植物生理学辅导四第章
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第一章重点内容1、名词水势、渗透势、压力势、衬质势、自由水、束缚水、根压、蒸腾作用、水分临界期、共质体途径、质外体途径、吐水、伤流、渗透作用2、水分在植物生命活动中有哪些作用?3、影响根系吸水的土壤条件有哪些?4、根系吸水的动力是什么?5、植物蒸腾作用有什么样的生理意义?6、影响蒸腾作用的条件有哪些?7、进行合理灌溉的指标有哪些?第二章重点内容1、名词解释:矿质营养大量元素微量元素生理酸性盐生理碱性盐生理中性盐单盐毒害离子拮抗作用平衡溶液生物固氮植物营养最大效率期2.植物的必需元素必须同时具备哪些条件?3、主要元素的移动难易情况及缺素症状。
4、根系吸收土壤溶液中的矿质元素经过哪几个步骤?5、影响根部吸收矿质元素的条件有哪些?如何影响的?6、根外追肥有何优点?第四章重点内容1.名词解释:荧光现象磷光现象原初反应光合单位光补偿点光饱和点 CO2补偿点 CO2饱和点 C3途径 C4途径CAM途径光呼吸光合速率光能利用率2.光合作用的重要意义?3.光合作用分为哪3个阶段?分别在什么部位进行的?各阶段发生什么样的能量转变?4.植物的光合碳同化途径有几条,各有何特点?5.影响植物光合作用的因素有哪些?6.如何提高植物的光能利用率?7.C3植物和C4植物有何异同?8.简述光合色素的种类和特点。
本章重点内容:1.名词解释:呼吸作用有氧呼吸无氧呼吸糖酵解三羧酸循环磷酸戊糖途径呼吸速率呼吸商温度系数2.呼吸作用有何生理意义?3.影响呼吸作用的因素有哪些?4.植物的光合作用和呼吸作用有什么关系?5.粮食贮藏过程中为什么要降低呼吸速率?6.糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径分别发生在细胞的什么部位?本章重点内容:1.名词解释:植物生长物质植物激素植物生长调节剂三重反应植物生长促进剂植物生长延缓剂2.生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯五大类植物激素各有何生理效应?它们对应的植物生长调节剂分别有哪些?这些植物生长调节剂分别在农业生产中有何应用?本章重点内容:1.种子休眠的原因。
张继树《植物生理学》各章问题与解答第二章植物的水分代谢(一)名词解释自由水:细胞组分之间吸附力较弱,可以自由移动的水。
束缚水:与细胞组分紧密结合不能自由移动、不易蒸发散失的水。
水势: 水势是每偏摩尔体积水的化学势(差)即水溶液的化学势(μw )与同温同压同一体系中纯水的化学势(μw0)之差除以水的偏摩尔体积所得的商。
蒸腾拉力:蒸腾拉力是指由于地上枝叶的蒸腾作用所产生的力量传到根而引起植物吸水,这种吸水的动力称为蒸腾拉力,或蒸腾牵引力。
根压:由于根系的生命活动使植物产生吸水并使水分沿导管上升的力量。
永久萎蔫系数:植物刚好发生永久萎蔫时,土壤当中存留的水分含量,以土壤干重的百分率表示。
此时的土壤水分是植物不可利用的水,称无效水。
蒸腾系数(需水量): 蒸腾系数(需水量):transpiration coefficient植物每制造1克干物质所消耗的水量,是蒸腾效率的倒数。
植物的蒸腾系数一般在125~1000之间蒸腾效率:植物每消耗1千克水所生产干物质的克数,或植物在一定时间之内干物质累积量与同期所消耗的水量之比。
水分临界期:植物对水分不足最敏感、最容易受到伤害、对产量影响最大的时期。
(三)问答题1.如何理解“有收无收在于水力这句话?高等绿色植物一切的有机物都来自于光合作用,农业生产的产品都直接或间接地产物,如果没有水,植物体就不能进行光合作用,因而,就提不到作物的收成。
1,植物组织水分接近饱和时,光和最强,水分降低时,光合作用最低;严重缺水时,植物体叶子萎缩,光合作用的面积减少,此时及时灌溉,叶子会恢复原来水平,但光合速率却难以恢复;缺水时气孔保卫细胞渗透式降低,气孔开度减少,阻碍CO2的吸收;缺水时,淀粉酶的水解能力加强,光合产物输出较慢,对光合作用启反馈抑制作用,有促进呼吸作用;严重缺水时,光合膜受损,RUBISCO活性下降,羧化效率下降;PS2受损,电子传递和光和磷酸化活力降低。
2.典型细胞水势由哪些部分组成?种子水势主要由什么组成?见P354.一个细胞放在纯水中其体积和水势及其各组分如何变化?见p365.把一株大树的枝叶剪去一半,对树木蒸腾有何影响?由于枝叶减少,蒸腾面积减少,但是通风条件改善,根系吸收面积没有发生变化。
第8 章植物的生殖生长一、内容提要(一)基本内容1 •花发端植物成花是与植物整体生理密切联系、相当复杂的生理过程。
花发端是分生组织形成花原基之前所进行的一切反应及分生组织分化成可辨认的花原基的全过程,至少和四个方面的条件有关:(1)植物通过幼年期,达到花熟状态;(2)某些植物必须经过适宜的光周期诱导;(3)某些植物必须经一个时期的低温诱导(春化作用):(4)营养和其他条件。
在自然条件下花器官的诱导主要受低温与光周期的影响,在生理上的反应就是春化作用和光周期现象。
2. 春化原理要求春化作用的主要是一些一年生越冬植物和二年生植物。
感受春化的温度和所需时间因植物种类和品种而异。
冬性愈弱,春化时间愈短:冬性愈强则反之。
春化作用进行的时期,一般在种子萌发或植株生长时期。
感受低温的部位是茎的生长点,或其他具有细胞分裂的组织。
春化作用可被高温解除之后再行春化。
嫁接试验证明,春化后植物体内产生某种特殊开花刺激物质,且可以运输。
3. 光周期现象植物对光周期反应类型主要有三种:短日植物、长日植物和日中性植物。
不同植物光周期反应类型不在于其所需日照长短,而在于长于或短于临界日长(或夜长)能否开花。
长日植物成花要求日长大于临界日长,而短日植物则要求日长小于临界日长。
根据暗期光中断试验表明,光周期中暗期比光期更为重要,所以长日植物又叫短夜植物,短日植物又叫长夜植物。
植物感受光周期的部位是叶片,而诱导成花的部位是茎尖。
嫁接试验证明短日植物和长日植物叶子产生的开花刺激物是同一种物质,且能够传导,柴拉轩命名为成花素,但是至今也未被分离出来。
光周期的暗期光中断试验表明,不同光质效果完全不同,红光中断暗期、阻止短日植物开花,红光之后立即照射远红光可完全抵消红光的作用,表明光敏色素介入光周期的成花反应中。
短日植物成花要求Pfr/ Pr的比值低,长日植物要求Pfr/ Pr的比值高。
春化作用和光周期理论在异地引种、控制花期、繁育良种和种子低温春化等生产实践中有重要指导意义。
4. 花芽分化花芽分化(花器官形成)是与成花诱导紧密相连的过程,它决定花器官的数量和质量。
其要求的条件和成花诱导要求的条件有些是一致的,有些则不一致;主要与体内营养水平,尤其是C/N比大小有关;受环境因子、栽培条件和生理条件的影响。
花器官的性别分化既决定于植物本身的遗传性,也受光周期、营养条件及激素影响。
5. 授粉受精植物授粉受精过程中,首先花粉与柱头相互识别,主要靠花粉外壁蛋白与柱头乳突表面蛋白薄膜的作用,亲和花粉正常萌发,花粉管伸长、受精。
花粉萌发还要求一定浓度的汁液、温度、有机和无机营养及微量活性物质如维生素B等。
授粉受精后对雌雄体系本身、整个花器甚至整个植株都有深刻影响,子房中生长素等含量的迅谏增加,抑制物下降,呼吸增强,水分、矿物质吸收和物质转化及运输能力加强,营养体中养料运向生殖器官。
促进子房膨大,形成果实。
(二)本章重点1. 春化作用与光周期理论2•授粉受精需要的条件及生理生化变化(三)基本概念花发端春化作用光周期现象光敏色素花芽分化临界日长临界暗期相互识别光周期诱导C/N比学说二、典型题分析例9.1春化作用、光周期现象,光敏色素在植物成花诱导中的作用。
分析春化作用、光周期现象和光敏色素在植物成花诱导中的作用主要是使酶的活性增加,代谢增强,产生某些激素,活化植物开花有关基因。
解春化作用在成花诱导中的作用:(1) 可使植物的呼吸增强,许多酶的活性增加,为春化作用提供必需的ATP和NADH。
(2) 使植物体内核酸,蛋白质代谢发生变化。
(3) 低温诱导产生GA,在调节成花中起重要作用。
(4) 低温诱导某些与开花有关的特定基因表达。
光周期现象和光敏色素在成花诱导中的作用:(1)适宜的光周期处理能使植物体内产生开花诱导物质。
(2)感受光周期的光受体光敏色素有Pr和Pfr两种形式,Pfr/pr的比值变化能促进或抑制开花刺激物的形成而影响开花。
Pfr/pr增大,促进长日植物开花;相反,促进短日植物开花。
(3)光敏色素影响开花的作用机理,目前尚未完全搞清。
可能为:①光敏色素可以影响膜透性,调节许多酶活性的变化,活化和调节植物的某些有关开花的基因(或基因组)而促使其开花。
②光敏色素通过第二信使一钙调素(CaM)而对细胞代谢过程产生影响。
可能是Ca+2介导基因表达的改变,也可能是Ca+2介导激活蛋白激酶或其他调节过程而导致开花刺激物的产生而诱导开花。
【评注】虽然至今还没有光敏色素直接作用于任何基因调节序列的实验证据,但近年来,已有实验表明光敏色素能通过蛋白激酶、蛋白磷酸酯酶影响蛋白质的磷酸化和去磷酸化,从而影响蛋白质和DNA的结合能力,最终影响到基因的活化。
例9.2春化与光周期理论与作物引种有何关系?分析由于植物原产地不同,形成了开花对温度和光照的不同要求。
解可归纳为三点:(1)南北地区之间引种时,必须了解作物种类及不同品种在成花诱导中对低温和光周期需求的差异,了解原产地所处的纬度,避免盲目性。
若将北方的品种引到南方,就可能因当地温度较高日照时间短,而不能顺利通过春化阶段和光周期诱导,使植物只进行营养生长而不开花结实,造成减产或颗粒无收。
(2)了解被引进品种对光周期反应的类型,是属于长日植物、短日植物还是日中性植物。
(3)了解所引品种原产地与引种地生长季节日照条件的差异。
在生长季节,北半球在夏天越向南,越是夜长日短;而越向北,则越是夜短日长。
对日照条件要求严格的作物品种进行引种时,一定要对其光周期要求与引进地区具体日照情况进行分析,并鉴定试验,考虑植物能否及时开花结实。
如南方大豆是短日植物,南种北引,开花期延迟,所以引种时要引早熟种。
【评注】对于不同的植物要做不同的分析和考察,植物对温度和光周期只是在植物营养生长 一段时期有要求。
例 9.3 植物对光周期反应的类型及主要代表性植物。
分析 由于植物原产地光照条件的不同,形成了植物对光周期的不同反应。
解 植物对光周期反应的类型有三种:长日植物、短日植物和日中性植物。
(1)长日植物,如小麦、大麦、黑麦、油菜、萝卜、白菜、甘蓝、芹菜、甜菜、胡萝 卜、杜鹃、山茶、天仙子等。
短日植物,如玉米、高梁、大豆、紫苏、苍耳、烟草、晚稻、腊梅、日本牵牛 日中性植物,如番茄、四季豆、黄瓜、月季、辣椒、君子兰、向日葵蒲公英等。
长日植物与短日植物之间的区别,不是在于它们对日长要求的绝对值,而是在于 它们对长于或短于一定临界日长的开花反应。
例 9.4 用实验证明植物感受春化、光周期的部位及开花刺激物的传导。
分析 用不同温度、光周期照对植物的不同部位进行处理证明成花部位,嫁接实验证明开花 刺激物的传导。
解 (1) 植物感受春化部位: 将种植在温室中的芹菜用管内不断流过冰水的橡皮管缠绕芹菜茎顶端,而使其他部分 处于高温下,植物可开花;反过来,如把芹菜放在冰冷的室内,而使茎生长点处于 25°C 的温 度下,植物不开花结实。
由此证明诱导植物开花的部位是茎生长点。
(2) 光周期感受部位 用短日照植物菊花做试验证明 :a. 对菊花进行长日照处理,不开花;b. 对菊花进行短日照处理,开花;C.顶端短日照处理,叶片长日照处理,不开花; d.顶端长日照处理,叶片短日照处理,开花。
上述实验说明植物感受光周期的部位是叶片。
(3) 开花刺激物传导用嫁接试验证明:苏联科学家柴拉轩将 5苍耳植株依次嫁接在一起,用短日照进行诱导。
结果发现,只 要一株上的一片叶得到适宜的光周期 (短日照 )诱导,即使其他植株处于不适宜的光周期 (长 日照 )下, 5 株植物也都能够开花,由此证明被诱导的植株确有开花刺激物通过嫁接的愈伤 组织而向其他未被诱导植株进行传递引起开花。
【评注】有研究指出,春化作用感受低温的部位随植物而不同,一般只发生在分生组织和某 些能进行细胞分裂的部位。
如缎花的叶柄基部在适当的低温处理后,可培养出花茎。
例 9.5实验证明植物开花与光敏色素的关系。
分析 光敏色素是一种可溶于水的色素蛋白,能够接受光周期信号而发生反应。
解 光敏色素有红光吸收型Pr 和远红光吸收型Pfr 两种存在形式,Pr 促进长日植物开花,Pfr 促进短日植物开花。
Pr 和Pfr 两种形式可在红光和远红光照射下发生可逆反应,互相转化。
依据这一特征,可用红光与远红光交替照射的方法或者暗期中断试验判断某一生理过程是 否有光敏色素参与。
首先用 660nm 的红光照射植物,若出现长日植物开花而短日植物不开 花现象;或用P730远红光照射植物出现短日植物开花而长日植物不开花现象;当用红光和 远红光交替照射时,二者的效应可被互相抵消,开花与否决定于最后照射的是红光还是远 红光,前者促进长日植物开花,而后者促进短日植物开花。
若试验结果如此,则证明植物 开花与光敏色素有关。
另外,如果在较长的暗期中用闪光处理间断暗期,出现短日植物不 开花,而长日植物开花的现象,也可证明植物开花是受光敏色素诱导的。
【评注】暗期中断试验中闪光处理时间应选在暗期中间进行闪光处理效果最好。
例 9.6 授粉受精对植物代谢的影响。
分析 授粉受精既与内在因素有关,又受环境条件影响。
共同调控植物的代谢。
解 ①呼吸速率增强:与未授粉相比,呼吸表现出成倍增加趋势,为雌蕊受精后生长发育 提供能(2) 。
(3) 评注】量。
②IAA含量增加:少量的IAA由花粉本身产生,大量的IAA是在授粉受精过程中由花粉和子房合成而来,IAA 含量的迅速增加,会促进合子与初生胚乳核的分裂与生长,吸引营养物质从营养器官大量运往生殖器官子房,使子房迅速膨大生长。
③生长抑制物下降,造成有利于花粉萌发生长的平衡发展。
④整株植物的水分、矿质吸收及有机物转化和运输加快,大分子物质转化为可运输的小分子,集中运向子房,子房膨大形成果实。
⑤各种细胞器迅速生成:受精后子房内各种细胞器如线粒体、内质网、质体及核糖体等分散移动,并围绕核重行排列。
同时细胞中原有的呈游离状态的核糖体,在受精后可迅速形成大的多聚核糖体;如帮助受精后蛋白质的迅速合成。
【评注】授粉受精后对雌雄体系、整个花器甚至整个植株都有深刻影响。
例9.7 在作物盛花期下连阴雨,对开花结实有何影响?分析作物盛花期下连阴雨主要影响作物授粉受精。
解(1)影响花粉散落,传粉不畅,花粉结块.(2) 雨水将柱头大量汁液冲走,花粉大量吸水破裂,使受精不能正常进行。
(3) 昆虫活动减少,影响虫媒花传粉。
(4) 温度低,不利于花粉萌发及花粉管生长。
【评注】盛花期正值植物授粉受精时期,此期遇雨,直接影响授粉受精,造成空粒,最终影响作物产量。
例9.8 试分析某种植物不能开花,不能授粉受精的生理原因.分析植物不能开花的主要原因是未达花前成熟状态,缺乏所需要的成花诱导、花器形成条件;不能授粉受精主要是由花器是否健全、花粉与柱头的相互识别及环境条件影响。