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1、植物生理学总复习植物生理学总复习Chapter1 植物的水分代谢自由水：不与细胞的组分紧密结合易自由移动的水分。束缚水：与细胞的组分紧密结合不易自由移动的水分。 水势：就是水的化学势，指同温同压同一系统中，一偏摩尔体积（V）水（含溶质的水）的自由能(w）与一摩尔体积（V）纯水的自由能(0w)的差值(w)。 渗透作用：是扩散的一种特殊形式，渗透是指溶剂分子通过半透膜的扩散作用。 共质体：是指活细胞内的原生质体通过胞间连丝及质膜本身互相连结成的一个连续的整体。质外体：是指原生质以外的包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等无生活物质互相连结成的一个连续的整体。 蒸腾拉力：是由于植物的蒸腾作用而产生一系

2、列水势梯度，使导管中的水分上升的一种力量。 蒸腾作用(transpiration)是指植物地上部分以气体状态的水向外界散失水分的过程。1、 植物的含水量及（植物种类和部位差异）水分在植物体内的存在状态：束缚水和自由水两种状态存在。束缚水/自由水比值对生命活动和代谢的影响？当自由水比率增加时，植物细胞原生质体处于溶胶(sol)状态，代谢活动旺盛，但抗逆性减弱；反之束缚水比率高时，植物细胞原生质常趋于凝胶(gel)状态，代谢活动减弱，但抗逆性却增强，如休眠种子、休眠芽等能抵抗低温或干旱等环境。3植物吸水的方式：(1) 渗透性吸水； (2) 吸胀作用吸水； (3)代谢性吸水。其中以渗透性吸水为主。细

3、胞的渗透性吸水水势 纯水的水势为零w0=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。质壁分离(plasmolysis)和质壁分离复原(deplasmolysis)说明：原生质层具有选择透性判断细胞死活。测定细胞液的溶质势，进行农作物品种抗旱性鉴定。测定物质进入原生质体的速度和难易程度。吸胀作用(imbibition)是亲水胶体吸水膨胀的现象。代谢性吸水，利用细胞呼吸释放出的能量，使水分通过质膜而进入细胞的过程。(2)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。w=s+p+m。各种情况下的变化和外界之间的水分交换：w=s+p细胞吸水充分膨胀()体积最大，w=0，p=-s

4、；初始质壁分离时()，p=0，w=s负压力下。(二)水分移动,取决于水势。两细胞之间的水势差越大，水分移动越快，反之则慢。当有多个细胞连在一起，如果一端的细胞水势高，另一端水势较低，顺次下降，形成一个水势梯度(water potential gradient)， 水分便从水势高的流向水势低的。植物器官、组织之间水分流动也符合这一规律。二、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)主动吸水与根系的呼吸作用有密切关系。(二)被动吸水 蒸腾拉力。 主动吸水和被动吸水在根系吸水过程所占比重。气孔开闭机制 气孔一般在白天开放，晚上关闭。引起气孔开关运动的原因主要是保卫细胞(

5、guard cells)的吸水膨胀和失水收缩。 保卫细胞的运动不仅仅依赖自身膨压的变化，而且还受其周围细胞的紧张状况所影响。即气孔开张程度是保卫细胞与其毗连的细胞之间的膨压不平衡的结果。 关于气孔运动的机理，目前仍存在三种学说: 1、淀粉-糖转化学说(starch-sugar conversion theory)。认为保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，消耗CO2，使细胞内pH值升高，淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase)便水解淀粉为葡萄糖-1-磷酸，细胞内葡萄糖浓度提高，水势下降，副卫细胞(或邻近细胞)的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀气孔便张开。黑暗则相反。 2、无机离

6、子吸收学说(inorganic ion uptake theory)又叫钾离子学说。孔运动与保卫细胞积累K+有着非常密切的关系。由于保卫细胞的质膜上具有光活化的H+泵ATP 酶(light-activated H+-pumping ATPase)，分解氧化磷酸化或光合磷酸化产生的ATP，在分泌H+到细胞壁的同时，把外边的K+吸收到细胞中来，保卫细胞水势下降，副卫细胞(或邻近细胞)的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀气孔便张开。黑暗则相反。 3、苹果酸生成学说(malate production theory)。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。Cha

7、pter2 必需元素：植物生长发育必不可少的元素。大量元素：是指植物需要量较大的元素,在植物体内含量较高,占干重的0.1%以上。它们是C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S。微量元素(trace element或microelement)是指植物需要量较少的元素, 在植物体中含量较低,常占干重的0.01%以下,它们是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。 可再利用元素：元素在一个部位使用后分解,移动到另一部位再次使用的现象，称元素再利用,能被再利用的元素称再利用元素。养分临界期：植物对缺乏矿质元素最敏感,缺乏后最易受害的时期有益元素： 对植物生长有促进作用，但并非植物所必需，或者只为某

8、些植物所必需，而不是所有植物所必需的元素。（如钠和硅）生理功能缺乏症状N，过多时导致茎叶徒长,易受病虫危害和倒伏,贪青迟熟；不足时,植物细胞分裂及伸长受阻,发育停滞,植株矮小,分枝或分蘖少或无,根系老化细长,叶、果实、种子少而小,开花、结实提早。老叶失绿发黄,易早衰、脱落，导致全株色较淡，叶或茎部发红(或紫红)。P过多，出现中毒症状,表现为丛生,成熟延迟，导致缺Zn和Fe等元素；过少，植株幼芽和根部生长缓慢,叶小,分枝或分蘖少,根系发育不良,植株特别矮小(发僵)。发育受阻,花、果实、种子都减少。开花结实延迟,产量低,抗性减弱。新叶色暗绿, 老叶叶片、叶鞘、茎等部位有时呈(紫)红色。玉米 “秃顶

9、”。由于磷也易在植物体内移动,症状首先出现在老叶。Ca生长点坏死，大白菜“干心病”，苹果“疮痂病”。Mg老叶脉间失绿,网状脉(双子叶植物)和条状脉(单子叶植物)。S新叶均一失绿。(二)各元素作用1、Fe幼叶脉间失绿黄白灰白。2、Cu蚕豆花瓣上黑色“豆眼”退色。3、Zn果树小叶病。4、Mn新叶脉间缺绿,有坏死小斑点(褐或黄)。5、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、Mo豆科植物不结或少结根瘤。二、Active absorption of mineral elements by plant cell方式一、根系吸收的特征(一)吸收水分和养分

10、在吸收区域,吸收机理和吸收量上都有相对独立性。植物吸收离子（吸肥）的主要区域是根毛形成区,不同于吸收水分的主要区域根毛区。根毛形成区呼吸代谢旺盛,紧靠输导组织发育完善的根毛区,吸收的离子易于运输,加之有根毛正在形成,吸收的表面积巨大。这些特性都有利根系从外界溶液吸收矿质离子。不象植物细胞的渗透吸水,主要以被动为主,根吸收矿质离子则以主动为主。根系不仅可以逆浓度吸收矿质离子,而且对离子的吸收还具有选择性。即根系吸收离子的数量不与溶液中离子浓度成正比。二、Transport pathways of mineral nutrition(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

11、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）叶片吸收的矿质元素在茎部向上、下运输以韧皮部占主导，也可通过木质部运输。三、Distribution and reutilization of mineral elements in plant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。(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、Index

12、 of effective application of nutrition(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。Chaper3 同化力:通过电子传递和光合磷酸化,形成活跃的化学能ATP和NADPH,两者将用于CO2同化。因此,人们把ATP与NADPH两者合称为“同化力”。Hill反应:是指在光照条件下，绿色植物的叶绿体裂解水，释放氧气并还原电子受体的反应假环式电子传递:该电子传递的路径与非环式十分相似,由H2O光解而来的电子不是被NADP+接收,而是传给分子态氧形成超氧自由基(),后经一系列反应再形成H2O,看似电子从H2O到H2O的循环。非环式光合电子传递:

13、需2个光系统都受光激发，该电子传递途径是水光解产生的电子经PS、PS两个作用中心和一系列的电子传递体最终把电子传给NADP+,形成NADPH。环式电子传递:通常指PS中电子由经Fd经PQ，Cyt b6/f PC等传递体返回到PS而构成的循环电子传递途径。光合磷酸化:在光下叶绿体把光合电子传递与磷酸化作用相偶联，使ADP与Pi形成ATP的过程，称为光合磷酸化.红降现象: 指水中的电子经PS与PS传给Fd后再传给O的电子传递途径，这也叫做梅勒反应 C3途径: C3途径是指光合作用中CO2固定后的最初产物是三碳化合物的CO2同化途径。光呼吸（C2途径）:指高等植物的绿色细胞在光下吸收O2放出CO2的

14、过程。CO2补偿点: 当光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2达到动态平衡时,即净光合率等于0时的环境CO2浓度称CO2补偿点。 CO2饱和点: 在一定范围内,植物净光合速率随CO2浓度增加而增加,但到达一定程度时再增加CO2浓度,光合速率也不再增加,这时的环境CO2浓度称为CO2饱和点。 光补偿点: 在一定范围内光合速率随光强增加几乎呈线性增加,但光强超过一定范围后,光合速率的增加转慢;当达到某一光强时,光合速率不再增加,这种现象叫光饱和现象,开始达到光饱现象时的光强,即净光合速率达到最大时的光强,叫光饱和点光饱和点: 把植物总光合作用吸收的CO2等于呼吸作用放出的CO2,即净光合速率等

15、于零时的光强,叫做光补偿点 爱默生效应:在这种长波红光照射的同时,补以短波红光照射,则其量子效率比单一的短波红光和长波红光单独照射时的总和还要高(图3-12曲线b)。这一现象称爱默生效应或双光增益效应。二、光合色素及其性质 叶绿素类： 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：包括胡萝卜素和叶黄素; 藻胆素:有藻蓝素和藻红素 (一)叶绿体色素的化学性质1、叶绿素：高等植物叶绿体中只含叶绿素a和叶绿素b两种。2、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

16、右。(二)叶绿体色素的光学特性1、Absorption spectrum(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。2、荧光和磷光光合机理分为三个主要阶段:原初反应;电子传递和光合磷酸化;碳同化。一、Pimary reaction 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）Absorption of light energy 光子的能量与其波长成反比。 （二）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(photosynthetic unit)二、电子传递和光合磷酸化电能变为活跃的化学能（ATP和NADP

17、H）。(一)两个光系统 爱默生效应或双光增益效应。 1、photosystem (PSI, 光系统)原初电子受体和供体。最终推动NADPH形成。 2、photosystem (PS，光系统) 原初电子受体和供体 常与放O2相联系。(二) 光合电子传递 1、Photosynthetic chain (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。P680P680*, P700P700*是逆氧化还原电位梯度,需光能推动的需能反应。PQ(质体醌或质醌)传递氢(H+和e-)。PC质蓝素(或质体菁) PSI的原初电子供体。Fd铁氧还蛋白多种功能。 2、光合电子传递。 w

18、ater photolysis and oxygen evolving(水光解与氧释放)。(三) photophosphorylation或photosynthetic phosphorylation（光合磷酸化） 非环式光合磷酸化,环式光合磷酸化和假环式光合磷酸化。 化学渗透学说动力为质子动力势, ATP形成的动力。 ATP与NADPH两者合称为“同化力”。三、CO2 assimilation in photosynthesis把ATP和NADPH中的活跃的化学能转化为稳定的化学能。三条:C3途径、C4途径和CAM途径。其中C3途径是最基本和最普遍的。(一) C3 photosyntheti

19、c athwayC3植物, C3途径在叶绿体间质中进行,大致分为三个阶段。 1. Carboxylation (羧化阶段)。CO2固定成为3-PGA的过程。在RuBPCase或RuBP羧化酶的羧化下。 2. Reduction(还原阶段)。这是利用“同化力”把3-PGA还原为3-GAP的过程。 3. Regeneration RuBP再生阶段。(二) C4 photosynthetic pathway (C4-dicarboxylic acid pathway)C4植物 C4途径基本上可分为CO2固定, CO2转移和PEP再生三个阶段。 1.CO2 Fixation叶肉细胞质内PEPCase催

20、化PEP加HCO3-形成OAA。 PEPCase对HCO3-的亲和力很强 2. CO2 transfer。OAA形成苹果酸或天冬氨酸（叶肉细胞叶绿体中）维管束鞘细胞质脱羧放出CO2进入C3途径（维管束鞘细胞叶绿体中进行）。把C4途径看作为“CO2泵”。 3. PEP regenerationPPDK（丙酮酸磷酸双激酶）在PEP再生时,实际消耗2分子ATP。C4植物固定1分子CO2为磷酸丙糖,实际消耗5分子ATP。C4植物具有C4和C3两条固定CO2途径，特殊的结构特征。(三) Crassulacean acid metabolism (CAM) pathway CAM植物景天、仙人掌、菠萝、剑

21、麻等。适应干热条件,气孔运动是昼闭夜开。光合特点。Chaper 4呼吸链：是呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途径，传递到分子氧的总过程。末端氧化酶：末端氧化酶是把底物的电子传递到分子氧并形成H2O或H2O2的酶。 氧化磷酸化：是指电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。 抗氰呼吸：不受CN-和N3-及CO等呼吸抑制剂所抑制,表明其末端氧化酶并不是通常的细胞色素氧化酶。这种呼吸被称为抗氰呼吸 。 呼吸商：又称呼吸系数，是指植物组织在一定时间内，释放CO2与吸收O2的数量(体积或物质的量)比值。 呼吸作用

22、途径1、EMP- 六碳糖变为两分子丙酮酸的过程（细胞质中）NAD2、TCA cycle (Tricarboxylic acid cycle)3、PPPNADPPPP是发生在细胞质中的葡萄糖-6-磷酸直接脱氢氧化。 二、呼吸链氢传递体:NAD、FAD、FMN和UQ，电子传递体:Cytb,Cytc, Cytaa3和Fe-s系统。末端氧化酶:细胞色素氧化酶和交替氧化酶都属于线粒内末端氧化酶。其它都属于线粒外末端氧化酶。四、呼吸作用的调节1. 巴斯德效应和糖酵解的调节2.TCA循环的调节3.腺苷酸能荷的调节第五章萜类：萜类由异戊二烯组成，根据异戊二烯数目而定，有单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜、多萜种类

23、：单萜樟脑、倍半萜棉酚、双萜GA、三萜三萜醇、四萜类胡萝卜素、多萜 Chapter 6 源库单位：在某一发育时期一个叶片的同化物，主要供应某些器官或组织，它们之间在营养上互相依赖，这些叶片（源）和器官或组织（库）称为源库单位。 代谢源:指制造或输出同化物的部位或器官（成熟叶，发芽时块根，块茎等）。 代谢库:消耗或贮藏同化物的部位或器官（如根系形成中种子，幼果，膨大中块根块茎等）。植物体内有机物运输与分配(一)、植物体内同化物运输的系统1、短距离运输胞内或胸间胞间连丝结构和功能。传递细胞结构和功能。筛管和结构功能和寿命。 2、长距离运输系统输导组织运转韧皮液的化学成分：“蚜虫吻针法” 90%以上

24、是糖类，尤其是S、aa和酰胺。 organic acids等。proteins、enzymes、plant hormones等。(二)、运输方向（小题目）1. 双向运输，由“源”到“库”.枝条或树杆环割；往往在上端形成瘤突。 “开甲”,“高空压条”.“树怕剥皮，不怕烂心”。2. 横向运输通过维管射线进行交换。3. 不同运转通导，叶子韧皮部下运。早春树木萌芽时木质部上运，但块根。块茎萌发时韧皮部上运。二、“源”和“库”的相互关系（联系实际应用）1. “源”和“库”的可变性，在植物一生中，总有一些器官是以制造或输出养料为主，相当于“源”，而另一些器官则是以消耗成贮藏养料为主，相当于“库”。但在不同

25、的发育时期“源”和“库”的地位会有变化。拿叶片发育来说，幼叶时，靠其他成熟叶提供光合产物，幼叶是库，随着叶子的成长，输入的有机物减少，输出则开始逐渐增加，这时具有双重作用“源”和“库”。等到叶子成熟以后，只有输出没有输入，完全成了“源”。衰老时也只有输出，没有输入。还有在发育中的种子和块根“库”，萌发时则变为“源”。2. “源”“库”相互促进和制抑在实践中往往会碰到这样的情况，稻麦等遮光或去叶后穗粒数，空穗，如果果树只有少量的叶而有很多果，果实变小，总是量下降。叶片越少，下降越多，说明源的大小直接影响到库的大小。但“源”“库”间也存在着相互制抑的关系，有时源过大了，库，库过大，源活力降低。如植

26、物施N过多，叶面积，同化产物用于叶自身、籽粒，果实发育延迟或大量落化落果。反之，结果太多，由于茎叶生长的物质太少，甚至过早地从叶子或根部抽调营养，使叶、根生长不良或过早衰老死亡。果树的大小年，由源库不协调引起。疏花、疏果，整枝，打顶，防止果树幼年结果，都是为了协调源库关系。三、同化物的分配规律1. 由“源”到“库”。2. 同侧运转，就近供应四、同化物的再分配与再利用：植物体内已同化的物质，除了已构成象细胞壁这样的骨架物质以外，其他物质不论是有机的，或是无机的物质，包括细胞的各种内含物都可进行再度与分与再度利用。这些再利用表现为衰老器官向幼年器官的转移、营养器官（茎叶）向生殖器官（籽粒）的转移。

27、作物成熟期间同化物从茎叶中的撒离对提高产量有十分重要作用。G蛋白：G蛋白有二种类型，一种为异源三聚体G蛋白； Chapter 8 植物激素：是指在植物体内合成，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。 生长调节剂：是指具有植物激素活性的人工合成的物质。 极性运输：即生长素只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输，而不能倒过来运输。 三重反应：乙烯对茎伸长的抑制，使茎加粗和横向生长。 每种激素的生理功能一 IAA（吲哚乙酸）1、促进细胞和器官的伸长IAA促进生长机理A.IAA活化基因：促进RNA和蛋白质的合成慢反应。2、促进细胞分裂和器官建成插枝生根。3、促进果实发育及单性结

28、实生产无籽果实。 4、保持顶端优势。 5、促进脱落疏花疏果。6、抑制马铃薯发芽。7、促进菠萝开花，控制性别分化。8、杀除杂草。二 GA（赤霉素）1、促进茎的伸长和细胞分裂 GA最显著的特点是促进全株长高，尤其是能使矮生突变型或生理矮生植株的茎伸长。GA主要缩短细胞分裂间期,促进DNA复制。 机理：1)GA的存在而促进IAA合成水平的提高（合成增加，氧化减少，束缚水解）。2)增加胞壁可塑性。连晚提前抽穗，杂交制种。2、打破休眠，促进种子萌发 机理：诱导种子糊粉层中-淀粉酶的合成。应用：啤酒生产工业上的糖化。3、促进抽苔和开花 代替低温和长日照的作用4、促进座果和单性结实无核葡萄。三、CTK（细胞

29、分裂素）1、促进细胞分裂及其横向增粗。机理：A、促进核酸、蛋白质合成。 B、CTK改变mRNA形成的类型。2、诱导器官分化。组织培养CTK/IAA比值高时,愈伤组织可分化成芽。如CTK/IAA低时, 则形成根。3、解除顶端优势, 促进侧芽生长。 4、延迟叶片衰老。保鲜细胞分裂素延缓叶片衰老还与其促进RNA和蛋白质合成，维护生物膜功能、防止叶绿素破坏、促进气孔开放、清除自由基等过程有关。四、ABA（脱落酸）1、ABA诱导气孔关闭。抗蒸腾剂。2、ABA诱导芽休眠，抑制种子萌发。抗GA3、促进器官脱落。 4、抑制生长和加速衰老。抗CTK。5、ABA能提高植物抗逆性。渗透素(Osmotin prote

30、in)。 五、ET(乙烯)“三重反应”。 果实催熟。诱导脱落。 促进性别分化及开花(五)促进次生物质排出光形态建成：是光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终形成组织和器官的建成，即光控制发育的过程。植体内接受光信号的受体：光敏色素（phy)、隐花色素、紫外光B受体（ UV-B受体，280-320nm)。光敏色素的分布，种类及性质： 分布：除真菌以外的低等和高等植物中,与膜系统结合,分布在各个器官中。蛋白质丰富的分生组织含量高，黄化苗比绿苗含量高。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

31、性。种类：Pr（红光吸收型）：生理钝化型、Pfr（远红光吸收型）：生理活化型(一)膜假说解释快反应。电位变化和Ca的转移。(二)基因调节假说有几十种酶受光敏素调控。Chapter10 生长：植物在体积和重量上的不可逆增加过程。 分化： 指分生组织细胞转变为形态结构和生理功能不同的细胞群的过程。 生长大周期：植物在不同生育时期的生长速率表现出慢快慢的变化规律，呈现“S”型的生长曲线。 细胞全能性：植物的每个细胞都携带有一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。脱分化：已分化的细胞在一定的条件下,失去原有的形态和机能,重新恢复细胞分裂能力的过程。再分化：由脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞过程,称为再分化 生长最适温度