(2025年)植物学复习题及答案

(2025年)植物学复习题及答案一、名词解释（每题3分，共15分）1.胞间连丝：高等植物细胞间通过质膜延伸形成的细胞质通道，直径约20-40nm，内含连丝微管，是细胞间物质运输（如小分子有机物、离子）和信息传递的重要结构，在植物生长、发育及抗逆响应中起关键作用。2.传递细胞：一种特化的薄壁细胞，其细胞壁向内形成许多指状或鹿角状突起，显著增大质膜表面积，细胞质浓厚且含丰富线粒体，主要功能是通过主动运输加速短距离物质传递，常见于植物的溶质短途运输部位（如叶脉末端、分泌结构、子叶与胚乳交界处）。3.凯氏带：根内皮层细胞径向壁和横向壁上的木栓化、木质化带状增厚结构，由栓质和木质素沉积形成。其功能是阻止土壤溶液中水分和溶质通过内皮层细胞的壁间间隙（质外体途径）自由进入中柱，迫使物质必须通过原生质体（共质体途径），从而实现对溶质的选择吸收和调控。4.双受精：被子植物特有的生殖现象，指花粉管进入胚囊后，释放的两个精子分别与卵细胞和中央细胞（两个极核）融合的过程。一个精子与卵细胞结合形成二倍体的合子（发育为胚），另一个精子与中央细胞结合形成三倍体的初生胚乳核（发育为胚乳）。双受精使后代保持了双亲的遗传特性，同时胚乳的三倍体性质增强了其生活力，是被子植物适应性进化的重要标志。5.生活史：植物从种子萌发或孢子萌发开始，经过营养生长、生殖生长，直至新种子或新孢子形成的整个生命周期。其核心是有性世代（配子体世代）与无性世代（孢子体世代）的交替，不同植物类群（如藻类、苔藓、蕨类、种子植物）的生活史在世代交替方式（如苔藓以配子体占优势，种子植物以孢子体占绝对优势）和繁殖器官形态上存在显著差异。二、简答题（每题8分，共40分）1.简述植物细胞中质体的类型及功能差异。质体是植物细胞特有的细胞器，根据所含色素和功能分为三类：（1）叶绿体：含叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素，主要分布于叶肉细胞、幼茎皮层细胞中，是光合作用的场所。其内部有类囊体堆叠形成的基粒，基粒间通过基质类囊体连接，基质中含DNA、核糖体和光合酶系。（2）有色体：含胡萝卜素和叶黄素（无叶绿素），呈黄色、橙色或红色，分布于花瓣、果实（如番茄、辣椒）及胡萝卜根中。功能是吸引动物传粉或传播种子，部分有色体可由叶绿体转化而来（如番茄成熟时叶绿体转变成有色体）。（3）白色体：不含色素，呈无色颗粒状，分布于分生组织、储藏组织（如块根、块茎、种子的胚乳）中。根据储藏物质不同分为造粉体（储存淀粉，如马铃薯块茎）、造蛋白体（储存蛋白质，如豆类子叶）和造油体（储存脂肪，如油料作物种子）。三类质体在一定条件下可相互转化（如光照下白色体可发育为叶绿体，叶绿体在果实成熟时可转化为有色体）。2.比较厚角组织与厚壁组织的结构及功能特点。（1）厚角组织：-结构：细胞为活细胞，具不均匀增厚的初生壁（主要为纤维素和果胶质，不含木质素），增厚部位多在细胞的角隅处（如芹菜叶柄）或切向壁（如南瓜茎）。细胞呈长棱柱形，常成束分布于幼茎、叶柄、叶脉的表皮内侧。-功能：支持幼嫩器官（如幼茎直立、叶片平展），因壁未木质化且为活细胞，可随器官生长而延伸，是植物营养生长阶段的主要机械组织。（2）厚壁组织：-结构：细胞为死细胞（成熟时原生质体解体），具均匀增厚的次生壁（主要成分为纤维素和木质素），壁上有单纹孔或具缘纹孔。根据细胞形态分为纤维（长梭形，如木纤维、韧皮纤维）和石细胞（近等径或不规则形，如梨果肉中的石细胞、核桃壳）。-功能：提供植物成熟器官（如老茎、根、果实）的机械支持，其木质化的次生壁强度大、抗压力强，是植物体内最坚硬的机械组织。3.说明根的初生结构中内皮层和中柱鞘的功能联系。内皮层是根初生结构中皮层最内层细胞，其凯氏带的存在强制水分和溶质通过共质体途径进入中柱，从而实现对离子的选择性吸收（如阻止有害物质进入，调控矿质元素的运输）。中柱鞘是中柱最外层细胞，由薄壁细胞组成，保持潜在分裂能力。二者的功能联系体现在：（1）内皮层通过凯氏带调控物质进入中柱的种类和数量，为中柱鞘细胞提供稳定的物质环境；（2）中柱鞘在根的次生生长中起关键作用：可分裂产生维管形成层的一部分（参与次生维管组织的形成）和木栓形成层（参与周皮的形成）；（3）中柱鞘还可分化为侧根的原基，侧根发育时需突破内皮层和皮层，内皮层细胞在此过程中可能通过酶解局部细胞壁协助侧根穿出。4.举例说明叶的生态类型及其适应特征。根据植物对水分的适应，叶的生态类型可分为：（1）旱生叶（如夹竹桃、松针）：-适应特征：叶片小而厚（减少蒸腾面积）；表皮细胞壁厚，角质层发达（如夹竹桃角质层厚达10-15μm）；表皮下有多层厚壁细胞组成的复表皮（如夹竹桃）；气孔下陷至气孔窝内（窝内有表皮毛，减少空气流动）；叶肉细胞分化为栅栏组织和海绵组织（栅栏组织多层，细胞长柱形紧密排列，增加光合面积）；松针则具针叶形态，表皮下有厚壁的下皮层，叶肉细胞具内褶（增大叶绿体分布面积），维管束周围有转输组织（加速物质运输）。（2）水生叶（如睡莲、眼子菜）：-适应特征：叶片大而薄（如睡莲浮水叶宽达30cm），表皮细胞含叶绿体（可直接进行光合作用）；角质层极薄或缺失（减少水分渗透阻力）；叶肉细胞分化不明显，海绵组织发达，形成大量气腔（如眼子菜叶肉中气腔占叶体积的70%以上），气腔连通茎、根的通气组织，便于氧气储存和运输；机械组织（厚角组织、厚壁组织）退化（茎、叶柔软，适应水流冲击）。（3）阴生叶（如热带雨林下层的海芋）：-适应特征：叶片大而薄（增大对弱光的吸收面积），叶肉中栅栏组织不发达（仅1层），海绵组织细胞间隙大（利于CO₂扩散）；叶绿体大而多（每个细胞含100-200个叶绿体），基粒片层多（可达100层以上），叶绿素b含量高于叶绿素a（增强对蓝紫光的吸收，适应林下弱光环境）。5.简述被子植物从花药发育到成熟花粉粒的过程。（1）花药的发育：幼小花药由表皮和内部的基本分生组织组成，基本分生组织分化为四棱形的花药原基，四角的细胞分裂活跃形成孢原细胞。孢原细胞分裂为外层的周缘细胞（形成药壁）和内层的造孢细胞（形成花粉母细胞）。（2）药壁的形成：周缘细胞经平周分裂和垂周分裂，自外至内形成：表皮（保护）、药室内壁（成熟时细胞径向壁和内切向壁木质化增厚，形成“纤维层”，有助于花药开裂）、中层（1-3层细胞，在花粉母细胞减数分裂时被吸收）、绒毡层（最内层，细胞大、多核，为花粉发育提供营养物质和孢粉素前体，后期解体）。（3）花粉母细胞的减数分裂：造孢细胞发育为花粉母细胞（2n），经减数分裂形成四分体（n），四分体被胼胝质壁包裹。（4）花粉粒的成熟：四分体的胼胝质壁解体，单核花粉粒释放。单核花粉粒经一次有丝分裂形成营养细胞（大，含丰富细胞器和储存物质）和生殖细胞（小，初期贴于花粉壁，后脱离并进入营养细胞内）。部分植物（如小麦、水稻）的生殖细胞再分裂一次形成两个精子（3-细胞型花粉），多数植物（如桃、百合）的花粉以2-细胞型（营养细胞+生殖细胞）成熟，精子在花粉管中形成。三、论述题（每题15分，共45分）1.比较双子叶植物与单子叶植物根的初生结构差异，并分析其适应意义。双子叶植物（如蚕豆、大豆）与单子叶植物（如小麦、水稻）根的初生结构均由表皮、皮层、中柱三部分组成，但存在以下差异：（1）表皮：二者均为单层细胞，外壁具薄角质层。但单子叶植物（如水稻）根表皮细胞寿命短，部分细胞解体形成根毛区的吸收表皮，而双子叶植物根表皮细胞可长期保持吸收功能。（2）皮层：-双子叶植物：皮层较薄，外皮层（1-2层细胞）在根毛枯萎后细胞壁增厚（栓质化），起保护作用；内皮层细胞具凯氏带（初生增厚），后期部分细胞（通道细胞）保持薄壁，其余细胞五面增厚（内切向壁、径向壁、横向壁木质化增厚，仅外切向壁保持薄壁）。-单子叶植物：皮层较厚（如水稻根皮层占根直径的70%以上），外皮层细胞多层（如水稻为2-3层），后期细胞壁栓质化、木质化，形成“厚壁细胞层”；内皮层细胞早期即发生五面增厚（内切向壁、径向壁、横向壁木质化，仅外切向壁薄壁），无明显通道细胞（或通道细胞分布于对着原生木质部的位置）。（3）中柱：-双子叶植物：中柱鞘为1-2层薄壁细胞，保持分裂能力（可产生侧根、维管形成层、木栓形成层）；初生木质部与初生韧皮部相间排列（辐射维管束），木质部束数少（多为2-5原型，如蚕豆为4原型），原生木质部在外（导管口径小、具环纹或螺纹），后生木质部在内（导管口径大、具梯纹或网纹）；髓部不发达或无（多数双子叶植物根中柱中央为后生木质部占据）。-单子叶植物：中柱鞘多为1层细胞，分裂能力弱（通常不产生维管形成层，故根无次生生长）；初生木质部束数多（多为多原型，如小麦为7-8原型，水稻为6-10原型），原生木质部与后生木质部排列方式同双子叶；髓部发达（中柱中央为薄壁细胞组成的髓，部分植物（如水稻）髓部后期解体形成通气腔，适应湿生环境）。适应意义：双子叶植物根的中柱鞘分裂能力强，可通过次生生长增粗（形成次生木质部和次生韧皮部），增强机械支持和物质运输能力，适应多年生生长需求；内皮层后期的五面增厚（仅通道细胞保留）可加强对物质运输的调控。单子叶植物根无次生生长，通过增加初生木质部束数（多原型）扩大导管分布面积，提高水分运输效率；皮层中发达的通气组织（如水稻）或厚壁外皮层（如小麦）适应不同生境（水生或陆生），髓部的存在为幼根提供储存空间。2.分析C3、C4、CAM植物的光合特性及生态适应策略。（1）C3植物（如小麦、水稻）：-光合特性：仅通过C3途径（卡尔文循环）固定CO₂，CO₂固定的最初产物为3-磷酸甘油酸（C3化合物）。Rubisco酶（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶）既是羧化酶（固定CO₂）又是加氧酶（在高O₂、低CO₂条件下催化光呼吸），因此光呼吸强（消耗光合产物的25-30%）。最适光合温度为15-25℃，CO₂补偿点高（约50-100μL/L），在低CO₂浓度下光合效率低。-生态适应：多分布于温带、湿润环境（如温带草原、农田），在光照强度适中、温度较低、水分充足的条件下生长良好（如小麦在春季生长旺盛）。（2）C4植物（如玉米、甘蔗）：-光合特性：具C4途径与C3途径的“双循环”。叶肉细胞中PEP羧化酶（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）固定CO₂形成草酰乙酸（C4化合物），后者转化为苹果酸或天冬氨酸运输至维管束鞘细胞（BSC），释放CO₂进入卡尔文循环。PEP羧化酶对CO₂亲和力高（Km=7μmol/L，远低于Rubisco的Km=450μmol/L），且BSC中CO₂浓度高（约20倍于叶肉细胞），抑制Rubisco的加氧反应，光呼吸极弱（仅为C3植物的2-5%）。最适光合温度为30-40℃，CO₂补偿点低（<10μL/L），在强光、高温、低CO₂条件下光合效率高。-生态适应：多分布于热带、亚热带的高光、高温、干旱环境（如热带草原、夏季农田）。其“花环状”结构（叶肉细胞围绕BSC排列）利于C4酸的运输，维管束鞘细胞含大而多的叶绿体（无基粒或基粒少），适应高效的CO₂浓缩机制。（3）CAM植物（如仙人掌、芦荟）：-光合特性：具景天酸代谢途径（CAM），CO₂固定分昼夜两阶段进行。夜间气孔开放，PEP羧化酶固定CO₂形成草酰乙酸，转化为苹果酸储存于液泡（细胞酸性增强）；白天气孔关闭（减少蒸腾），液泡中的苹果酸运至细胞质分解，释放CO₂进入卡尔文循环（此时光反应提供ATP和NADPH）。光呼吸弱，CO₂利用效率极高（可利用呼吸作用释放的CO₂）。最适生长温度为白天25-35℃、夜间10-15℃，CO₂补偿点极低（接近0）。-生态适应：典型的旱生植物，多分布于沙漠、半干旱地区（如仙人掌科、景天科植物）。其气孔昼闭夜开的特性极大减少水分蒸腾（蒸腾系数仅为C3植物的1/5-1/10），肉质茎或叶（储存水分）与液泡（储存苹果酸）的结构适应干旱环境。3.论述植物次生生长的过程及其对陆生生活的意义。次生生长是指由侧生分生组织（维管形成层和木栓形成层）活动引起的植物根、茎的增粗生长，是种子植物（尤其是木本植物）适应陆生生活的关键机制，过程如下：（1）维管形成层的活动与次生维管组织的形成：-维管形成层的发生：根中，维管形成层由中柱鞘细胞（正对初生韧皮部）和初生木质部与初生韧皮部之间的薄壁细胞（正对初生木质部）恢复分裂能力形成；茎中，维管形成层由束中形成层（初生维管束内的原形成层残留细胞）和束间形成层（髓射线细胞恢复分裂能力形成）连接而成，最终形成完整的环状形成层。-维管形成层的活动：形成层细胞主要进行平周分裂，向外产生次生韧皮部（包括筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞），向内产生次生木质部（包括导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞）。同时，部分形成层细胞进行垂周分裂，扩大形成层环的周长以适应增粗。次生木质部的积累形成木材（如早材、晚材、心材、边材），次生韧皮部则逐年被周皮覆盖而剥落（或部分保留）。（2）木栓形成层的活动与周皮的形成：-木栓形成层的发生：根中，木栓形成层最初由中柱鞘细胞恢复分裂能力形成；茎中，木栓形成层最初由