(2025年)植物生理学习题及答案第六章植物体内有机物的运输

(2025年)植物生理学习题及答案第六章植物体内有机物的运输一、名词解释1.共质体：由胞间连丝把无数原生质体联系起来形成的一个连续的整体。物质在共质体内的运输称为共质体运输。2.质外体：由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管等组成的无生命的体系。物质在质外体中的运输称为质外体运输。3.代谢源：指能够制造并输出同化物的组织、器官或部位，如绿色植物的功能叶，种子萌发期间的胚乳或子叶等。4.代谢库：指消耗或贮藏同化物的组织、器官或部位，如根、茎、果实、种子等。5.源库单位：在同化物供求上，有直接关系的源与库以及它们之间的输导组织合称为源库单位。6.转移细胞：在共质体质外体交替运输过程中起转运过渡作用的特化细胞。它的细胞壁及质膜内突生长，形成许多折叠片层，扩大了质膜的表面积，增加了溶质向外转运的面积，能有效地促进囊泡的吞并，加速物质的分泌或吸收。7.比集转运速率：指单位时间内通过单位韧皮部横截面积运输的干物质的量。其计算公式为：比集转运速率=转运的干物质量/（韧皮部横截面积×时间），单位一般为g·cm⁻²·h⁻¹。8.压力流动学说：该学说由德国植物生理学家Münch于1930年提出，认为筛管中溶液流（集流）运输是由源和库端之间渗透产生的压力梯度推动的。源端（叶片）的光合产物不断装载到筛管中，使筛管内溶质浓度升高，水势降低，水分从周围组织进入筛管，导致筛管内压力升高；而库端（如根）的同化物不断卸出，使筛管内溶质浓度降低，水势升高，水分流向周围组织，筛管内压力降低。这种压力差推动筛管内溶液从源端向库端流动。9.韧皮部装载：指光合产物从叶肉细胞到筛分子伴胞复合体的整个过程。可分为三个步骤：一是光合产物从叶绿体运到细胞基质；二是从叶肉细胞运输到叶片细脉的筛分子附近；三是糖分进入筛分子和伴胞，即筛分子装载。10.韧皮部卸出：指装载在韧皮部的同化物输出到库的接受细胞的过程。二、填空题1.植物体内有机物的长距离运输的部位是（韧皮部），主要运输组织是（筛管）。2.韧皮部装载过程有两条途径：（质外体途径）和（共质体途径）。3.源库两端的水势差是推动筛管中同化物运输的主要动力，源端的水势（低），库端的水势（高）。4.植物体内同化物分配的三个原则是（优先供应生长中心）、（就近供应）、（同侧运输）。5.影响同化物运输的主要环境因素有（温度）、（光照）、（水分）、（矿质元素）等。6.筛管中糖的主要运输形式是（蔗糖），此外还有（棉子糖）、（水苏糖）等。7.转移细胞的细胞壁及质膜内突生长，形成许多折叠片层，其作用是（扩大质膜表面积，增加溶质向外转运面积，促进囊泡吞并，加速物质分泌或吸收）。8.植物体内有机物运输的方向有（双向运输）和（横向运输），但主要是（双向运输）。9.同化物在韧皮部的装载具有（逆浓度梯度）、（需能）、（选择性）等特点。10.源强是指源器官（制造和输出同化物的能力），库强是指库器官（接纳和转化同化物的能力）。三、选择题1.植物体内有机物运输的主要形式是（）A.葡萄糖B.果糖C.蔗糖D.淀粉答案：C。蔗糖是植物体内有机物运输的主要形式，它具有溶解度高、稳定性好、运输效率高等优点。2.下列哪种细胞是韧皮部中执行运输功能的细胞（）A.筛管分子B.伴胞C.薄壁细胞D.纤维细胞答案：A。筛管分子是韧皮部中执行运输功能的细胞，伴胞与筛管分子紧密相连，为筛管分子提供能量等支持；薄壁细胞和纤维细胞不主要参与有机物运输。3.压力流动学说认为，筛管中溶液流运输的动力是（）A.渗透产生的压力梯度B.呼吸作用产生的能量C.光合作用产生的能量D.蒸腾作用产生的拉力答案：A。压力流动学说强调源和库端之间渗透产生的压力梯度是推动筛管中溶液流运输的动力。4.同化物从叶肉细胞进入筛管分子伴胞复合体的过程称为（）A.韧皮部装载B.韧皮部卸出C.共质体运输D.质外体运输答案：A。韧皮部装载是指光合产物从叶肉细胞到筛分子伴胞复合体的过程。5.下列哪种情况会使植物体内同化物分配更多地流向根系（）A.土壤水分充足B.土壤干旱C.光照充足D.温度适宜答案：B。土壤干旱时，根系生长受到一定影响，为了保证根系的生长和功能，植物会将更多的同化物分配给根系。6.植物体内同化物分配的优先供应原则是优先供应（）A.成熟叶片B.老根C.生长中心D.茎干答案：C。生长中心是植物生长旺盛、对同化物需求较大的部位，同化物会优先供应生长中心。7.韧皮部卸出的途径有（）A.共质体途径B.质外体途径C.共质体途径和质外体途径D.以上都不是答案：C。韧皮部卸出可以通过共质体途径（通过胞间连丝）和质外体途径（先释放到质外体，再进入库细胞）。8.比集转运速率的单位是（）A.g·cm⁻²·h⁻¹B.g·h⁻¹C.cm²·h⁻¹D.g·cm⁻²答案：A。比集转运速率的单位是单位时间内通过单位韧皮部横截面积运输的干物质的量，即g·cm⁻²·h⁻¹。9.下列哪种元素对植物体内同化物运输有促进作用（）A.氮B.磷C.钾D.钙答案：C。钾能促进糖类的合成和运输，对植物体内同化物运输有促进作用。10.源库单位的组成包括（）A.源器官B.库器官C.源器官、库器官以及它们之间的输导组织D.输导组织答案：C。源库单位是由在同化物供求上有直接关系的源与库以及它们之间的输导组织合称为源库单位。四、判断题1.植物体内有机物的运输都是单向的，只能从源端向库端运输。（×）解析：植物体内有机物运输主要是双向运输，既可以从源端向库端运输，也可以在一定条件下反向运输。2.蔗糖是植物体内唯一的有机物运输形式。（×）解析：蔗糖是植物体内主要的有机物运输形式，但不是唯一的，还有棉子糖、水苏糖等。3.压力流动学说认为筛管中溶液流运输不需要能量。（×）解析：虽然压力流动学说强调压力梯度是运输的动力，但在筛管的装载和卸出过程中是需要能量的。4.同化物在韧皮部的装载是顺浓度梯度进行的。（×）解析：同化物在韧皮部的装载具有逆浓度梯度的特点，需要消耗能量。5.源强和库强是固定不变的，不受环境因素的影响。（×）解析：源强和库强会受到环境因素如温度、光照、水分、矿质元素等的影响。6.植物体内同化物分配只遵循就近供应原则。（×）解析：植物体内同化物分配遵循优先供应生长中心、就近供应、同侧运输三个原则。7.韧皮部卸出的过程不需要能量。（×）解析：韧皮部卸出过程在某些情况下是需要能量的，例如通过主动运输进入库细胞时。8.转移细胞的主要作用是增加细胞的表面积。（×）解析：转移细胞的主要作用是在共质体质外体交替运输过程中起转运过渡作用，其细胞壁及质膜内突生长形成折叠片层，扩大质膜表面积是为了加速物质的分泌或吸收等转运过程。9.温度越高，植物体内同化物运输越快。（×）解析：温度对同化物运输有影响，但过高或过低的温度都会抑制运输，存在一个最适温度。10.质外体途径是韧皮部装载的唯一途径。（×）解析：韧皮部装载过程有质外体途径和共质体途径两条途径。五、简答题1.简述植物体内有机物运输的途径和方向。答：植物体内有机物长距离运输的途径是韧皮部，主要运输组织是筛管。运输方向主要有双向运输和横向运输，但双向运输是主要的。双向运输是指有机物既可以从源端（如叶片）向库端（如根、果实等）运输，也可以在一定条件下反向运输；横向运输是指在茎、根等器官中，有机物在韧皮部与周围组织之间进行的短距离运输。2.说明压力流动学说的主要内容及存在的问题。答：压力流动学说由德国植物生理学家Münch于1930年提出，其主要内容为：筛管中溶液流（集流）运输是由源和库端之间渗透产生的压力梯度推动的。源端（叶片）的光合产物不断装载到筛管中，使筛管内溶质浓度升高，水势降低，水分从周围组织进入筛管，导致筛管内压力升高；而库端（如根）的同化物不断卸出，使筛管内溶质浓度降低，水势升高，水分流向周围组织，筛管内压力降低。这种压力差推动筛管内溶液从源端向库端流动。存在的问题：（1）该学说难以解释筛管中物质的双向运输现象，因为按照压力流动学说，筛管内溶液应是单向流动的。（2）筛管内存在大量的胼胝质和P蛋白等结构，这些结构可能会阻碍溶液的流动，但压力流动学说没有很好地解释如何克服这些阻力。（3）对于同化物在筛管中的装载和卸出机制，压力流动学说没有详细阐述其具体的分子和细胞水平的过程。3.简述韧皮部装载的过程和特点。答：韧皮部装载过程可分为三个步骤：一是光合产物从叶绿体运到细胞基质。在叶绿体中合成的光合产物（如蔗糖）通过叶绿体膜上的转运蛋白运出叶绿体，进入细胞基质。二是从叶肉细胞运输到叶片细脉的筛分子附近。这一过程可以通过共质体途径（通过胞间连丝）或质外体途径进行。三是糖分进入筛分子和伴胞，即筛分子装载。可以通过质外体途径，即糖分先释放到质外体，然后通过筛分子伴胞复合体膜上的载体蛋白或质子蔗糖共转运体进入筛分子和伴胞；也可以通过共质体途径，通过胞间连丝进入筛分子和伴胞。韧皮部装载的特点：（1）逆浓度梯度：筛管内的蔗糖浓度通常比周围叶肉细胞中的浓度高，因此装载过程是逆浓度梯度进行的，需要消耗能量。（2）需能：装载过程需要消耗ATP提供能量，以驱动载体蛋白或质子蔗糖共转运体的运转。（3）选择性：韧皮部装载对不同物质具有选择性，例如优先装载蔗糖等。4.简述影响植物体内同化物运输的环境因素。答：影响植物体内同化物运输的环境因素主要有以下几个方面：（1）温度：温度对同化物运输有显著影响。在一定范围内，温度升高，同化物运输速率加快，因为温度影响呼吸作用提供的能量以及酶的活性等。但过高或过低的温度都会抑制运输，最适温度一般在2030℃之间。低温会使筛管内胼胝质积累，堵塞筛孔，影响运输；高温会使酶失活，破坏膜的结构等。（2）光照：光照通过影响光合作用来影响同化物的运输。光照充足，光合作用强，产生的光合产物多，为运输提供更多的物质基础。同时，光照还会影响植物体内激素的合成和分布，间接影响同化物的运输和分配。（3）水分：水分不足会影响同化物的运输。缺水时，植物的光合作用下降，光合产物减少；同时，水分亏缺会使筛管中溶液的粘度增加，运输阻力增大，降低运输速率。而水分过多会导致土壤通气性变差，根系呼吸作用受抑制，影响能量供应，也会对同化物运输产生不利影响。（4）矿质元素：氮：适量的氮素可以促进叶片的生长和光合作用，增加光合产物的合成，有利于同化物的运输。但氮素过多会使营养生长过旺，消耗过多的光合产物，影响同化物向其他部位的分配。磷：磷参与能量代谢过程，能促进蔗糖的合成和运输，提高同化物的运输速率。钾：钾能促进糖类的合成和运输，维持筛管中溶液的渗透压，有利于同化物的运输。硼：硼能促进蔗糖的合成和运输，缺硼会导致同化物运输受阻，出现“花而不实”等现象。5.简述植物体内同化物分配的规律。答：植物体内同化物分配遵循以下三个规律：（1）优先供应生长中心：生长中心是植物生长旺盛、对同化物需求较大的部位，如同化产物会优先供应给茎尖、根尖、幼叶、正在发育的果实和种子等。这些生长中心的细胞分裂和生长迅速，需要大量的营养物质和能量。（2）就近供应：同化物的分配与源和库的位置有关，一般是就近供应。例如，叶片制造的同化物主要供应给其附近的生长部位或贮藏器官。这样可以减少运输距离，降低运输消耗，提高运输效率。（3）同侧运输：同一方位的叶制造的同化物主要供给相同方位的幼叶、花序和根等。这可能与维管束的分布和连接方式有关，使得同化物在植物体内的运输具有一定的方向性和区域性。六、论述题1.论述压力流动学说的主要内容、实验证据及存在的问题。答：主要内容压力流动学说由德国植物生理学家Münch于1930年提出，认为筛管中溶液流（集流）运输是由源和库端之间渗透产生的压力梯度推动的。源端（叶片）的光合产物不断装载到筛管中，使筛管内溶质浓度升高，水势降低，水分从周围组织进入筛管，导致筛管内压力升高；而库端（如根）的同化物不断卸出，使筛管内溶质浓度降低，水势升高，水分流向周围组织，筛管内压力降低。这种压力差推动筛管内溶液从源端向库端流动。实验证据（1）蚜虫吻针法：用蚜虫的吻刺插入筛管细胞，然后将蚜虫的身体切除，留下吻针。由于筛管口与吻针相连，筛管内的汁液会持续不断地从吻针流出。通过对流出汁液的分析，发现筛管内确实存在一定的压力，这与压力流动学说中筛管内有压力推动溶液流动的观点相符。（2）同位素示踪法：用放射性同位素标记光合产物，如用¹⁴C标记二氧化碳，让植物进行光合作用，然后追踪¹⁴C标记的同化物在植物体内的运输情况。实验结果表明，同化物在筛管中是快速运输的，且运输方向与压力流动学说预测的从源到库的方向一致。（3）筛管两端压力差的测定：通过一些技术手段可以测定筛管源端和库端的压力，发现源端压力高于库端，存在压力梯度，这为压力流动学说提供了直接的压力差证据。存在的问题（1）双向运输问题：压力流动学说难以解释筛管中物质的双向运输现象。按照该学说，筛管内溶液应是单向流动的，但实际观察发现，在同一筛管中可以同时存在双向运输的情况，例如在某些植物的茎中，上部叶片制造的同化物可以向下运输到根部，而下部叶片制造的同化物也可以向上运输到上部的生长部位。（2）筛管阻力问题：筛管内存在大量的胼胝质和P蛋白等结构，这些结构可能会阻碍溶液的流动。压力流动学说没有很好地解释如何克服这些阻力，保证溶液能够顺利地在筛管中运输。（3）装载和卸出机制：对于同化物在筛管的装载和卸出机制，压力流动学说没有详细阐述其具体的分子和细胞水平的过程。例如，在源端光合产物是如何逆浓度梯度进入筛管的，在库端同化物又是如何从筛管中卸出并进入库细胞的，这些过程都涉及到复杂的生理和生化机制，压力流动学说未能充分说明。（4）能量需求问题：虽然压力流动学说强调压力梯度是运输的动力，但在筛管的装载和卸出过程中是需要能量的。例如，同化物在韧皮部的装载是逆浓度梯度进行的，需要消耗ATP来驱动载体蛋白或质子蔗糖共转运体的运转。压力流动学说没有很好地将能量需求与运输过程统一起来。2.论述如何提高植物的源强和库强，以增加作物产量。答：源强是指源器官制造和输出同化物的能力，库强是指库器官接纳和转化同化物的能力。提高植物的源强和库强对于增加作物产量具有重要意义，可从以下几个方面入手：提高源强（1）合理密植：合理的种植密度可以使植物充分利用光照、水分和养分等资源，增加光合面积。如果种植过密，植株之间会相互遮荫，影响光合作用；种植过稀则会浪费土地资源，降低光合产物的总量。通过合理密植，使叶片分布均匀，提高光能利用率，从而增加源器官制造光合产物的能力。（2）改善光照条件：光照是光合作用的能量来源，充足的光照可以提高光合作用效率。可以通过选择合适的种植地点、调整种植方向等方式，保证植物获得充足的光照。同时，在设施栽培中，可以采用人工补光的方法，延长光照时间或增加光照强度，促进光合产物的合成。（3）保证矿质营养供应：矿质元素对光合作用有重要影响。氮是合成叶绿素、酶等生物大分子的重要元素，适量的氮素可以促进叶片的生长和光合作用；磷参与能量代谢过程，能促进光合磷酸化和蔗糖的合成；钾能促进糖类的合成和运输，维持叶绿体的正常结构和功能。因此，合理施肥，保证植物对氮、磷、钾等矿质元素的需求，有助于提高光合作用效率，增强源强。（4）调节激素水平：植物激素对光合作用和同化物的运输分配有调节作用。例如，细胞分裂素可以促进细胞分裂和叶片的生长，延缓叶片衰老，提高光合能力；生长素可以促进维管束的发育，有利于同化物的运输。通过合理使用植物生长调节剂，调节植物体内激素水平，能够增强源强。（5）防治病虫害：病虫害会损伤植物的