此利用转基因技术 将 C4 高光效基因 导入 C3 植物 提高作物产量 将是世界主要农作物育种研究的热点 提高植物光能利用率的途径和措施有哪些 1 增加光合面积 合理密植 改善株型 2 延长光合时间 提高复种指数 延长生育期 补充人工光照 3 提高光合速率 增加田间 CO2 浓度 降低光呼吸 8 光呼吸的条件 为什么与光合作用伴随发生 各有什么利弊 RUBP 的双向催化指的是什么 光呼吸 植物的绿色细胞在照光下放出 CO2 和吸收 O2 的过程 这种反应需要叶绿体参 与 仅在光下与光合作用同时发生 光呼吸底物乙醇酸主要由光合作用的碳代谢提供 光呼吸与光合作用伴随发生的根本原因是由于 Rubisco 的性质决定的 Rubisco 是双 功能酶 它既催化羧化反应 又可以催化加氧反应 CO2 和 O2 竞争 Rubisco 同一个活性部 位 因此光呼吸与光合作用同时进行 既相互促进又相互抑制 试评价光呼吸的生理功能 光呼吸是具有一定的生理功能 回收碳素 通过 C2 循环可回收乙醇酸中 3 4 的碳素 维持 C3 光合碳循环的运转 在叶片气孔关闭或外界 CO2 浓度降低时 光呼吸释放的 CO2 能被 C3 途径再利用 以维持 C3 光合碳循环的运转 防止强光对光合机构的破坏 9 植物体内有机物的代谢及其运输和分配 植物内部运输的机理是 什么 源库流的机理和调节 1 细胞内有机物的运输主要是通过扩散和布朗运动在细胞器和细胞溶质之间转移 也 可通过胞质运动使细胞器移位 细胞间有机物运输主要通过两条途径 质外体运输和共质 体运输 2 有机物的运输分配是受供应能力 竞争能力和运输能力三个因素影响 1 供应能力 指该器官或部位的同化产物能否输出以及输出多少的能力 也就是 代谢源 把光合产物向外 推 送力的大小 2 竞争能力 指各器官对同化产物需要 程度的大小 也就是 代谢库 对同化物的 拉力 大小 3 运输能力 包括输出和输 入部分之间输导系统联系 畅通程度和距离远近 在三种能力中 竞争能力最主要 3 源是制造同化物的器官 源的供应能力 指源的同化物能否输出以及输出的多少 库是接受同化物的部位 库的竞争能力 是指库对同化物的吸引和 争调 能力 源与库共存于同一植物体 相互依赖 相互制约 作物栽培和育种上从源 库 流三 方面着手 作物要高产 需要库源相互适应 协调一致 相互促进 库大会促源 源大会 促库 库小会抑制源 源小库就不会大 高产就困难 10 信号的转导和转录 基本概念弄清 第一信使 第二信使的定 义 信号转导 细胞内外的信号 通过细胞的转导系统替换 引起的细胞生理反应的过程 受体 能够特异识地识别并结合信号 在细胞内放大和传递信号的物质 信息传递 在植物生命活动过程中 在整体水平上 从信息感受部位将信息传递到发生反 应部位的过程 第一信使 胞间或胞外信号分子 是细胞信号转导的初级信号 包括来自胞外的物理和化学 次级信号 第二信使 胞内信号分子 能被保外刺激信号激活或抑制的 具有生理调节活性的细胞内 因子 第二信使通常也称为细胞信号转导过程中的次级信号 11 植物五大类激素的主要作用和机理 答 植物激素是指一些在植物体内合成的 从产生部位运输到作用部位 并且对植物 体的生命活动产生显著的调节作用的微量有机物 五大类植物激素为生长素 赤霉素 细 胞分裂素 脱落酸和乙烯 1 生长素 IAA 的 促进生长 但浓度高时抑制生长 促进插条不定根的形成 对养 分有调运作用 可诱导无籽果实 其它生理作用如 引起顶端优势 诱导雌花分化等 生长素促进植物快速生长的原因 生长素与质膜上的受体质子泵结合 活化了质子泵 同时生长素促进 H 分泌速度和细胞伸长速度一致 从而细胞大量吸水膨大 生长素还可活 化 DNA 从而促进 RNA 和蛋白质合成 2 赤霉素 GA 的生理作用 促进茎的伸长生长 诱导开花 打破休眠 促进雄花分化 诱导单性结实等 GA 促进植物生长原因包括促进细胞分裂和细胞扩大两个方面 GA 不引起细胞壁酸化 以可使细胞壁里 Ca2 移入细胞质中 细胞壁的伸展牲加大生长加快 GA 能抑制细胞壁过氧 化物酶的活性 使得细胞就延长 3 细胞分裂素 CTK 进行细胞分裂的器官中含量较高 主要作用 促进细胞分裂 主要 是对细胞质的分裂起作用 促进芽的分化 促进细胞扩大 促进侧芽发育 消除顶 端优势 延缓器官衰老 打破种子休眠 可代替光照打破需光种子的休眠 作用机制 在大豆细胞中 它能引起蛋白质合成速率的增加 4 脱落酸 ABA 在根冠和萎蔫的叶片中合成较多 脱落酸的生理作用 促进休眠 促 进气孔关闭 抑制生长 该抑制效应是可逆的 促进脱落 增加抗逆性 ABA 有应 激激素之称 作用机制 它是植物细胞内的主要胞内信号之一 可引起胞内信号转导 产生细胞反应 5 乙烯 ETH 是一种气体激素 它广泛存在于植物各种组织和器官中 在正在成熟的果 实中含量更多 它的生理作用 改变生长习性 引起植株表现出特有的三重反应和偏上生 长 促进成熟 促进脱落 促进开花和雌花分化 诱导插枝不定根的形成 作用机制 经乙烯处理的植物组织 多种酶含量 活性有明显提高 同时乙烯的短期快 速效应可能对膜透性加大所致 长期慢效应则是引起特有 MRNA 合成 反应产生新的酶类 12 植物的生长生理 向光性 周期性各指的是什么 1 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 对于植物向光性的机理有两种学说 生长素学 说认为向光性反应是由于生长素浓度的差异分布引起的 光照下生长素自 顶端向背光侧运输 使背光侧的生长素浓度高于向光侧而生长较快 导致茎叶向光弯曲 生长抑制物质学说 认为向光性 由于向光侧的生长抑制物质多于背光侧 向光侧的 生长受到抑制的缘故 二 植物生长的周期性 植株或器官生长速率随昼夜或季节变化发生有规律的变化 这种现象叫做植物生长的 周期性 1 植物生长的昼夜周期性 活跃生长的植物器官 其生长速率有明显的昼夜周期性 这主要是由于影响植株生长 的因素 通常把这种植株或器官的生长速率随昼夜温度变化而发生有规律变化的现象称为 温周期现象 2 植物生长的季节周期性 一年生 二年生或多年生植物在一年中的生长 都会随季节的变化而具有一定的周期 性 即所谓植物生长的季节周期性 3 近似昼夜节奏 生物钟 有一些植物的生命活动则并不取决于环境条件的变化 这种生命活动的内源性节奏的 周期是在 20 28 小时之间 接近 24 小时 因此称为近似昼夜节奏或生理钟 13 影响植物生长的条件 光受体光敏色素的机理 光敏色素的结构有什么特点 光敏色素有什么功能 光敏色素是植物体内含量甚微的易溶于水的浅蓝色的色素蛋白质 由两个亚基组成的 二聚体 每个亚基由生色团和脱辅基蛋白组成 两者合称为全蛋白 生色团为一长链状的 4 个吡咯环 具有独特的吸光特性 脱辅基蛋白多肽链上的半胱氨酸通过硫醚键与生色团 相连 光敏色素有 Pr 和 Pfr 两种类型 他们是可逆转的 Pr 吸收红光后转变为 Pfr 光敏色素在植物中作用很广泛 可归结为 细胞水平 影响质体形成 原生质体膨 大 膜电位 膜透性的改变 细胞的分化及花色素的形成 营养生长 一些需光种子在 萌发时期需要光照 红光下萌发率高 影响根原基起始 叶分化及扩大 子叶张开 单子 叶植物叶片展开 叶偏上性 茎节间延长 叶片肉质化 节律现象 叶脱落 休眠 块茎 形成 生殖生长 引起光周期反应 诱导花芽分化开花 性别表现 花粉育性 调控 内源激素代谢及运输 调控酶的活性 14 开花生理 春化和光周期的条件 诱导和在生产上的应用 春化作用 低温促进植物开花的作用 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 春化作用在农业生产实践中有何应用价值 1 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 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 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 光周期理论在农业生产上应用有哪些方面 1 控制开花 光周期的人工控制可以促进或延迟开花 2 抑制开花 促进营养主长 提高产量 3 引种上 必须考虑植物能否及时开花结实 4 可以利用作物光周期特性 南繁北育 缩短育种周期 15 果实的成熟 衰老 脱落等机理 衰老中氧代谢的机理 脱落中 激素的机理 衰老 在正常条件下发生在生物体的机能衰退并逐渐趋于死亡的现象 脱落 植物细胞 组织或器官脱离母体的过程 一 试述乙烯与果实成熟的关系及其作用机理 果实的成熟是一个复杂的生理过程 果实的成熟与乙烯的诱导有关 果实开始成熟时 乙烯的释放量迅速增加 未成熟的果实与已成熟的果实一起存放 未成熟果实也加快成熟 达到可食状态 用乙烯或能产主乙烯的乙烯利处理未成熟果实 也能加速果实成熟 人为 地将果实中的乙烯抽去 果实的成熟便受阻 乙烯诱导果实成熟的原因可能在下列几方面 乙烯与细胞膜的结合 改变了膜的透 性 诱导呼吸高峰的出现 加速了果实内的物质转化 促进了果实成熟 乙烯引起酶活 性的变化 使酶的活性增强 乙烯诱导新的 RNA 合成 果实成熟前 RNA 和蛋白质的含 量增加 这些新合成的蛋白质与形成呼吸酶有关 二 植物衰老时发生了哪些生理生化变化 植物衰老在外部特征上的表现是 生长速率下降 叶色变黄 叶绿素含量减少 在衰老过程中内部也发生一些生理生化变化 包括 1 光合速率下降 这种下降不只表现在衰老叶片上 整株植物的光合速率也降低 2 呼吸速率降低 先下降 后上升 又迅速下降 但降低速率较光合速率降低为慢 3 核酸 蛋白质合成减少 降解加速 含量降低 4 酶活性变化 如核糖核酸酶 蛋白酶等水解酶类活性增强 5 促进生长的植物激素如 IAA CTK GA 等含量减少 而诱导衰老和成熟的植物激 素 ABA 和乙烯含量增加 6 细胞膜系统破坏 透性加大 最后细胞解体 保留下胞壁 三 植物器官脱落与植物激素的关系如何 1 生长素 当生长素含量降至最低时 叶片就会脱落 外施生长素于离区的近基一 侧 则加速脱落 施于远基一侧 则抑制脱落 其效应也与生长素浓度有关 2 脱落酸 幼果和幼叶的脱落酸含量低 当接近脱落时 它的含量最高 主要原因 是可促进分解细胞壁的酶的活性 抑制叶柄内生长素的传导 3 乙烯 棉花子叶在脱落前乙烯生成量增加一倍多 感病植株 乙烯释放量增多会 促进脱落 4 赤霉素促进乙烯生成 也可促进脱落 细胞分裂裂素延缓衰老 抑制脱落 16 逆境生理 逆境生理的基本概念 逆境伤害的原因和机理 逆境 中植物的抵抗途径有哪些 如何提高植物的抗逆性 逆境 系指对植物生存和生长不利的各种环境因素的总称 抗逆性 植物对逆境的抵 抗和忍耐能力 抗性是植物对环境的一种适应性反应 1 植物的抗冷性 零上低温 虽无结冰现象 但能引起喜温植物的生理障碍 使植物受伤甚至死亡的危 害称为冷害 植物对零上低温的适应能力成为抗冷性 伤害原因 低温影响植物的生理生 化变化 使植物的正常生长受到影响 抗性机制 植物通过调节不饱和脂肪酸来维持膜的 流动性 以适应低温条件