植物生理学复习纲要.docx

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植物生理学复习纲要

植物生理学复习纲要

名词解释：

1．水势：

每偏摩尔体积水的化学势差

2．水孔蛋白：

在植物细胞质膜和液泡膜上的膜内蛋白，分子量在25~30KD，其单体是中间狭窄的四聚体，呈“滴漏”状，每个亚单位的内部形成狭窄的水通道，特异的允许水分子通过，具有高效转运水分子的功能。

水通道半径大于水分子半径，小于最小的溶质分子半径。

3．蒸腾系数：

植物制造1克干物质所需水分的克数。

4．次级主动运输：

膜上的转运蛋白利用初级主动运输建立的跨膜电化学势梯度作为驱动力，间接利用能量来转运溶质的过程，也称为次级转运。

5．离子泵运输：

质膜上存在ATP酶催化ATP水解释放能量，驱动离子的转运。

植物细胞膜上的离子泵主要有离子泵和钙泵。

6．共质体途径：

共质体途径是指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体，水分在共质体中移动阻力大，速度较慢。

7．质外体途径：

质外体途径是指水分通过没有细胞质的质外体的移动，水分在质外体中移动阻力小，速度快。

8．爱默生效应：

用波长大于685nm的长波红光和波长650nm的短波红光同时照射植物时，量子产额大大增加，比分别单独用该两种波长的光照射时的总和还要多。

该现象暗示光合机构中存在两种光系统，又称为双光增益效应。

9．植物激素：

在植物体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物。

10．光形态建成（Photomorphogenesis）/光控发育：

光控制细胞分化，最终汇集成组织和器官的建成。

11．光呼吸：

植物绿色细胞依赖光照，吸收O2释放CO2的过程。

12．临界日长：

指在昼夜周期中诱导短日植物开花所必需的最长日照或诱导长日植物开花所必需的最短日照。

13．临界夜长：

又称临界暗期，指在昼夜周期中短日植物能够开花所必需的最短暗期长度，或长日植物能够开花所必需的最长暗期长度。

14．光反应中心：

在类囊体膜上进行光合作用原初反应的最基本的色素蛋白复合体，是由反应中心色素分子、原初电子供体和原初电子受体组成的具有电荷分离功能的色素蛋白复合体结构。

15．蒸腾比率：

植物每消耗1千克水时所形成干物质量的克数。

16．渗透势：

在某系统中由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值，又叫溶质势（ψπ）。

第一章：

植物的水分生理

1．水分的存在状态

束缚水—被原生质胶体吸附不易流动的水

特性：

1.不能自由移动，含量变化小，不易散失2.冰点低，不起溶剂作用3.决定原生质胶体稳定性4.与植物抗逆性有关

自由水—距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。

特性：

1.不被吸附或吸附很松，含量变化大2.冰点为零，起溶剂作用3.与代谢强度有关

自由水/束缚水：

比值大，代谢强、抗性弱；比值小，代谢弱、抗性强

2．植物细胞对水的吸收方式：

扩散、集流、渗透作用

1）、扩散作用—由分子的热运动所造成的物质从浓度高处向浓度低处移动的过程。

特点：

简单扩散是物质顺浓度梯度进行，适于短距离运输（胞内跨膜或胞间）

2）、集流—指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动的现象。

特点：

物质顺压力梯度进行，通过膜上的水孔蛋白形成的水通道

3）、渗透作用：

水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。

注：

渗透作用是物质顺浓度梯度和压力梯度进行

3．水势及组成

1．Ψw=ψs+ψp+ψm+ψg

Ψs：

渗透势Ψp：

压力势Ψg：

重力势Ψm：

衬质势

1）渗透势—在某系统中由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值，又叫溶质势（ψπ）。

ψs大小取决于溶质颗粒总数：

1M蔗糖ψs>1MNaClψs（电解质）

测定方法：

小液流法

2）压力势—ψp〉0，正常情况压力正向作用细胞，增加ψw；ψp〈0，剧烈蒸腾压力负向作用细胞，降低ψw；ψp=0，质壁分离时，壁对质无压力

3）重力势—当水高1米时，重力势是0.01MP，考虑到水在细胞内的小范围水平移动，通常忽略不计。

4）衬质势—由于亲水性物质和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值，ψm〈0，降低水势.

2.注：

亲水物质吸水力：

蛋白质〉淀粉〉纤维素

*有液泡细胞，原生质几乎已被水饱和，ψm=--0.01MPa,忽略不计；Ψg也忽略，水势公式简化为：

ψw=ψs+ψp

*没有液泡的分生细胞、风干种子胚细胞：

ψw=ψm

*初始质壁分离细胞：

ψw=ψs

*水饱和细胞：

ψw=0

3．细胞水势与相对体积的关系

◆细胞吸水，体积增大、ψsψpψw增大

◆细胞吸水饱和，体积、ψsψpψw=0最大

◆细胞失水，体积减小，ψsψpψw减小

◆细胞失水达初始质壁分离ψp=0，ψw=ψs

◆细胞继续失水，ψp可能为负ψw《ψs

4．蒸腾作用（气孔运动）

小孔扩散律（边缘效应）——气体通过小孔表面的扩散速度不与小孔的面积呈正比，而与小孔的周长呈正比。

1、组成气孔保卫细胞的特点

✓胞壁厚薄不均匀

✓体积小，调节灵敏

✓含叶绿体，能进行光合作用

✓保卫细胞间及其与表皮细胞间有许多胞间连丝

✓有淀粉磷酸化酶和PEP羧化酶

2气孔的结构及其开闭

气孔张开原因：

保卫细胞吸水

⑴双子叶植物气孔运动：

保卫细胞肾形，内壁厚，内有横向微纤丝，细胞吸水，外壁伸长向外移动，将内壁向外拉开，气孔张开。

⑵单子叶植物的气孔运动：

保卫细胞哑铃形，中间部分壁厚，两头薄，有辐射状微纤丝。

细胞吸水，两头膨大，气孔张开。

3、影响气孔运动的因素：

光照、温度、二氧化碳浓度、水分、化学物质。

4、气孔运动机理

1）淀粉—糖相互转化学说：

保卫细胞在光的作用下进行光合作用，消耗CO2，细胞质内的pH值增高（pH值为6.1~7.3），促使淀粉磷酸化酶水解淀粉为可溶性糖，保卫细胞水势下降，表皮细胞或副卫细胞的水分进入保卫细胞，保卫细胞吸水，气孔张开。

而在黑暗中则相反，呼吸产生的CO2使保卫细胞的pH值下降（pH值为2.9~6.1），淀粉磷酸化酶将可溶性糖转变为淀粉，水势升高，保卫细胞失水，气孔关闭。

白天（光）CO2↓

PH↑6.1~7.3

淀粉+磷酸淀粉磷酸化酶G1P→G+P

夜晚（暗）CO2↑

PH↓2.9~6.1

左：

水势↑，细胞失水，气孔关闭

右：

水势↓，细胞吸水，气孔开放

2）无机离子学说（受重视，又称为K+泵假说）

光→保卫细胞光合磷酸化产生ATP→活化质膜上H+-ATP酶→H+泵至膜外→胞外K+进入胞内（同时Cl-进入）→水势下降→吸水→气孔张开

3）苹果酸生成学说

淀粉→糖酵解→PEP+HCO3-→OAA→Mal→降低水势→气孔开

在光下，保卫细胞内的部分CO2被利用时，pH值上升至8.0~8.5，从而活化了PEP羧化酶，PEP羧化酶可催化由淀粉降解产生的PEP和HCO3-结合形成草酰乙酸，并进一步被NADPH还原成苹果酸进入液泡，保卫细胞苹果酸含量增高，水势降低，保卫细胞吸水，气孔张开。

总图：

5.蒸腾作用

（1）定义：

指水分以气体状态通过植物的表面从体内扩散到大气的过程。

（2）生理意义：

是植物对水分吸收与运输的主要动力；能促进植物对矿质元素及有机物的吸收与传导；能调节植物个体、群体的温度；可调节田间小气侯环境。

（3）蒸腾作用的指标：

蒸腾速率（植物在单位时间内单位叶面积蒸腾的水量。

）、蒸腾比率（植物每消耗1千克水时所形成干物质量的克数。

）、蒸腾系数。

（植物制造1克干物质所需水分的克数。

）

6．植物根系对水分的吸收

1．部位：

根毛区

2．途径：

共质体途径（经过胞间连丝从一个细胞质到另一个细胞质）、跨膜途径（两次经过质膜）、质外体途径（细胞壁、细胞间隙等原生质以外的部分）

3．吸水动力：

根压（主动吸水，伤流+吐水）+蒸腾拉力（被动吸水，动力为水势梯度。

高大树木吸水主要靠蒸腾拉力；只有春季叶片未展开时，根压才成为主要吸水动力。

）

4．影响根系吸水的土壤因素

（1）土壤中可利用的水分：

重力水（因重力作用而下降的水分，有害无益）毛细管水（主要吸收的水）吸湿水（束缚水，植物不易吸收）

（2）土壤温度

（3）土壤通气状况

（4）土壤溶液浓度：

“烧苗”现象

第二章：

植物的矿质营养

1．植物矿质元素的种类

1、根据含量划分

•大量元素（>0.1%干重）

C、H、O、N、K、Ca﹑Mg﹑P、S、Si

•微量元素（<0.1%干重）

Fe﹑Cl、Mn﹑B﹑Na、Zn﹑Cu﹑Mo﹑Ni、

2、按必需性划分

Ø必需元素（19种）（第一步划分的元素）

Ø非必需元素

3．根据必需矿质元素的生理功能分组

第一组：

作为碳水化合物部分的营养：

N、S

第二组：

能量贮存及结构完整性的营养：

P、Si、B

第三组：

保留离子状态的营养：

K、Ca、Mg、Mn、Cl、Na

第四组：

参与氧化还原的营养：

Fe、Zn、Cu、Mo、Ni

2．矿质元素的功能及缺乏症

（1）

（1）N，功能：

氨基酸、酰胺、蛋白质、核苷酸、核酸、辅酶、氨基己糖等的成分，称为生命元素；缺乏症：

植株矮小、生长缓慢、叶黄缺绿，茎细。

（2）P，功能：

糖的磷酸酯、核苷酸、核酸、辅酶、磷脂、肌醇磷酸等的成分，在有ATP参加的反应中起关键作用；缺乏症：

影响细胞分裂、蛋白质合成受阻、生长缓慢、植株矮小、叶色暗绿，有时茎紫红（糖运输受阻），开花期和成熟期延迟、产量降低、抗性减弱。

（3）K，功能：

40多种酶的辅助因子，参与气孔的运动，维持细胞的电中性；缺乏症：

茎杆易倒伏，叶干枯或叶缘焦枯、坏死，老叶开始。

（4）S，功能：

半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、蛋白质、硫辛酸、辅酶A、焦磷酸硫胺素、谷胱甘肽、生物素、腺苷酰硫酸等的成分；缺乏症：

幼叶先开始发黄，不可再利用元素。

（5）Ca，功能：

细胞壁胞间层的组分，某些参与ATP和磷脂水解的酶的辅助因子，在代谢的调节中充当“第二信使”；缺乏症：

幼叶先皱缩变形、呈钩形、顶芽溃烂坏死，为不可再利用元素。

（6）Mg，功能：

被参与磷酸转移的大量酶非持异地需要，叶绿素的成分；缺乏症：

老叶先开始缺绿，为可再利用元素。

（7）Fe，功能：

作为细胞色素和非血红素铁蛋白组分而参与光合作用、呼吸作用和固氮；缺乏症：

幼叶叶脉间缺绿，华北果树的“黄叶病”（碱性土或石灰质土易缺乏）。

（8）Mn，功能：

一些脱氢酶、脱羧酶、激酶、氧化酶、过氧化物酶表现活性所需，被其他阳离子激活的酶非特异地需要，参与光合作用中O2的释放；缺乏症：

先幼叶缺绿，过多毒害细胞。

（9）B，功能：

间接证据表明参与碳水化合物的运输，与某些碳水化合物形成复合体；缺乏症：

受精不良、子粒减少，根粗短、叶皱缩；茎根尖生长点停止生长、腐烂死亡。

（10）Cu，功能：

抗坏血酸氧化酶、酪氨酸酶、单胺氧化酶、尿酸酶、细胞色素氧化酶的重要组分，质体蓝素的成分；缺乏症：

幼叶先缺绿，干枯、萎焉。

（11）Zn，功能：

乙醇脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、碳酸酐酶等酶的必须组分；缺乏症：

华北苹果、桃等果树“小叶症”、“丛枝症”，禾谷类“白苗症”，云南省玉米“花白叶病”。

（12）Ni，功能：

尿酶的必须组分；缺乏症：

叶尖坏死

（13）Mo，功能：

硝酸还原酶的组分，为固氮所必需；缺乏症：

类似缺氮症状。

（14）Cl，功能：

光合作用中O2的释放所需；缺乏症：

叶小、叶尖干枯、根尖棒状。

（15）Na，生理功能：

催化C4植物、CAM植物PEP再生，对C3植物有益，可部分替代K+作用，提高细胞液渗透势。

（16）Si，生理功能：

形成细胞加厚物质，禾本科植物茎叶的表皮细胞内含量高，可增强抗病虫及抗倒伏的能力。

适量可促进作物生长、增产。

缺乏症：

蒸腾加快，生长受阻、易感病、易倒伏。

2．矿质元素的功能及缺