大学课程《植物生理学》试题及答案

大学课程《植物生理学》试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.植物细胞水势的组成中，受溶质颗粒影响的是（）A.压力势（ψp）B.渗透势（ψs）C.衬质势（ψm）D.重力势（ψg）2.下列离子中，属于植物必需微量元素的是（）A.K+B.Mg2+C.Fe2+D.Ca2+3.光系统Ⅱ（PSⅡ）的作用中心色素分子是（）A.P680B.P700C.叶绿素bD.类胡萝卜素4.植物光呼吸的底物是（）A.丙酮酸B.乙醇酸C.苹果酸D.草酸5.下列呼吸途径中，能产生NADPH的是（）A.糖酵解（EMP）B.三羧酸循环（TCA）C.磷酸戊糖途径（PPP）D.乙醛酸循环（GAC）6.生长素（IAA）的极性运输依赖于（）A.自由扩散B.离子通道C.载体蛋白（PIN家族）D.胞吞作用7.促进植物叶片衰老和脱落的主要激素是（）A.生长素（IAA）B.赤霉素（GA）C.细胞分裂素（CTK）D.脱落酸（ABA）8.植物感受春化作用的主要部位是（）A.根尖B.茎尖分生组织C.叶片D.成熟种子9.干旱条件下，植物体内显著增加的渗透调节物质是（）A.淀粉B.纤维素C.脯氨酸D.木质素10.长日植物开花所需的临界日长是指（）A.大于该长度才能开花的最短日长B.小于该长度才能开花的最长日长C.昼夜交替的固定日长D.与光周期无关的日长二、多项选择题（每题3分，共15分。漏选得1分，错选不得分）11.植物细胞主动吸收矿质元素的机制包括（）A.质子泵（H+-ATPase）驱动B.离子通道扩散C.载体蛋白协同运输D.胞饮作用12.光合作用中，光反应的产物包括（）A.ATPB.NADPHC.O2D.葡萄糖13.下列属于植物细胞第二信使的是（）A.Ca2+B.IP3（肌醇三磷酸）C.ABAD.cAMP（环腺苷酸）14.乙烯（ETH）的生理作用包括（）A.促进果实成熟B.诱导不定根形成C.促进叶片脱落D.抑制茎的伸长生长15.植物抗盐性的生理机制包括（）A.拒盐（减少盐离子吸收）B.泌盐（主动排出盐离子）C.稀释盐（细胞液泡区隔化）D.积累有毒代谢物三、填空题（每空1分，共15分）16.植物细胞水势（ψw）的计算公式为ψw=__________。17.C4植物的维管束鞘细胞中含有大量__________（细胞器），其CO2补偿点比C3植物__________（填“高”或“低”）。18.呼吸作用中，1分子葡萄糖通过EMP-TCA途径彻底氧化分解，最多可产生__________分子ATP（以真核细胞线粒体基质中的计算为准）。19.赤霉素（GA）的主要合成部位是__________和__________（填两种组织）。20.植物向光性反应的直接原因是__________在茎尖两侧分布不均，导致细胞__________（填“伸长”或“分裂”）速度差异。21.光敏色素有两种可逆转化形式：红光（R）吸收型（Pr）和远红光（FR）吸收型（Pfr），其中具有生理活性的是__________。22.逆境条件下，植物体内__________（填酶）活性升高，可清除超氧自由基（O2-·），减轻膜脂过氧化损伤。23.种子萌发的必要条件包括__________、__________和__________（填三个环境因素）。四、名词解释（每题4分，共24分）24.水势25.光系统26.氧化磷酸化27.植物激素28.光周期现象29.交叉适应五、简答题（每题6分，共30分）30.简述气孔运动的调控机制（从离子运输、代谢途径和激素作用角度分析）。31.光合作用中光反应与暗反应的联系是什么？请从物质和能量流动角度说明。32.简述植物根系主动吸收矿质元素的机制（需涉及质子泵、载体和离子通道的作用）。33.植物衰老的调控因素有哪些？请从激素、基因和环境三个方面举例说明。34.比较C3植物与C4植物的光合特性（至少列出4个差异点）。六、论述题（每题10分，共20分）35.论述植物在干旱逆境下的生理响应机制（需涵盖渗透调节、抗氧化系统、激素调控和基因表达等方面）。36.光质（不同波长的光）如何调控植物的生长发育？请结合光受体（如光敏色素、隐花色素）的作用机制展开分析。答案及解析一、单项选择题1.B解析：渗透势（ψs）由溶质颗粒的存在引起，是水势的主要组成部分；压力势（ψp）为正压力，衬质势（ψm）存在于干燥组织中，重力势（ψg）可忽略。2.C解析：Fe是微量元素（需求<0.1%干重），K、Mg、Ca为大量元素。3.A解析：PSⅡ的作用中心色素是P680，PSⅠ为P700。4.B解析：光呼吸的底物是乙醇酸，由Rubisco的加氧反应生成。5.C解析：PPP途径通过6-磷酸葡萄糖脱氢产生NADPH，EMP和TCA主要产生NADH。6.C解析：IAA的极性运输依赖PIN蛋白（生长素输出载体）的极性分布，属于主动运输。7.D解析：ABA促进气孔关闭、叶片衰老和脱落；IAA、GA、CTK延缓衰老。8.B解析：春化作用的感受部位是茎尖分生组织（如冬小麦的生长点）。9.C解析：干旱下脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质积累，降低细胞水势，维持吸水。10.A解析：长日植物需日长>临界日长才能开花，临界日长是其开花所需的最短日长。二、多项选择题11.A、C解析：主动吸收依赖质子泵建立的跨膜质子梯度，驱动载体协同运输（如共运输或反运输）；离子通道为被动运输，胞饮作用非主要方式。12.A、B、C解析：光反应产生ATP、NADPH和O2，葡萄糖是暗反应产物。13.A、B、D解析：第二信使包括Ca2+、IP3、cAMP等；ABA是激素，属于第一信使。14.A、C、D解析：乙烯促进果实成熟（如香蕉）、叶片脱落（离层形成）和茎的横向生长（抑制伸长）；IAA诱导不定根形成。15.A、B、C解析：抗盐机制包括拒盐（如盐生植物根系排斥Na+）、泌盐（如柽柳通过盐腺排盐）、稀释盐（液泡区隔化Na+）；积累有毒代谢物会损伤细胞。三、填空题16.ψs+ψp+ψm（或ψs+ψp，忽略ψm和ψg时）17.叶绿体；低（C4植物CO2补偿点约5~10μL/L，C3植物约50~100μL/L）18.30（真核细胞中，EMP产生2ATP+2NADH（线粒体氧化产5ATP），TCA循环产2ATP+6NADH（15ATP）+2FADH2（3ATP），总计30ATP）19.幼嫩组织（如茎尖、根尖）；未成熟种子（GA在分生组织和发育中的种子合成）20.生长素（IAA）；伸长（向光侧IAA少，细胞伸长慢；背光侧IAA多，细胞伸长快）21.Pfr（Pfr是生理激活形式，Pr为钝化形式）22.SOD（超氧化物歧化酶，催化O2-·→H2O2+O2）23.充足水分；适宜温度；足够氧气（部分种子需光或需暗）四、名词解释24.水势：每偏摩尔体积水的化学势与纯水化学势的差值（单位：MPa），反映水分的移动方向（从高水势到低水势）。25.光系统：由叶绿素、类胡萝卜素、蛋白质等组成的复合体，包括反应中心（捕获光能并转化为电能）和天线色素（收集光能并传递至反应中心），分为PSⅠ和PSⅡ。26.氧化磷酸化：在线粒体内膜上，电子沿呼吸链传递释放能量，驱动ADP与Pi结合生成ATP的过程（需O2作为最终电子受体）。27.植物激素：植物体内合成的、含量极低（<1μmol/L）、能调节生长发育的有机物质（如IAA、GA、CTK、ABA、ETH），具有高效性和特异性。28.光周期现象：植物开花（或其他发育阶段）对昼夜相对长度（光暗周期）的响应，分为长日植物（LDP）、短日植物（SDP）和日中性植物（DNP）。29.交叉适应：植物对一种逆境（如干旱）的适应，可增强其对另一种逆境（如低温）的抵抗能力，机制与共同的信号通路（如ABA、活性氧）和保护物质（如脯氨酸）有关。五、简答题30.气孔运动的调控机制：①离子运输：光下，保卫细胞通过质膜H+-ATPase泵出H+，建立跨膜质子梯度，驱动K+通过内向K+通道（K+in）进入细胞；同时Cl-协同进入，细胞液渗透势下降，吸水膨胀，气孔开放。黑暗或干旱时，H+泵失活，外向K+通道（K+out）开放，K+外流，细胞失水，气孔关闭。②代谢途径：光下，保卫细胞叶绿体进行光合磷酸化产生ATP，同时苹果酸代谢活跃（淀粉→苹果酸），苹果酸解离为H+和苹果酸根，H+泵出，苹果酸根积累降低渗透势；黑暗时，苹果酸转化为淀粉，渗透势升高。③激素作用：ABA是关键调控因子，干旱时根合成ABA运输至叶片，激活保卫细胞的Ca2+通道（Ca2+内流），抑制H+-ATPase，激活K+out和Cl-外流通道，导致细胞失水，气孔关闭。31.光反应与暗反应的联系：①物质联系：光反应为暗反应提供ATP和NADPH（“同化力”），用于CO2的固定和还原（如C3途径中，3-磷酸甘油酸（PGA）被ATP和NADPH还原为甘油醛-3-磷酸（G3P））；暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+（光反应需不断补充这些物质以维持电子传递和光合磷酸化）。②能量流动：光能通过光反应转化为ATP和NADPH中的化学能，暗反应利用这些化学能将CO2（低能分子）转化为葡萄糖（高能分子），实现光能→化学能的稳定储存。32.根系主动吸收矿质元素的机制：①质子泵驱动：根细胞膜上的H+-ATPase水解ATP，泵出H+，形成跨膜质子梯度（膜外H+浓度高，膜内负电位），建立电化学势差（ΔμH+）。②载体协同运输：阳离子（如K+）通过共运输载体（与H+同向）顺ΔμH+进入细胞；阴离子（如NO3-）通过反运输载体（与H+反向）利用ΔμH+的能量逆浓度梯度吸收。③离子通道辅助：部分离子（如K+）可通过电压门控通道（依赖膜电位变化）快速跨膜，但通道运输是被动的，需质子泵维持膜电位。33.植物衰老的调控因素：①激素：ABA和ETH促进衰老（ABA诱导衰老相关基因SAGs表达，ETH促进乙烯合成酶ACC合酶活性）；CTK和IAA延缓衰老（CTK抑制叶绿素降解，IAA维持细胞分裂能力）。②基因：衰老相关基因（SAGs）如SAG12（编码半胱氨酸蛋白酶）在衰老时上调，促进蛋白质降解；而持家基因（如ACTIN）表达下调。③环境：高温、干旱、高盐等逆境加速衰老（通过激活ABA信号通路）；弱光（光合产物不足）或黑暗（呼吸消耗大于光合）也会诱导衰老。34.C3与C4植物光合特性比较：①解剖结构：C4植物有“花环状”结构（维管束鞘细胞含叶绿体，叶肉细胞与鞘细胞紧密连接）；C3植物无此结构，叶绿体仅存在于叶肉细胞。②光合酶：C4植物叶肉细胞含PEPC（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，对CO2亲和力高），维管束鞘细胞含Rubisco；C3植物仅叶肉细胞含Rubisco（对CO2亲和力低，易发生光呼吸）。③CO2补偿点：C4植物（5~10μL/L）远低于C3植物（50~100μL/L），因C4途径能浓缩CO2至鞘细胞，减少Rubisco的加氧反应。④光呼吸：C4植物光呼吸弱（鞘细胞高CO2浓度抑制Rubisco加氧）；C3植物光呼吸强（占光合产物的20%~50%）。⑤光合效率：C4植物在高温、强光、低CO2下光合速率更高（如玉米、甘蔗）；C3植物在低温、高CO2下更高效（如小麦、水稻）。六、论述题35.干旱逆境下植物的生理响应机制：①渗透调节：细胞积累脯氨酸、可溶性糖（如蔗糖）、甜菜碱等有机溶质，以及K+、Cl-等无机离子，降低细胞水势，维持与外界的水势差，促进吸水（如小麦在干旱时脯氨酸含量可增加100倍）。②抗氧化系统：干旱诱导活性氧（ROS，如O2-·、H2O2）积累，激活抗氧化酶（SOD、POD、CAT）和非酶抗氧化剂（如抗坏血酸、谷胱甘肽）。SOD将O2-·转化为H2O2，CAT和POD将H2O2分解为H2O和O2，减轻膜脂过氧化（MDA含量降低）。③激素调控：ABA是核心调控激素，根中合成的ABA运输至叶片，激活保卫细胞的Ca2+通道（Ca2+内流），抑制H+-ATPase，促进K+和Cl-外流，气孔关闭（减少蒸腾失水）；同时ABA诱导LEA蛋白（晚期胚胎发生丰富蛋白）表达，保护细胞结构。ETH合成增加，促进叶片衰老（减少水分消耗）。④基因表达：干旱诱导逆境相关基因（如ERD10，早期脱水响应基因；RD29A，脱水响应基因）表达，编码渗透调节物质合成酶（如P5CS，脯氨酸合成关键酶）、LEA蛋白、抗氧化酶等，从分子水平增强抗逆性。36.光质对植物生长发育的调控及光受体机制：