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文档简介

主讲:

包钢一中 王建国高中生物学竞赛辅导1、植物生理学:研究植物生命活动规律的科学。2、内容(三方面):生长发育与形态建成:种子萌发,根、茎、叶生长,开花、结实、衰老、死亡等过程。物质与能量转化:水分代谢、矿质营养、光合作用、呼吸作用等。信息传递与信号传导:(植物激素)例:干旱

刺激根系合成脱落酸运输

叶片---气孔关闭3、任务:研究植物在各种环境下,进行生命活动的规律和机制,并应用与生产实际。例:研究光合作用原理,影响条件。在生产中设法控制条件,提高产量。第一章第

章第一节 植物对水分的需要一、植物的含水量:与种类、器官、组织、代谢强度、环境条件有关:如干种子10—14%、水生植物可达90%以上、旱生植物可仅含6%生命活动旺盛,水分含量较多:如:根尖、幼苗、种子萌发。二、植物体内水分存在状态:1、原生质是一个胶体系统(亲水基团)自由水→代谢强度。结合水(束缚水)→抗性(干旱等)2、亲水胶体的两种状态:溶胶:含水多,胶粒分散,胶体呈溶液状态.凝胶:含水少,胶粒连成网,液体分布在网眼中近似固态.三、水在生命活动中的作用:1.原生质成分

2.反应物质

3.

吸收与运输的溶剂4.

维持植物固有姿态亲水物质第二节植物细胞对水分的吸收三种吸水方式:一、吸胀作用吸水:没形成大液泡的细胞以吸胀作用吸水为主。二、渗透作用吸水:形成大液泡的细胞以渗透作用吸水为主。三、代谢性吸水:由代谢形成吸水动力。渗透作用吸水是主要的吸水方式.细胞的渗透性吸水(一)自由能与水势自由能:在温度恒定条件下可以用于做功的能量。束缚能:不能用于做功的能量。化学势:一摩尔物质的自由能就是该物质的化学势.水

势:每偏摩尔体积水的化学势。[偏摩尔体积:指在恒温恒压、其它组分不变的条件下,加入1摩尔的水所引起的体积增量。如:纯水的摩尔体积是18cm3,将其加入100cm3的乙醇中,最终体积是118.07cm3,水的偏摩尔体积是多少?(18.07cm3)]是相对值,任何引起化学势改变的因素均可引起水势改变。纯水:0,溶液:<0(负值)如:海水:-25bar,

1molKCl:-44.6bar

1mol蔗糖:-26.9bar不同环境下叶片的范围:完全膨胀的叶片:0生长迅速、水分供应充足:-2

~-8bar生长缓慢、土壤干旱:-8

~-15bar(二)典型的细胞水势为ΨW

=

Ψs

+

Ψp

+

Ψm水势=渗透势+压力势+衬质势

水势(ΨW):每偏摩尔体积水的化学势。纯水ΨW

=0

,溶液为负值.渗透势(Ψs)也称溶质势(Ψπ):是由于溶质颗粒(分子、离子)的存在,而使水势降低的部分,决定于溶液中颗粒总数。由于纯水渗透势为0,所以溶液渗透势为负值。

压力势(Ψp):细胞吸水膨胀而对细胞壁产生的压力叫膨压。同时细胞壁对细胞内水分向外压的势值即压力势。一般为正值。质壁分离为0,

剧烈蒸腾时呈负.衬质势(Ψm):细胞胶体物质的亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势下降值.

负值。(三)几种细胞水势:1、无大液泡的细胞:Ψs

≈0,Ψp

≈0ΨW

=Ψm

此时主要吸胀吸水2、有大液泡的细胞:Ψm≈0,ΨW

=Ψs

+Ψp

此时主要渗透吸水3、细胞初始质壁分离时:Ψp=0

,ΨW

=

Ψs4、细胞充分膨胀时:/Ψp/

=

/

Ψs/

符号相反,ΨW

=

Ψs

+

Ψp

=

05、细胞剧烈蒸腾时,细胞壁随原生质体的收缩而收缩,Ψp

<0,ΨW<Ψs(四)第三节和运输证明根压存在的两个证据伤流吐水第四节

水分的散失一、吐水:(前面已讲)上表皮下表皮叶肉气孔叶脉气腔(边缘扩散分子相互碰撞机会少,比中间部分扩散快。)(凡是影响光合作用和叶子水分状况的因素,就会影响气孔的运动)3.扩散力蒸腾速率=扩散途径的阻力5、蒸腾的意义:(1)促水吸收、运输;(2)促矿质运输;(3)降温4、(1)(2)(3)耗水量g/制造干物质量g一般作物是500—1000克。制造干物质量g/耗水量Kg一般作物是1—8克。第五节(合理灌溉)练习:例1.

有一被水分充分饱和的细胞,将其放入比细胞液浓度低100倍的溶液中,则其细胞体积(

B

A、变大

B、变小

C、不变例2.

将一个细胞放入渗透势为—

0.2MPa的溶液中,达到动态平衡后,细胞的渗透势为—

0.6MPa,细胞的压力势等于多少?

(0.4MPa)例3.

假设一个细胞的渗透势为

0.8Mpa

,将其放入渗透势为

0.3Mpa溶液中,请计算细胞的压力势为何值时才分别发生下列三种情况?(

0≤

ψP

<

0.5

)1、细胞体积变大2、细胞体积变小3、细胞体积不变(

0.8

ψP

>

0.5

)(

ψP

=

0.5

)例4.某学生将2.5%的脲滴加在载玻片上的蚕豆表皮上,观察到植物细胞的质壁分离。2小时后企图再次观察时却发现理想的视野找不到了。原因是

(

B

)

.A.错拿了对照样品

C.细胞壁也收缩了B.溶质颗粒被动吸收,使水分再度进入细胞

D.溶质颗粒主动吸收,使水分再度进入细胞例5.如果外液的水势高于植物细胞的水势,这种溶液称为(D)。A.等渗溶液

B.

高渗溶液

C.

平衡溶液

D.

低渗溶液例6.已形成液泡的成熟细胞,其衬质势通常忽略不计,原因是(D)A.衬质势不存在B.衬质势等于压力势C.衬质势绝对值很大D.衬质势绝对值很小例7.

生长活跃、代谢旺盛的植物组织,其水分含量一般占鲜重

(C)

。A.

<50% B.

50—70% C.

70—90%

D.

>90%练习:例8:在植株蒸腾强烈时测定其根压,根压A、明显增大

B、显著下降

C、变化不大(

D

)D、测不出例9:

下列中( )

方法可克服大棚植物暂时萎蔫。(

D

)A、灌水

B、增加光照

C、施肥

D、提高大棚湿度例10:某植物在同样的时间内通过蒸腾耗水2kg,形成干物质5g,其蒸腾系数是A、2.5 B、0.4 C、400 D、0.0025(

C)(

C

)例11:微风促进蒸腾,主要因为它能A、使气孔大开

B、降低空气湿度

C、吹散叶面水汽例12:下列结构及生理活动中与植物的蒸腾作用有关的是D、降低叶温(

ABCDE

)A.

叶面的大小

B.

气孔的开闭

C.

根部从土壤中吸收水分的多少D.

保卫细胞的膨压

E.

叶面上每单位面积含有气孔数目的多少例13:

水分在植物体内沿导管向上运输的动力是:

①蒸腾拉力 ②根压③ATP水解释放的能量④水分子间的内聚力⑤导管壁的内缩力A

B

⑤C

D

②例14:

水分临界期是指植物

(

)

的时期。(

D

)(

C

)A、耗水最多

B、水分利用率最高

C、对缺水最敏感最易受害D、需要水分最少第

章植物的矿质代谢1、植物必需的矿质元素2、植物对矿质元素的吸收、运输和利用3、植物对N、S

、P

的同化植物必需的矿质元素:(C、H、O

来自水或CO2)大量元素:(6或7种)氮(N)

磷(P)

硫(S)

钾(K)

钙(Ca)

镁(Mg)

硅(Si)微量元素:

(8或9种)铁(Fe)

锰(Mn)

硼(B)

锌(Zn)

铜(Cu)

钼(Mo)

氯(Cl)

镍(Ni)

钠(Na)第一节※※※三、(以氮为例)※

1、被动吸收第二节 植物细胞对矿质元素的吸收一、(非穿膜吸收,耗能)2、主动吸收

3、胞饮作用(被动吸收)(被动吸收或主动吸收)(主动吸收)通道大小、孔内电荷密度决定选择性。一种通道只允许某一种离子通过。※

被动运输类型:1、扩散作用

2、杜南平衡杜南平衡是一种特殊的积累离子的现象。杜南平衡的结果是膜两侧某离子的浓度不相等,但也达到了平衡。植物细胞的质膜是一种半透膜。细胞内含有许多带电荷的不能扩散到细胞外的大分子化合物(如蛋白质,R-),成为不扩散离子,它们可以与阳离子形成盐类(如蛋白质的钠盐,NaR),设其浓度为Ci,把这样的细胞放在浓度为C0的NaCl溶液中,由于细胞内没有Cl-,所以Cl-沿着浓度梯度由外界溶液扩散入细胞内,同时Na+也进入细胞内,以保持电中性。由于R-不能向细胞外扩散,使得细胞内的Na+被保留在细胞内。经过一段时间后,细胞内外离子扩散速度相等,达到平衡状态,此时,细胞内可扩散负离子和正离子浓度的乘积等于细胞外正负离子浓度乘积。[Na+]内×[Cl-]内=

[Na+]外×[Cl-]外即:

[Ci+x]内

×

[x]内

[C0-x]外

×

[C0-x]外由于细胞内有部分Na+被不扩散的负离子吸引,所以扩散平衡时,细胞内Na+浓度大于细胞外Na+的浓度,呈现离子积累现象,此时细胞外Cl-的浓度大于细胞内Cl-浓度。这种离子积累不需要消耗能量。(1)相当于协助扩散.阴离子阳离子NO3-质子泵的作用机理(是一连续过程,结果吸收K+和I-)ATPATPATP(四)

胞饮作用:

是一种非穿膜、非选择性吸收方式根毛区生伸长长点区生理酸性盐生理碱性盐生理中性盐如:KNO3、Na

NO3

、NaH2PO4

等如:K2SO4

、(NH4)Cl

、CaSO4如:NH4NO3

等单盐毒害平衡溶液Ca、Mg、Na、Ba等。离子拮抗作用Ca对抗K、Na;Ba不对抗Ca、Mg;K、Na不抗(1)

根呼吸作用产CO2

+H2OH2CO3H+-H2CO3

+

HCO3H+3和HCO

-分别交换阳.阴离子吸附在根细胞膜外(4)

阳、阴离子进入细胞内叶面喷肥(根外施肥)的优点:1、及时补充养料2、节省肥料3、见效快主要从角质层透入,也可从气孔进入。※

在碱性环境中磷酸根、钙、镁、铜、锌、铁难溶,吸收量减少。在酸性环境中磷酸根、钙、镁、钾易溶,但也容易被雨水冲走。可从木质部横向运到韧皮部。木质部向下运以韧皮部为主,

向上运是木质部和韧皮部三、矿质的运输四、合理施肥(

)(一)作物需肥规律:(

):可知道肥料过多或过少酰胺类:氮素过多时,以酰胺储存,以免毒害。例:天冬酰胺的含量可作为水稻氮素的指标。酶活性:缺铜,多酚氧化酶活性下降。缺钼,硝酸还原酶活性下降。缺锌,碳酸酐酶活性下降。缺锰,异柠檬酸脱氢酶活性下降。营养元素:与浓度的关系(临界浓度:获得高产的最低浓度)(一)生物固氮固氮作用:工业固氮、自然固氮(闪电固氮、生物固氮)比例:

1

3

1

9)1.

固氮生物的类型豆科根瘤菌共生非豆科的放线菌:如与松、云杉、葡萄等共生与满江红共生的蓝藻厌氧

如:巴氏梭菌需氧

如:固氮杆菌非共生

光合自养细菌化能自养细菌蓝藻固氮直接产物:NH3

实验证明:同位素示踪法如:念珠藻、鱼腥藻如:红螺菌、绿硫菌如:亚铁硫杆菌第三节 植物对氮、硫、磷的同化2.

固氮作用的生物化学:均需固氮酶固氮酶:铁蛋白

+

钼铁蛋白

两组分需同时存在,缺一无活性. (含2亚基)

(含4亚基)固氮酶循环一次:传递1e-,消耗2ATPN2

+ 8e-

+ 8H+

+

16ATP

固氮酶

2NH3

+

H2

+

16ADP +

16Pi固氮发生在Mo-Fe蛋白上;ATP结合在Fe-蛋白上Fd

:电子供体最终产物:NH3严格的无氧环境(有氧呼吸与固氮间隔进行)质子来源于水(8)

固氮酶可使:C2H2

固氮酶C2H4(可用气相色谱法测定酶活性)(9)

H2

氢化酶H+(乙炔)

(乙烯)+

e

还原

FdH2

生物产能的一种方式固定1分子N2需16分子ATP固定1gN2需12g有机物(三)氨的同化:植物体内的NH3必须立即被同化,多余NH3抑制呼吸电子传递链还原氨基化:消耗NADHNH3+α-酮酸

(戊二酸)

+ NADH

+

H+

氨基酸(谷氨酸)氨基交换作用:是体内形成氨基酸的主要方式之一,(转氨基作用)需有转氨酶和磷酸吡哆醛参与直接转化为氨甲酰磷酸:NH3

+ CO2

+

ATP

NH2COOPi

+

ADP与氨基酸直接结合形成酰胺:消耗ATP主要是谷氨酰胺 可以用以检测N肥是否充足活化硫酸盐ATP

APS二、硫酸盐同化1、SO42-

+硫酸根腺苷-5-磷酸硫酸酐ATP

PAPS3-磷酸腺苷-5-磷酰硫酸APS

和PAPS

可相互转化,称为活化硫酸盐2、乙酰丝氨酸

+

PAPS

半胱氨酸三、磷酸盐同化氧化磷酸化:ADP

+

Pi

ATP转磷酸作用:ADP

+

1.3-二磷酸甘油酸

ATP

+

H2O练习:1.缺乏下列元素

(

A

)

时,缺素症状首先在老叶表现出来。A、K

B、Ca

C、Fe

D、Cu2、植物根部吸收的无机离子向植物地上部运输时主要通过

(

B )

。A、筛管

B、导管

C、转运细胞

D、薄壁细胞。3.

下列盐类组合中,

( B

)

组属于生理碱性盐。A、NH4Cl、K2SO4

和NH4NO3C、NH4Cl、K2SO4和CaSO4B、KNO3、Na

NO3

和NaH2PO4D、NH4NO3、NH4H2PO4和NH4HCO34.矿质元素中的硫、钙、锰、铁等元素往往集中分布在

(

A

)

。A、老叶

B、新叶

C、

茎杆

D、

树皮5、植物叶片的颜色常作为

C

)A、

P

B、

S

C、

N肥是否充足的指标。D、K6、下列元素中

A、Zn和Mg(

D

)

是叶绿素的组成成分。B、Fe和N

C、Fe和Mg

D、N和Mg第

章一、叶绿体和光合色素二、光合作用机理三、光呼吸四、影响光合作用的因素五、光合作用原理在农业生产中的应用叶绿素b只存在于高等植物和绿藻中,其他藻类大多没有叶绿素b。藻胆素是某些藻类进行光合作用的主要色素进行光合作用,不论原核、真核都含有类囊体敌隆草能抑制PSⅡ的光化学反应,却不能抑制PSⅠ的光化学反应通过荧光性质可了解分子的激发态、分子间能量的传递、分子的排列。三线态(光反应)(光反应)(暗反应)最终电子受体D

P

A最终电子供体光合作用单位=聚光色素系统+作用中心还原一个CO2分子所需的色素分子数叫一个光合作用单位(天线色素)Z(酪氨酸残基):原始电子供体;PQ:质体醌

pheo(去镁叶绿素):原始电子受体;Q:未知物质

Cyt:细胞色素PC:质体蓝素;Fd:铁氧还蛋白

NADP+和NADPH:氧化和还原型辅酶ⅡEmerson(爱默生)效应又名双光增益效应与红降现象,证明了两个光系统的存在。A0

(PSⅠ的电子原始受体)(PSⅡ的电子原始受体)

pheo--Cytb559--(暗反应)C3途经CO2固定

(羧化阶段)CO2还原阶段更新阶段

1、5-二磷酸核酮糖3-磷酸甘油酸CO2一旦被还原到3-磷酸甘油醛,光合作用的储能过程便完成。3-磷酸甘油醛(磷酸丙糖)三碳糖可进一步变化,在叶绿体内形成葡萄糖-6磷酸在合成淀粉,也可透出叶绿体,在细胞质中合成蔗糖。磷酸丙糖是光合作用合成的最初糖类。9ATP

6NADPHC4植物的光合作用(在空间上分开)(分别在叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体进行)PEP:磷酸烯醇式丙酮酸;OAA:草酰乙酸;Mal:苹果酸;Pyr

:丙酮酸PEPC:

PEP羧化酶;Rubisco:核酮糖羧化酶:PPDK:磷酸丙酮酸双激酶(Pyr丙酮酸)(3-磷酸甘油酸)(草酰乙酸)(二磷酸核酮糖)(在时间上分开)CAM植物白天(→)和晚上(→)的光合途径PEP:磷酸烯醇式丙酮酸

FBP:二磷酸果糖

OAA:草酰乙酸Mal:

苹果酸

Pyr:丙酮酸植物类型叶结构

CO2固定酶CO2固定途径最初CO2受体CO2固定最初产物光合速率蒸腾系数。意义:1、光呼吸释放CO2,消耗多余能量,保护光合器官,避免光抑制。2、Rubisco同时有羧化和加氧的功能有氧时,虽损失一些有机碳,但通过此途径还可回收75%的碳,损失减少。C3植物光呼吸强,占新形成有机物25%。C4植物光呼吸弱。占新形成有机物2—5%。(乙醇酸氧化途径)(补偿点和饱和点)五、光合作用原理在农业生产中的应用(引起光呼吸)※光合日变化大多数高等植物的光合产物是淀粉,有些植物(如大蒜、洋葱)的光和产物是葡萄糖和果糖,不形成淀粉;有的形成脂肪酸和氨基酸,乙醇酸也是光和产物之一。蔗糖形成时需UDP磷酸丙糖是光合作用合成的最初糖类,它既可合成淀粉也可合成蔗糖。淀粉是在叶绿体内形成的,蔗糖是在细胞质基质中形成的。练习:1.光合作用合成蔗糖是在(3)

里进行的。(1)叶绿体间质 (2)线粒体间质 (3)细胞质 (4)液泡2.水稻、棉花等植物在400µl/L的CO2浓度下,其光合速率比大气CO2浓度下(1)(1)

增强 (2)

下降 (3)

不变(4)变化无常3.

C3途径中的CO2受体是

(4)

。(1)

PEP (2)

PGA (3)

Ru5P(4)

RuBP4.叶绿素分子的头部是(4)

化合物。(1)萜类 (2)

脂类 (3)

吡咯(4)卟啉5.光合作用的电子传递是(4)

的过程。(1)

光能吸收传递(3)光能变化学能(2)光能变电能(4)电能变化学能6. O2与CO2竞争(3)

是生成光呼吸底物的主要途径。(1)PEP

(2)Ru5P

(3)RuBP

(4)PGA7.剪去枝上的一部分叶片,保留下来的叶片其光合速率(1)。(1)有所增强 (2)随之减弱 (3)变化不大 (4)变化无规律在其它条件都适宜而温度偏低时,如提高温度,光合作用的光补偿点(2)(1)上升 (2)降低 (3)

变化不明显 (4)

无规律变化PSII的原初电子受体应为(1)(1)Pheo(去镁叶绿素) (2)

Q (3)

NADP+

(4)

A010.

叶绿素磷光是由其(1)

态产生的。(1)三线 (2)第一单线激发 (3)第二单线激发(4)还原练习:在光合链上PSI直接把电子传给

(2)

。(1)

PC

(2)A0

(3)PQ

(4)Cytf下列元素中

(4)

是叶绿素的组成成分。(1)Zn和Mg

(2)Fe和N

(3)Fe和Mg

(4)N和Mg作物在抽穗灌浆时,如果剪除穗子,其叶片的光合速度

(2)

。(1)适当增强(2)随之减弱(3)基本不变(4)变化无规律光呼吸的底物是

(3)

。(1)丝氨酸(2)甘氨酸(3)乙醇酸(4)乙醛酸光合产物是以(4)

从叶绿体转移到细胞质中的。(1)核酮糖(2)葡萄糖(3)蔗糖(4)磷酸丙糖16.

Emerson(爱默生)效应又名(1)

。(1)

双光增益效应(2)

Hill效应(3)

Warburg效应(4)

Paster效应从现在观点看,Hill反应实际上是(2)

在高铁存在下的光下放氧过程。(1)线粒体(2)

类囊体(3)

叶绿体(4)

叶绿体基质叶绿素提取液,在反射光下呈(1)

。(1)暗红色(2)橙黄色(3)绿色(4)蓝色CAM途径中最先固定CO2的产物是(2)

。(1)Mal

(2)OAA

(3)Asp

(4)Glu光合碳循环中最先形成的C6糖是磷酸

(4)

。(1)核酮糖

(2)赤藓糖

(3)葡萄糖 (4)果糖光合作用中原初反应在(2)

。(1)叶绿体膜上(2)类囊体膜上(3)叶绿体间质中(4)类囊体腔中Rubisco是双功能酶,在CO2/O2比值相对较高时,主要发生(3)

反应。(1)加氧反应大于羧化反应 (2)加氧反应 (3)羧化反应第

章植物体内有机物的运输与分配1、有机物运输的途径2、有机物分配的规律3、环境因素对有机物运输的影响※

韧皮部包括筛管(筛管分子)和伴胞:筛管:是含有细胞膜、线粒体、质体、光面内质网活细胞。细胞间有筛孔,能运输物质。内壁含P—蛋白(韧皮蛋白)伴胞:是含有细胞核、细胞质、核糖体、线粒体的活细胞。与筛管来于同一个母细胞,与筛管间有胞间连丝,调节运输。环割实验通过“环割实验”和“示踪法”证明2、(还有绵子糖、水苏糖等。)用“示踪法”证明ATP与光合、糖的转变、运输有关。特别是向块根、块茎运输。练习:1.P—蛋白是

(3)

特有的一种蛋白质。(1)初生壁

(2)柱头表面

(3)筛管内

(4)分生组织大部分植物筛管内运输的光合产物主要是以(4)进行的。(1)山梨糖醇

(2)葡萄糖

(3)果糖

(4)蔗糖落叶树春天萌芽时,根内贮藏的有机物主要通过(1)向上运输。(1)木质部导管(3)韧皮部筛管(2)薄壁细胞(4)木质部和韧皮部适施

P、K

肥根冠比提高,主要是由于P、K

(1)促进光合同化物向根部运输促进地上部生长对地上部生长的抑制大于对根系生长的抑制抑制地上部生长植物激素对同化物的运输分配有明显的调节作用,其中以(1)的最 为显著。(1)IAA

(2)GA

(3)CTK (4)ETH

(5)ABA第五章植物的呼吸作用1、呼吸作用的概念和意义2、呼吸代谢的类型和过程3、电子传递与氧化磷酸化第一节

呼吸作用的概念和意义一、概念:有氧呼吸:C6H12O6

+6H2O+6O26CO2

+6H2O+能量2C2H5OH+2CO2

+能量(少)2C3H6O3

+能量(少)无氧呼吸:C6H12O6C6H12O6二、意义:1、为植物生命活动提供能量。2、为其他物质合成提供原料。酶酶酶第二节

呼吸作用类型和过程1、糖酵解(EMP)2、三羧酸循环(TCA)3、磷酸戊(己)糖途径(PPP

或HMP)磷酸戊糖途径糖酵解一、糖酵解过程(EMP途径)(细胞质基质中进行)三阶段:1、己糖的磷酸化;

2、磷酸己糖的裂解;

3、ATP和丙酮酸的形成淀粉等多糖(细胞基质中进行)二、三羧酸循环(TCA环):(线粒体中进行)生成物:6CO22ATP(GTP)8NADH8H+2FADH2丙酮酸+CoACO2NADH

+H+1

柠檬酸生成阶段3

草酰乙酸再生阶段2

氧化脱羧阶段ATP三羧酸循环的总反应式为:乙酰CoA

+

3NAD+

+FAD

+

GDP

+

Pi

+

2H2O2CO2

+

3NADH

+

FADH2

+

GTP

+

CoA

+

2H+TCA循环有以下特点:1、乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,使两个C原子进入循环。在以后的两步脱羧反应中,有两个C原子以CO2的形式离开循环,相当于乙酰CoA的2个C原子形成CO2。2、在循环中有4对H原子通过4步氧化反应脱下,其中3对用以还原NAD+生成3个NADH+H+,1对用以还原FAD,生成1个FADH2。糖酵解过程三羧酸循环三、磷酸戊糖途径(HMP或PPP)1、戊糖磷酸途径(HMP)概念:是指在细胞质内进行的一种将葡萄糖直接氧化降解的酶促反应过程。或称为已糖磷酸支路。简称PPP或HMP。也称为葡萄糖直接氧化途径。2、戊糖磷酸途径(HMP)的生理意义该途径是葡萄糖直接氧化过程,有较高的能量转化效率。该途径中生成的大量NADPH

可做为主要供氢体,在脂肪酸、固醇等的生物合成、氨的同化中起重要作用。该途径中一些中间产物是许多重要有机物质生物合成的原料。(4)该途径非氧化分子重排阶段形成的丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖的磷酸酯及酶类与光合作用卡尔文循环中间产物和酶相同,因而戊糖磷酸途径和光合作用可以联系起来,相互沟通。(5)该途径在许多植物中普遍存在,特别是在植物感病和受伤、干旱时,该途径可占全部呼吸50%以上。3、特点:不先形成两分子丙糖。氧化-还原辅酶是NADP+年龄越大、干旱、受伤等占比例大。茎>叶>根中间产物与各代谢沟通。是脂肪合成必须的。第三节电子传递与氧化磷酸化一、电子传递与呼吸链(一)概念即呼吸电子传递链。是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递总轨道。(二)呼吸链的组成Ⅰ.黄素蛋白酶类(NADH脱氢酶)Ⅱ.铁-硫蛋白类(琥珀酸-辅酶Q还原酶)Ⅲ.辅酶Q(辅酶Q-细胞色素还原酶)NADH辅酶Q(CoQ)Fe-SCyt

c1Cyt

bCyt

cCyt

aa3Ⅳ.

细胞色素类(细胞色素C还原酶)

(末端氧化酶系)O2琥珀酸等黄素蛋白(F

AD)黄素蛋白(FMN)细胞色素类铁硫蛋白(Fe-S)铁硫蛋白(Fe-S)NADH呼吸链H2O21

O2O2-MH2还原型代谢底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe3+2Fe2+细胞色素b-c-

c1

-aa3Fe

S2H+M氧化型代谢底物FADH2呼吸链FADFADH2琥珀酸Fe

S2Fe3+细胞色素12Fe2+b-

c -

c-aa3CoQH2CoQ12

O2O2-2H+H2O延胡索酸二、氧化磷酸化ATPATPATP1、过程:2、磷氧比(

P/O

)呼吸过程中无机磷酸(Pi)消耗量和分子氧(O2)消耗量的比值称为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中,每传递一对电子消耗一个氧原子,而每生成一分子ATP消耗一分子Pi,因此P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATP分子数。FADH221

O2H2OH2O例

实测得NADH呼吸链:

P/O~

3NADHADP+Pi

ATP实测得FADH2呼吸链:P/O~

21

O222e-2e-ADP+Pi

ATPADP+Pi

ATP

ADP+Pi

ATPADP+Pi

ATP3、产ATP总量:在TCA循环中,1个GTP产生1个ATP,1个NADH及1个FADH2

被电子传递链氧化分别产生3个和2个ATP,故(3

×3)+(2

×1)+1=12个ATP。若从丙酮酸开始,加上纽带生成的1个NADH。则共产生12+3=15ATP。两分子C3化合物共产生2×15=30ATP若从葡萄糖酵解开始,产2ATP+2NADH。共可产生30+8(6)=38(6)ATP。4、末端氧化酶系:把底物的电子传递到氧形成水的酶。细胞色素氧化酶:承担80%以上的耗氧量。与氧的亲和力极高。易受氰化物、CO的抑制。交替氧化酶(抗氰呼吸):当细胞色素氧化酶被抑制时,与NADH电子传递途径交替进行氧化。P/O=1末端氧化酶类型线粒体内的末端氧化酶线粒体以外的末端氧化酶第四节 影响呼吸作用的因素一、呼吸速率:单位时间内植物呼吸作用消耗的单位鲜重(干重、释放CO2体积、吸收O2体积)。二、呼吸商:单位时间内植物放出CO2的量与吸收O2的量的比率。C/O

糖类

=1

脂类、蛋白质

<1

有机酸>1三、影响呼吸速率的外界因素1、温度:主要是对酶活性影响。最适25—35℃2、氧气:①无氧呼吸产酒精使蛋白质变性;②无氧呼吸产能量少,耗有机物多;③无丙酮酸,许多过程无法进行。3、机械损伤:①细胞间隔破坏,酚类物质被氧化;②转变成分生组织,形成愈伤组织修补,呼吸加快。第五节呼吸作用与农业生产生长发育快,呼吸作用强;但呼吸作用消耗有机物。一、作物栽培不同植物、同种植物不同发育期,呼吸作用强度不同。增大昼夜温差有利于有机物积累。涝灾:根部缺氧,积累酒精引起中毒。干旱:干旱和缺钾,氧化磷酸化解耦联。低温:破坏线粒体结构,酶活性降低。二、粮食贮藏零上低温、干燥。三、果蔬贮藏零上低温、一般湿度。第六节

呼吸作用和光合作用的关系练习:1、糖代谢的磷酸戊糖途径是在

3

内进行的。(1)线粒体

(2)叶绿体 (3)细胞质

(4)细胞核2、在糖酵解过程中,糖氧化时的氢受体是

2

。(1)FAD

(2)NAD+

(3)NADP+

(4)COQ3、三羧酸循环中氢的受体是

(1)(3)

。(1)NAD

(2)NADP

(3)FAD

(4)CoQ4、在缺氧条件下,呼吸速率减慢,底物分解速率(2)

。(1)也减慢(2)反而上升(3)变化不显(4)无一定变化规律5、糖酵解的最后产物是(3)

。(1)丙酮(2)乳酸(3)丙酮酸(4)酒精和CO26、在磷酸戊糖途径中,糖氧化时的氢受体是(2)

。(1)NAD+

(2)NADP+

(3)FAD

(4)CoQ7、抗氰呼吸的最主要特征之一是(3)

。(1)P/O=2

(2)P/O=3

(3)放热(4)P/O=08、在有氧呼吸中,O2的作用是(4)

。(1)参与底物氧化(2)参与氢的传递(3)参与电子传递(4)作为电子的最终受体9、呼吸商是呼吸过程中(2)

的比值。(1)吸收O2

/

放出CO2

(2)放出CO2

/

吸收O2(3)吸收O2

/

产生H2O

(4)放出CO2

/

产生H2O10、以葡萄糖作为呼吸底物,其呼吸商(1)。若以有机酸作为呼吸底物,其呼吸商(2)(1)RQ=1

(2)

RQ>1

(3)RQ<1

(4)RQ=0练习:11.具有明显放热特征的呼吸途径,其末端氧化酶是(2)

氧化酶。(1)细胞色素

(2)抗氰 (3)抗坏血酸

(4)多酚12.

线粒体上的末端氧化酶包括下列的

(4)

。Cytaa3和多酚氧化酶 (2)Cytaa3和抗坏血酸氧化酶多酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶 (4)抗氰氧化酶和Cytaa313.分生组织内由于有局部的无氧呼吸发生,因此其呼吸商

(2)

。(1)

RQ=1

(2)

RQ>1

(3)

RQ<1

(4)

RQ=014.与油料种子比较,淀粉种子萌发时耗氧

(2)

。(1)更多些(2)比较少(3)相差不大(4)不一定15、影响贮藏种子的因素是(1)

(2)

(3)

(4)

。(1)温度 (2)水分

(3)O2

(4)CO216.巴斯德效应是指(1)

能限制糖酵解过程的现象。(1)氧气

(2)CO2

(3)改善光照

(4)防治病虫害17.昼夜温度(2),有机物质消耗最少,瓜果含糖量高。(1)昼底夜高,温差大(3)昼夜温度相同(2)昼高夜底,温差大(4)昼高夜底,温差小18·

在氧化磷酸化中,P/O

小的是(1)。(1)FADH2

(2)NADH

(3)ATP

(4)NADPH19·

下列物质不在TCA循环中产生的是(2)

。(1)柠檬酸(2)3-磷酸甘油酸(3)α-酮戊二酸(4)琥珀酸20·

一分子葡萄糖在EMP途径中,净产生(1)(1)2ATP、2NADH

(2)4ATP、2NADH

(3)2ATP、1NADH

(4)无ATP、2NADH第

章植物生命活动的调节(植物激素)1、生长素(IAA)2、赤霉素(GA)3、细胞分裂素(CTK)4、脱落酸(ABA)5、乙烯(ETH)植物生长物质高等植物的五类激素各类植物激素之间存在着协同和拮抗关系,相互协调,共同调节生命活动.植物激素产生部位受体主要作用备注生长素IAA叶原基、幼

叶、发育的

种子、根尖、茎尖的分生区细胞内内质网上的结合蛋白1(糖蛋白)①促进生长(促进细胞纵向伸长)②促进果实发育(子房壁发育成果皮)③促进扦插枝条生根④防止落花落果简记为“三促一防”具有两重性和极性运输的特点。除草剂,顶端优势。植物组织培养的培养基成分。代表:吲哚乙酸(来于色氨酸)赤霉素GA发育中的种子、茎尖、根尖细胞外糊粉层细胞膜表面蛋白第二信使cGMP促进细胞分裂和伸长;打破休眠促进萌发;诱导植物开花;诱导α-淀粉酶的形成.赤霉菌也能合成。代表:赤霉酸(来于乙酸贝壳杉烯)细胞分裂素CTK根尖、胚、果实生长旺盛部位细胞内CKⅠ和CKⅡ基因编码的蛋白促进细胞分裂和组织分化,延缓植物衰老。植物组织培养的培养基成分。代表:玉米素(来于腺嘌呤)乙烯ETH成熟果实、

茎节枯黄叶、成熟花细胞内内质网上的由ETR1基因编码的蛋白质促进果实的成熟;脱落、衰老.抑制茎的伸长;促进增粗;促进横向生长。(三重效应)与果实发育的区别代表:CH2=CH2(来于甲硫氨酸)脱落酸ABA叶、茎、绿色果实细胞内和细胞外两种受体抑制细胞分裂和种子萌发,抑制生长,促进叶片衰老和脱落,促进落花落果代表:脱落酸(来于甲瓦龙酸)化学本质:吲哚乙酸郭葛(荷兰)

提取 鉴定以以三、IAA的生理作用、(一)主要作用:影响生长(改变细胞壁伸缩性,使细胞伸长)两重性:低浓度促进,高浓度抑制。(二)其它作用:1、促进:单性结实、顶端优势、扦插生根细胞分裂、雌花增加、子房壁生长、种子发芽、光合产物分配、伤口愈合、延长休眠等。2、抑制:花脱落、侧枝生长、叶片衰老等。四、人工合成生长激素类似物的应用自然产生的IAA极少,实践中主要用人工合成的萘乙酸、2、4-D等生长素类似物。除草剂(单子叶作物中除双子叶杂草);果树等修剪(顶端优势);无籽果实(单性结实);葡萄繁殖(扦插生根);保铃保蕾。六、其他:1、吲哚乙酸由色氨酸转变来。2、作用机理:使细胞壁松弛。3、生长素受体:内质网上的结合蛋白1(糖蛋白)第二节 赤霉素(GA)(一)GA的合成、运输与受体合成前体:

牻牛儿牻牛儿焦磷酸(最前体是乙酸

)合成场所:发育中的种子、幼叶、根.无极性运输.4.受体:第一信使在细胞外

糊粉层细胞膜表面蛋白.第二信使是

cGMP(二)

赤霉素(GA)的生理作用和应用与IAA一样:同样促进与抑制作用。1、促进茎的伸长(促细胞伸长,不存在高浓度抑制作用。)2、打破休眠3、诱导开花:GA能代替低温和长日照诱导某些长日照植物开花。4、促进某些植物座果。5、诱导单性结实。6、诱导雄花。7、诱导α-淀粉酶。生产上应用:促进麦芽糖化:应用于啤酒生产促进营养生长:对根无作用,显著促进茎、叶的生长。如:水稻:杂种不育系的包穗:加GA

提高育种产量。切花:唐菖蒲加GA,花轴延长防止脱落:与IAA类似防止花、果柄离层形成;棉花的保花保铃;葡萄:坐果率;还可形成无籽果实; 促进营养物质的运输第三节第四节第五节第六节练习:1.植物激素调节植物顶端优势和侧芽生长,其中以

(

3

)

最为明显。(1)

IAA和ABA (2)

CTK和GA (3)IAA和CTK (4)GA和IAA2.

三重反应是植物激素

(2)

的特有反应。(1)IAA

(2)Eth

(3)ABA(4)

CTK3.

极性运输是植物激素

(1)的特有运输方式。(1)IAA

(2)Eth

(3)ABA

(4)CTK4、萘乙酸(NAA)、2,4-D等植物生长调节剂属于生长(2)。(1)

对抗剂

(2)促进剂

(3)抑制剂(4)延缓剂5、下列植物激素中

(

3

)

被认为是作为干旱时根系向地上部输送的信号。(1)

CTK (2)

IAA (3)

ABA (4)

Eth6、植物器官对生长素敏感性不同,就伸长而言(1)

对生长素的适宜浓度最低。(1)根(2)茎(3)叶(4)芽7.

植物激素

(

2

)

对大麦种子中a-淀粉酶的合成有相反作用。(1)

IAA与ABA (2)ABA与GA (3)GA与IAA(4)ABA与CTK植物激素

(

1

)

在对维持顶端优势有相反作用。(1)

IAA与CTK (2)ABA与GA (3)GA与IAA (4)

ABA与CTK早春,生产上常对番茄、茄子等植物的花喷涂(1)药剂,以防止落花,促进座果。(1)生长素类(2)赤霉素类(3)乙烯利(4)生长延缓剂举出三个生产上要消除顶端优势的例子如

棉花

果树 和

绿蓠

。第

章植物的生殖生理(开花机理)1、低温与花诱导(春化作用)2、光周期与花诱导1、花的形成要经过“感受”、“决定”、“表达”三个环节,才能开花。2、幼年期不能开花。成熟期,有了一定物质基础,才能开花。3、花的分化包括两个过程:第一个过程是花诱导(“感受”、“决定”阶段)。决定了花分化的可能性。第二个过程(

“表达”阶段)决定花的数量和质量。4、低温和光周期是花诱导的主要外界条件。但花诱导可从幼年期开始。目前具体机理不清。可能是改变了基因表达,导致DNA去甲基化而开花。(有关基因被激活)春化春化素赤霉素开花(光周期:一天中的白天和黑夜的相对长度。)临界日长:诱导长日植物开花的最短日照或诱导短日植物开花的最长日照。(临界点不一定是12小时,不是绝对值,不同植物临界点不同,短日植物临界点也不一定小于长日植物)(

LDP

)临界日长:诱导长日植物开花的最短日照或诱导短日植物开花的最长日照。(临界点不一定是12小时,不是绝对值,不同植物临界点不同,短日植物临界点也不一定小于长日植物)日照时间日照时间日照时间人为周期缩短人为周期延长※

暗期间断实验表明:临界夜长比临界日长更重要。短夜植物(长日植物):短于临界暗期长度才开花的植物。长夜植物(短日植物):长于临界暗期长度才开花的植物。1、光敏素的理化性质:红光R远红光FR(1)练习:1.植物感受春化作用的主要部位是

(1)

。(1)顶端分生组织(2)嫩茎(3)叶片(4)根端要使短日菊花提前开花,可进行

(2)

处理。(1)延长日长 (2)延长暗期

(3)高温

(4)低温白天,

Pr

型的光敏素的转变为

Pfr

型光敏素。其中具有生理活性的是

Pfr型光敏素。某大豆品种的临界日长为15小时,

以下

(1)

方法经周期性诱导后可使其开花。(

1

) 14h光照+10h黑暗

(2)

16h光照+8h黑暗(

3

) 13h光照+11黑暗并在暗期开始后3小时处用红光中断15分钟(

4

) 8h光照+16h黑暗并在暗期中间用白光中断15分钟5、红光和远红光的相互可逆反应,可说明该过程由(1)

参与。(1)光敏素 (2)兰光受体

(3)叶片受体

(4)类胡萝卜素6、北半球,短日植物南种北引,生育期(2)

。(1)缩短,宜引中迟熟品种(3)缩短,宜引早熟品种(2)延长,宜引早熟品种(4)延长,宜引中迟熟品种7、感受光周期刺激的植物器官是

(3)

。(1)根(2)茎(3)叶(4)芽用红光中断长夜,会抑制短日

植物开花,而促进长日

植物开花。一植物只有在日长长于11小时的情况下开花,该植物是(2)

。(1)长夜植物 (2)短夜植物

(3)日中性植物

(4)中日性植物一般来说,草本植物的幼年期与木本植物比较,相对(2)

。(1)要长 (2)要短 (3)一致第八章植物的抗逆生理1、植物的抗寒性2、植物的抗旱性第一节

植物抗逆的生理基础一、逆境的概念及种类逆境是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。生物因素病害、虫害、杂草理化因素物理的辐射性的化学的温度的水分的逆境种类二、抗逆性及方式1、抗逆性:

植物对逆境抵抗和忍耐能力。2、抗性的方式:逆境逃避:

指由于植物通过各种方式摒拒逆境的影响,不利因素并未进入组织,故组织本身通常不会产生相应的反应。逆境忍耐:

指植物组织虽经受逆境对它的影响,但它可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的伤害,使其仍保持正常的生理活动。三、植物在逆境下的形态变化与代谢特点(一)形态结构变化:(二)生理生化变化:(1)生物膜破损(2)植物水亏缺(3)脱落酸增加第二节植物的抗寒性一、冷害(一)概念:冰点(0℃)以上低温对植物的伤害叫冷害。植物对冰点以上低温的适应叫抗冷性。热带、亚热带植物易受害。(二)冷害机理:膜发生相变,由液晶态变为疑胶态;膜透性改变,甚至造成破损;代谢紊乱,光合与呼吸变化,吸收机能衰退。运输受阻,酶促反应失调。(三)植物的适应:增加膜不饱和脂肪酸数量,提高不饱和脂肪酸指数,降低膜相变温度;改变某些蛋白(酶)的组分。晡氨酸是最有效的渗透调节物质之一,无论

哪一种逆境,植物体内都积累晡氨酸,尤其

是干旱是积累最多。甜菜碱在抗逆性中也有

渗透调节作用,在水分亏缺或氯化钠胁迫下,小麦、大麦、黑麦等作物积累甜菜碱。二、冻害(一)概念:冰点(0℃)以下低温对植物的伤害叫冻害。植物对冰点以下低温的适应叫抗冻性。常与霜害伴随发生.(二)冻害类型:胞内结冰与胞间结冰。(三)冻害伤害的机理:胞间结冰使原生质严重脱水,蛋白质变性,原生质不可逆凝胶化;胞内结冰对膜与细胞器产生直接破坏;解冻时温度回升快,原生质失水,组织干枯;破坏蛋白质空间结构(-SH假说);机械损伤;膜破坏。(四)植物对冻害的适应:降低含水量,增加束缚水的相对含量;增加可溶性糖等的含量;激素的种类及比例发生变化;

膜组分改变。三、提高抗寒性的措施1.

低温(抗冻)锻练;逐步适应,增加保护物质;2.化学诱导控制;调节CTK、ABA的比例,采用其它生长延缓剂;3.加强田间管理;调节N、P、K比例,薄膜等覆盖,培育壮苗等。第三节植物的抗旱性一、概念:土壤缺水或大气相对湿度过低对植物造成的伤害称旱害。植物对干旱的抵抗力称抗旱性。二、干旱种类:土壤干旱;大气干旱;生理干旱。三、植物类型:水生植物;中生植物;旱生植物,又分避旱型和耐旱型。四、外部干旱表现:萎蔫:有暂时萎蔫与永久萎蔫。生长减慢。五、干旱机理:原生质脱水是旱害的核心;破坏原生质膜上脂类双分子层的排列,改变了膜透性,使化谢紊乱;光合与呼吸失调;蛋白质分解加快;DNA、RNA合成减弱,脯氨酸积累;激素发生变化:ABA积累,CTK减少,降低CTK/ABA比值,乙烯增加;植株各器官水分重新分配;造成细胞的机械损伤。六、植物抗旱特征:形态:根系发达而深广,根冠比大;细胞小,维管束发达;单位面积气孔数多;输导组织发达;角质或蜡质层厚生理:脯氨酸、ABA等物质积累多;水解酶活性保持稳定,合成酶活性不削弱;保水力强。七、提高抗旱性途径:抗旱锻练:如蹲苗、搁苗、饿苗等;合理施肥:P、K、B、Cu等;化学诱导:CaCl2、ZuSO4等;生长延缓剂及抗蒸腾剂;如ABA、CCC(矮壮素);抗旱育种。练习:1.与生长旺盛的植物相比,越冬植物细胞中自由水/束缚水的比值(1)

。(1)大大降低 (2)相近 (3)大大上升 (4)略有上升一般说来,生物膜中不饱和脂肪酸含量高,植物抗(3)

能力强。(1)高温(2)湿害(3)低温(4)盐害旱害的核心问题是

生理

干旱

,而涝害的核心问题是

缺氧

。一般说来,越冬期间植物细胞中自由水/束缚水的比值(2)

。(1)大于1

(2)小于1

(3)等于1

(4)等于零干旱时叶片中(4)

大量增加,使叶子容易衰老。(1)NH3

(2)无氧呼吸产物(3)乙烯(4)ABA近代观点认为,冷害首先是由于(4)

而引起的。(1)有毒代谢产物积累 (2)细胞失水

(3)代谢失调(4)膜脂相变冬季植物组织中(4)

含量提高可明显降低冰点,防止植物受冻害。(1)淀粉

(2)蛋白质

(3)ABA

(4)可溶性糖高温杀伤植物的温度与植物细胞含水量之间

(1)

。(1)呈正相关 (2)呈负相关

(3)无相关关系第四节 植物的抗热性一、概念:高温对植物的伤害称为热害。抗热性是植物对热害的一种适应。二、类型:直接伤害间接伤害。三、症状与危害:症状:热害后叶片死斑明显,叶绿素破坏严重,器官脱落等。危害:间接伤害:①饥饿,因光合低于呼吸,消耗同化物过多;②毒性,有氧呼吸被破坏,无氧呼吸产生有毒物质,蛋白分解产生NH3;③生化障碍,必须的生物活性物质缺乏;④蛋白质破坏,水解酶作用,ATP减少,氧化与磷酸化解偶联。直接伤害:①蛋白质变性,空间结构破坏;②脂类液化,破坏膜结构。四、提高抗涝性的机理与途径:不同生态环境生长的植物抗热性有差别。蛋白质(酶)对热的稳定性,如二硫键,Mg+,Zn+;用生长调节剂,有机酸、盐类有保护作用。第五节 植物的抗涝性一、概念:水分过多对植物的伤害称为涝害。抗涝性是植物对水分过多的适应能力。二、类型:湿害涝害三、症状与危害:涝害的核心是液相代替了气相,植物缺氧。生长量降低,根变黑,叶黄化,株植矮小。无氧呼吸代替有氧呼吸,产生有毒物质;代谢损害,光合受抑;营养失调,土壤理化性质改变,吸收困难。四、提高抗涝性的机理与途径:机理有发达的通气系统,代谢上提高对缺氧的忍耐力,改变呼吸途径,如以磷酸戊糖途径代替糖酵解过程;破坏或抑制有害物质的合成。防涝排涝措施。第六节 植物的抗盐性一、概念:盐类过多对植物的伤害称为盐害。抗盐性是植物对盐分过多的适应能力。避盐:植物通过被动拒盐,主动排盐和稀释盐分等途径,使周围环境的盐浓度降低到遭受盐害以下的浓度水平的一种抗盐方式。耐盐:指植物通过生理或代谢的适应,忍受已进入细胞的盐分。它可通过渗透调节,提高代谢稳定性和忍耐营养缺乏等途径实现。二、类型:盐土与碱土为害,习惯统称盐碱土。三、症状与危害:生理干旱,土壤水势降低,吸水困难;离子的毒害作用,产生单盐毒害,抑制生长;生理代谢紊乱,质膜透性增大,蛋白质水解加快,氨基酸与氨积累,光合与呼吸变化。四、提高抗盐性的机理与途径:泌盐,稀盐和拒盐;通过

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