植物生理学.docx

植物生理学.docx

《植物生理学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物生理学.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

植物生理学

植物生理学复习（仅供参考）

1．外界因素对植物的影响（水矿物质光合作用呼吸作用）

影响植物生理的外界因素：

水分吸收：

1土壤中的可用水分

2土壤通气状况

3土壤温度

4土壤溶液浓度

矿质元素的吸收：

1温度：

在一定范围内，随着温度的升高而增快，呼吸速率加强，主动吸收强。

高温使酶钝化，影响根部代谢，使细胞透性增大，矿质元素被动外流；低温代谢弱。

主动吸收慢，细胞质粘性增大，离子进入困难。

2通气状况：

在一定范围内，氧气越多越好。

3溶液浓度：

在外界溶液浓度较低时，溶液浓度增加吸收多。

但是，当外界溶液浓度再增高时，离子吸收速率与溶液浓度便无紧密关系。

4氢离子浓度：

一般作物最适宜pH是5.6-6.5，影响矿质元素的溶解性以及土壤微生物的活动。

呼吸作用：

1温度：

温度对呼吸速率的影响是很明显的,温度之所以能影响呼吸速率主要是影响呼吸酶的活性。

2H2O：

水对新鲜植物组织的呼吸影响不大，但植物组织在失水萎蔫时，呼吸会上升。

水对植物干燥种子的呼吸速率影响极大，水分上升，呼吸大大提高。

3O2：

氧气是植物进行正常呼吸的必要因子

4CO2：

二氧化碳是呼吸作用的最终产物。

当外界CO2浓度增高时,呼吸速率便会减慢

5机械损伤和刺激：

机械损伤会显著加快组织的呼吸速率，机械刺激也会引起叶片的呼吸速率发生短时间的波动。

光合作用：

1光照：

随光照强度的增减而增减

2CO2：

光合作用的原材料

3温度：

直接影响酶活性10-35正常进行光合作用，其中以25-30最为适宜，35之后就开始下降，40-50完全停止。

高温时破坏叶绿体和细胞质的结构，是叶绿体酶钝化，同时，暗呼吸和光呼吸加强，光合速率降低。

4矿质元素：

直接或间接的影响光合速率。

5水分：

水分缺乏间接的影响光和速率的下降

6光合速率的日变化：

在温暖的日子了，水分充足，光照为主要因素，光和过程一般与太阳辐射进程符合。

（内因：

1不同部位：

由于叶绿素具有接受和转换光能的作用，所以，凡是绿色的具有叶绿素的部位都能进行光合作用。

在一定范围内，叶绿素含量越多，光合作用越强。

最幼嫩的叶片光合速率低，随着长大就增强，衰老的时候低；

2不同生育期：

营养生长期最强，生长末期下降，群体光和量不仅决定于单位也面积的光合速率，受总叶面积及群体结构的影响。

）补充

2.种子的萌发和形成时的生理变化

萌发时的生理变化:

1、种子吸水

种子的吸水分为三个阶段：

急剧吸水阶段—吸胀性吸水

吸水停顿阶段

胚根出现，大量吸水阶段—渗透性吸水

2、呼吸作用的变化

在吸水的第一和第二阶段，CO2的产生大大超过O2的消耗—无氧呼吸；吸水的第三阶段，O2的消耗大于CO2的释放—有氧呼吸。

大量产生ATP，如小麦吸水30分钟，ATP增加5倍。

3、酶系统的形成:

在种子萌发开始阶段,只有少量的水解酶,之后在氧气充足的情况下,水解酶的含量显著升高.

4、有机物的转化和植物激素的转化.

形成时的生理变化:

1．贮存物质的变化

种子的形成过程，主要是植物其它部分的有机物质向种子，并在种子中转化为贮存物质的过程，因此，在种子形成过程中，干物质含量不断增加，当种子成熟后，干物质的积累结果。

（1）碳水化合物的变化

在淀粉（糖类物质）类种子中，种子的贮存物质主要是淀粉，因此，在种子形成过程中，淀粉含量不断升高。

而淀粉则是由外部运输来的可溶性糖转化的。

在种子形成过程中，可溶糖转化的。

在种子形成过程中，可溶性糖含量变化趋势与淀粉不同，它们在种子形成初期含量升高，然后随淀粉的合成而下降。

在种子成熟过程中，与淀粉合成有关的酶活性，与淀粉合成，速率具有一致关系，如ADPG葡萄糖基转移酶（淀粉合成酶），Q酶（合成支连淀粉的α—1.6—糖苷键），脂肪类种子物质转化

（2）脂肪的变化

大豆、花生、油菜、蓖麻、向日葵等种子含有大量的脂肪，可称为脂肪类种子，脂肪类种子在成熟过程中，物质含量变化具有很需要的特点，第一，脂肪是由碳水化合物转化而来的，因此，伴随着种子的成熟，脂肪含量不断升高，碳水化合物含量相应降低；第二，在种子成熟初期形成大量的游离脂肪酸，随种子成熟，游离脂肪酸转化为脂肪，其含量下降；第三，种子成熟过程中，光合成饱和脂肪酸，然后再转化为不饱和脂肪酸，催化这个反应的酶是去饱和酶。

（3）蛋白质的变化

许多豆科植物种子含有大量蛋白质，因此称为蛋白类种子，这类种子在成熟过程中，蛋白质八十万有几个特点：

第一，叶片或其它器官的氮素以氨基酸或酰胺的形式运至荚果，转化为蛋白质，暂时贮存起来，第二，随着种子的成熟，荚果中暂时贮存蛋白质分解，转化为酰胺，运入种子，再转化为蛋白质。

2．含水量变化

在种子成熟过程中，水分含量逐渐降低，与干物质含量变化趋势相反。

3．呼吸速率变化

呼吸速率与有机物质积累速率具有平行关系，在干物质积累快时，呼吸速率高，随着干物质积累速率较慢，呼吸速率逐渐降低。

4．核酸含量的变化

在种子形成的前期，细胞分裂旺盛，DNA含量大量增加，在种子形成的中后期，种子的生长过程主要是细胞扩大，因此，这个时期的DNA含量相对稳定。

而RNA含量在种子形成的前期和中期都保持较高含量，在种子形成的后期缓慢下降。

5．内源激素的变化

在种子形成过程中，各种激素含量发生剧烈变化，以小麦为例：

（１）细胞分裂素：

在受精前含量很低，受精时剧烈升高，受精末期达到最大，然后下降，这可能与受精卵（合子）的分裂有关。

（２）赤霉素：

受精后胚胎开始生长时，含量迅速升高，在受精后第三周达到高峰，然后下降。

（３）生长素：

在胚珠中含量很低，在受精时略有增加，又减少，在胚胎膨大时再度增加，当籽粒鲜重达到最大值时达到高峰，然后下降。

在种子完成全成熟时，检测不到生长素活性，生长素的主要作用可能是促进有机物质向种子运输。

（4）脱落酸：

在种子成熟过程中，脱落酸含量逐渐升高，在种子接近最大鲜重时迅速升高，种子成熟时达最大值。

脱落酸的作用可能有两个：

一是抑制α——淀粉酶活性，促进可溶性糖转化为淀粉；二是抑制种子过早萌发。

3.种子的休眠与打破

种子休眠的原因:

1、种皮的限制:

种皮坚硬、透水、透气性差。

破除方法：

（1）自然情况，细菌和真菌分泌酶类水解种皮的多糖和其它组成成分，使种皮变软，透水、透气性增强。

（2）生产上采用物理、化学方法如：

磨擦、98%浓硫酸及2%氨水处理、

去除种皮等

2、种子未完成后熟

破除方法

（1）低温后熟：

某些树木种子（如蔷薇科植物和松柏类种子）1-5℃层积处理1-3个月即可。

（2）干燥后熟：

一些禾谷类植物种子晒干贮藏几周或几个月即可。

3、胚未完全发育

4、萌发抑制剂的存在

有些植物种子的子叶（菜豆）、胚乳（鸢尾）、种皮（苍耳甘蓝）、果肉（番茄、西瓜）里存在一些酚类、ABA、有机酸、醛类、植物碱、挥发油等萌发抑制剂，抑制萌发。

4．果实成熟是的生理变化

1、呼吸跃变和乙烯的释放

呼吸跃变：

果实在成熟之前发生的呼吸速率突然升高的现象。

跃变型果实：

苹果、香蕉、桃、梨、杏、芒果、番木瓜等

非跃变型果实：

草莓、葡萄、柠檬、柑橘、黄瓜、凤梨等

2、酸味减少

有机酸转化为糖呼吸氧化为CO2和H2o被K+、Ca2+等中和

3、涩味消失

4、香味产生：

具有香味的物质—脂肪族的酯和芳香族的酯，及一些特殊的醛类

5、由硬变软：

果肉细胞壁中层的果胶质→可溶性果胶→果肉细胞相互分离淀粉粒→可溶性糖

6、色泽变艳

果皮中叶绿素破坏，类胡萝卜素较多存在，或者形成花青素，呈黄、橙、红色。

7、维生素含量增高

8、内源激素的变化

9、甜味增加—淀粉变为可溶性糖

5.春化作用与光周期的概念及在生产上的应用。

春化作用（vernalization）：

低温促进植物开花的作用。

光周期（photoperiod）：

一天之中白天和黑夜的相对长度。

应用：

（一）加速世代繁育，缩短育种进程

1、人工春化，加速成花

（1）“闷麦法”—春天补种冬小麦

（2）春小麦低温处理—早熟，躲开干热风

（3）冬性作物的育种—加速育种过程

2、利用光周期特性，南繁北育

（二）、指导引种

SDP，南种北引，生育期延迟，宜引早熟种；北种南引则相反。

LDP，南种北引，生育期缩短，应引迟熟种；北种南引则相反。

（三）、控制开花

1、人工控制光周期，促进或延迟开花

2、抑制开花，促进营养生长，提高产量

6.呼吸作用的生理意义及其在现实上的应用。

生理意义：

1、为植物生命活动提供能量。

2、中间产物是合成重要有机物的原料。

应用：

一.呼吸作用与作物栽培

①播前浸种，通过控制温度与通气提高种子的呼吸，以便促进种子萌发。

②田间中耕松土和低洼地块开沟排水等均能增加土壤透气性，有效地抑制无氧呼吸。

③在人工气候室栽培作物，降低夜温以减少呼吸消耗，有利于干物质积累。

二.种子的安全贮藏与呼吸作用

粮食贮藏:

控制进仓种子的含水量，不得超过安全含水量

注意库房的通风，增高CO2含量,降低O2含量

充N贮藏

三.果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏

1.果实

呼吸跃变（respiratoryclimacteric）:

当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，最后又突然下降，这种现象称为呼吸跃变。

跃变型（苹果、梨、香蕉、番茄等）

非跃变型（柑橘、柠檬、菠萝等）

2.甘薯块根和马铃薯块茎

甘薯块根：

主要是控制温度和气体成分。

7.光敏色素的本质及其与植物的关系。

光敏色素:

吸收红光—远红光可逆转换的光受体（色素蛋白质）。

性质：

光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白，由脱辅基蛋白和生色团组成。

生色团是一个开链的四个比咯环。

生色团有两种形态，可相互转化。

生色团具有独特的吸光特性。

生理作用及反应类型：

已知有200多个反应受光敏色素调节：

种子萌发光周期花诱导叶脱落

性别表现小叶运动节间伸长膜透性

弯钩张开花色素形成向光敏感性

块茎形成偏上性生长节律现象

8.五大类植物激素的生理作用和异同点。

植物激素有五大类，即生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯和脱落酸。

生长素类生物合成前体物：

色氨酸

生理作用

1.促进作用

保持顶端优势、促进菠萝开花促进雌花、促进分化、诱导单性结实、插条不定根等

促进生长

特点

（1）双重作用：

低浓度——促进

高浓度——抑制

（2）不同器官对IAA的敏感性不同

根＞芽＞茎

（3）离体器官——促进

整株——不明显

2.抑制作用

抑制脱落、侧枝生长、块根形成、叶片衰老

赤霉素类生物合成合成场所：

发育中种子，幼叶，根前体物：

甲瓦龙酸

生理作用

1.促进茎的伸长生长促进细胞伸长

⑴促进整株植物生长

⑵促进节间的伸长

⑶不存在超最适浓度的抑制作用

2.打破休眠

3.诱导开花

GA能代替低温和长日照诱导某些长日植物开花

4.促进某些植物座果

5.诱导单性结实

6.促进雄花分化

细胞分裂素生物合成1、由tRNA水解产生2、从头合成，前体:

甲瓦龙酸

生理作用

1.促进细胞分裂和扩大横向增粗

（1）IAA只促进核的分裂而与细胞质的分裂无关。

（2）CTK——促进细胞质分裂。

（3）GA缩短细胞周期中的G1期（DNA合成准备期）和S期（DNA合成期）的时间，加速细胞的分裂

2.促进芽的分化

（1）组织培养

CTK/IAA高——形成芽

CTK/IAA低——形成根

CTK/IAA中——保持生长而不分化

（2）CTK促进侧芽发育，消除顶端优势

3．延缓叶片衰老

（1）清除活性氧

（2）阻止水解酶的产生，保护核酸、蛋白质、叶绿素不被破坏

（3）阻止营养物质外流

4.其他生理作用

促进气孔开放；打破种子休眠；刺激块茎形成；促进果树花芽分化

脱落酸脱落或休眠器官中较多逆境下增多

生物合成前体物：

甲瓦龙酸

生理作用

1.抑制生长

抑制整株植物或离体器官的生长，也能抑制种子的萌发。

可逆的

2.促进脱落离层生物检定

3.促进休眠

4.加速衰老与CTK相反

5.促进气孔关闭土壤干旱，根→叶,气孔关闭，减少蒸腾

6.提高抗性应激激素或胁迫激素

乙烯前体:

蛋氨酸（甲硫氨酸，Met）直接前体:

ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）

生理作用

1.三重反应与偏上性反应

2.促进成熟催熟激素

3.促进脱落与衰老促进纤维素酶的合成

4.促进开花和雌花分化雌IAA,雄GA

5.诱导次生物质（橡胶树的乳胶）的分泌

促进：

成熟衰老、IAA、O2、逆境（低温、干旱、水涝、切割等）→逆境乙烯

抑制：

AVG（氨基乙氧基乙烯基甘氨酸）、AOA（氨基氧乙酸）、厌氧、Co2+、Ni2+、Ag+

植物激素间的相互关系

一、IAA与GA

有增效作用。

促进伸长生长

GA/IAA比值高，韧皮部分化

低，木质部分化

二、IAA与CTK

增效作用:

CTK加强IAA的极性运输，∴加强IAA效应。

对抗作用:

CTK促进侧芽生长，破坏顶端优势；IAA抑制侧芽生长，保持顶端优势。

三.IAA与ETH

1.IAA促进ETH的生物合成

2.ETH降低IAA的含量水平

①ETH抑制IAA的生物合成；

②提高IAA氧化酶的活性，加速IAA的破坏；

③阻碍IAA的极性运输。

四.GA与ABA

共同点：

都是由异戊二烯单位构成的，相同的前体物质（甲瓦龙酸）

对抗：

GA打破休眠，促进萌发；ABA促进休眠，抑制萌发。

ABA使GA自由型→束缚型

在植物激素中，诱导黄瓜分化雌花的有（）和（），诱导分化雄花的有（）；促进休眠的是（），打破休眠的是（）；维持顶端优势的是（），打破顶端优势的是（）；

促进插条生根的是（）；促进器官脱落的是（）和（）；促进果实成熟的是（）；

延缓植物衰老的是（）；促进气孔关闭的是（）；诱导α-淀粉E形成的是（）；

促进细胞分裂的是（）。

9．光合作用的意义和过程

意义：

1.把无机物变为有机物

2.把太阳能转变为可贮存的化学能

3.维持大气中O2和CO2的相对平衡

过程：

光反应和暗反应

光反应：

原初反应（光能的吸收、传递和转化）和电子磷酸化及光合磷酸化

暗反应：

碳素同化（C3途径、C4途径、CAM途径）

C3途径：

羧化阶段RUBP+CO22（3—PGA）

还原阶段3—PGADPGA3—GAP

更新阶段RUBP的再生

C4途径：

固定阶段PEP+CO2+H2OOAA+Pi

MAL

转移阶段OAA维管束鞘细胞CO2C3

ASP

再生阶段PEP再生

CAM途径：

夜间CAM植物气孔开放,C4途径固定CO2，淀粉减少,苹果酸增加,细胞液变酸。

白天气孔关闭,利用光能，C3途径同化CO2，苹果酸减少,淀粉增加,细胞液pH上升（pH6.0左右）。

10.植物利用光能低的原因及提高方法

原因：

1、漏光损失；

2、反射及透射损失；

3、蒸腾损失；

4、环境条件不适。

提高方法：

１．增加光合面积：

合理密植（叶面积系数）

改变株型

２．延长光合时间

延长生育期

提高复种指数

补充人工光照

３．提高光合效率

通过栽培措施：

增加CO2浓度

亚硫酸氢钠促进光合作用

11.温度和光照是怎么样影响植物发育？

温度：

温度—高温，有利于花器官的形成

花粉母细胞减数分裂时期受低温危害较严重。

温周期

温周期性（或昼夜周期性）：

植物的生长按温度的昼夜周期性发生有规律的变化。

夏季：

植物的生长速率白天慢，夜晚快；冬季：

则相反。

夏季，白天温度高，蒸腾强，植物缺水，细胞伸长受阻；晚上温度低，呼吸减弱，有利物质积累。

同时，较低的夜温有利于CTK的形成，促进植物生长。

而冬季，夜温太低，植物生长受阻。

较低的夜温有利多数植物雌性表现；反之，有利雄性表现。

光照：

1.光强对植物生长的影响

间接作用

（1）光合作用合成的有机物是植物生长的物质基础。

（2）光合作用转化的化学能是植物生长的能量来源。

（3）加速蒸腾，促进有机物运输。

直接作用

（1）、光抑制茎的生长

（2）、光抑制多种作物根的生长

光可能促进根内形成ABA，或增加ABA活性。

（3）、光形态建成（光控制植物生长、发育与分化的过程）

2、光质对植物生长的影响

红光、蓝紫光抑制植物生长,紫外光抑制作用更明显。

3、光—时间长，强度大，有利花的形成

花开始分化后，照光时间越长，强度越大，形成的有机物越多，对花形成愈有利。

雄蕊发育对光强较敏感。

光周期

短日照使SDP多开雌花，LDP多开雄花；长日照使LDP多开雌花，SDP多开雄花

12.植物抗寒、抗旱、抗盐的生理基础及提高方法

抗寒：

寒害是指低温对植物的危害，按低温程度和受害情况可分为冻害和冷害。

冻害：

零下低温对植物造成的伤害。

冷害：

零上低温对植物造成的伤害。

一、冻害的生理

（一）冻害的类型：

细胞间结冰与细胞内结冰

1、细胞间隙结冰伤害—温度缓慢下降

胞间结冰对植物伤害的原因：

（1）原生质过度脱水、蛋白质分子破坏、原生质凝固变性.

（2）机械损伤

（3）融冰伤害

2、细胞内结冰伤害—温度迅速下降

细胞内冰晶的形成会对生物膜、细胞器和基质的结构造成不可逆的机械伤害→代谢紊乱，细胞死亡。

（二）冷害引起的生理生化变化

1、含水量降低，束缚水的相对含量增高

2、呼吸减弱

3、ABA含量增加，生长停止，进入休眠

4、保护物质积累

5、低温诱导蛋白形成

提高方法：

（1）抗寒锻炼

（2）诱导抗冻基因的表达

（3）导入抗冻蛋白

（4）降低细胞含水量

（5）保护性物质的积累

（6）呼吸减弱

二、冷害的生理

（一）冷害引起的生理生化变化

1、光合作用减弱—Chl合成受阻，各种光合酶活性受抑。

2、呼吸代谢失调—大起大落

3、细胞膜系统受损—代谢失调

4、根系吸水能力下降—根生长慢，呼吸弱，供能不足，失水大于吸水→植株干枯。

5、物质代谢失调—分解大于合成

提高方法：

（1）低温锻炼

（2）合理施用磷钾肥，少施或不施化学氮肥，不宜灌水，以控制生长速率提高抗性

（3）喷施植物生长延缓剂，延缓生长，提高脱落酸水平，提高抗性

抗旱：

旱害是指土壤缺水或大气相对湿度过低对植物的危害，分为大气干旱，土壤干旱和生理干旱。

干旱对植物的伤害

1、细胞膜结构遭到破坏

2、生长受抑

3、光合作用减弱

4、呼吸作用先升后降

5、内源激素代谢失调—ABA、ETH含量增加，CTK合成受抑

6、氮代谢异常—蛋白质合成受阻，分解加强，脯氨酸增加

7、核酸代谢受到破坏

8、植物体内水分重新分配

9、酶系统的变化—合成酶类活性下降，水解酶类及某些氧化还原酶类活性增高

10、细胞原生质损伤

生理特征：

细胞渗透势较低—吸水保水能力强

原生质具较高的亲水性、黏性、弹性—抗过度脱水和减轻脱水时的机械损伤

缺水时正常代谢活动受到的影响小

提高方法：

（1）抗旱锻炼

（2）合理施肥

（3）施用抗蒸腾剂

抗盐：

盐害是指土壤盐分过多对植物造成的危害。

盐害对植物的伤害

1、吸水困难

2、生物膜破坏

3、生理紊乱

提高方法：

（1）Na+的排出

（2）Na+在液泡内的区室化

13.逆境条件下，植物生理发生哪些变化？

1、细胞透性增大

膜系统破坏，内含物外渗；膜结合酶活性紊乱，各种代谢无序。

2、水分平衡丧失

植物的吸水量降低，蒸腾量减少，但蒸腾仍大于吸水，植物萎蔫。

3、光合速率下降

气孔关闭，叶绿体受伤，光合酶失活或变性

4、呼吸速率变化

呼吸下降—冻、热、盐、涝害

呼吸先上升再下降—冷、旱害

呼吸明显升高—病害、伤害

5、物质代谢变化

合成E活性下降，水解E活性增强。

淀粉、蛋白质等大分子化合物降解为可溶性糖、肽及氨基酸等物质。