(2025年)细选植物生理学题库及答案

(2025年)细选植物生理学题库及答案一、名词解释1.渗透调节：植物在逆境（如干旱、盐渍）条件下，通过主动积累无机离子（如K⁺、Cl⁻）和有机溶质（如脯氨酸、甜菜碱），降低细胞渗透势，维持细胞膨压和正常生理功能的适应性机制。其特点是溶质积累依赖代谢活动，且不同植物积累的主要溶质种类存在差异。2.光呼吸：植物在光照下，由Rubisco催化RuBP与O₂结合提供磷酸乙醇酸，经叶绿体、过氧化物酶体和线粒体协同作用，最终释放CO₂并消耗ATP的过程。与暗呼吸不同，光呼吸仅在光下发生，且伴随O₂吸收与CO₂释放，但不产生ATP，反而消耗能量。3.源-库单位：植物体内光合产物的供应（源）与消耗/储存（库）的功能单元，通常由维管束连接的源器官（如成熟叶片）和库器官（如幼叶、果实、块根）构成。源-库关系具有动态性，随生长阶段变化（如叶片从库转源），且受激素（如生长素、细胞分裂素）和环境因子（如光照、温度）调控。4.春化作用：低温诱导植物从营养生长转向生殖生长的过程，通常发生在种子萌发或幼苗期（如冬小麦、白菜）。需满足低温持续时间（数天至数月）和温度范围（0-10℃），其分子机制涉及FLC（开花抑制因子）基因表达的表观遗传抑制，解除对开花基因的阻遏。5.植物细胞全能性：单个植物细胞（如体细胞、生殖细胞）具备发育成完整植株的潜能，其基础是细胞含有该物种全套遗传信息。通过组织培养技术（如愈伤组织诱导、器官分化）可验证，实践中广泛应用于快速繁殖（如兰花组培）和遗传转化（如转基因烟草）。二、选择题（每题2分，共30分）1.植物细胞水势（Ψw）的组成不包括：A.渗透势（Ψs）B.压力势（Ψp）C.重力势（Ψg）D.吸胀势（Ψm）答案：D（成熟植物细胞的Ψm可忽略，主要由Ψs、Ψp、Ψg组成；未形成液泡的细胞（如分生组织）Ψm显著）2.下列矿质元素中，属于微量元素的是：A.MgB.FeC.KD.Ca答案：B（大量元素包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素包括Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni）3.C4植物维管束鞘细胞的特点是：A.叶绿体大而少，无基粒B.叶绿体小而多，有基粒C.不含叶绿体D.叶绿体与叶肉细胞相同答案：A（C4植物维管束鞘细胞含大叶绿体，基粒发育不良，利于进行卡尔文循环；叶肉细胞含正常叶绿体，负责C4酸的提供）4.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.戊糖磷酸途径（PPP）D.乙醛酸循环（GAC）答案：C（PPP通过6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶提供NADPH，为生物合成提供还原力）5.生长素（IAA）的极性运输方向是：A.从形态学上端到下端B.从形态学下端到上端C.双向运输D.无固定方向答案：A（生长素极性运输依赖PIN蛋白（输出载体）和AUX1蛋白（输入载体）的极性分布，仅发生在胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞中）6.植物感受光周期的主要器官是：A.茎尖分生组织B.叶片C.根D.花原基答案：B（叶片中的光受体（如光敏色素）感知光周期信号，产提供花素（FT蛋白）运输至茎尖诱导开花）7.干旱胁迫下，植物体内含量显著增加的激素是：A.赤霉素（GA）B.细胞分裂素（CTK）C.脱落酸（ABA）D.乙烯（ETH）答案：C（ABA通过关闭气孔、诱导渗透调节基因表达等途径提高植物抗旱性）8.下列关于光系统II（PSII）的描述，错误的是：A.位于类囊体膜的堆叠区B.负责水的光解和放氧C.电子传递至质体醌（PQ）D.主要吸收远红光（700nm）答案：D（PSII吸收峰约680nm（P680），PSⅠ吸收峰约700nm（P700））9.植物组织培养中，诱导根分化通常需要：A.高生长素/细胞分裂素比B.低生长素/细胞分裂素比C.高赤霉素/脱落酸比D.低乙烯/生长素比答案：A（生长素促进根分化，细胞分裂素促进芽分化，二者比例决定器官分化方向）10.下列属于长日植物的是：A.水稻B.小麦C.大豆D.烟草答案：B（长日植物需光周期长于临界日长（如小麦、油菜）；短日植物如水稻、大豆；日中性植物如番茄）11.植物缺磷时，叶片出现的典型症状是：A.叶尖焦枯，叶片发黄B.叶片暗绿或紫红色（花青素积累）C.新叶黄化，叶脉失绿D.老叶先黄化，逐渐枯焦答案：B（磷缺乏影响糖运输，导致叶片中糖积累并转化为花青素，呈现暗绿或紫红色）12.下列关于气孔运动的描述，正确的是：A.保卫细胞K⁺外流导致气孔开放B.蓝光通过激活H⁺-ATP酶驱动K⁺内流C.脱落酸通过促进K⁺内流关闭气孔D.黑暗条件下气孔开放利于CO₂吸收答案：B（蓝光激活保卫细胞的H⁺-ATP酶，泵出H⁺建立跨膜电势，驱动K⁺、Cl⁻内流，细胞渗透势降低，吸水膨胀导致气孔开放）13.果实成熟时，乙烯合成的前体物质是：A.甲硫氨酸（Met）B.色氨酸（Trp）C.精氨酸（Arg）D.谷氨酸（Glu）答案：A（乙烯生物合成路径：Met→SAM→ACC→乙烯，关键酶为ACC合成酶和ACC氧化酶）14.下列哪种现象属于植物的向性运动：A.含羞草受触碰后小叶闭合B.根向地生长C.捕蝇草捕捉昆虫D.气孔昼夜开闭答案：B（向性运动是由单方向刺激（如重力、光）引起的定向生长运动，包括向地性、向光性等；感性运动（如含羞草）无方向性）15.光合作用中，碳同化的直接产物是：A.葡萄糖B.蔗糖C.淀粉D.3-磷酸甘油酸（PGA）答案：D（卡尔文循环中，CO₂与RuBP结合提供2分子PGA，PGA经还原提供G3P，部分G3P用于合成葡萄糖或淀粉，部分再生RuBP）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述植物根系吸收水分的主要途径及其调节机制。答：根系吸水途径包括质外体途径、共质体途径和跨膜途径（三者常协同）。质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等质外体空间移动，阻力小但受内皮层凯氏带限制；共质体途径：水分经胞间连丝在细胞间移动，需通过原生质体；跨膜途径：水分依次通过质膜、液泡膜等生物膜。调节机制：①蒸腾作用（被动吸水）：蒸腾拉力是主要驱动力，受空气湿度、温度等环境因子影响；②根压（主动吸水）：通过根系主动吸收离子（如K⁺）建立渗透势，推动水分进入导管，受呼吸作用（提供ATP）和土壤温度、通气性调控；③激素调节：ABA可抑制质膜水孔蛋白（AQP）活性，减少水分吸收；细胞分裂素促进AQP表达，增强吸水能力。2.比较C3、C4和CAM植物光合作用的特点及生态适应性。答：C3植物（如小麦）：仅通过卡尔文循环固定CO₂，Rubisco同时催化羧化和加氧反应（光呼吸强），CO₂补偿点高（50-100μL·L⁻¹），适合温和环境。C4植物（如玉米）：叶肉细胞中PEPC固定CO₂提供C4酸（如苹果酸），运输至维管束鞘细胞释放CO₂，提高Rubisco周围CO₂浓度（光呼吸弱），CO₂补偿点低（5-10μL·L⁻¹），适合高温、强光、低CO₂环境。CAM植物（如仙人掌）：夜间气孔开放，PEPC固定CO₂提供C4酸储存于液泡；白天气孔关闭，C4酸分解释放CO₂供卡尔文循环，光呼吸极弱，CO₂补偿点极低（接近0），适应干旱、强蒸发的沙漠环境。生态适应性：C3植物能量效率高但抗逆性弱；C4植物光合效率高但需更多ATP；CAM植物水分利用效率最高，适合极端干旱生境。3.分析脱落酸（ABA）在植物逆境响应中的作用机制。答：ABA是“逆境激素”，其作用机制包括：①气孔调控：ABA与保卫细胞受体PYR/PYL结合，抑制PP2C磷酸酶活性，激活SnRK2激酶，磷酸化并激活SLAC1（阴离子通道）和GORK（K⁺外流通道），导致保卫细胞K⁺、Cl⁻外流，渗透势升高，水分流失，气孔关闭，减少蒸腾失水；②渗透调节：ABA诱导脯氨酸合成酶（如P5CS）、LEA蛋白（晚期胚胎发生丰富蛋白）等基因表达，促进溶质积累，维持细胞膨压；③抗氧化防护：ABA提高SOD、POD等抗氧化酶活性，清除逆境（如干旱、盐渍）诱导的活性氧（ROS），减轻膜脂过氧化损伤；④生长抑制：ABA抑制GA诱导的α-淀粉酶合成，延缓种子萌发（如休眠调控），并通过抑制细胞伸长减少能量消耗，优先保障生存。4.简述植物光周期现象的分子调控模型。答：光周期调控开花的核心是“光受体-生物钟-成花素”网络。①光受体感知光信号：光敏色素（phyA/phyB）感知红光（R）/远红光（FR），隐花色素（cry1/cry2）感知蓝光（B）；②生物钟整合光周期：核心基因（如CCA1、LHY、TOC1）构成反馈环，调控CO（CONSTANS）基因的节律表达；③成花素FT的表达与运输：长日植物中，CO在光下稳定（phyB降解CO，cry2稳定CO），激活叶片中FT基因表达；FT蛋白经筛管运输至茎尖分生组织，与FD转录因子结合，诱导AP1等开花基因表达，启动花器官分化。短日植物中，CO在光下被降解，仅在暗期积累，需光周期短于临界日长时诱导FT表达。5.举例说明植物次生代谢物的生理功能及应用价值。答：次生代谢物是植物在长期进化中产生的非必需小分子化合物，功能及应用如下：①防御作用：烟草中的烟碱（生物碱）抑制昆虫取食；番茄中的番茄碱（萜类）抗真菌；②信号传递：豆科植物的类黄酮（如大豆异黄酮）诱导根瘤菌结瘤基因表达；③吸引传粉者：花中的类胡萝卜素（如胡萝卜素）、花青素（如矢车菊素）形成颜色，挥发油（如玫瑰精油）吸引昆虫；④药用价值：紫杉醇（红豆杉，diterpenoid）是抗癌药物；青蒿素（青蒿，sesquiterpenoid）治疗疟疾；⑤工业原料：橡胶树的橡胶（萜类）用于制造轮胎；漆树的漆酚（酚类）用于涂料。四、论述题（每题15分，共30分）1.从光反应到碳同化，详述光合作用全过程的物质转化与能量传递。答：光合作用分为光反应（类囊体膜）和碳同化（叶绿体基质），物质转化与能量传递如下：（1）光反应：①光能吸收与传递：叶绿体色素（叶绿素a/b、类胡萝卜素）组成天线复合体，将光能传递至反应中心（PSII和PSⅠ）。②水的光解与放氧：PSII反应中心P680受光激发，失去电子（e⁻）后从H₂O获取电子（2H₂O→4H⁺+4e⁻+O₂），释放O₂并产生H⁺（类囊体腔积累）。③电子传递与ATP合成：PSII的e⁻经质体醌（PQ）、细胞色素b₆f复合体传递至PSⅠ，同时PQ泵入H⁺（形成跨膜质子梯度）；PSⅠ的P700受光激发再次释放e⁻，经铁氧还蛋白（Fd）传递给NADP⁺（还原为NADPH）。质子梯度驱动ATP合酶（CF₀-CF₁）催化ADP+Pi→ATP（非循环光合磷酸化）。④循环电子传递：PSⅠ的e⁻经Fd返回细胞色素b₆f复合体，仅合成ATP（无NADPH和O₂释放，补充ATP需求）。（2）碳同化（卡尔文循环）：①羧化阶段：CO₂与RuBP（核酮糖-1,5-二磷酸）在Rubisco催化下提供2分子PGA（3-磷酸甘油酸）；②还原阶段：PGA经ATP磷酸化（提供1,3-二磷酸甘油酸）和NADPH还原（提供G3P，即甘油醛-3-磷酸），消耗2ATP和2NADPH；③再生阶段：部分G3P（1/6）用于合成葡萄糖（C₆H₁₂O₆）或淀粉，其余5/6经一系列反应（如丙糖磷酸异构酶、转酮醇酶）再生RuBP（消耗1ATP）。能量传递：光能→电能（e⁻）→活跃化学能（ATP、NADPH）→稳定化学能（葡萄糖中C-H键）。物质转化：H₂O→O₂，CO₂→C₆H₁₂O₆，同时伴随NADP⁺→NADPH，ADP+Pi→ATP的转化。2.结合实验证据，论述生长素极性运输的分子机制及其在植物发育中的作用。答：生长素（IAA）的极性运输（从形态学上端到下端）依赖载体蛋白的极性分布，分子机制及发育作用如下：（1）分子机制：①输入载体（AUX/LAX家族）：位于细胞形态学上端的质膜，通过协同运输（H⁺梯度驱动）将IAA⁻（阴离子形式）与H⁺共转运入细胞；②输出载体（PIN家族）：位于细胞形态学下端的质膜，将IAA⁻主动泵出细胞；③质子泵（H⁺-ATP酶）：维持细胞外酸性环境（pH≈5），使IAA（pKa≈4.75）主要以IAAH（脂溶性）形式扩散进入细胞，或通过AUX1协助吸收；在细胞内（pH≈7），IAAH解离为IAA⁻（脂不溶），需PIN蛋白输出。实验证据：①抑制PIN功能（如NPA处理）导致极性运输受阻，根向地性消失；②PIN1在茎维管组织的基部极性分布，与IAA运输方向一致；③拟南芥pin1突变体表现为无顶生花序（花发育缺陷），证实PIN介导的极性运输是生长素分布的关键。（2）在植物发育中的作用：①顶端优势：茎尖合成IAA向下运输，抑制侧芽生长（高浓度IAA诱导侧芽合成ABA）；去除顶芽后，侧芽IAA浓度降低，解除抑制；②向光性：单侧光诱导P