植物生理学理论课件2016-17春夏复习

Chapter1WaterRelationshipinPlant水势Waterpotential(w)蒸腾和蒸腾拉力自由水和束缚水Freewaterandboundwater溶质势或渗透势Solutepotential(potential,)伤流和吐水Bleedingandguttation根压Rootpressure有效水Soilavailablewater暂时和永久萎蔫蒸腾效率和蒸腾系数aquaporins（水通道蛋白或水孔蛋白）水分临界期,Waterabsorptionbyplantcell三种方式:Osmosisabsorption；imbibitionabsorption;metabolismabsorption。其中以渗透性吸水为主。植物吸水哪些环境因子影响植物水势的变化？影响根系吸水的外界因素（为什么植物容易在夏季中午发生萎蔫？夏季中午不能给花浇水）,w(Mpa),Cellvolume(times),初始质壁分离,3、充分吸水细胞w=0，p=-s,特例1、强烈蒸腾下细胞p为负值,充分吸水,2、初始质壁分离细胞p=0,w=s,Chapter2Plantmineralnutrition大量元素Macroelements(Majorelements)微量元素Microelements(Traceelements)有益元素Beneficialelement和必需元素生理酸性盐、生理碱性盐和中性盐Physiologicallyacid,alkalineandneutralsalts溶液培养叶面营养Foliarnutrition离子通道Ionchannel,Elementsreutilization必需元素的生理作用及缺乏和过剩症状（如N、P、K）如何提高植物养分利用效率？大田作物叶色发黄的分析,缺绿病（症）由于缺乏矿质元素影响叶绿素形成而使茎叶发黄的病症。元素再利用某些元素在植物体内能再度被分配和利用（N、Mg、P、K等），移动性好，从老叶至幼叶。缺素症从老叶开始。杜南平衡（Donnanequilibrium，1911)离子通过膜逆浓度移动和积累的现象（不消耗能量）。,Chapter3PhotosynthesisinPlant反应中心色素Reactioncenterpigments反应中心Primaryreaction聚（捕）光色素Lightharvestingpigments(Antennapigments)光合膜Photosyntheticmembrane光化学反应PhotosyntheticreactionPQ穿梭PQshutter原初反应类囊体Thylakoid光合磷酸化（Photophosphorylation）CO2饱和点和补偿点CO2Compensationandsaturationpionts光饱和点和补偿点LightCompensationandsaturationpionts,同化力Assimilationpower光合链Photosyntheticchain光合速率Photosyntheticrate1.光呼吸和暗呼吸的异同？细胞器之间既分工又协作共同完成植物的生理活动2.比较叶绿体和线粒体在结构和功能上的异同。,Chloroplast:structureandfunction,被膜(envelop),类囊体(thylacoid),叶绿体(Chloroplast）,外被膜permeability,内被膜selectivepermeability(H2O,O2,CO2Free;Pi,TP,aa-Transporters),膜光合色素、光合链原初反应、电子传递和光合磷酸化（光合膜photosyntheticmembrane）,腔光合放O2,间质（stroma）光合碳循环酶（Rubisco),CO2固定(同化);DNA，RNA，核糖体70S部分遗传自主,光合色素(三大类),叶绿素类(chlorophylls),Chla,Chlb,Chlc,Chld,Chle和细菌叶绿素a,b等,类胡萝卜素类(carotenoids),胡萝卜素(carotene)叶黄素(xanthophyll),藻胆素:藻蓝素(phycocyanobilin)藻红素(phycoerythrobilin)。,2.2光合色素及其性质,从影响叶绿素生物合成的因素，分析早春叶色嫩黄、深秋色彩斑斓的原因,3.3CO2assimilationinphotosynthesis活跃的化学能转化为稳定的化学能C3途径、C4途径和CAM途径。C3photosyntheticpathway(Calvincycle,RPPP)C3植物:如水稻、棉花、菠菜、青菜。,3.3.1.1.Carboxylation(羧化阶段)。RuBPCase催化。,RuBP+CO2,（2）3-PGA,受体,光合初产物,2.Reduction(还原阶段)。这是利用“同化力”把3-PGA还原为GAP3.RuBPregeneration.C3植物固定1分子CO2实际上消耗3分子ATP和2分子NADPH.,3.3.3C4photosyntheticpathway具有C4固定CO2途径加C3途径的植物叫C4植物。少数农作物：玉米、高粱、甘蔗等,Section6Solarenergyutilizationefficiencyandmatterproduction,6.1Efficiencyforsolarenergyutilization如何提高植物生产力？试述光呼吸与普通呼吸的异同试述C3和C4途径的特征，以及为什么C4植物是高光效植物？,Chapter4Respirationinplant呼吸链RespiratorychainP/O比P/Oratio末端氧化系统Terminaloxidase能荷和能荷调节Energychargeregulation交替氧化酶Alternativeoxidase抗氰呼吸Cyanide-resistantrespiration呼吸商RespiratoryQuotient呼吸高峰（跃变）Respiratoryclimacteric安全含水量Safewatercontent三条呼吸代谢途径：Glycolysis-EMPpathwayTCAcycle(Tricarboxylicacidcycle)Pentosephosphatepathway（PPP）,3.1Structureandfunctionofmitochondria,外膜透性大被膜内膜强选择透性，有呼吸链线粒体(嵴)ATP合成酶，电子传递和氧化磷酸化“动力站”间质TCA循环酶类TCAcycleDNA,RNA,Ribosome部分遗传自主性,比较叶绿体和线粒体的结构和功能异同？,植物有氧呼吸分哪几个阶段,有氧呼吸的过程可分为三个阶段,第一阶段：葡萄糖初步分解.从物质变化方面看：第一,葡萄糖分解成丙酮酸，在细胞质的基质中进行；第二阶段：丙酮酸彻底分解.从物质变化方面看：第一,丙酮酸分解产生CO2；第二,同时脱下剩下来的氢；从能量变化看,释放少量能量形成少量ATP，这一步发生在线粒体的基质中第三阶段：一方面前两个阶段脱下来的H经过一系列的物质的传递与氧结合成水，这一阶段产生在线粒体的内膜.,无氧呼吸的全过程可分为两个阶段.第一阶段与有氧呼吸的第一阶段相同,第二阶段有两种不同情况,一种是在某些酶的作用下丙酮酸脱去一个CO2后,与第一阶段脱下的H结合,形成酒精,并产生少量的能量；另一种是有些植物因为细胞中酶的不同,丙酮酸直接与第一阶段脱下的H结合形成乳酸（如玉米的胚、马铃薯的块茎等）,并产生少量能量.无氧呼吸进行的场所是细胞质基质.,3.2Respiratorychain氢传递体:NAD、FAD、FMN和UQ，电子传递体:Cytb,Cytc,Cytaa3和Fe-s系统。3.3Terminaloxidase:3.3.1Mitochondriaterminaloxidase（细胞色素氧化酶系统）1.CytochromeoxidaseCytaa3.2.AlternateoxidaseCyanide-resistantoxidase（交替氧化酶）抗氰呼吸的电子直接传递给X，形成H2O,P/O比为1，导致这条途径主要产生热量。,Section4Regulationandorganicsubstancesynthesisassociatedwithrespiration,4.1Regulationofrespiration4.1.1EnergychargeregulationATP+1/2ADP能荷(EC)=ATP+ADP+AMP生活细胞的能荷一般稳定在0.750.95之间。,Section5.Respiratoryindexesandfactorsaffectingrespiration,5.1Respiratoryindexes5.1.1Respiratoryrate种类、年龄、器官和组织的差异。5.1.2RespiratoryQuotient释放的CO2摩尔（或体积）R.Q.吸收的O2摩尔（或体积）,糖类为呼吸底物时R.Q.=1，脂肪酸为呼吸底物时RQ1,无O2呼吸RQ1，脂转为糖时RQ1。油料种子为什么要浅播？,Section6RespirationandAgriculturalProduction如粮油种子的储存(1)充分干燥种子。谷类1213%,大豆为11%，油菜籽8-10%。超干贮藏新方法。(2)降低粮粮温。-44。超低温保存新技术（-193）(3)调节气体成分。充氮.充二氧化碳或密封自行缺氧。,Chapter5Transportationandpartitionofassimilateinplant,代谢源metabolicSource代谢库metabolicSink源库单位Sourceandsinkunit生长中心Growthcenter糖质子共运输Sugar-protoncotransport转移细胞Transfercell胞间连丝P-蛋白,Section3Partitionofassimilateinplant,3.1“源”和“库”的相互关系(1)“源”和“库”的可变性。(2).“源”“库”相互促进和制抑。源小库小，库小源活性下降。遮光或去叶，穗粒数，空穗，果实变小。源过大了，库，库过大，源活力降低，导致早衰。“源足，库大，流畅”高产生理。,3.2Thelawofassimilatepartition,(1)由“源”到“库”,优先供应生长中心(2)同侧运转，就近供应。近库先分，远库后分。怎样利用同化物分配规律为生产服务？,Chapter6Plantgrowthsubstance植物生长物质Plantgrowthsubstance植物激素Planthormones植物生长调节剂Plantgrowthregulators极性运输Polartransport植物激素受体Planthormonereceptors生长促进剂Plantgrowth-promoters生长抑制剂Growthinhibitors生长延缓剂Plantretardants三重效应Tripleresponse,五大类激素的生物合成五大类激素的生理作用在植物组织培养中的应用，培养基的基本成分比较生长抑制剂与生长延缓剂,1.6生长素生理作用的机理,1生长素对核酸和蛋白质的影响2auxinreceptor(激素受体)ismembrane-associatedprotein：激素必须和细胞内某种物质结合，才能调节植物体内代谢，细胞内这种与激素特异结合的物质称。,快速生长反应与酸生长理论,1970，Ray试验酸所促进的细胞生长与生长素诱导伸长的共同点：1两者诱导生长速度基本相同2酸诱导生长的迟滞期比生长素短3温度系数相同，温度下降，迟滞期延长生长素极性运输,哪些基因或蛋白参与生长素极性运输?,生长素的极性运输,极性运输是生长素特有的运输方式，是指顶端合成生长素只能从植物的形态学上（顶）端向下（基）端运输，而不能由形态学下端向上端运输。质膜ATP酶水解ATP释放出的能量将H+从细胞一端泵出到细胞壁，所以细胞壁的pH较低（pH5）。生长素（IAA-）通过透性酶主动地与H+协同转运进入细胞浆，生长素几乎都解离为阴离子状态（IAA-）。相比IAAH，IAA-较难透过质膜，但随着其浓度增大，IAA-具有较强的热力学移动势能，能够从细胞上端移动到细胞下端。细胞基部的质膜上有专一的生长素输出载体（auxineffluxcarrier），其主要成分是PIN蛋白，IAA-被动地输出，这样上下周而复始就形成整体上的极性运输。,Chapter7PlantGrowthphysiology,生长Growth分化differentiation生长大周期Grandperiodofgrowth发育Development生长最适温度Optimumtemperatureforgrowth协调最适温度Sub-optimumtemperatureforgrowth根冠比Root-shootratio,生长周期性Growthperiodicity生理钟Circadianrhythm光受体Photoreceptor细胞骨架Cytoskeleton微管和微丝,如何调节根冠比？Apicaldominance顶端优势在生产上的应用,4.2Grandperiodofgrowth植物生长大周期4.2.1kineticsanalysisofgrowth（植物生长动力学）S型曲线,生长,生长时间,Lagphase,Logarithmicphase,Stationaryphase,4.4.2CorrelationbetweenmainstemandbranchApicaldominance生产上保护顶端优势。麻类、烟草、向日葵、玉米、高粱等;生产上去除顶端优势。果树、行道树、花卉；棉花、大豆等。,4.3.3Seeddormancy种子休眠种子休眠是指成熟的植物种子即使在适宜的外界环境条件仍不能萌发的现象生理休眠。4.3.3.1Reasonandbreakingofseeddormancy(1)种皮(果皮)限制。不透水性,例如在豆科、茄科、百合科等硬实种子。不透气性。如深山含笑、椴树及苍耳种子。种（果）皮坚硬，例如核果、苋菜等。解除休眠方法：机械处理切伤种皮或去除种皮，浓硫酸处理，温水处理。,(2)未完成后熟作用。胚的发育尚未完成。例如银杏、人参、欧洲白蜡树等。解除休眠方法：曝晒和低温层积，GA处理等。,（3）抑制物质存在。果实或种子存在抑制种子萌发的物质。脱落酸，挥发性物质（HCN、NH3及乙烯、乙醛，芥子油、精油等）；醛类和酚类（水杨酸、阿魏酸、没食子酸、咖啡酸等）;生物碱类（咖啡碱、古柯碱等）;不饱和内酯类如香豆素、花楸酸等。解除休眠方法：清水冲洗，GA使用等。,Section6Photoreceptor光受体光敏素（photochrome)具有红光（660）和运红光（730）的逆转效应。隐花色素(B/UV-Areceptor)紫外光B受体（UV-Breceptor）。,Chapter8Floralandreproductivephysiologyinplant,光周期现象Photoperiodism春化作用Vernalization短日植物SDP长日植物LDP临界日长Criticaldaylength脱春化Devernalization幼年期Juvenility日中性植物DNP,短夜植物Shortnightplant长夜植物Longnightplant临界夜长Criticalnightlength光敏素Photochrome识别Recognition集体效应Groupeffect,Section3PhotoperiodismCriticalday(CD,临界日长)光周期反应的三种基本类型：Shortdayplants,SDP(短日植物)苍耳、菊花、烟草、（秋）大豆。Longdayplants,LDP(长日植物)小麦、黑麦、天仙子。Day-neutralplants,DNP(日中性植物)番茄、黄瓜、茄子、四季豆等,暗期长度对于开花起决定作用。科学定义：短夜植物(Shortn