植物生理学复习资料

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第一章 植物的水分生理

根系是植物吸水的主要器官，其中根毛区为主要吸水区域。

根毛细胞壁含有丰富的果胶质，有利于与土壤接触并吸水。

根毛区有成熟的疏导组织，便于水分运输。

根毛极大的增加了根的吸收面积。

主动吸水：由根系自身的生理代谢活动引起的需要利用代谢能量的吸水过程，称为植物的主动吸水。

主动吸水的动力是根压。

被动吸水：由于枝叶的蒸腾作用而引起的根部吸水称为被动吸水。

被动吸水的动力是蒸腾拉力。

蒸腾作用：植物体内的水分以气态的方式通过植物体表面散失到外界环境的过程称为蒸腾作用。蒸腾作用是植物散失水分的主要方式。

蒸腾作用的意义：

第一， 是植物吸收和运输水分的主要动力，特别是对于高大的植物，没有蒸腾作用较高处

就无法得到水分。

第二， 能促进植物对矿质盐类（养分）的吸收和运输。

第三， 能调节植物的体温，避免叶片在直射光下因温度过高而受害。

第二章 植物的矿质营养

1、 矿质营养：植物对矿质盐的吸收、运输和同化，叫做矿质营养。

2、 植物的必须元素的条件：①不可缺少性：缺乏该元素，植物不能完成其生活史。②不可代替性：无该元素，表现专一缺乏症，当提供该元素时，可预防和纠正此缺乏症，而这种作用不能被其他元素所代替。③直接功能性：

3、 必须矿质元素的生理作用：

①细胞结构物质和功能物质的组成成分。②植物生命活动的调节者，参与酶的活动。③起电化学平衡和信号传导作用。

4、主动吸收：细胞直接利用能量代谢，逆电化学势梯度吸收矿质的过程。

主动运输的特点：①运输速度超过根据透性和电化学势梯度预测的速度。②转运达到衡态时，膜两侧电化学势不平衡。③在运输量和消耗能量之间存在定量关系。

5、原初主动运输：质膜H+→ATP酶利用ATP水解产生的能量，把细胞质内的H+向膜外“泵”出（质子泵）。H+→ATPase不断运输的结果：（1）膜内外两侧形成H+化学势差（△PH）。(2)膜内外两侧形成电势梯度差（△E）。

6、次级主动吸收：是以质子驱动力为动力的分子或离子的吸收。原初主动运输为次级主动吸收蓄积了动力（质子动力势），而次级主动吸收利用质膜两侧质子动力势梯度逆电化学梯度运输离子。

7、根系吸收矿质元素的特点

（1）根系吸收矿质与吸收水分既有关又无关。

（2）根系对离子的选择吸收。

（3）单盐毒害和离子拮抗。

8、单盐毒害：单一盐溶液对植物的毒害现象称为单盐毒害。

9、离子拮抗：在盐溶液中加入少量其他离子，就会减弱或消除毒害，离子间的这种相互消除毒害的现象称为离子拮抗。

第三章 植物的光合作用

1、光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧气的过程。

2、光合作用的意义

（1）把无机物变为有机物，即为自身又为所有异养生物提供了有机营养。

（2）将光能转化为化学能，为植物自身及异养生物的生命活动提供能源，同时也是人类生活和生产的主要能源。

（3）光合作用维持大气中氧气和二氧化碳浓度的相对平衡，净化空气，保护环境。

3、叶绿素吸收光谱最强吸收去是640nm-660nm红光，430nm-450nm蓝紫光，对绿光的吸收最少，所以叶绿素溶液呈绿色。叶绿素a在红光吸收带宽，在蓝紫光吸收带窄。叶绿素b在红光吸收带窄，在蓝紫光吸收带宽。胡萝卜素、叶黄素最大吸收带在蓝紫光部分，不吸收黄光。

4、荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象。

5、磷光现象：叶绿素溶液中断光源后，任然继续辐射出极微弱的红光现象。

6、聚光色素：没有光化学活性，只起吸收、传递光能的作用，并将吸收的光能聚集起来，传递给作用中心色素。

7、作用中心色素：具有光化学活性，能将吸收的光能转化为电能，即这种色素既能吸收光能，又能转化光能，因此称为能量“陷阱”。

8、作用中心：指存在于内囊体膜上能进行原初反应的最基本的色素蛋白结构，它至少由一个原初电子供体（D）,一个原初电子受体（A）和一个作用中心色素分子（P）组成。（DPA）

9、光合作用的过程

（1）原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；

（2）电子传递和光合磷酸化，形成活跃的化学能（ATP和NADPH）；

（3）碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能（固定二氧化碳，形成糖类）。

10、红降现象：在远红光下，光合作用的量子产额急剧降低的现象称为红降现象。

11、爱默生效应：用远红光，短波红光同时照射植物，其光合效率急剧升高且大于两种波长的光单独照射的总和。

12、光合电子传递链：由PSI、PSII和一系列电子传递体组成的电子传递轨道称为光合电子传递链，简称光合传递链。

13、PSII：水的光解，氧气的释放，传递电子给PSI，PSII由基态向激发态传递电子过程中，逆着氧化还原电位由高向低传递。

14、PSII→PSI：由去镁叶绿素（Pheo），质体醌（PQ）,细胞色素复合体（CYT），质体蓝素（Pc））等电子传递载体，按氧化还原电位由低到高顺序排列，由低到高自发传递电子。

15、PSI：接受PSII传递的电子，将NADPH+还原成NADPH。

16、光合磷酸化：叶绿体的内囊体膜在光下进行电子传递时，将无机磷和ADP合成ATP的过程，称为光合磷酸化。

17、非循环光合磷酸化：该过程有两个光系统参与，既有氧气的释放，也有NADP+的还原。ADP+Pi+NADP++H2O→ATP+1/2O2+NADPH+H+

18、循环光合磷酸化：只有PSI参与，不涉及水的光解，因此，既没有氧气的释放，也没有NADP+的还原，只产生ATP。ADP+Pi→ATP

19、化学渗透学说：在内囊体膜的电子传递过程中，伴随有质子由膜外向内腔转移，就导致了内囊体膜内外两侧产生电位差和质子浓度差，二者合称质子动力势---光合磷酸化的动力，H+顺浓度梯度通过偶联因子（CF0—CF1一种ATP酶系统）返回膜外时，利用释放的能量推动ADP和Pi合成ATP。

20、卡尔文循环的3个阶段

（1）羧化阶段，也称二氧化碳的固定，即通过羧化反应将游离的二氧化碳固定在有机物上。CO2的受体是RuBP(1,5—二磷酸核酮糖)，催化的酶是RuBPCase，第一个稳定性产物是PGA（磷酸甘油酸，C3化合物）。

（2）还原阶段，将PGA还原成磷酸甘油醛（GAP）--三碳糖。该阶段要消耗同化力—ATP和NADPH+H+。

（3）再生阶段，即RuBP的再生，GAP经C4糖，C5糖，C6糖，C7糖等一系列的转变，重新转化为RuBP用于二氧化碳的重复固定，其中部分C6转变为淀粉等光合产物。C3途径经6次循环可将6分子二氧化碳同化为1分子葡萄糖，消耗18分子ATP和12分子NADPH+H+。

21、C4途径

（1）CO2的固定，CO2的受体是PEP（磷酸烯醇式丙酮酸），催化该反应的酶是PEPCase，第一个稳定性产物是OAA(草酰乙酸)。

（2）OAA可进一步转变为Mal（苹果酸）或Asp（天冬氨酸），Mal或Asp从叶肉细胞运输到维管束鞘细胞后，脱羧放出CO2。

（3）卡尔文循环（Calvin）与PEP的再生，CO2在鞘细胞叶绿体中经Calvin循环固定还原成为碳水化合物，C4-二羧酸脱羧后产生C3（丙酮酸或丙氨酸），在运回叶肉细胞，并重新合成PEP。

22、景天酸代谢途径（CAM）：该途径最初是在景天科植物中发现，特点是有机酸的消长变化。这类植物夜间气孔打开，吸收CO2并固定成有机酸储存起来；白天气孔关闭（防止水分丢失），在光下将有机酸脱羧释放出的CO2经C3途径同化为碳水化合物。

CAM中，CO2的最初受体是PEP,催化该反应的酶是PEPCase，第一个稳定的产物是OAA。

23、C4植物与CAM植物碳同化的异同点。

相同点，二者CO2的最初受体（（PEP）。催化固定反应的酶（PEPCase）和最初反应固定产物（OAA）均相同，CO2的最终同化都是由Calvin循环完成的。

不同点，C4植物的CO2初次固定和Calnin循环是在同一时间（白天光下）不同空间（前者叶肉细胞，后者鞘细胞）进行的而CAM植物的这二个过程是在同一空间不同时间进行的。

24、C4植物光合效率为什么比C3植物高？

（1）C4植物的PEP羧化酶活性强且对CO2的亲合力高，固定CO2的速率快，特别是在CO2浓度较低的情况下，其固定CO2的速率比C3植物快得多。

（2）C4途径具有CO2“泵”的效应，将CO2泵入鞘细胞，使鞘细胞CO2浓度增大，抑制了Rubisco的加氧活性，光呼吸减弱，光合效率提高，降低CO2补偿点。

（3）C3植物Rubisco对CO2的亲合力低，加之自然界CO2浓度低，O2含量相对高，因此，Rubisco的加氧反应明显，光呼吸强，CO2补偿点高，光合速率低。

25、光呼吸的意义

（1）消耗了多余的同化力，平衡同化力与碳同化之间的关系，避免了强光下同化力过剩对光合器官的损伤，同时也清除了乙醇酸的毒害。

（2）光呼吸是一种代谢“抢救”措施，植物通过光呼吸将乙醇酸中3/4的有机物碳回收到Calvin循环中，避免了有机态碳的过多损失。

（3）乙醇酸代谢过程中产生的甘氨酸、丝氨酸等有利于植物的氮代谢。

26、光补偿点（LCP）：当植物的CO2吸收量等于CO2释放量，即表观光合速率为0的光强。

27、光饱和点（LSP）：当植物开始达到光合速率最大值时的光强。

28、光抑制：当光合机构接受的光能超过它所能利用的能量时，会引起光合速率的下降，该现象称为光合作用的光抑制。

29、光能利用率低的原因

（1）漏光损失：一般田间漏光损失达到50%以上，这是光能利用率低的主要原因。

（2）照射在叶片上的光合有效辐射只占全部辐射能40%-50%，作物只能吸收RAR的8%左右。

（3）光合色素吸收的光能转化为化学能只有23%左右，（蓝光为18.5%，红光为27.8%）

（4）不良的环境条件的影响，光合潜力得不到充分的发挥。

（5）呼吸消耗，包括光呼吸约占有机物的1/3。

30、光能利用率：指单位面积上植物通过光合作用形成的有机物所含化学能占照射到地面上日光能的百分比。

第四章 植物的呼吸作用

1、有氧呼吸：指活细胞在的参与下，把某些有机物彻底氧化分解，放出CO2并形成H2O，同时释放出能量的过程。

2、无氧呼吸：指在无氧条件下，细胞把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。

3、呼吸熵：指植物组织在一定的时间内，呼吸作用放出的CO2与吸收的O2的摩尔数之比。

4、呼吸作用的生理意义

（1）呼吸作用提供植物生命活动所需的大部分能量。

（2）呼吸过程为其他化合物合成提供原料。

（3）呼吸作用在植物抗病免疫方面也有重要意义。

5、磷酸戊糖途径的生理意义

（1）该途径产生大量的NADPH，是细胞质合成其他重要物质（如脂肪）的供氢体。

（2）该途径产生的核糖是合成核酸、各种核苷酸、辅酶、维生素等的原料。

（3）该途径在植物体的抗病免疫方面具有特别重要的意义，植物染病后，呼吸途径也发生改变，PPP途径明显增强，可合成多种抗病物质，增强植物对伤、病的抵抗力。

6、氧化磷酸化：呼吸链上氧化作用释放出的能量与ADP的磷酸化作用偶联起来形成ATP的过程。

7、末端氧化酶：处于植物氧化还原电子传递系统的最末端，最终将电子传递给分子氧的酶。（细胞色素c氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶、酚氧化酶、交替氧化酶）

植物生长物质

1、植物激素：植物体内产生的一种调节剂。它在低浓度时调节植物的生理过程。 内生性：植物细胞正常代谢产生的。

可移动性：由产生部位转移到作用部位。

微量性：低浓度的调节功能。

2、生长调节物质：在植物中发现的一些能调节植物生长发育的物质。

3、植物生长调节剂：人工合成的与天然植物激素结构相似并且有目标生理作用的有机化合物。

4、植物生长物质：植物激素、生长调节物质、植物生长调节剂统称为植物生长物质。

5、生长素（IAA）的作用

（1）促进细胞分裂与伸长。

（2）维持顶端优势。

（3）促进根的分化形成。

（4）防止器官脱落。

（5）诱导无籽果实（单性结果）

（6）促进菠萝开花。

（7）诱导雌花分化。

6、LAA/CTK控制着愈伤组织生长分化

比值适中，诱导愈伤组织生长

比值高，诱导根的分化

比值低，诱导芽的分化

7、生长素作用机理：酶生长学说、基因表达活化学说

8、赤霉素（GA）

（1）促进植物的长大，GA最突出的生理效应是促进茎叶的伸长作用。

（2）打破休眠，促进萌发。

（3）促进抽苔开花。

（4）诱导单性结实。

（5）诱导水解酶合成。

（6）促进雄花分化。

9、细胞分裂素（CTK）

(1)促进细胞的分裂与扩大。

（2）诱导芽的分化。

（3）抑制或延缓衰老，保持离体叶片的绿色。①能阻止超氧自由基和羟自由基的产生和加速它们的猝死，防止生物膜中不饱和脂肪酸的氧化，保护了膜的完整性。②阻止核酸和蛋白酶等水解酸的产生，而且保护核酸、蛋白质和叶绿素等不被破坏。③不仅阻止营养物质的流动，而且可以使营养物质源源不断地向它所在的部位。

（4）解除顶端优势。

（5）促进叶绿体的发育和叶绿素的形成。

10、乙烯（ETH）

(1)促进果实成熟。

（2）促进衰老与脱落。

（3）引起幼苗生长的三重反应和偏向生长。

（4）诱导不定根的发生。

（5）促进次生物的排出。

（6）促进菠萝开花和黄瓜雌花分化。

11、脱落酸（ABA）

（1）抑制生长。

（2）促进休眠，抑制萌发。

（3）促进器官脱落。

（4）促进气孔关闭。

（5）ABA能促进离体叶片的衰老。

（6）ABA能促进根系对水分和离子的流动，促进水分的吸收，增强植物的抗逆性。

12、为什么ABA能提高植物的抗逆性？

（1）ABA处理能延缓SOD和CAT等活性物质的下降，阻止自由基引发的膜脂过氧化作用，保护膜免受损伤。

（2）外施ABA可使植物体内脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量增加，增强细胞的保水或抗脱水能力。

（3）ABA处理可使气孔关闭，减少水分丢失，ABA增强根系对对水分的吸收和运输，提高抗旱抗寒和抗盐能力。

生长：是指由于原生质的增加而引起植物体的体积和重量不可逆的增加，是通过分裂增加细胞的数目和细胞伸长增大细胞体积来实现的。

发育：指植物在整个生命周期中，构造和机能从简单到复杂的有序变化过程，是植物的遗传信息在内外条件的影响下，有序表达的结果，在时间上有严格的顺序性。

全能性：任何一个具有核的活细胞都含有发育成为一个完整植株的全部基因，在适宜条件下，一个细胞能发育成为完整的植株

。

光对植物生长的直接影响表现为光抑制生长。

水分如何促进种子萌发？

（1）软化种皮，有利于O2供应和胚根突破种皮。

（2）原生质变为溶胶状态，促进各种代谢进行。

（3）促进物质运输O2，供胚呼吸，生长所需。

（4）促进束缚型激素转变为自由型，调节胚的生长发育。

种子萌发的条件

（1）有完整的和生活力的胚

（2）有足够的营养储藏

（3）不处于休眠状态

光敏素是一种能接收光、暗（光周期）信号的色素-蛋白质复合物。光敏素在植物体内有红光吸收型和远红光吸收型两种形态。

植物生长的相关性

茎叶与根系生长的相关性

主茎与侧枝生长的相关性

营养生长与生殖生长生长的相关性

根系为地上部分提供水分、矿质、有机氮化物、CTK

根冠比：地下部分生长量与地上部分生长量之比

水分：增加水分供应，根冠比变小，缺水根冠比变大。

光照：增加光照，根冠比变大，相反则根冠比变小。

氮肥：氮肥多时，根冠比变小，土壤氮素不足，根冠比变大。

磷肥：增施磷肥，根冠比变大，相反则根冠比变小。

修剪：适当合理的修剪引起根冠比变小。

向性运动：向光性、向地性、向水性、、、

植物在能对环境条件刺激起反应，而在成花之前必需达到的生理状态称为花 状态。

植物开花为什么要有花前成熟期的原因

达到为成花制造最低限度营养物质的能力

达到光周期诱导所需的最少叶片数目

达到成花所必需的某种激素水平

达到成熟状态时，即进入成年期，能感受环境信号刺激引起成花反应

植物的生殖生理

春化作用：低温诱导植物开花的过程称为春化作用。

去春化：若植物为完成春化时，将植物放回高温处，低温的效果即消失，称为去春化。 在春化作用中，植物感受低温的部位是分生组织和某些能进行细胞分裂的部位，其中主要是茎尖的分生组织。

白天和黑夜的相对长度，称为光周期，植物的成花对光周期起反应的现象称为光周期现象。 长日植物（LDP）：是指在长日短夜的光周期中能够开花的植物。（小麦、胡萝卜、油菜等） 短日植物（SDP）：是指在短日长夜的光周期中开花的植物。（大豆、菊花等）

日中性植物（DNP）：这类植物的开花与光周期无关，只要其他条件合适，在任何光周期中都能开花 （番茄，黄瓜、辣椒等）

中日性植物（（NDP）：这类植物只有在昼夜近似相等的光周期中开花，如甘蔗的某些品种。 感受光周期最有效的部位是叶片。

LDP开花所要求的最低日照长度（失效），称为LDP的临界日常长，日照越长对其开花越有利。

长暗期的中间被短暂的闪光打断引起长日短夜反应，抑制SDP开花，促进LDP开花。 植物感受的是暗期长度，对SDP来说暗期必须是连续的。

光磷素P1/P0比值高，LDP开花，比值低SDP开花。

LDP北种南引，开花期推迟，SDP南种北引，开花期提前。

植物的成熟和衰老生理

由内部生理原因引起的生长暂时停止的现象，即使在适宜条件下也不能萌发，必须经过一段时间才能萌发，这种休眠叫做生理休眠。

生理后熟：是指种子脱离休眠所经历的某些生理代谢变化，其中主要是有机物和激素的转化。 种子休眠的原因及破除方法

（1）种皮的限制，种皮不透水、不透气或机械强度过大。方法，机械破种皮，热水、酒精、浓硫酸处理，破坏种皮，增加种皮的透性。

（2）胚未发育完全。方法，在合适的储藏条件下（如适当的高温干藏）促进胚尽快发育完全。

（3）胚未完成生理后熟。可用“低温层积”的方法促进其完成成熟。

（4）种子内含有抑制剂。（如ABA，水杨酸，氰化物，植物碱）等使种子不能萌发。流水冲洗，剥胚培养。

打破芽休眠的措施：长日照处理，低温处理。适当的GA处理。

单性结实：不经传粉受精作用而形成果实的现象。

呼吸越变：果实成熟时出现呼吸高峰的现象。

肉质果实成熟时出现呼吸高峰的现象

（1）果实变甜 碳水化合物变化

（2）酸味减少 有机酸变化

（3）涩味消失 单宁类物质的变化

（4）香味产生 脂类、醛类物质变化

（5）由硬变软 细胞壁物质变化

（6）色泽变艳 色素变化

植物的衰老

衰老：导致植物死亡的一系列变化过程，也是植物生命活动自然结束衰退的过程。

衰老时的生理生化变化

（1）代谢减弱，生活力下降。

（2）蛋白质含量降低，蛋白质合成减慢，分解加快。

（3）RNA变化，基因转录减弱，RNA总类和数量减少。

（4）光合能力下降，衰老时，光合能力下降，叶绿素含量下降，叶色变黄。

（5）呼吸速率下降，衰老时，有些植物前期呼吸速率维持在一个稳定的水平，到衰老末期出现一个高峰，然后迅速下降。

（6）内含物（有机营养、矿质类）转移。

衰老机理

营养亏缺学说

激素调控学说

自由基衰老学说

逆境：对植物正常生长发育产生不良影响或伤害的环境。

驯化：植物对逆境的逐步适应过程。

活性氧：性质活泼，氧化能力很强的含氧物的总称。

干旱对植物生理过程的影响

（1）对膜透性的影响

膜系统受损，透性增大，内溶物外渗，细胞内酶的空间间隔破坏，正常代谢受影响。

（（2）对生长的影响

分生组织细胞膨压降低，细胞分裂减慢或停止，细胞伸长受到抑制。植物一般低矮，叶片较小，由于总光和面积减少，产量会大大下降。

（3）对光合作用的影响

CO2同化的气孔性限制

CO2同化的飞气孔性限制

光合产物运输受阻

（4）对内源激素的影响

主要表现为ABA大量增加，CTK减少，刺激乙烯产生。

ABA作为根源信号转导到地上，引起相应的防卫反应。

CTK/ABA比值降低，减少气孔开放，增加根系导水性。

ETH引起落叶落果，减轻对整体植株的伤害。

（5）对氮代谢的影响

蛋白质含量降低，游离氨基酸增多，特别是脯氨酸和甜类碱可增高10—100倍。

（6）对保护酶系统的影响

保护酶系统是指生物体内负责清除活性氧的酶类，主要有SOD POD和CAT，三种酶相互协调。

耐旱植物在适度干旱条件下SOD、CAT和POD活性通常增高，表明清除活性氧的能力增强，这也意味着植物具有一定的抗旱能力。

干旱敏感型植株受旱时，这三种酶活性通常降低，因而会导致活性氧的积累，引起相应的伤害。