《植物生理学》期末考试复习题及参考答案

《植物生理学》期末考试复习题及参考答案一、名词解释1.水势2.渗透作用3.根压4.蒸腾速率5.水分临界期6.植物必需元素7.单盐毒害8.离子拮抗9.生物固氮10.光补偿点11.光饱和点12.CO2补偿点13.光呼吸14.呼吸跃变15.源-库单位16.植物生长调节剂17.顶端优势18.光周期诱导19.春化作用20.交叉适应二、填空题1.植物细胞内水分存在的两种状态为____和____，其中____比例越高，植物的抗逆性越强。2.水分在植物体内的短距离运输途径包括____、____和____三个部分，长距离运输的主要通道是木质部的____。3.目前已确定的植物必需元素共有____种，其中大量元素____种，微量元素____种。4.植物细胞吸收矿质元素的主要方式包括____、____和____三大类，其中____是逆浓度梯度进行、需要消耗代谢能量的主动过程。5.叶绿体的类囊体膜上分布着两大光合色素系统，分别是____和____，其中____的特征吸收峰为700nm，____的特征吸收峰为680nm。6.光合碳还原循环（C3途径）的固定酶是____，C4途径的初始CO2受体是____。7.高等植物呼吸作用的多条代谢途径中，____途径是不受葡萄糖-6-磷酸反馈抑制的，能为逆境下的植物提供更多还原力和中间产物。8.植物体内同化物长距离运输的主要形式是____，运输的主要通道是韧皮部的____。9.五大类经典植物激素分别是生长素类、____、____、____和乙烯，其中最早被发现的植物激素是____。10.生长素的极性运输是指生长素只能从植物形态学的____端向形态学的____端运输，不能反向运输的特性。11.光敏色素在植物体内存在两种可互相转化的构象形式，其中____型是生理失活型，最大吸收峰在660nm；____型是生理激活型，最大吸收峰在730nm。12.根据植物开花对光周期的反应类型，可将植物分为三大类：____、____和日中性植物。13.植物感受春化作用的主要部位是____，感受光周期诱导的主要部位是____。14.植物在逆境条件下，细胞内主动积累溶质降低渗透势的过程称为____，常见的渗透调节物质包括脯氨酸、____、可溶性糖和____等。15.植物抗氧化酶系统的三大核心组分分别是超氧化物歧化酶（SOD）、____和____，共同清除细胞内产生的活性氧自由基。三、单项选择题1.下列元素中，属于植物体内可再利用元素，缺素症状最先出现在老叶的是（）A.CaB.FeC.ND.Mn2.在下列不同波长的光中，光合作用效率最高的是（）A.红光B.绿光C.蓝紫光D.紫外光3.植物细胞发生质壁分离时，细胞的水势组成主要是（）A.ψp+ψsB.ψsC.ψm+ψpD.ψp4.短日植物南种北引时，其生育期会（）A.提前B.延迟C.不变D.不确定5.光呼吸的三个发生场所是（）A.叶绿体、线粒体、液泡B.叶绿体、过氧化物酶体、线粒体C.内质网、线粒体、叶绿体D.过氧化物酶体、高尔基体、线粒体6.生长素诱导植物细胞伸长生长的“酸生长学说”中，生长素促进质子泵向何处转运质子（）A.细胞质B.内质网C.细胞壁D.细胞间隙7.下列现象中，不属于植物向性运动的是（）A.向光性B.向重力性C.感夜性D.向化性8.确定植物必需元素的“砂培法”中，需要在培养液中加入大量Ca(NO3)2，主要是为了避免（）A.单盐毒害B.离子拮抗C.平衡溶液失效D.缺铁9.下列呼吸代谢途径中，不发生在线粒体中的是（）A.糖酵解B.三羧酸循环C.电子传递链D.氧化磷酸化10.油料种子成熟过程中，糖类转化为油脂时，种子的干重会（）A.显著增加B.略有下降C.完全不变D.先下降后上升四、多项选择题1.影响植物根系吸水的外界环境因素包括（）A.土壤温度B.土壤通气状况C.土壤溶液浓度D.大气相对湿度2.下列属于植物逆境下产生的防御性物质的有（）A.逆境蛋白B.脯氨酸C.花青素D.脱落酸3.下列植物激素中，属于萜类化合物的有（）A.赤霉素B.细胞分裂素C.脱落酸D.生长素4.提高植物光合速率的可行农业措施包括（）A.增施CO2气肥B.合理整枝打杈C.补充镁元素D.强光下适当遮阴避免光抑制5.下列属于植物休眠相关的内源调控因子的有（）A.脱落酸B.赤霉素C.酚类物质D.类胡萝卜素五、简答题1.简述植物蒸腾作用的生理意义2.简述国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条判定标准3.为什么说光合作用是地球生态系统中最重要的生物化学反应？4.简述植物光合作用与呼吸作用的区别与内在联系5.简述生长素促进细胞伸长生长的酸生长学说核心要点6.简述春化作用理论在农业生产中的具体应用方向六、论述题1.结合植物生理学相关理论，论述当前大田生产中限制作物光能利用率提升的主要因素，并说明生产实践中提高作物光能利用率的具体技术路径。2.论述植物在低温、干旱等逆境条件下的主要生理适应机制，结合农业生产场景举例说明抗逆调控技术的应用原理。参考答案一、名词解释参考答案1.水势：指在等温等压条件下，体系中水的化学势与同条件下纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的物理量，符号为ψw，单位为MPa。人为规定纯水的水势为0，任何含溶质的溶液水势均低于0，水分会自发从水势高的区域向水势低的区域移动。2.渗透作用：指溶剂分子从水势高的区域通过半透膜向水势低的区域自发扩散的现象，是植物细胞吸水的核心机制之一，成熟植物细胞的原生质层相当于选择性半透膜。3.根压：指植物根系通过主动消耗代谢能量吸收矿质离子，降低根系内部水势，推动水分沿导管向地上部上升的压力，多数植物的根压为0.1-0.2MPa，是草本植物春季叶片未展开前水分上升的主要动力。4.蒸腾速率：指植物在单位时间内、单位叶面积通过蒸腾作用散失的水分总量，单位通常为g·m-2·h-1，是衡量植物蒸腾强度的核心指标。5.水分临界期：指植物生长发育过程中对水分缺失敏感度最高的时期，此时期缺水会对作物产量造成不可逆的严重影响，禾谷类作物的水分临界期通常为孕穗期到抽穗期。6.植物必需元素：指植物正常生长发育过程中不可缺少、不能被其他元素替代，且直接参与植物代谢过程的元素，缺乏该元素时植物会表现出专一的缺素症状，无法完成正常的生命周期。7.单盐毒害：指任何植物若长期培养在仅含有一种金属离子的溶液中，即便该离子属于植物必需的大量元素，也会对植物产生强烈的毒害作用，最终导致植株死亡的现象。8.离子拮抗：指在发生单盐毒害的单盐溶液中，加入价态不同的其他金属离子，不同离子之间可以相互抵消单盐毒害效应，维持植物正常生长的现象。9.生物固氮：指固氮微生物在固氮酶的催化作用下，将大气中游离的N2还原为氨的生理过程，是自然生态系统中氮素输入的核心途径，每年全球生物固氮总量约为2亿吨。10.光补偿点：指在光照强度较低时，植物叶片的光合速率与呼吸速率达到动态平衡，净光合速率为0时的光照强度，此时光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量完全相等。11.光饱和点：指当光照强度超过光补偿点后，净光合速率随光照强度升高而持续上升，当光照强度达到某一阈值后，净光合速率不再随光照强度升高而继续增加时的光照强度。12.CO2补偿点：指当环境CO2浓度降低到某一阈值时，植物叶片的光合速率与呼吸速率达到动态平衡，净光合速率为0时的环境CO2浓度，C3植物的CO2补偿点显著高于C4植物。13.光呼吸：指植物的绿色细胞在光照条件下，吸收氧气、释放CO2的生理过程，整个过程在叶绿体、过氧化物酶体、线粒体三个细胞器中协同完成，是伴随光合作用发生的代谢副反应。14.呼吸跃变：指部分肉质果实成熟过程中，呼吸速率先显著降低，随后突然出现峰值上升，之后又快速下降的现象，是果实从成熟走向衰老的标志性生理变化，香蕉、苹果等跃变型果实经过呼吸跃变后完全成熟。15.源-库单位：指植物体内制造同化物的源器官、运输同化物的输导组织、接纳同化物的库器官组成的相对独立的有机整体，通常一个源叶片对应着其直接供给养分的若干个库器官，二者在营养上直接关联。16.植物生长调节剂：指人工合成的、具有类似天然植物激素生理活性的有机化合物，不属于植物内源产生的物质，但可以通过极低的剂量调控植物的生长发育过程，在农业生产中广泛应用。17.顶端优势：指植物顶芽优先生长，同时抑制侧芽萌发和生长的现象，本质是顶芽合成的生长素向下极性运输，积累在侧芽部位，高浓度生长素抑制侧芽的生长。18.光周期诱导：指植物在达到一定生理年龄后，只要得到足够天数的适宜光周期处理，之后即便处于不适宜的光周期条件下，依然可以完成开花的现象，光周期诱导的效应可以在植物体内通过胞间连丝传递。19.春化作用：指低温诱导植物开花的生理过程，部分二年生植物和冬性一年生植物必须经历一定时间的持续低温处理，才能从营养生长阶段转向生殖生长阶段，否则无法正常抽穗开花。20.交叉适应：指植物经历了某一种逆境胁迫后，不仅对该种逆境的抗逆性得到提升，同时对其他多种未接触过的逆境的抵抗能力也同步提升的现象，本质是多种逆境胁迫会诱导植物产生共同的防御代谢通路。二、填空题参考答案1.自由水、束缚水、束缚水2.质外体途径、共质体途径、跨膜途径、导管3.19、9、104.被动吸收、主动吸收、胞饮作用、主动吸收5.光系统Ⅱ（PSⅡ）、光系统Ⅰ（PSⅠ）、光系统Ⅰ（PSⅠ）、光系统Ⅱ（PSⅡ）6.核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）、磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）7.磷酸己糖支路（HMP/戊糖磷酸途径）8.蔗糖、筛管-伴胞复合体9.赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸、生长素类、生长素10.形态学上、形态学下11.Pr、Pfr12.长日植物、短日植物13.茎尖生长点、成熟叶片14.渗透调节、甜菜碱、无机离子（钾离子等）15.过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）三、单项选择题参考答案1.C2.A3.B4.B5.B6.C7.C8.A9.A10.B四、多项选择题参考答案1.ABCD2.ABD3.ABC4.ABCD5.ABC五、简答题参考答案1.蒸腾作用的生理意义主要包含四点：第一，蒸腾作用产生的蒸腾拉力是植物地上部水分上升的主要动力，尤其对于高大乔木而言，蒸腾拉力可以将水分运输到数十米高的树冠顶端；第二，蒸腾作用可以降低叶片表面温度，避免强光下叶温过高灼伤光合色素和细胞膜系统；第三，蒸腾作用是矿质元素随水分在植物体内传导运输的主要载体，促进矿质离子向地上部各器官的分配；第四，蒸腾作用过程中叶片气孔开放，有利于外界CO2进入叶肉细胞间隙，为光合作用提供充足的原料。2.植物必需元素的三条判定标准：第一，必要性，该元素完全缺乏时植物不能完成正常的生命周期，生长发育过程出现特异性障碍甚至死亡；第二，不可替代性，该元素的生理功能不能被其他任何元素完全替代，缺乏该元素引发的缺素症状只有施加该元素后才能缓解；第三，直接性，该元素必须直接参与植物的生理代谢过程，而非通过改善土壤或者培养液的理化条件间接产生生理效应。3.光合作用是地球生态系统最重要的生化反应，原因有三点：第一，光合作用是整个生态系统中唯一可以大规模将光能转化为稳定化学能的过程，地球上几乎所有生物利用的能量都直接或者间接来自光合转化的太阳能，每年全球光合作用固定的能量约为3×1021J，是人类全年消耗能量的10倍以上；第二，光合作用是地球上有机物质的最主要合成途径，每年光合生物可以将约2×1011吨的无机碳转化为有机碳，为整个食物链提供基础物质来源；第三，光合作用可以维持大气组分的稳态，每年光合作用释放的氧气量约为5.35×1011吨，是地球大气层氧气的主要来源，同时消耗大气中的CO2，调节温室气体浓度，保障所有需氧生物的生存环境。4.二者的区别：光合作用是植物在叶绿体中利用光能将CO2和水合成有机物、释放氧气、积累能量的过程，底物是CO2和水，产物是糖类和氧气，只有含光合色素的细胞在光照条件下才能进行；呼吸作用是所有活细胞都可以进行的底物氧化分解过程，将有机物氧化为CO2或者其他中间产物，释放能量用于各项生命活动，主要发生在线粒体中，光照和黑暗条件下都可以进行。二者的内在联系：光合过程产生的蔗糖、葡萄糖等有机物是呼吸作用的底物来源，光合过程产生的NADP+、ADP等物质可以为呼吸作用的部分过程提供周转的共通代谢物，呼吸作用释放的CO2可以直接供给叶肉细胞进行光合作用，呼吸作用产生的中间代谢物可以作为光合合成多种细胞结构物质的前体，两个过程在能量周转和代谢物互通上高度协同。5.酸生长学说的核心要点：第一，生长素与质膜上的生长素受体结合后，会激活质膜上的ATP质子泵，质子泵利用水解ATP释放的能量，将细胞质中的质子主动运输到细胞壁部位；第二，细胞壁部位的pH值下降到4-5的酸性区间后，细胞壁中的氢键等结构键发生断裂，同时激活原本处于失活状态的扩张蛋白，扩张蛋白可以打破细胞壁纤维素微纤丝之间的交联结构，细胞壁的松弛度提升，细胞壁压力势下降；第三，细胞壁松弛后，细胞的水势下降，外界水分进入细胞，细胞体积发生不可逆的伸长生长。6.春化作用的应用方向：第一，人工春化处理，将萌动的冬小麦种子放在0-5℃的低温环境下处理1-2周，完成春化后可以在春季播种，避免倒春寒对幼苗的冻害影响，同时保证作物正常抽穗结实；第二，引种指导，不同纬度地区的冬季温度差异极大，跨区域引种时必须考虑作物的春化需求，避免因春化条件不满足导致作物不能正常开花结实；第三，控制作物开花时间，在花卉栽培和良种繁育过程中，可以通过低温处理完成春化，调控作物的开花期，实现花期匹配，方便杂交育种工作的开展；第四，避免徒长，春季温室栽培冬性蔬菜时，通过适当提高苗期温度，避免幼苗完成低温春化，防止先期抽薹现象的发生，保证营养器官的产量。六、论述题参考答案1.当前大田生产中作物的实际光能利用率普遍仅为0.5%-1%，远低于理论值的5%左右，主要限制因素分为四类：第一，光合有效辐射的损失，占太阳总辐射约50%的红外光无法被光合色素利用，同时作物生长前期叶面积系数低，大量太阳光直接照射到裸露的地面上被浪费，夏季正午强光下部分作物会出现光抑制现象，甚至引发活性氧损伤叶绿体结构；第二，光合原料供给不足，大田环境下白天正午叶片气孔关闭，CO2扩散进入叶肉细胞的阻力变大，田间CO2浓度往往低于C3植物光合作用的饱和点，光合速率受到CO2浓度的限制；第三，作物自身光合能力限制，部分作物品种的光合效率低，叶层结构不合理，下层叶片长期处于光补偿点以下，不仅不能制造有机物，反而消耗大量同化物，源库流分配不协调，大量光合产物滞留在叶片中，反馈抑制光合速率提升；第四，环境胁迫因素，干旱、高温、矿质营养缺失等逆境因素会导致作物气孔关闭、叶绿素降解、光合器官受损，大幅降低整体光合效率。对应的提升技术路径主要有六个方面：第一，改进种植制度，采用间作、套种、复种等农艺模式，提升农田的周年叶面积指数，减少太阳光直射地面的浪费，比如华北地区的玉米-小麦套种模式，周年光能利用率比单作提升40%以上；第二，合理密植，根据作物品种特性确定适宜的种植密度，优化群体叶层结构，避免叶片相互遮阴，保证冠层中上部叶片得到充足光照，同时让下层叶片的光照强度维持在光补偿点以上；第三，优化田间CO2供给，设施农业中可以通过增施CO2气肥、增施有机肥提升土壤微生物呼吸释放CO2的量，大田生产中合理行向设计、通风agronomicmeasures提升冠层空气流通速度，补充CO2供给，消除CO2亏缺对光合作用的限制；第四，选育高光效作物品种，培育叶片光合速率高、株型紧凑、光呼吸消耗低、源库流协调性好的新品种，从遗传层面提升作物的光能利用率潜力，当前水稻、小麦的高产育种均将高光效性状作为核心选育指标；第五，调控作物生育期内的光合状态，通过整枝打杈、疏花疏果等措施，去除消耗同化物的无效器官，保证叶片的同化物及时向库器官输出，避免光合产物积累反馈抑制光合作用；第六，规避光合逆境，高温强光下通过适度遮阴避免光抑制，合理补充镁、氮等光合组分合成必需的矿质元素，维持光合器官的完整性。2.植物应对逆境的生理适