植物生理学总复习.docx

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植物生理学总复习

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Chapter1WaterRelationshipinPlant（植物的水分代谢）

自由水和束缚水（p5）水势和溶质势（p7）渗透作用（p7）暂时萎蔫和永久萎蔫（p11）伤流吐水根压共质体和质外体土壤有效水蒸腾拉力蒸腾作用蒸腾速率蒸腾效率蒸腾系数（需水量）水分临界期水分利用效率吸胀吸水代谢性吸水水通道蛋白小孔定律

Section1Roleofwaterinplantlife

一、水的结构与理化性质

二、Watercontentandstatusinplant（植物的含水量及水分在植物体内的存在状态）

Watercontent。

植物种类和部位差异。

Status。

Freewaterandboundwater。

束缚水/自由水比值对生命活动和代谢的影响，为什么？

三、水在植物生命活动中的重要作用

1.水是原生质的组成成分。

2.水是植物代谢过程中的重要原料3.水是植物对物质吸收和运输的溶剂。

4.水分能保持植物的固有姿态。

5.Balanceplanttemperature。

第二节植物细胞对水分的吸收

（1）渗透性吸水

（2）imbibitionabsorption;（3）metabolismabsorption。

一、Osmosisabsorptionbyplantcellforoutside细胞的渗透性吸水

（一）Freeenergyandwaterpotential

纯水的水势为零Ψw0=0。

溶液的水势就小于0，为负值。

溶液越浓，其水势的负值越大。

（二）Osmosisandosmoticpotential

渗透势Ψs（osmoticpotential）也称溶质势Ψs（solutepotential）。

Ψs=-0.0083iCT。

（三）Plantcellisaosmoticsystem

Cellwall（cellulose）——Apermeablemembrane。

Plasmicmembraneandtonoplast——Asemipermeable（selective）membrane。

质壁分离（plasmolysis）和质壁分离复原（deplasmolysis）。

①原生质层具有选择透性。

②判断细胞死活。

③测定细胞液的溶质势，进行农作物品种抗旱性鉴定。

④测定物质进入原生质体的速度和难易程度。

（四）Waterpotentialconsistsintheplants植物细胞的水势

植物细胞水势主要是由上述3个成分组成的。

Ψw=Ψs+Ψp+Ψm……。

各种情况下的变化和外界之间的水分交换：

Ψw=Ψs+Ψp

细胞吸水充分膨胀（Ⅱ）体积最大，Ψw=0，Ψp=-Ψs；

初始质壁分离时（Ⅲ），Ψp=0，Ψw=Ψs

负压力下。

（五）Watermovementbetweenthecellsinplant,取决于水势。

三、Metabolicabsorptionofwaterofplantcell

Waterchannelproteinsoraquaproteins。

Section2.Absorptionofwaterbyplantroot

二、Absorptionofwaterbyplantroot植物根系对水分的吸收

根毛区是吸水的主要部位。

栽植物时要带土

（一）Activeabsorptionofwater——伤流（bleeding）、根压（rootpressure）和吐水（guttation）。

主动吸水与根系的呼吸作用有密切关系。

（二）passiveabsorptionofwater——蒸腾拉力。

主动吸水和被动吸水在根系吸水过程所占比重。

三、Environmentalfactorsaffectingwaterabsorptionofroot

1．soilavailablewater（土壤有效水,土壤可利用水）——萎蔫可分暂时萎蔫（temporarywilting）和永久萎蔫（permanentwilting）克服方法。

2．soilO2

3．Soiltemperature，夏季中午不能给植物浇冷水？

4．Soilsoluteconcentration土壤溶液浓度——施用化肥农药过量产生"烧苗"现象。

Section4Transpiration

一、Locationoftranspiration

皮孔的蒸腾和叶片蒸腾。

角质层蒸腾（cuticulartranspiration）和气孔蒸腾（stomataltranspiration）。

二、stomataltranspiration

Stomatadistribution：

上表皮型，下表皮型，上下表皮。

经过气孔的蒸腾速率要比同面积自由水面的蒸发速率快50倍以上。

2lawofstomataldiffusion—micro-porediffusion，perimeterdiffusion

三、Mechanismofstomatalopenandclose

stomatalcomplexstructure:

取决于保卫细胞壁中径向排列的微纤丝（microfibrils）。

starch-sugarconversiontheory（淀粉--糖转化学说）。

2、inorganicionuptaketheoryorpotassiumionpumptheory（无机离子吸收学说又叫钾离子学说。

苹果酸生成学说（malateproductiontheory）。

归纳来说，糖、苹果酸和K+、Cl-等进入液泡，使保卫细胞的水势下降，吸水膨胀，气孔就开放

（四）影响气孔运动的因素

1、light。

蓝光更加敏感。

2、CO2。

3．Atmosphererelativehumidity。

4、temperature5、leafwaterandpotassiumcontents。

6、planthormones。

ABA、CTK、IAA。

7、chemicalinhibitors。

三、Internalandenvironmentalconditionsaffectingtranspiration

（一）Effectofinternalfactorsontranspiration

气孔频度、气孔开度、叶片水分状况，CO2和离子（特别是钾离子含量），ABA等

叶面积和叶片内部面积大小——移栽树木及其它苗时剪去部分叶片。

（二）Effectofenvironmentalfactorsontranspiration

1、light。

2、Atmosphererelativehumidity。

3、Airtemperature。

4、Wind。

5,airCO2。

蒸腾作用的昼夜变化。

四、Roleandindexoftranspiration

（一）Role

（二）测定指标

1、蒸腾速率（transpirationrate）2、蒸腾效率（transpirationefficiency）。

transpirationcoefficient,waterrequirement。

Section5Watertransportinplant

一、pathwayofwatertransport

1．根与叶的径向运输。

根部内皮层细胞的凯氏带阻碍了水分的运输，

2．茎中的纵向运输。

导管（被子植物）或管胞（裸子植物）.

二、水分沿导管或管胞上升的动力

（1）下部的根压；

（2）上部的蒸腾拉力。

蒸腾－内聚力－张力学说（transpiration-cohesion-tensiontheory）

Section6Effectiveirrigationbasedonwaterphysiology

一、Principleofplantwaterrequirement作物的需水规律

2，growthstages：

少——多——少的规律。

水分临界期（criticalperiodofwater）,一般在花分母细胞减数分裂到四分体时期，禾谷类作物有两个水分临界期，即拔节期（相当于花分母细胞减数分裂到四分体时期）。

二、Effectiveindex

（二）physiologicalindex叶组织的相对含水量,叶片水势日变化。

Chapter2Plantmineralnutrition

除了水分以外,植物还需要营养元素来维持其正常的生命活动。

营养元素有的是植物体内重要化合物的组成成分，构成植物体的结构；有的作为激活剂，参与酶促反应或能量代谢；有的则具有缓冲或渗透调节等功能。

还有的是多功能兼有。

植物的营养元素主要由根系从土壤或水溶液中吸收，也有来自空气中的营养元素。

因此,把植物对矿质元素（包括氮）的吸收、转运和同化,通常称为矿质营养（mineralnutrition）。

由于矿质元素对植物生命活动影响巨大,而土壤又往往不能及时满足作物的需要。

因此,施肥就成为提高产量和改进品质的主要措施之一。

第一节Essentialelementsforplant

溶液培养必需元素大量元素微量元素单盐毒害生理酸性盐生理碱性盐生理中性盐平衡溶液Donnan平衡元素的再利用养分临界期养分最大效率期离子拮抗作用根外追肥有益元素协同效应离子通道*钙调蛋白

一、elementsinplant

灰分含量：

盐生植物45%>陆生植物约为5-15%>水生植物1%

老年的植株或部位的含量大于幼年的植株或部位,叶片>木材。

二、plantessentialelementsanditsidentification

（一）standardforplantessentialelements三条标准.:

全缺乏不能完成生活史。

专一的缺素症状，直接的功能

（二）methodsforidentifyingplantessentialelements溶液培养法（简称水培法）或砂基培养法。

注意的问题和应用。

（三）kindsofplantessentialelements有17种元素:

碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）、氯（Cl）、镍（Ni）。

大量元素（Majorelement或macroelement）和微量元素（traceelement或microelement）

有益元素。

三、physiologicalfunctionsanddeficientsymptomsofplantessentialelements

（一）physiologicalfunctionsanddeficientsymptomsofmacroelements

nitrogen（N）、phosphorus（P）和potassium（K）全部。

4、calcium（Ca）——生长点坏死，大白菜“干心病”，苹果“疮痂病”。

5、magnesium（Mg）。

——老叶脉间失绿,网状脉（双子叶植物）和条状脉（单子叶植物）。

6、sulfur（S）——新叶均一失绿。

（二）physiologicalfunctionsanddeficientsymptomsofmicroelements

1、iron（Fe）——幼叶脉间失绿——黄白——灰白。

2、copper（Cu）——蚕豆花瓣上黑色“豆眼”退色。

3、zinc（Zn）——果树小叶病。

4、manganese（Mn）——新叶脉间缺绿,有坏死小斑点（褐或黄）。

5、boron硼——油菜“花而不实”;甜菜“心腐病”,萝卜“黑心病”，黄瓜开裂。

棉花叶柄有褐色或暗绿色环带。

6、molybdenum（Mo）——豆科植物不结或少结根瘤。

（三）beneficialelement

1、sodium（Na）——甜菜。

2、silicon（Si）——禾谷类作物。

3、Aluminum（Al）——茶树生长所必需

Section2Absorptionofmineralelementsbyplantcell

一、Functionsandstructuresofbiomembrane

（一）Physiolgicalfunctionsofbiomembrane（举例说明生物膜在生命活动中的重要功能）

（二）Chemicalcomponentsofbiomembrane

1、膜蛋白。

膜的功能越复杂,膜蛋白含量越高。

内在蛋白（intrinsicprotein）或整合蛋白（integralprotein）。

2、膜脂。

膜脂主要是磷脂和糖脂。

3、膜结构中的糖类。

膜上的糖类主要是以糖脂和糖蛋白的形式存在。

（三）conformationofbiomembrane

单位膜（unitmembrane）和“流动镶嵌模型”。

二、Passiveabsorptionofmineralelementsbyplantcell

（一）diffusion离子扩散——电化学势梯度。

有其特殊的通道。

（二）Donnanequilibrium及计算。

二、Activeabsorptionofmineralelementsbyplantcell

（一）Carriertheory细胞吸收离子存在饱和效应和存在竞争现象。

（二）IonchanneltheoryK+通道、Na+通道、Ca2+通道和Cl-通道。

一类受膜电势调控，一类受外部因素如光照、激素等调控。

（三）Ionicpumptheory——H+—ATP酶和Ca2+—ATP酶。

Section3Absorptionofmineralelementsbyplant

一、Charactersofmineralabsorptionofplantroot

（一）吸收水分和养分在吸收区域,吸收机理和吸收量上都有相对独立性。

（二）Toxicityofsinglesaltandionantagonism

（三）physiologicallyacidsaltandalkalinesalt（真正意义上的理解。

）

二、Environmentalconditionsaffectingmineralnutritionabsorptionbyroot

（一）Temperature

（二）O2（三）pH（四）Interactionbetweenions为什么？

四、Absorptionofmineralelementsbyleaf——根外追肥或叶面营养（foliarnutrition）及注意问题。

Section4Nitrogenassimilation

一、Nitrateassimilation

（一）Reductionofnitratetonitrite——硝酸还原酶——FAD、Cytb（Fe）和Mo——NADH2——细胞质中。

（二）Reductionofnitritetoammonia——亚硝酸还原酶——Fe和Mo——NADPH——叶绿体。

硝酸盐的还原与光合作用的关系。

二、Ammoniaassimilation

谷酰胺合成酶-谷氨酸合酶。

Section5Transportationofmineralnutritioninplant

二、Transportpathwaysofmineralnutrition

（一）矿质在根内的径向运输质外体和共质体途径。

（二）离子在植物体内的纵向运输根系吸收的通过木质部为主，叶片吸收的韧皮部占主导。

三、Distributionandreutilizationofmineralelementsinplant

再利用的元素缺素症从老叶开始——N、P、K、Mg、Zn。

不能再利用元素缺乏时幼嫩部位先出现病症——S、Ca、Fe、Mn、B、Cu、Mo等,其中以Ca最难再利用。

Section6Effectiveapplicationofnutritionbasedonnutrientphysiology

一、Thelawofnutritionrequirementforplant

（一）作物一生的需肥特点及施肥营养临界期和营养最大效率期——“麦浇芽”和“菜浇花”。

（二）根据不同作物收获对象施肥

叶菜类、桑、茶、麻——多施氮肥，

块根,块茎类——多施磷、钾、硼。

二、Indexofeffectiveapplicationofnutrition

（二）追肥的生理指标——叶绿素，酶类活性，营养元素含量，酰胺与淀粉含量。

Chaper3PhotosynthesisinPlant

温室效应集光（天线）色素作用中心色素荧光现象光合膜原初反应光合链光合强度光合单位同化力假环式电子传递非环式光合电子传递环式电子传递PQ穿梭光合磷酸化红降现象C3途径C4途径CAM途径光调节酶Rubisco光呼吸（C2途径）CO2补偿点CO2饱和点光补偿点光饱和点光合量子效率光合量子需要量光能利用率爱默生效应（双光增益效应）

Section1Conceptandsignificanceofphotosynthesis

一、Conceptofphotosynthesis

光合细菌绿色植物光合化能合成细菌

二、Significanceofphotosynthesis

温室效应（greenhouseeffect）。

温室效应将会对地球的生态环境造成怎样的影响?

Section2Chloroplastanditspigments

一、Structure,componentanddevelopmentofchloroplast

（一）Structureofchloroplast

叶绿体可随光照方向与强度发生位移和转向。

弱光——与光源垂直,并将扁平面朝向阳光。

强光——与光源平行,并将窄面朝向阳光。

间质光合碳循环酶（Rubisco）—CO2固定（同化）

（stroma）DNA，RNA，核糖体70S——部分遗传自主

结构与功能的联系：

（二）Elementsofchloroplast

H2O—75-80%。

Proteins:

30-50%——糖protein

DrymatterLipids:

20-30%,优势的为MGDG（单半乳糖基甘油二脂）

和DGDG，PG只10%左右——膜结构特殊

Pigments:

8%

Ash:

10%

“板块流动模型”,高含量的不饱和碳烯酸——抗低温。

二、光合色素及其性质

叶绿素类（chlorophylls）,a,b,c,d,e和细菌叶绿素a,b等

光合色素可分三大类:

类胡萝卜素类（carotenoids）包括胡萝卜素和叶黄素;

藻胆素:

有藻蓝素和藻红素

（phycocyanobilin）（phycoerythrobilin）。

（一）叶绿体色素的化学性质

1、Chlorophylls。

高等植物叶绿体中只含Chla和Chlb两种。

溶解特性：

不溶于水,而溶于乙醇,丙酮和石油醚等有机溶剂,镁卟啉是亲水的“头部”——叶绿素颜色的来源,，醇基（双萜）是亲脂的“尾部”。

皂化反应和取代反应（Mg2+H+Cu2+、Zn2+。

2、Carotenoids。

类胡萝卜素——四萜化合物，都不溶于水,而溶于有机溶剂。

胡萝卜素呈橙黄色,叶黄素呈鲜黄色。

一般叶绿素：

类胡萝卜素约为3:

1,Chla:

Chlb也约为3:

1左右。

（二）Opticalcharacteresticsofchloroplastpigments叶绿体色素的光学特性

1、Absorptionspectrum（吸收光谱）。

叶绿素a和b吸收红光和蓝紫光区。

类胡萝卜素吸收蓝紫光。

秋天树叶为何变红（黄）

2、Fluorecenceandphosphorecence。

产生机制。

三、RelationsbetweenChlsynthesisandenvironments

（一）Chlbiosynthesis

（二）EnvironmentalcoditionsinfluencingChlbiosynthesis为什么？

Section3Mechanismofphotosynthesis

光合机理分为三个主要阶段:

①原初反应;②电子传递和光合磷酸化;③碳同化。

一、Pimaryreaction原初反应

原初反应是光合作用的序幕,它包括光能的吸收,传递和光化学反应。

（一）Absorptionoflightenergy光子的能量与其波长成反比。

吸收光或由集光色素传递而来的激发能后,生发光化学反应引起电荷分离的光合色素

（二）Excitedenergytransfer——诱导共振（inductiveresonance）。

（三）Photochemicalreaction光化学反应是指反应中心色素分子受光激发引起的氧化还原反应——光能变电能。

光合单位（photosyntheticunit）

二、Photosyntheticelectrontransportandphotophosphorylation

电子传递和光合磷酸化——电能变为活跃的化学能（ATP和NADPH）。

（一）两个光系统爱默生效应或双光增益效应。

1、photosystemⅠ（PSI,光系统Ⅰ）——原初电子受体和供体。

最终推动NADPH形成。

2、photosystemⅡ（PSⅡ，光系统Ⅱ）——原初电子受体和供体——常与放O2相联系。

（二）光合电子传递

1、Photosyntheticchain（光合链）。

H2O是最终的电子供体;在“Z”链的终点,NADP+是电子的最终受体。

P680→P680*,P700→P700*是逆氧化还原电位梯度,需光能推动的需能反应。

PQ（plastoquinones，质体醌或质醌）——传递氢（H+和e-）。

PC（plastocyanin）,质蓝素（或质体菁）——PSI的原初电子供体。

Fd（Ferredoxin）,铁氧还蛋白多种功能。

2、光合电子传递。

（1）非环式光合电子传递——产生O2,NADPH和ATP。

（2）环式光合电子传递——产生ATP。

（3）假环式电子传递——形成超氧自由基（

）。