植物生理学考试重点
第二章植物的水分代谢
1．自由水与结合水：束缚水是指细胞中被细胞组分所吸附不能自由移动的水。束缚水在温度升高时不能被蒸发，温度降低时不结冰，也不参与细胞内的代谢反应，其含量相对恒定。自由水则是指不被细胞组分所吸附或吸附力很小而能自由移动的水。自由水参与代谢反应，温度高时会蒸发，低温至冰点时会结冰。（细胞中自由水比束缚水的比值，反应了植物代谢强度和抗逆性，比值高时，植物代谢活跃，抗逆性弱；反之，则代谢弱，抗逆性强。）
2．共质体与质外体：质外体是指没有原生质的部分，主要包括细胞壁，细胞间隙和木质部导管等，是植物中“死”的部分。物质在质外体中移动时受到的阻力小，因而移动速度快；共质体是植物体“活”的部分，包括所有的细胞质和胞间连丝。由于胞间连丝将相邻细胞的原生质连在一起，因而共质体是一个连续的整体。物质在共质体中移动时，受到的阻力大，移动的速度慢。
3蒸腾速率：植物在一定时间内，单位叶面积上散失的水量称为蒸腾速率。大多数植物白天的蒸腾速率为：0.5—2.5g/dm2·h,夜间为0.1 g/dm2·h。蒸腾效率与蒸腾系数：植物每蒸腾1000g水时所形成的干物质的克数称为蒸腾效率。植物每制造一克干物质所消耗的水量称为蒸腾系数，是蒸腾效率的导数，又称吸水量。一般植物的蒸腾效率为1—8，蒸腾系数为125—1000。
4．蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式通过植物体表面，散失到大气中去的过程称为蒸腾作用。蒸腾作用可以促进水分的吸收和运转，降低植物体的温度，促进盐类的运转和分布。但蒸腾作用过于强烈时，会引起植物的水分缺失，对植物体造成伤害。5．水分临界期：指植物在生命周期中，对缺水最敏感、最易受害的时期，一般而言，植物的水分临界期多处于花粉母细胞四分体形成期，这个时期一旦缺水，就是生殖器官发育不正常，产量受到很大的影响。
6．主动吸水与被动吸水：植物根系通过自身的生理代谢活动所引起的吸水过程称为主动吸水。主动吸水的动力是根压，吸水过程要利用代谢能量。被动吸水是指由于地上枝叶的蒸腾作用所引起的吸水过程，被动吸水的动力是蒸腾拉力，即植物进行蒸腾作用时，叶肉细胞因水分的丢失水势降低，因而会从附近的细胞吸水，如此传递，接近叶脉导管的叶肉细胞向叶脉导管吸水；由于叶脉导管和茎导管、根导管是连通的，这种吸水过程最终传递到根系，使根系从土壤中吸水。这种吸水的原动力是由蒸腾作用引起的，与根系生理活动无直接关系，故称为被动吸水。
7．一个细胞放在纯水中其体积和水势及其各组分如何变化？
答：（1）如果该细胞处在初始质壁分离状态下，因其压力势为零，其水势等于渗透势，将该细胞放入纯水，由于二者存在有水势差，水分就会不断地内渗，使原生质体不断膨胀，质壁分离逐渐复原。由于细胞壁有一定的弹性，整个细胞的体积会随之增大。（2）细胞质壁分离复原后，随着水分的内渗，原生质体对细胞壁产生膨压，即细胞产生了压力势。压力势的出现提高了细胞水势，但只要细胞水势仍低于外液水势，水分继续进入细胞，压力势和渗透势就会继续增大，水势也随之增大，当增大到使细胞水势等于外液水势（ψw = 0）时，细胞停止吸水，此时细胞水势则为零，压力势与渗透势彼此抵消（数值相等，符号相反）。细胞吸水时，由于稀释作用，细胞液中的溶质浓度降低，渗透势增大。最后达到渗透平衡时，渗透势已大于原来的数值。总之，细胞在吸水过程中，体积、水势、压力势、渗透势是同时增大的，至吸水饱和时，细胞体积达最大，各组分不再变化。
8．试述气孔运动的机制及其影响因素。P/37小书
答：气孔是植物与外界进行气体交换的大门，因此气孔运动是植物控制水分散失和光合
作用CO
2
供应的重要生理过程。气孔的开闭即气孔运动受多种环境因素的影响，其中主要有：（1）光：气孔一般是在光下开放，暗中关闭，光对气孔运动的调节作用与光下保卫细
胞进行光合作用，降低胞间CO
2
浓度和产生能量（光合磷酸化）促进保卫细胞吸收离子有关。CAM植物则相反，其气孔是夜晚开放，白天关闭。
（2）温度：气孔只有在一定的温度范围内才开放，且在此温度范围内气孔的开度随温度的升高而增大。温度过高或过低气孔都有关闭。
（3）CO
2浓度：叶片内部CO
2
浓度高时气孔关闭，CO
2
浓度低时气孔开放。
（4）水分：叶片水分状况显著影响着气孔的开闭，当叶片水势降低（即缺水）时气孔开度减小或关闭。水分充足时保卫细胞膨压增大，气孔开放。
（5）风：空气的流动是通过影响保卫细胞水分的丢失而控制气孔的开闭，风速过高时，使蒸腾加快，保卫细胞失水过多，导致气孔关闭。
关于气孔运动的机理解释主要有三种学说：即淀粉——糖转化学说、K+积累学说和苹果酸代谢学说，其中后两种学说较为重要。
（1）淀粉——糖转化学说：气孔的保卫细胞含有叶绿体，在光下能进行光合作用，吸
收了CO
2，使保卫细胞因CO
2
浓度降低而pH值升高（pH7.0），在此pH下淀粉磷酸化酶催化
正向反应，使一分子淀粉可水解为许多分子葡萄糖，由此导致保卫细胞溶质浓度增加，水势降低，保卫细胞吸水，膨压增大，气孔开放；在暗中，保卫细胞光合作用停止，而呼吸作用仍在进行，导致CO
2
积累，pH值降低（pH5.0），淀粉磷酸化酶催化逆向反应，使葡萄糖合成淀粉，溶质颗粒数目减少，细胞水势升高，细胞失水，膨压丧失，气孔关闭。
光下：淀粉
+nPi nG-1-P-- nG+nPi
暗中：nG-1-P 淀粉+nPi
该学说可以解释光和CO
2
对气孔运动的影响，在60年代前一直受到重视，但随着研究的深入发现该学说对有些问题无法解释，如有些植物保卫细胞中没有淀粉存在；保卫细胞中也没有糖的存在。
（2）K+积累学说：20世纪60年代末人们发现气孔运动与保卫细胞积累K有着非常密切的关系。植物在光下保卫细胞内积累大量的K+，其原因是在光下保卫细胞叶绿体通过光合磷酸化合成ATP，活化了质膜K+-ATP酶，使K+主动吸收到保卫细胞中，在K+进入细胞的同时，还伴随着Cl- 的进入，以平衡K+ 保持细胞的电中性。保卫细胞积累较多的K+ 和Cl- 引起水势降低，水分进入保卫细胞，气孔张开。在黑暗中，K+从保卫细胞扩散出去，细胞水势提高，淀粉磷酸化酶，pH5.0
