(2025年)植物生理学习题库(附参考答案)

(2025年)植物生理学习题库(附参考答案)一、选择题（每题2分，共30分）1.植物细胞水势的组成中，当细胞处于质壁分离状态时，其压力势（Ψp）通常为（）。A.正值B.负值C.零D.不确定2.下列矿质元素中，属于植物必需微量元素的是（）。A.MgB.FeC.KD.Ca3.光反应中，水的光解产生的O₂释放的直接场所是（）。A.叶绿体基质B.类囊体腔C.细胞质基质D.线粒体内膜4.植物呼吸作用中，EMP途径（糖酵解）的终产物是（）。A.丙酮酸B.乙醇C.乳酸D.葡萄糖-6-磷酸5.促进植物叶片衰老和脱落的主要植物激素是（）。A.生长素（IAA）B.细胞分裂素（CTK）C.乙烯（ETH）D.赤霉素（GA）6.植物感受光周期的主要器官是（）。A.茎尖B.叶片C.根尖D.花原基7.下列关于C4植物的描述，错误的是（）。A.维管束鞘细胞含叶绿体B.CO₂固定的最初产物是草酰乙酸（OAA）C.光呼吸速率较高D.适应高温、强光环境8.植物春化作用中，感受低温的主要部位是（）。A.成熟叶片B.茎尖分生组织C.根冠D.种子胚乳9.逆境条件下，植物细胞中积累的主要渗透调节物质是（）。A.淀粉B.纤维素C.脯氨酸和可溶性糖D.木质素10.下列关于植物光系统II（PSII）的描述，正确的是（）。A.位于类囊体膜的基质侧B.主要吸收远红光（700nm）C.参与水的光解和放氧D.最终电子受体是NADP⁺11.植物缺磷时，叶片通常会出现（）。A.黄化（失绿）B.紫红色（花青素积累）C.焦枯（叶缘坏死）D.畸形（叶片卷曲）12.植物顶端优势的产生主要与（）的分布有关。A.细胞分裂素从根向顶运输B.乙烯从顶向基运输C.生长素从顶向基极性运输D.赤霉素从叶向茎运输13.暗反应中，CO₂固定的关键酶是（）。A.PEP羧化酶（PEPC）B.核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）C.丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）D.苹果酸脱氢酶14.植物在长期干旱条件下，气孔导度降低的主要原因是（）。A.叶肉细胞光合速率下降B.保卫细胞内K⁺浓度升高C.脱落酸（ABA）含量增加D.细胞分裂素含量增加15.下列关于植物次生代谢物的描述，错误的是（）。A.包括生物碱、类黄酮、萜类等B.通常与植物抗逆性相关C.是维持植物基本生命活动的必需物质D.可能作为化感物质影响其他植物生长二、简答题（每题8分，共40分）1.简述植物气孔运动的调节机制。2.说明矿质元素在植物体内的再利用特点及其对缺素症的影响。3.比较C3植物与C4植物的光合特性差异（至少列出4点）。4.简述植物激素乙烯（ETH）的主要生理作用。5.分析植物光呼吸的生理意义。三、论述题（每题15分，共30分）1.结合光周期理论，论述其在农业生产中的应用（至少举例3种）。2.逆境（如盐害、干旱）条件下，植物通过哪些生理机制适应环境？请详细阐述。参考答案一、选择题1.C（质壁分离时，细胞失水，原生质体收缩，压力势为零）2.B（Fe是微量元素，Mg、K、Ca为大量元素）3.B（水的光解发生在类囊体腔，O₂释放至腔中后扩散到基质）4.A（EMP途径将葡萄糖分解为丙酮酸）5.C（乙烯促进衰老和脱落，IAA、CTK、GA主要促进生长）6.B（叶片是光周期感受器官，茎尖是反应部位）7.C（C4植物光呼吸低，C3植物光呼吸高）8.B（茎尖分生组织是春化作用的感受部位）9.C（脯氨酸、可溶性糖是主要渗透调节物质，淀粉、纤维素为结构物质）10.C（PSII吸收红光（680nm），位于类囊体膜的垛叠区，参与水的光解）11.B（缺磷时，糖分运输受阻，积累导致花青素合成，叶片变紫红）12.C（顶端优势与顶芽产生的IAA极性运输抑制侧芽生长有关）13.B（Rubisco是C3途径的关键酶，PEPC是C4途径的关键酶）14.C（干旱诱导ABA合成，ABA促进保卫细胞K⁺外流，气孔关闭）15.C（次生代谢物非必需，但与抗逆、化感等功能相关）二、简答题1.气孔运动的调节机制主要包括：（1）K⁺泵学说：光下保卫细胞叶绿体通过光合磷酸化产生ATP，激活质膜H⁺-ATP酶，泵出H⁺，驱动K⁺通过内向K⁺通道进入细胞，同时Cl⁻协同进入，细胞水势降低，吸水膨胀，气孔开放；黑暗或逆境下，K⁺外流，水势升高，气孔关闭。（2）苹果酸代谢：光下保卫细胞内CO₂被固定，pH升高，促使淀粉水解为PEP，PEP与CO₂结合提供草酰乙酸（OAA），进一步还原为苹果酸。苹果酸解离为H⁺和苹果酸根，H⁺泵出，苹果酸根与K⁺平衡电荷，增加细胞渗透势，促进吸水。（3）激素调节：脱落酸（ABA）可抑制质膜H⁺-ATP酶活性，促进外向K⁺通道开放，导致保卫细胞失水，气孔关闭；细胞分裂素（CTK）则促进气孔开放。2.矿质元素的再利用特点：（1）可再利用元素（如N、P、K、Mg）：以离子或小分子有机物形式从衰老组织（如老叶）运输到幼嫩组织（如新叶、种子），参与新组织构建。（2）不可再利用元素（如Ca、Fe、B）：以难溶化合物（如草酸钙）形式固定在衰老组织中，无法转移，幼嫩组织需从根系吸收。对缺素症的影响：可再利用元素缺乏时，缺素症首先出现在老叶（如缺N时老叶黄化）；不可再利用元素缺乏时，缺素症首先出现在新叶（如缺Ca时幼叶卷曲、坏死）。3.C3与C4植物光合特性差异：（1）结构：C4植物具有“花环状”结构（维管束鞘细胞含大而多的叶绿体），C3植物维管束鞘细胞无或含少量叶绿体。（2）CO₂固定酶：C4植物叶肉细胞含PEPC（高亲和力，固定CO₂为OAA），维管束鞘细胞含Rubisco；C3植物仅叶肉细胞含Rubisco。（3）CO₂补偿点：C4植物（5-10μL/L）远低于C3植物（50-150μL/L），CO₂利用效率更高。（4）光呼吸：C4植物通过“CO₂泵”浓缩维管束鞘细胞CO₂，抑制Rubisco加氧反应，光呼吸极低；C3植物光呼吸强（消耗光合产物的20%-50%）。（5）适应性：C4植物适应高温、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）。4.乙烯（ETH）的主要生理作用：（1）促进成熟：诱导果实呼吸跃变，加速淀粉、有机酸转化为糖，促进果实着色（如香蕉、番茄成熟）。（2）促进脱落：诱导离层细胞合成纤维素酶和果胶酶，分解细胞壁，导致叶片、花或果实脱落。（3）促进衰老：加速叶绿素降解、蛋白质水解，叶片黄化（如叶片自然衰老或逆境胁迫下）。（4）调节生长：低浓度乙烯抑制茎的伸长生长（“三重反应”：抑制伸长、促进加粗、横向生长），高浓度促进不定根形成（如插条生根）。（5）抗逆响应：逆境（干旱、盐害）诱导乙烯合成，参与胁迫信号转导，调节相关基因表达（如病程相关蛋白基因）。5.植物光呼吸的生理意义：（1）消除毒性：Rubisco的加氧反应产生乙醇酸，光呼吸途径（叶绿体-过氧化物酶体-线粒体）将乙醇酸转化为甘油酸，避免乙醇酸积累对细胞的毒害。（2）维持C3途径运转：光呼吸过程中，部分碳（如甘油酸）可重新进入卡尔文循环，补充RuBP的消耗，尤其在低CO₂、高O₂条件下维持光合碳循环。（3）能量代谢调节：光呼吸消耗ATP和NADPH，防止光反应产生的过剩能量对光合系统（如PSII）的损伤（“光保护”作用）。（4）氮代谢关联：光呼吸中甘氨酸转化为丝氨酸时释放NH3，可被重新利用合成氨基酸，促进氮素循环。三、论述题1.光周期理论在农业生产中的应用：（1）引种：根据品种的光周期特性调整引种区域。例如，短日植物（SDP）水稻从北方（长日照）引种到南方（短日照），生育期缩短，需选择生育期较长的品种；长日植物（LDP）小麦从南方引种到北方，因北方夏季日照长，可提前抽穗，需选择春性弱的品种，避免“早穗”减产。（2）花期调控：通过人工控制光周期调节花卉或作物花期。例如，短日植物菊花（自然花期秋季）需在夏季进行遮光处理（每日光照<12h），可提前至“十一”开花；长日植物唐菖蒲需延长光照（补光至14h以上），促进提前开花，满足市场需求。（3）育种加速世代：利用光周期诱导植物开花，缩短育种周期。例如，对冬小麦（需春化+长日照）进行春化处理后，在温室中提供长日照（16h），可1年种植2-3代，加速品种选育；对短日植物大豆，南繁北育（冬季在海南短日照条件下种植，夏季在北方长日照条件下种植），1年可完成多代繁殖。（4）控制营养生长与生殖生长：例如，麻类（长日植物）种植在北方（长日照），可延长营养生长期，增加纤维产量；若需留种，则在南方（短日照）种植，促进开花结籽。2.逆境条件下植物的生理适应机制：（1）渗透调节：植物通过积累可溶性物质（如脯氨酸、甘氨酸甜菜碱、可溶性糖）降低细胞渗透势，维持细胞吸水能力。例如，干旱或盐害时，细胞内脯氨酸含量可增加数十倍，保护酶和膜结构；可溶性糖（如蔗糖、海藻糖）通过氢键与水分子结合，减少自由水流失。（2）抗氧化系统增强：逆境诱导活性氧（ROS）积累（如O₂⁻、H₂O₂），植物通过酶促和非酶促系统清除ROS。酶促系统包括超氧化物歧化酶（SOD，将O₂⁻转化为H₂O₂）、过氧化物酶（POD，分解H₂O₂为H₂O）、过氧化氢酶（CAT，分解H₂O₂）；非酶促系统包括抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、类胡萝卜素（Car），直接清除ROS，防止膜脂过氧化（MDA积累减少）。（3）膜系统保护：逆境下，植物通过增加膜脂中不饱和脂肪酸（如亚油酸、亚麻酸）比例，维持膜的流动性和完整性。例如，低温胁迫时，膜脂去饱和酶（如Δ¹²-脂肪酸去饱和酶）活性升高，减少膜相变（由液晶态转为凝胶态），避免膜透性增加导致的离子渗漏。（4）激素调节：脱落酸（ABA）是“逆境激素”，干旱、盐害时ABA合成增加，诱导气孔关闭（减少蒸腾失水）、上调渗透调节基因（如脯氨酸合成酶基因P5CS）和抗氧化酶基因（如SOD、POD）表达；乙烯（ETH）在逆境下合成增加，促进衰老和脱落（减少水分消耗），同时诱导病程相关蛋白（PR蛋白）合成，增强抗病性；细胞分裂素（CTK）可延缓叶片衰老，维持光合能力。（5）基因表达调控：逆境诱导特定基因（如LEA蛋白基因、热激蛋白HSP基因、转录因子DREB/CBF基因）表达。LEA蛋白（晚期胚胎发生丰富蛋白