2025年《植物生理学》期末考试复习题库附答案

2025年《植物生理学》期末考试复习题库附答案一、名词解释1.水势：每偏摩尔体积水的化学势与纯水化学势的差值，单位为MPa，是衡量水分在植物体内移动方向和限度的能量指标。2.光呼吸：植物在光照下吸收O₂、释放CO₂的过程，与光合作用伴随发生，底物为乙醇酸，涉及叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三种细胞器。3.春化作用：低温诱导植物从营养生长向生殖生长转化的过程，通常需要0-10℃的持续低温，关键基因如FLC（开花抑制因子）在春化后表达下调。4.源-库单位：植物中同化物供应器官（源）与接受器官（库）通过维管组织连接形成的功能整体，如叶片（源）与正在发育的果实（库）构成的单位。5.植物生长物质：调节植物生长发育的微量有机物质，包括植物激素（如IAA、GA、CTK、ABA、ETH）和植物生长调节剂（如矮壮素、多效唑）。6.渗透调节：植物在逆境（如干旱、盐渍）下通过积累脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱等渗透物质降低细胞水势，维持细胞膨压的生理机制。7.光系统Ⅱ（PSⅡ）：位于类囊体膜上的色素蛋白复合体，主要吸收红光（680nm），负责水的光解和放氧，产生的电子经质体醌（PQ）传递至细胞色素b/f复合体。8.呼吸跃变：某些果实（如香蕉、苹果）成熟过程中呼吸速率短暂急剧上升的现象，与乙烯（ETH）的大量合成密切相关，标志着果实进入成熟阶段。9.共质体运输：物质通过胞间连丝在细胞间的移动方式，属于主动运输范畴，受细胞质基质生理状态调控，常见于同化物的短距离运输。10.光形态建成：光作为信号调控植物形态发生的过程（如种子萌发、幼苗去黄化、光周期诱导开花），与光敏色素、隐花色素、向光素等光受体相关。二、填空题1.植物细胞吸水的主要方式包括渗透吸水、吸胀吸水和代谢性吸水，其中______是成熟细胞的主要吸水方式。（渗透吸水）2.C4植物CO₂的最初受体是______，催化该反应的酶是______，其羧化产物为______。（PEP/磷酸烯醇式丙酮酸；PEPC/磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶；草酰乙酸）3.光合电子传递链中，连接PSⅡ和PSⅠ的电子传递体主要有______、细胞色素b/f复合体和______。（质体醌PQ；质蓝素PC）4.植物体内有机物长距离运输的主要通道是______，其运输的主要形式是______（占比约90%）。（筛管；蔗糖）5.生长素（IAA）的极性运输是______（主动/被动）运输，其运输方向为______，依赖于细胞膜上的______（载体蛋白）。（主动；从形态学上端到下端；PIN蛋白）6.种子萌发的必要条件包括______、______和______，部分需光种子（如莴苣）还需要光照。（充足水分；适宜温度；足够氧气）7.干旱胁迫下，植物体内______（激素）含量显著增加，通过促进气孔关闭减少水分散失，其生物合成前体是______。（ABA/脱落酸；玉米黄质）8.光周期诱导中，决定植物开花的关键是______的长度，短日植物（SDP）实际是______（长/短）夜植物。（暗期；长）9.植物抗冷性的生理基础包括膜脂______（饱和/不饱和）脂肪酸比例增加、保护酶（如SOD、POD）活性升高、可溶性糖积累等。（不饱和）10.呼吸作用的主要生理功能是为生命活动提供______（直接能源）和______（合成原料），并增强植物的抗逆性。（ATP；中间产物）11.高等植物的光周期反应类型主要有______、______和日中性植物（DNP），其中小麦属于______。（短日植物SDP；长日植物LDP；长日植物）12.卡尔文循环（C3途径）的关键酶是______，该酶具有______和______双重催化特性，是光呼吸的启动因子。（Rubisco/核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶；羧化；加氧）13.植物细胞的胞间连丝在______（初生/次生）壁形成，其功能除物质运输外，还参与______（如病毒移动、信号传递）。（初生；信息传递）14.赤霉素（GA）促进茎伸长的机制包括诱导______（酶）合成使细胞壁松弛，以及促进细胞______（分裂/伸长）。（木葡聚糖内转糖基酶XET；伸长）15.盐胁迫对植物的伤害主要表现为______（渗透胁迫）和______（离子毒害），耐盐植物通过______（区域化分布）将Na⁺区隔于液泡中。（渗透胁迫；离子毒害；离子区域化）三、简答题1.简述气孔运动的调控机制。答：气孔运动主要受保卫细胞膨压变化调控，机制包括：①K⁺泵学说：光下保卫细胞通过质膜H⁺-ATP酶泵出H⁺，建立跨膜质子梯度，驱动K⁺经内向K⁺通道进入细胞，同时Cl⁻协同进入，细胞水势下降，吸水膨胀，气孔开放；暗中H⁺泵活性降低，K⁺外流，保卫细胞失水，气孔关闭。②苹果酸代谢学说：光下保卫细胞内淀粉水解为PEP，经PEPC催化与CO₂结合提供草酰乙酸，进一步还原为苹果酸，苹果酸解离为H⁺和苹果酸根，H⁺泵出、苹果酸根积累使细胞水势下降，促进吸水。③激素调控：ABA（脱落酸）通过激活保卫细胞质膜上的Ca²⁺通道，使胞内Ca²⁺浓度升高，抑制内向K⁺通道、激活外向K⁺和Cl⁻通道，导致K⁺、Cl⁻外流，保卫细胞失水，气孔关闭。2.比较C3植物与C4植物的光合特性差异。答：①结构差异：C4植物具有“花环状”结构（维管束鞘细胞含大而多的叶绿体，叶肉细胞叶绿体小），C3植物无此结构。②CO₂固定途径：C4植物先经叶肉细胞的C4途径（PEPC固定CO₂为草酰乙酸），再经维管束鞘细胞的C3途径（Rubisco固定CO₂）；C3植物仅通过C3途径（Rubisco直接固定CO₂）。③光合酶特性：C4植物PEPC对CO₂亲和力高（Km=7μmol/L），且不与O₂竞争；C3植物Rubisco对CO₂亲和力低（Km=450μmol/L），且具加氧酶活性（导致光呼吸）。④光呼吸：C4植物光呼吸弱（维管束鞘细胞CO₂浓度高，抑制Rubisco加氧反应），C3植物光呼吸强（约消耗光合产物的25-30%）。⑤适应性：C4植物更适应高温、强光、低CO₂环境（如玉米、甘蔗），C3植物适合温和环境（如小麦、水稻）。3.植物体内同化物运输的分配规律及影响因素有哪些？答：分配规律：①优先供应生长中心（如顶端分生组织、幼叶、发育中的果实）；②就近运输（源叶同化物主要供应附近的库）；③同侧运输（叶片与库器官在茎的同一侧时运输效率更高）；④竞争能力强的库优先获得同化物（如发育后期的果实竞争力＞营养器官）。影响因素：①源的供应能力（光合速率高则输出多）；②库的竞争能力（库的大小、代谢活性，如果实的呼吸速率、激素水平）；③输导系统的运输能力（筛管的数量、结构完整性，温度影响筛管中集流速度）；④环境因素（光照增强光合产物积累，促进运输；温度20-30℃最适，低温降低酶活性，高温导致筛管堵塞；水分胁迫下ABA增加，抑制同化物运输）。4.简述植物激素ABA在逆境响应中的作用。答：ABA是植物的“逆境激素”，主要作用：①干旱/盐胁迫下，ABA促进气孔关闭（通过抑制保卫细胞内向K⁺通道、激活外向离子通道），减少蒸腾失水；②诱导渗透调节物质（如脯氨酸、可溶性糖）合成，降低细胞水势，维持细胞膨压；③激活抗逆相关基因表达（如LEA蛋白基因、脱水素基因），增强膜系统稳定性；④抑制生长（如减缓营养生长），将资源优先分配至抗逆过程；⑤在低温胁迫下，ABA提高细胞内保护酶（SOD、POD）活性，清除活性氧（ROS），减轻膜脂过氧化损伤；⑥参与种子休眠调控（高ABA水平抑制萌发，适应不良环境）。5.光周期诱导开花的机制中，光敏色素起何作用？答：光敏色素（Phy）是红光（R）/远红光（FR）的光受体，有Pr（红光吸收型，生理失活态）和Pfr（远红光吸收型，生理活化态）两种形式。其作用机制：①对于长日植物（LDP），在暗期中间用红光（R）照射，Pr转化为Pfr，Pfr积累到一定阈值后，激活开花基因（如CO、FT）表达，FT蛋白从叶片运输至茎尖分生组织，诱导开花；若随后用远红光（FR）照射，Pfr逆转为Pr，开花被抑制。②对于短日植物（SDP），需暗期长度超过临界夜长，此时Pfr逐渐转化为Pr（或降解），当Pfr/Pr比值降低到阈值以下时，解除对开花抑制基因的抑制，促进开花；若暗期中用红光打断，Pfr增加，SDP开花被抑制。此外，光敏色素还通过调控生物钟基因（如TOC1、LHY）影响光周期信号的时间测量，确保植物在适宜季节开花。四、论述题1.论述光合作用与呼吸作用的关系及其在农业生产中的应用。答：光合作用与呼吸作用是植物代谢的核心过程，既对立又统一：（1）物质联系：①光合作用的产物（葡萄糖、淀粉）是呼吸作用的主要底物；②呼吸作用产生的CO₂可被光合作用再利用，呼吸作用的中间产物（如丙酮酸、ATP）为光合作用的物质合成（如氨基酸、核酸）提供原料。③两者共享部分中间产物（如磷酸丙糖），通过叶绿体与线粒体的协同作用实现物质循环。（2）能量联系：光合作用将光能转化为化学能（储存于ATP、NADPH和碳水化合物中），呼吸作用将碳水化合物中的化学能释放，一部分以热能散失，另一部分转化为ATP供生命活动利用（如矿质吸收、有机物运输）。（3）环境响应的协同性：光照下，光合作用速率＞呼吸作用速率，植物积累有机物；弱光或黑暗中，仅呼吸作用进行，消耗有机物。温度升高时，呼吸作用速率增加幅度通常大于光合作用，导致净光合速率下降（如夏季中午高温可能引起“光合午休”）。农业应用：①合理密植：协调叶面积指数（LAI），避免叶片过密导致下层叶光照不足（光合＜呼吸，成为“消耗源”）；②温室补光与CO₂施肥：增加光照强度和CO₂浓度（提高光合速率），同时控制夜间温度（降低呼吸消耗），提高作物产量（如冬季番茄种植）；③选育高光效品种：通过提高Rubisco羧化活性、减少光呼吸（如C4作物改造）或增加光合面积（如叶夹角小的直立叶品种），提升净光合效率；④适时收获：避免过晚收获导致叶片衰老（光合下降，呼吸消耗储存物质），如小麦在蜡熟期收获可减少干物质损失；⑤逆境调控：干旱时喷施ABA（促进气孔关闭，减少蒸腾），同时维持适度呼吸（提供能量修复损伤），平衡光合与呼吸的关系。2.从细胞和分子水平论述植物顶端优势的调控机制及生产应用。答：顶端优势指植物顶芽抑制侧芽生长的现象，调控机制涉及激素、营养竞争和信号转导：（1）激素调控：①生长素（IAA）：顶芽合成IAA，经极性运输（依赖PIN蛋白）向下传递至侧芽，高浓度IAA抑制侧芽生长（可能通过诱导侧芽合成ABA或抑制细胞分裂素CTK的作用）；②细胞分裂素（CTK）：侧芽合成或由根运输而来的CTK可解除IAA的抑制，促进侧芽萌发（CTK通过激活细胞分裂相关基因如CYCD3，促进细胞分裂）；③赤霉素（GA）：与IAA协同促进茎伸长，但对侧芽的作用依赖IAA水平（高IAA下GA增强顶端优势）；④独脚金内酯（SL）：由根合成，通过抑制侧芽中分枝相关基因（如MAX2）的表达，协同IAA维持顶端优势。（2）营养竞争：顶芽是“生长中心”，优先获取光合产物和矿质元素（如N、P），侧芽因营养不足生长受抑。（3）分子机制：顶端优势的维持涉及信号通路交叉，如IAA通过ARF（生长素响应因子）调控下游基因（如AXR1），抑制侧芽生长；CTK通过B-ARR（细胞分裂素响应因子）激活CYCD3，促进侧芽细胞分裂；SL通过SCF-MAX2复合体泛素化降解分枝促进因子（如D53），抑制侧芽萌发。生产应用：①果树修剪（如苹果、柑橘）：去除顶芽（摘心）降低IAA浓度，促进侧芽萌发，形成更多结果枝；②棉花整枝：打顶解除顶端优势，减少无效分枝，集中养分供应棉铃发育；③茶树栽培：通过修剪促进侧芽生长，增加新梢数量，提高茶叶产量；④利用生长调节剂：喷施IAA运输抑制剂（如TIBA）或外源CTK（如6-BA）可打破顶端优势，用于花卉造型（如绿篱保持整齐）；⑤培育矮化品种：通过突变体筛选（如水稻sd1突变体）或基因编辑（如抑制GA合成）降低株高，减少倒伏风险，同时保留一定顶端优势以优化株型。3.以干旱胁迫为例，论述植物的抗逆生理机制。答：植物通过形态、生理和分子水平的协同作用应对干旱胁迫，机制如下：（1）形态适应：①根系深扎（主根增长、侧根增多），扩大吸水面积（如玉米的“深根性”品种）；②叶片变小、角质层增厚、气孔密度降低，减少蒸腾失水（如仙人掌的刺状叶）；③地上部分生长减缓（矮化），降低水分需求。（2）生理适应：①渗透调节：积累脯氨酸（Pro）、可溶性糖（如蔗糖、海藻糖）、甜菜碱等渗透物质，降低细胞水势，维持细胞膨压（如小麦在干旱下Pro含量可增加10-100倍）；②抗氧化防御：激活SOD（超氧化物歧化酶）、POD（过氧化物酶）、CAT（过氧化氢酶）等保护酶系统，清除活性氧（RO