现代植物生理学重点课后题答案

第一章 植物细胞的亚显微结构和功能

一、名词解释

流动镶嵌模型 与单位膜模型一样，膜脂也呈双分子排列，疏水性尾部向内，亲水性头部朝外。但是，膜蛋白并非均匀地排列在膜脂两侧，而是有的在外边与膜脂外表面相连，称为外在蛋白，有的嵌入膜脂之间甚至穿过膜的内外表面，称为内在蛋白。由于膜脂和膜蛋白分布的不对称，致使膜的结构不对称。膜具有流动性，故称之为流动镶嵌模型。

共质体 也叫内部空间，是指相邻活细胞的细胞质借助胞间连丝联成的整体。

质外体 又叫外部空间或自由空间，是指由原生质体以外的非生命部分组成的体系，主要包括胞间层、细胞壁、细胞间隙和导管等部分。 二简答题

1. 原核细胞和真核细胞的主要区别是什么？

原核细胞 低等生物（细菌、蓝藻）所特有的，无明显的细胞核，无核膜，由几条 DNA 构成拟核体，缺少细胞器，只有核糖体，细胞进行二分体，细胞体积小，直径为 1~10μm 。 真核细胞 具有明显的细胞核，有两层核膜，有各种细胞器，细胞进行有丝，细胞体积较大，直径 10 ～ 100μm 。高等动、植物细胞属真核细胞。 2、流动镶嵌模型的基本要点，如何评价。 膜的流动镶嵌模型有两个基本特征：

（1）膜的不对称性。这主要表现在膜脂和膜蛋白分布的不对称性。

①膜脂 在膜脂的双分子层中外半层以磷脂酰胆碱为主，而内半层则以磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺为主；同时不饱和脂肪酸主要存在于外半层。

②膜蛋白 膜脂内外两半层所含的内在蛋白与膜两侧的外在蛋白其种类及数量不同，膜蛋白分布不对称性是膜功能具有方向性的物质基础。

③膜糖 糖蛋白与糖脂只存在于膜的外半层，而且糖基暴露于膜外，呈现出分布上的绝对不对称性。

（2）膜的流动性

①膜蛋白 可以在膜脂中自由侧向移动。

②膜脂 膜内磷脂的凝固点较低，通常呈液态，因此具有流动性，且比蛋白质移动速度大得多。膜脂流动性大小决定于脂肪酸不饱和程度，不饱和程度愈高，流动性愈强。

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3、细胞壁的主要生理功能

（1）稳定细胞形态和保护作用（2）控制细胞生长扩大（3）参与胞内外信息的传递（4）防御功能（5）识别功能（6）参与物质运输

4、“细胞壁是细胞中非生命组成部分”是否正确？为什么？

不是。除了含有大量的多糖之外，也含有多种具有生理活动的蛋白质，参与多种生命活动过程，对植物生存有重要意义。

第二章 植物的水分生理

一、名词解释

自由水 指未与细胞组分相结合能自由活动的水。

束缚水 亦称结合水，指与细胞组分紧密结合而不能自由活动的水。 渗透作用 水分通过半透膜从水势高的区域向水势低的区域运转的作用。 吸胀作用 细胞质及细胞壁组成成分中亲水性物质吸水膨胀的作用。

水势 每偏摩尔体积水的化学势差。用Ψ w 表示，单位 MPa 。Ψ w ＝ (μ w -μ w o )/V w ， m ，即水势为体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积的商。用两地间的水势差可判别它们间水流的方向和限度，即水分总是从水势高处流向水势低处，直到两处水势差为 O 为止。

渗透势 亦称溶质势，是由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。 用 Ψ s 表示 , 一般为负值。

蒸腾作用 水分从植物地上部分表面以水蒸汽的形式向外界散失的过程。 根压 由于根系的生理活动而使液流从根部上升的压力。

水分临界期 植物对水分不足特别敏感的时期。如花粉母细胞四分体形成期。

水孔蛋白 一类具有专一选择性、高效运转水分的跨膜内在蛋白或通道蛋白的总称，又称水通道蛋白。

小孔律 气体通过多孔表面的扩散速率不与小孔面积成正比，而与小孔周长成正比的规律。 二、简答题

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1、一个细胞放在纯水中其水势及体积如何变化？

水势变大，体积变大。纯水的水势高于细胞，水从高水势向低水势渗透。细胞体积吸水体积变大，水势变大。

2、植物体内水分存在的形式与植物代谢强弱、抗逆性有何关系？ 植物体内水分的存在状态与代谢关系极为密切，并且与抗性有关。

一般说来，束缚水不参与植物的代谢反应，若植物某些组织和器官主要含束缚水时，则其代谢活动非常微弱，如越冬植物的休眠芽和干燥种子，仅以极低微的代谢强度维持生命活动，但其抗性却明显增强，能渡过不良的环境条件。而自由水直接参与植物体内的各种代谢反应，含量多少还影响着代谢强度，含量越高，代谢越旺盛。因此，常以自由水 / 束缚水的比率作为衡量植物代谢强弱的指标之一。

3、试述气孔运动的机制及其影响因素？ 机制假说

（1）淀粉与糖转化学说 在光下，光合作用消耗了二氧化碳，于是保卫细胞细胞质的pH增高到7以上，淀粉磷酸化酶催化淀粉水解为糖，引起保卫细胞渗透势下降，水势降低，从周围细胞吸取水分，保卫细胞膨大，因而气孔张开。在黑暗中，保卫细胞光合作用停止，而呼吸作用扔进行，二氧化碳积累，pH下降到5左右，淀粉磷酸化酶催化G-1-P转化成淀粉，溶质颗粒数目减少，细胞溶质势升高，水势亦增大，细胞失水，膨压丧失，气孔关闭。

（2）无机离子泵学说 又称 K + 泵假说。在光下， K + 由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中 K + 浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中， K + 由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。这是因为保卫细胞质膜上存在着 H + -ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的 ATP ，并将 H + 从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的 pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的 pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动 K + 从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向 K + 通道进入保卫细胞，引发气孔开张。 （3）苹果酸代谢学说 在光下，保卫细胞内的部分 CO 2 被利用时， pH 上升至 8.0 ～ 8.5 ，从而活化了 PEP 羧化酶， PEP 羧化酶可催化由淀粉降解产生的 PEP 与 HCO 3 - 结合，形成草酰乙酸，并进一步被 NADPH 还原为苹果酸。苹果酸解离为 2H + 和苹果酸根，在 H + /K + 泵的驱使下， H + 与 K + 交换，保卫细胞内 K + 浓度增加，水势降低；苹果酸根进入液泡和 Cl ﹣ 共同与 K + 在电学上保持平衡。同时，苹果酸的存在还可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，该过程逆转。

（4）玉米黄素假说 玉米黄素是叶绿体中叶黄素循环的三大组分之一，叶黄素循环在保卫细胞中起着信号转导的作用。气孔对蓝光反应的强度取决于保卫细胞中玉米黄素的含量和照射蓝光的总量，而玉米黄素的含量则取决于类胡萝卜素库的大小和叶黄素循环的调节。气孔对蓝光反应的信号转导是从玉米黄素被蓝光激发开始的，蓝光激发的最可能的光化学反应是玉米黄素的异构化，引起其脱辅基蛋白发生构象改变，以后可能是通过活化叶绿体膜上的Ca2+ - ATPase,

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将胞基质中的钙泵进叶绿体，胞基质中钙浓度降低，又激活质膜上的H+ - ATPase，不断泵出质子，形成跨膜电化学势梯度，推动钾离子的吸收，同时刺激淀粉的水解和苹果酸的合成，是保卫细胞的水势降低，气孔张开。

影响因素：气孔蒸腾显著受光、温度和 CO 2 等因素的调节。

（1）光 光是气孔运动的主要调节因素。光促进气孔开启的效应有两种，一种是通过光合作用发生的间接效应；另一种是通过光受体感受光信号而发生的直接效应。光对蒸腾作用的影响首先是引起气孔的开放，减少内部阻力，从而增强蒸腾作用；其次，光可以提高大气与叶片温度，增加叶内外蒸气压差，加快蒸腾速率。

（2）温度 气孔运动是与酶促反应有关的生理过程，因而温度对蒸腾速率影响很大。当大气温度升高时，叶温比气温高出 2 ～ 10 ℃，因而，气孔下腔蒸气压的增加大于空气蒸气压的增加，这样叶内外蒸气压差加大，蒸腾加强。当气温过高时，叶片过度失水，气孔就会关闭，从而使蒸腾减弱。

（3） CO 2 对气孔运动影响很大，低浓度 CO 2 促进气孔张开，高浓度 CO 2 能使气孔迅速关闭（无论光下或暗中都是如此）。 在高浓度 CO 2 下，气孔关闭可能的原因是：

① 高浓度 CO 2 会使质膜透性增加，导致 K + 泄漏，消除质膜内外的溶质势梯度。 ② CO 2 使细胞内酸化，影响跨膜质子浓度差的建立。因此， CO 2 浓度高时，会抑制气孔蒸腾。

（4）水分 当叶水势下降时，气孔开度减小或关闭。缺水对气孔开度的影响尤为显著，它的效应是直接的，即由于保卫细胞失水所致。

（5）风 高速风流可使气孔关闭。这是因为高速气流下蒸腾加快，保卫细胞失水过多所致，微风促进蒸腾作用。

4、试述水分进出植物体的途径及动力。

植物细胞吸水主要有两种类型：一是渗透性吸水，指具中心液泡的成熟细胞，依靠渗透作用，沿着水势梯度进行的吸水过程。渗透吸水又分为主动吸水和被动吸水。主动吸水被动吸水的动力是蒸腾拉力，主动吸水的动力是根压。二是吸胀吸水，指未成形液泡的细胞，依靠吸胀作用，沿着水势梯度进行的吸水过程。吸胀吸水的动力是吸胀力。

植物体散失水分主要是蒸腾作用。蒸腾作用分为一整体蒸腾，幼小植物体表面都能蒸腾。二是皮孔蒸腾，长大的植物茎枝上皮孔的蒸腾。三是叶片蒸腾，蒸腾作用的主要部位。叶片蒸腾又分为通过角质膜的蒸腾成为角质膜蒸腾。通过气孔的蒸腾成为气孔蒸腾。 5、质壁分离及复原在植物生理学上有何意义？ 质壁分离及质壁分离复原现象解释或判断如下几个问题:

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1)判断细胞是否存活;

2)测定细胞的渗透势(发生初始质壁分离时测定); 3)观察物质透过原生质层的难易度(质壁分离现象).

第三章 植物的矿质营养

一、名词解释

矿质营养 是指植物对矿质元素的吸收、运转与同化的过程。

必需元素 是指在植物生活中作为必需成分或必需的调节物质而不可缺少的元素。

电化学势梯度 不带电荷的溶质的转移取决于溶质在细胞膜两侧的浓度梯度，而浓度梯度决定着溶质的化学势；带电荷的溶质跨膜转移则是由膜两侧的电势梯度和化学势梯度共同决定。电势梯度与化学势梯度合称为电化学势梯度。

促进扩散 又称易化扩散、协助扩散，或帮助扩散。是指非脂溶性物质或亲水性物质, 如氨基酸、糖和金属离子等借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电化学浓度梯度, 不消耗ATP进入膜内的一种运输方式。

矿质元素的被动吸收 亦称非代谢吸收。是指通过不需要代谢能量的扩散作用或其它物理过程而吸收矿质元素的方式。

矿质元素的主动吸收 亦称代谢性吸收。是指细胞利用呼吸释放的能量作功而逆着电化学势梯度吸收矿质元素的方式。

离子通道 是指由贯穿质膜的由多亚基组成的蛋白质，通过构象变化而形成的离子跨膜运转的门系统，通过门的开闭控制离子运转的种类和速度。

质子泵 能逆浓度梯度转运氢离子通过膜的膜整合糖蛋白。质子泵的驱动依赖于ATP水解释放的能量，质子泵在泵出氢离子时造成膜两侧的pH梯度和电位梯度。

单盐毒害 植物被培养在某种单一的盐溶液中，即使是植物必需的营养元素，不久即呈现不正常状态，最后死亡，这种现象称单盐毒害。

离子对抗 在单盐溶液中加入少量其它盐类，再用其培养植物时，就可以消除单盐毒害现象，离子间这种相互消除毒害的现象称为离子拮抗。

平衡溶液 在含有适当比例的多种盐溶液中，各种离子的毒害作用被消除，用以培养植物可以正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液 。

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诱导酶 亦称适应酶，是指植物体内本来不含有，但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。如水稻幼苗本来无还原酶，如果将其培养在盐溶液中，体内即可生成此酶。 共向转运 载体与质膜外侧的H+结合的同时，又与另一分子或离子结合，同一方向运输。 二、简答题

1、如何确定植物必须的矿质元素？植物必须的矿质元素有哪些作用？ 可根据以下三条标准来判断：

第一 如无该元素，则植物生长发育不正常，不能完成生活史；

第二 植物缺少该元素时，呈现出特有的病症，只有加入该元素后才能逐渐转向正常； 第三 该元素对植物的营养功能是直接的，绝对不是由于改善土壤或培养基的物理、化学和微生物条件所产生的间接效应。 作用：

（1）作为细胞结构物质的组分。如碳、氢、氧、氮、磷、硫等组成糖类、脂类、蛋白质和核酸等有机物的组分，参与细胞壁、膜系统，细胞质等结构组成。

（2）作为植物生命活动的调节者。可作为酶组分或酶的激活剂参与酶的活动，还可作为内源生理活性物质（如激素类生长调节物质）的组分，植物的发育过程。

（3）参与植物体内的醇基酯化。例如磷与硼分别形成磷酸酯与硼酸酯，磷酸酯对代谢物质的活化及能量的转换起着重要作用。而硼酸酯有利于物质运输。

（4）起电化学作用。如钾、镁、钙等元素能维持离子浓度的平衡，原生质胶体的稳定及电荷中和等。

2、试述矿质元素在光合作用中的生理作用。 N ：叶绿素、细胞色素、酶类和膜结构等组成成分。

P ： NADP 为含磷的辅酶， ATP 的高能磷酸键为光合作用所必需；光合碳循环的中间产物都是含磷基团的糖类，淀粉合成主要通过含磷的 ADPG 进行；磷促进三碳糖外运到细胞质，合成蔗糖。

K ：调节气孔的开闭；也是多种酶的激活剂。

Mg ：叶绿素的组成成分；是一些催化光合碳循环酶类的激活剂。

Fe ：是细胞色素、铁硫蛋白、铁氧还蛋白的组成成分，还能促进叶绿素合成。

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Cu ：质兰素（ PC ）的组成成分。 Mn ：参与水的光氧。 B ：促进光合产物的运输。

S ： Fe-S 蛋白的成分；膜结构的组成成分。 Cl ：光合放氧所必需。

3、试比较被动吸收、简单扩散和协助扩散有何异同？

相同：被动吸收是指细胞对矿质元素的吸收不需要代谢能量直接参与，离子顺着电化学式梯度转移的过程，即物质从电化学势较高的区域向其较低的区域扩散。被动吸收包括简单扩散和协助扩散。

不同：简单扩散分为单纯扩散和通道运输。协助扩散主要通过载体运输。 4、H+ - ATP酶是如何与主动转运相关的？H+ - ATP酶还有哪些生理作用？

用来转运H+的ATP酶称为H+ - ATP酶或H+泵、质子泵。H+ - ATP酶的主要功能是催化水解ATP，同时将细胞质中的H+泵至细胞外，使细胞外侧的H+浓度增加，形成跨膜H+电化学势梯度，即pH梯度和电位差，两者合称质子电化学势梯度，也称质子动力。从而参与主动运输。书上77页、、姐姐尽力了。。

5、为什么植物缺钙、铁等元素，缺素症最先表现在幼叶上？

钙和铁进入植物体后形成稳定的化合物，几乎不能被重复利用，不参加循环。所以缺素症先表现在幼叶上。

6、植物的氮素同化包括哪几个方面？

氮素同化是指植物吸收环境中的NO3-或NH4+合成氨基酸和蛋白质等含氮有机化合物的过程，包括盐的代谢还原、氨的同化、生物固氮。

第四章 光合作用

一、名词解释

光合作用 绿色植物利用太阳光能，将二氧化碳和水合成有机物质，并释放氧气的过程。 原初反应 指的是光能的吸收、传递与转换过程，完成了光能向电能的转变，实质是由光所引起的氧化还原过程。

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天线色素 又称聚光色素，没有光化学活性，将所吸收的光有效地集中到作用中心色素分子，包括 99% 的叶绿素 a ，全部叶绿素 b ，全部胡萝卜素和叶黄素。

反应中心色素 既能吸收光能又具有化学活性，能引起光化学反应的特殊状态的叶绿素 a 分子，包括 P 700 和 P 680 。

光合磷酸化 叶绿体在光下把无机磷与ADP合成ATP的过程。

光合单位 是指完成 1 分子 CO 2 的同化或 1 分子 O 2 的释放，所需的光合色素分子的数目，大约是 2400 个光合色素分子。但就传递 1 个电子而言，光合作用单位是 600 ，就吸收 1 个光量子而言，光合作用单位是 300 。

红降现象 当光波大于 680 nm ，虽然仍被叶绿素大量吸收，但光合效率急剧下降，这种在长波红光下光合效率下降的现象，称为红降现象。

双光增益效应 如果在长波红光照射时，再加上波长较短的红光（ 650~670nm ）照射，光合效率增高，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高，这种现象称为双光增益效应或爱默生效应。

希尔反应 在有适当的电子受体存在的条件下，离体的叶绿体在光下使水分解，有氧的释放和电子受体的还原，这一过程是 Hill 在 1937 年发现的，故称 Hill 反应。

光呼吸 绿色细胞只有在光下才能发生的吸收氧气释放二氧化碳的过程。与光合作用有密切的关系，光呼吸的底物是乙醇酸，由于这种呼吸只有在光下才能进行，故称为光呼吸。 光饱和点 开始达到光饱和现象时的光照强度称光饱和点。

光和色素 在光合作用过程中吸收光能的色素统称为光和色素，主要有叶绿素、细菌叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素几个大类。

光反应 通过叶绿素等光合色素分子吸收、传递光能，并将光能转化为化学能，形成ATP和NADPH的过程。包括光能的吸收、传递和光合磷酸化等过程。

碳反应 碳反应是CO2固定反应,简称碳固定反应(carbon-fixation reaction)。在这一反应中,叶绿体利用光反应产生的ATP和NADPH这两个高能化合物分别作为能源和还原的动力将CO2固定,使之转变成葡萄糖, 由于这一过程不需要光所以称为暗反应。 同化力 ATP和NADPH是光合作用过程中的重要中间产物，一方面这两者都能暂时将能量贮藏，将来向下传递；另一方面，NADPH的H+又能进一步还原CO2并形成中间产物。这样就把光反应和碳反应联系起来了。由于ATP和NADPH用于碳反应中的CO2同化，所以把这两种物质合成为同化力

量子效率 亦称量子产额。在光合作用中每吸收一个光量子，所固定的二氧化碳分子数或释放氧气的分子数

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反应中心 进行原初反应的最基本的功能单位，它至少包括一个反应中心色素分子，即原初电子供体，一个原初电子受体和一个次级电子供体等电子传递体，以及维持这些电子传递体的微环境所必需的色素蛋白复合体。

光系统 光合生物中，能够吸收光能，并将其转变为化学能的多蛋白质复合物。分为光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，每一系统均由含叶绿素的捕光复合物和含叶绿素的反应中心所组成。 原初电子供体 原初电子供体是指直接供给反应中心色素分子电子的物体。

非环式电子传递 水光出的电子经PS11和PS1两个光系统，最终传给NADP+的电子传递。 环式电子传递 PS1产生的电子传给Fd，再到Cyt b6f复合体，然后经PC返回PS1的电子传递。 假环式电子传递 水光出的电子经PS11和PS1两个光系统，最终传给氧气的电子传递。 二、简答题

1、如何证明光合电子传递有两个光系统参与，并接力进行？ 以下几方面的事例可证明光合电子传递由两个光系统参与。

（1）红降现象和双光增益效应 红降现象是指用大于 680 nm 的远红光照射时，光合作用量子效率急剧下降的现象；而双光增益效应是指在用远红光照射时补加一点稍短波长的光（例如 650 nm 的光），量子效率大增的现象，这两种现象暗示着光合机构中存在着两个光系统，一个能吸收长波长的远红光，而另一个只能吸收稍短波长的光。

（2）光合放 O 2 的量子需要量大于 8 从理论上讲一个量子引起一个分子激发，放出一个电子，那么释放一个 O 2 ，传递 4 个电子只需吸收 4 个量子（ 2H 2 O → 4H + + 4e +O 2 ）。而实际测得光合放氧的最低量子需要量为 8 ～ 12 。这也证实了光合作用中电子传递要经过两个光系统，有两次光化学反应。

（3）类囊体膜上存在 PSI 和 PS Ⅱ色素蛋白复合体 现在已经用电镜观察到类囊体膜上存在 PSI 和 PS Ⅱ颗粒，能从叶绿体中分离出 PSI 和 PS Ⅱ色素蛋白复合体，在体外进行光化学反应与电子传递，并证实 PSI 与 NADP + 的还原有关，而 PS Ⅱ与水的光氧有关。 2、碳三植物分为哪3个阶段？各阶段的作用是什么？ C 3 途径是卡尔文（ Calvin ）等人发现的。

（1）羧化阶段 完成了 CO 2 的固定，生成的 3- 磷酸甘油酸，是光合作用第一个稳定产物。 （2）还原阶段 将 3- 磷酸甘油酸还原成 3- 磷酸甘油醛，在此过程中消耗了 ATP 和 NADPH+H + ， 3- 磷酸甘油醛是光合作用中形成的第一个三碳糖。

（3）更新阶段 光合循环中生成的三碳糖和六碳糖，其中的一部分经过丙、丁、戊、巳、庚糖的转变，重新生成 RuBP 。

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3、光呼吸是如何发生的？有何生理意义？

绿色植物在光下吸收氧气，放出二氧化碳的过程，人们称为光呼吸。光呼吸始于Rubisco。Rubisco是一种双功能酶。具有催化RuBP羧化反应和加氧反应两种功能。其催化方向取决于环境中二氧化碳和氧气的分压。当二氧化碳分压高而氧气分压低时，RuBP与二氧化碳经此酶催化生成2分子的PGA；反之，则生成1分子PGA和1分子C2化合物，后者在磷酸乙醇酸磷酸酶的作用下变成乙醇酸。乙醇酸则进入C2氧化光合碳循环。 （1）有害方面：

①从碳素同化角度看，光呼吸将光合作用已固定的碳素的 30% 左右，再释放出去，减少了光合产物的形成。

②从能量利用上看，光呼吸过程中许多反应都消耗能量。 （2）光呼吸对植物也具有积极的生理作用：

①消耗光合作用中产生的副产品乙醇酸，通过乙醇酸途径将它转变成碳水化合物，另外，光呼吸也是合成磷酸丙糖和氨基酸的补充途径。

②防止高光强对光合作用的破坏，在高光强和二氧化碳不足的条件下，过剩的同化力将损伤光合组织。通过光呼吸对能量的消耗，保护了光合作用的正常进行。

③防止 O 2 对碳素同化的抑制作用，光呼吸消耗了 O 2 ，提高了 RuBP 羧化酶的活性，有利于碳素同化作用的进行。

4、C3和C4植物和CAM植物在碳代谢上各有何异同点？

CAM植物与C4植物固定与还原CO2的途径基本相同。二者都是由C4途径固定CO2，C3途径还原CO2，都由PEP羧化酶固定空气中的CO2，由Rubisco羧化C4二羧酸脱羧释放的CO2。二者的差别在于，C4植物是在同一时间（白天）和不同的空间（叶肉细胞和维管束鞘细胞）完成CO2固定（C4途径）和还原（C3途径）两个过程。而CAM植物则是在不同时间（白天和黑夜）和同一空间（叶肉细胞）完成上述两个过程。

C3植物和C4植物的差异 特征 C3植物 C4植物

叶结构 维管束鞘不发达，其周围叶肉细胞排列疏松 维管束鞘发达，其周围叶肉细排列紧密 叶绿体 只有叶间细胞有正常叶绿体 叶肉细胞有正常叶绿体，维管束鞘细胞有叶绿体，但基粒无或不发达

叶绿素a/b 约3：1 约4：1 CO2补偿点 30—70 <10

光饱和点 低（3—5万烛光） 高

碳同化途径 只有光合碳循环（C3途径） C4途径和C3途径 原初CO2受体 RuBp PEP

光合最初产物 C3酸（PGA） C4酸（OAA）

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RuBp羧化酶活性 较高 较低 PEP羧化酶活性 较低 较高

净光合速率（强光下） 较低（15~35） 较高（40—80） 光呼吸 高，易测出 低，难测出 碳酸酐酸活性 高 低 生长最适温度 较低 较高

蒸腾系数 高（450—950） 低（250—350）

第五章 呼吸作用

一、名词解释

呼吸作用 是指生活细胞内的有机物质，在一系列酶的参与下，逐步氧化分解，同时释放能量的过程。包括有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。

有氧呼吸 是指生活细胞在氧气参与下，将有机物质彻底氧化分解，放出 CO 2 并形成水，同时释放能量的过程。

无氧呼吸 是指生活细胞在无氧（或缺氧）条件下，将呼吸基质分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。

呼吸商 （亦称呼吸系数，简称 RQ ）是指植物组织在一定时间内放出 CO 2 与吸收 O 2 的数量（体积或 mol ）之比。

呼吸速率 是常用的呼吸生理指标，通常以单位时间内，单位重量（干重、鲜重）或单位面积所释放出的 CO 2 重量（或体积）或所吸收 O 2 的重量（或体积）来表示。

呼吸跃变 在某些果实成熟过程中，采收后，呼吸即降到最低水平，但在成熟之前，呼吸又进入一次高潮，几天之内达到最高峰，称做呼吸高峰；然后又下降直至很低水平。果实成熟前出现呼吸高峰的现象，称为呼吸跃变。

无氧呼吸消失点 亦称发酵消失点或无氧呼吸熄灭点。使无氧呼吸完全停止的环境中的氧浓度称为无氧呼吸消失点。

呼吸链 是指按一定方式排列在线粒体内膜上的能够进行氧化还原的许多传递体组成的传递氢和电子的序列。

氧化磷酸化 是指呼吸链上的氧化过程伴随着 ADP 被磷酸化为 ATP 的作用。

末端氧化酶 是指处于生物氧化作用一系列反应的最末端，将底物脱下的氢或电子传递给氧，并形成 H 2 O 或 H 2 O- 2 的氧化酶。

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抗氰呼吸 某些植物组织对氰化物很不敏感，即在有氰化物存在的条件下仍有一定的呼吸作用。称这种呼吸为抗氰呼吸。

糖酵解 是指在细胞质内进行的，在一系列酶参与下，以淀粉、葡萄糖或果糖为底物，经过一系列变化分解为丙酮酸的过程。

三羧酸循环 亦称柠檬酸环或 Krebs 循环，简写为 TCA 。丙酮酸在有氧条件下，在线粒体内通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解释放 CO- 2 的过程。 （所谓三羧酸循环指乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含有3个羧基的柠檬酸开始，然后经过一系列氧化脱羧反应生成二氧化碳HADH、FADH2、ATP直至草酰乙酸再生的全过程。）

磷酸戊糖途径 简称 HMP 或 PPP 途径。是指葡萄糖在细胞质内进行的逐渐降解氧化的酶促反应过程。

乙醛酸循环 是指脂肪酸经 β - 氧化形成的乙酰 CoA 在乙醛酸体中生成乙醛酸的过程。 生物氧化 生物氧化是在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水﹐并释放能量的过程。也指物质在生物体内的一系列氧化过程。主要为机体提供可利用的能量。

能荷 细胞内的能量状态取决于ATP、ADP及AMP的相对浓度。贮存在腺苷酸体系的总能量与其中的焦磷酸基的数目成正比。为便于定量表示其能量状态而提出能荷的概念，即单位腺苷酸中(包括AMP、ADP和ATP)所含焦磷酸基团总数的二分之一，其大小在0～1之间。可根据细胞内AMP、ADP和ATP的实际浓度来计算。(细胞中腺苷酸系统的能量状态，是对ATP-ADP-AMP系统中可利用高能磷酸键的度量。） 呼吸作用氧饱和点 从有氧呼吸来看，在氧含量较低的情况下，呼吸速率与氧浓度成正比，即呼吸作用随氧浓度的增大而增强，但氧含量增至一定程度，对呼吸作用就没有促进作用了，这一氧含量成为氧饱和点。 二、简答题

1、植物呼吸代谢多条路线有何生物学意义？

不同的植物，器官，组织，不同的条件或生育期，植物体内物质的氧化分解可通过不同的途径进行。呼吸代谢的多样性是在长期进化的过程中，植物形成的对多变环境的一种适应性，具有重要的生物学意义，使植物在不良的环境中仍能进行呼吸作用，维持生命活动 2、TCA循环的特点和生理意义如何？

（1）.TCA循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途径。

（2）.TCA循环中释放的CO2中的氧，不是直接来自空气中的氧，而是来自被氧化的底物和水中的氧。

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（3）.在每次循环中消耗2分子H2O。一分子用于柠檬酸的合成，另一分子用于延胡索酸加水生成苹果酸。

（4）.TCA循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行，因为只有氧的存在，才能使NAD+和FAD在线粒体中再生，否则TCA循环就会受阻。

（5）.该循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变。

CH3COCOOH + 4NAD+ + FAD+ + GDP + Pi + 3H2O 3、抗氰呼吸的生理意义有哪些？

（1）、放热反应 抗氰呼吸释放的热量对产热植物早春开花有保护作用，有利于种子萌发。 （2）、促进果实成熟 在果实成熟过程中出现的呼吸跃变现象，主要表现为抗氰呼吸速率增强。 （3）、增强抗病能力

（4）、代谢协同 当底物和NADH过剩时，分流电子；cyt 途径受阻时 ，保证EMP-TCA途径、PPP正常运转。

4、长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？ （1）、无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞质的蛋白质变性；

（2）、无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少，植物要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物；

（3）、没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料。 5、以化学渗透假说说明氧化磷酸化的机制？

（1）.NADH的氧化，其电子沿呼吸链的传递，造成H+ 被3个H+ 泵，即NADH脱氢酶、细胞色素bc1复合体和细胞色素氧化酶从线粒体基质跨过内膜泵入膜间隙。

（2）.H+ 泵出，在膜间隙产生一高的H+ 浓度，这不仅使膜外侧的pH较内侧低（形成pH梯度），而且使原有的外正内负的跨膜电位增高，由此形成的电化学质子梯度成为质子动力，是H+ 的化学梯度和膜电势的总和。

（3）.H+ 通过ATP合酶流回到线粒体基质，质子动力驱动ATP合酶合成ATP。 6、呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏有何关系？

3CO2 + 4NADH2 + FADH2 + GTP

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1、种子呼吸速率受其含水量的影响很大。一般油料种子含水量在 8%~9% ，淀粉种子含水量在 12%~14% 时，种子中原生质处于凝胶状态，呼吸酶活性低，呼吸极微弱，可以安全贮藏，此时的含水量称之为安全含水量。超过安全含水量时，呼吸作用就显著增强。其原因是，种子含水量增高后，原生质由凝胶转变成溶胶，自由水含量升高，呼吸酶活性大大增强，呼吸也就增强。呼吸旺盛，不仅会引起大量贮藏物质的消耗，而且上于呼吸作用的散热提高了种子堆温度，呼吸作用放出的水分会使种子堆湿度增大，这些都有利于微生物活动，易导致种子的变质，使种子丧失发芽力和食用价值。

2、为了做到种子的安全贮藏，应做到以下几点： （1）严格控制进仓时种子的含水量不得超过安全含水量。 （2）注意库房的干燥和通风降温。

（3）控制库房内空气成分。如适当增高二氧化碳含量或充入氮气、降低氧的含量。 （4）用磷化铝等药剂灭菌，抑制微生物的活动。

3、呼吸跃变: 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） 4、在贮藏时应注意： ① 温度

苹果贮藏于22.5℃时，出现早而显著， 10℃下不十分显著，也出现稍迟， 2.5℃下几乎看不出来。

② 乙烯 阀值：0.1g/L，促进成熟 5、贮藏运输中，

降低温度，香蕉的最适温度是11~14℃，苹果是4℃。 增加CO2和N2的浓度，降低O2浓度(3-6%)

第六章 植物体内同化产物的运输与分配

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一、名词解释

同化产物 光合作用是最主要的同化产物。同化作用产生的产物。

共质体运输 共质体运输途径中胞间连丝起着重要作用。养分通过胞间连丝沿共质体途径进行转移的过程。

质外体途径 养分通过由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的质外体转移途径。质外体是一个连续的空间，是一个开放系统。同化产物在质外体的运输完全是自由扩散的被动过程，速度快。

转移细胞 在共质体与质外体途径的交换中，起活跃的转运物质的特化细胞。

P-蛋白 是被子植物筛管分子所特有的运输性蛋白，可利用ATP水解释放的能量推动微管，对筛管内同化物的运输起推动作用。

压力流动学说 又叫集流学说，是德国植物学家 M ü nch （明希）于 1930 年提出的。该学说认为，从源到库的筛管通道中存在着一个单向的呈密集流动的液流（即集流），其流动的动力是源库之间的压力势差。

代谢源 能够制造或输出有机物质的组织、器官或部位。 代谢库 接纳、消耗或贮藏有机物质的组织、器官或部位。

源-库单位 存在同化物供求关系的源与库。由制造同化物的源叶片和从这片叶接收同化物的库器官加上它们之间的输导组织构成。 二、简答题

1、同化产物在韧皮部的装载与卸出机制如何？

蔗糖-质子同向运输（共运输模型） 位于筛管分子质膜上的H＋-ATP酶分解ATP并利用释放的能量将H＋转运到质外体。使质外体中H＋浓度升高，H＋顺电化学势梯度经质膜上的特殊载体扩散回筛管分子细胞质。此载体将H＋的向内扩散与蔗糖的向内转运偶联起来，称为蔗糖/质子共转运。

卸出有两种观点：（1）通过质外体途径的蔗糖，同质子协同运转，机制与装载一样，是一个主动过程。（2）通过共质体途径的蔗糖，借助筛分子与库细胞的糖浓度差将同化产物卸出，是一个被动过程。

2、简述压力流动学说的要点，实验证据及遇到的难题？

要点（1930，明希）：在输导系统两端存在着由同化物的浓度差异而产生的压力差，这种压力差推动筛管中的液流流动。在源端（叶片），光合产物不断地装到筛管分子中，浓度增加，水势降低，吸水膨胀，压力势升高，推动物质向库端流动；在库端，同化物不断地卸出到库中去，

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浓度降低，失水，压力势下降。源库两端便产生了压力势差，这种压力势差推动物质由源到库源源不断地流动。

难题 筛管细胞内充满韧皮蛋白和胼胝质，阻力很大，要保持糖溶液如此快的流速，需要的压力势差要大得多；对于筛管内物质的双向运输很难解释。

实验证据 ①据测定筛管的源库两端确实存在着一个压力梯度，这个压力梯度足以推动物质在筛管中运输。

②筛管运输沿途对能量供应不敏感。

③筛管是由无核的生活细胞组成，筛孔在一般情况下不被堵塞，是开放的，仅保留少量的线粒体、内质网和质体，分布在靠近质膜的边缘部位，其他细胞器解体，是适于运输的管道。 ④过去有人提出过筛管内有双向运输的问题，但至今没有直接证据。 3、试述同化产物运输与分配的特点和规律。

（1）. 总方向是由源到库 由某一源制造的同化物主要流向与其组成源－库单位的库。 （2）. 优先供应生长中心 （3）. 就近供应

（4）. 同侧运输 分配多少受源的供应能力、库的竞争能力及源库间的运输能力影响。果实和种子中积累的物质有相当部分来自体内物质的再分配。 （5）功能叶之间无同化产物供应关系

（6）同化产物和营养元素的再分配和利用 细胞内含物先解体后再经质外体、共质体途径撤离、转移，也有不解体而直接穿壁转移的，直至全部细胞撤离一空。

第七章 植物细胞信号转导

一、名词解释

受体 受体(receptor)是指在细胞质膜上或亚细胞组分中能与信号物质特异性结合，并引发产生胞内次级信号的特殊成分。受体可以是蛋白质也可以是酶系。

G蛋白 又称偶联蛋白或信号转换蛋白。 G蛋白全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding

regulatory protein)，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性。G蛋白是细胞膜受体与其所调节的相应生理过程之间的主要信号转导者。 第二信使 由胞外信号激活或抑制、具有生理调节活性的细胞内因子称第二信使。

跨膜信号转换 跨膜信号转导：不同形式的外界信号作用于细胞膜表面，外界信号通过引起膜结构中某种特殊蛋白质分子的变构作用，以新的信号传到膜内，再引发被作用的细胞相应的功能改变。这个过程就叫跨膜信号转导。包括细胞出现电反应或其他功能改变的过程。

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蛋白激酶 蛋白激酶又称蛋白质磷酸化酶一类催化蛋白质磷酸化反应的酶。它能把腺苷三磷酸（ATP）上的γ-磷酸转移到蛋白质分子的氨基酸残基上。在大多数情况下，这一磷酸化反应是发生在蛋白质的丝氨酸残基上。

蛋白磷酸酶 蛋白磷酸酶是具有催化已经磷酸化的蛋白质分子发生去磷酸化反应的一类酶分子，与蛋白激酶相对应存在，共同构成了磷酸化和去磷酸化这一重要的蛋白质活性的开关系统。 蛋白质可逆磷酸化 由蛋白磷酸酶催化的蛋白质脱磷酸化，它是信号传递的终止信号或一种逆向调节。 二、简答题

1、什么叫细胞信号转导？胞间信号如何传递？

外界环境刺激因子和胞间信号分子等，作用于细胞表面或胞内受体后，跨膜形成胞内第二信使，及经过其后的信号途径分级联传递、引起细胞生理反应和诱导基因表达的过程。

胞间信号通过化学信号，物理信号，气体信号等传递。当环境信号刺激的作用位点与效应位点处在植物不同部位，胞间信号做长距离的传递，其传递途径主要有，易挥发性化学信号在体内气相的传递，化学信号的韧皮部传递，化学信号的木质部传递，电信号的传递，水力学信号的传递。

2、试述受体种类及跨膜信号转换。

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3、什么叫G蛋白，它有何生理功能？ 又称偶联蛋白或信号转换蛋白。

G蛋白全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性

G蛋白是细胞膜受体与其所调节的相应生理过程之间的主要信号转导者。 分为异源三题G蛋白和小G蛋白。 4、试述IP3/Ca+信号途径及生理作用。

途径：在质膜受体接受胞外信号后，经G蛋白中介，由G蛋白激活磷酸酶C（PLC）的水解作用形成两种信号分子IP3和DAG。IP3作用于液泡膜上的受体后，在膜上形成Ca2+通道，使Ca2+从液泡中释放出来，引起胞内Ca2+水平增加，启动胞内Ca2+信号系统，调节和控制一系列的生理反应。

生理作用：导致多种效应，包括激活PKC、激活腺苷酸环化酶、与钙调蛋白结合调节腺苷酸环化酶和磷酸二酯酶的活性等。这些最终引发细胞运动、染色体移动、环核苷酸的代谢调节、植物中的光化学效应等。

第八章 植物生长物质

一、名词解释

植物激素 指在植物体内合成的，可移动的，对生长发育产生显著作用的微量(<1µmol/L)有机物。

植物生长调节剂 指人工合成的具有类似植物激素生理活性的化合物。

植物生长物质 指具有调节 植物生长发育的一些生理活性物质，包括植物激素和生长调节剂。 极性运输 就是生长素只能从植物的形态学上端往形态学下端运输，而不能倒转过来运输。是由遗传物质决定的，而不受重力影响。

酸生长理论 “酸生长理论”的要点是：①原生质膜上存在着非活化的质子泵(H＋-ATP酶)，生长素作为泵的变构效应剂，与泵蛋白结合后使其活化；②活化了的质子泵消耗能量（ATP），将细胞内的H＋泵到细胞壁中，导致细胞壁基质溶液的pH下降；③在酸性条件下，H＋一方面使细胞壁中对酸不稳定的键(如氢键)断裂，另一方面(也是主要的方面)使细胞壁中的某些多糖水解酶（如纤维素酶）活化或增加，从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂，细胞壁松弛；④细胞壁松弛后，细胞的压力势下降，导致细胞的水势下降，细胞吸水，体积增大而发生不可逆增长。酸生长理论用来解释生长素的作用机理。

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基因激活假说 IAA + 受体，激活胞内第二信使，使处于抑制状态的基因解阻遏，→转录→翻译，合成新的 mRNA和蛋白质，细胞生长 。

三重反应 一是抑制茎的伸长生长；二是促进上胚轴的横向加粗；三是上胚轴失去负向地性而产生横向生长。这是乙烯特有的反应，可用于乙烯的生物鉴定。

激素受体 细胞膜上或细胞内激素作用的靶分子，能特异地识别激素分子并与之结合，进而引起生物效应的特殊蛋白质。

结合蛋白 结合蛋白质是单纯蛋白质和其他化合物结合构成，被结合的其他化合物通常称为结合蛋白质的非蛋白部分(辅基)。

细胞素 在植物根部产生的一类促进胞质的物质，促进多种组织的分化和生长。 油菜素甾醇类 首次在油菜花粉中分离了油菜素内酯，其后多种类似物被分离。将这些以甾醇为基本结构的天然活性物质统称为BRs。 二、简答题

1、生长素和赤霉素都影响茎的伸长，茎对生长素和赤霉素的反应在哪些方面表现出差异？ 赤霉素促进整株植物的生长，尤其对矮生突变品种的效果特别明显。一般促进节间伸长而非节数增加，对生长的促进作用不存在超最适浓度的抑制作用。不同植物种和品种对赤霉素的反应有很大差异。

生长素 双重作用，高浓度抑制低浓度促进，不同器官敏感度不同：根>芽>茎。对离体器官的生长有明显促进作用，而对整株植物效果不佳。 2、植物激素对开花有哪些影响

生长素、赤霉素、细胞素、脱落酸、乙烯、和油菜素甾醇。它们都是些简单的小分子有机化合物，但它们的生理效应却非常复杂、多样。例如从影响细胞的、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别的决定、休眠和脱落等。所以，植物激素对植物的生长发育有重要的调节控制作用。

生长素它正是引起胚芽鞘伸长的物质 赤霉素 一种能诱导细胞的成分

细胞素促进细胞和防止叶子衰老

脱落酸抑制细胞，促进叶和果实的衰老和脱落。抑制种子萌发 乙烯促进果实成熟，促进器官脱落和衰老。

3、试用基因激活假说与酸生长理论解释生长素是如何促进细胞生长的？ 基因激活假说

IAA + 受体——>激活胞内第二信使——>使处于抑制状态的基因解阻遏——>转录——>翻译，合成新的 mRNA和蛋白质——>细胞生长 酸生长理论

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IAA——>激活H＋-ATPase ——>H+ 内→壁，壁pH下降——>胞间介质酸化 ——>激活纤维素酶等多种壁水解酶——>壁组分降解，壁中H键断裂，壁松弛 ——>壁伸展性加大——>细胞ψp下降，ψw下降，吸水，体积增大——>不可逆增长 4、GAs水平随着种子成熟过程而降低，而同时ABA的水平却上升，这有什么生理意义？ 赤霉素最显著的效应是促进植物茎伸长，随着种子成熟植物的营养生长逐渐停止，所以GA含量逐渐降低；而ABA的主要作用是通过促进离层的形成而促进叶柄的脱落，比如到了秋天北方落叶乔灌木都会落叶；同时种子中较高的ABA促使种子休眠，为其来年的生长发育做准备。

5、简述油菜素甾醇类的生理作用。

促进细胞生长和，促进光合作用，可促进光合产物向穗部运输。增强植物抗逆能力。BRs能提高水稻、黄瓜和茄子等抗低温和抗病的能力。“逆境缓和激素”。BRs 诱导稻苗叶片和叶鞘之间夹角的变化，为其典型生理效应，与浓度成比例关系。

第九章 植物的生长生理

一、名词解释

细胞周期 通常是指一个细胞成两个子细胞所需要的时间。

生长 植物在体积和重量上的不可逆增加过程。是由细胞、细胞伸长以及原生质体、细胞壁的增长引起的。

分化 细胞分化---指形成不同形态和不同功能细胞的过程。分生细胞可分化成薄壁组织、输导组织、机械组织、保护组织和分泌组织，进而形成营养器官和生殖器官。

发育 植物生长和植物分化的总和，是两者在基因控制与环境条件影响下形态结构和生理代谢功能上有序的动态全过程。

程序性细胞死亡 细胞的自然死亡过程是由细胞内业已存在的，由基因编码的程序所控制的过程。

种子萌发 种子吸水到胚根突破种皮（或播种到幼苗出土）之间所发生的一系列生理生化变化过程。

种子生活力 指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。常用标准条件下测得的发芽力表示。但测定较慢。

种子活力 种子在田间状态下迅速而整齐地萌发并形成健壮幼苗的能力。 种子寿命 从种子成熟到失去发芽力的时间。 需光种子 需要光照才能萌发的种子。

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需暗种子 有些种子只能在暗处萌发，有光则抑制其萌发。

长命mRNA 负责编码种子萌发早期蛋白质合成的mRNA是在种子形成过程中就已经产生，并保存在干燥种子中，这部分mRNA被称为长命mRNA.

植物组织培养 无菌条件下，将外植体（植物器官，组织，花药，花粉，体细胞甚至原生质体）接种到人工配制的培养基上培育成植株的技术。

细胞全能性 植物体的每个细胞携带着一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。 生长大周期 无论是细胞、组织、器官，还是个体乃至群体，在其整个生长进程中，生长速率均表现出“慢－快－慢”的节奏性变化。通常，把生长的这三个阶段总和起来，叫做生长大周期

生长的温周期性 植物生长随着昼夜交替变化而呈现有规律周期性变化相现象. 生长的季节周期性 植物一年中生长随季节变化呈现出一定的规律性

生长的相关性 植物各部分之间相互联系、相互制约、协调发展的现象，叫做生长的相关性 根冠比 指植物地下部与地上部的重量比。

顶端优势 植物主茎的顶芽抑制侧芽或侧枝生长的现象。

极性 表现在植物的器官、组织或细胞的形态学两端在生理上的差异性（异质性）。例如植物的形态学上端总是长芽，下端总是长根。

再生 指与植物体分离了的部分具有恢复其余部分的能力。

光形态建成 依赖光控制细胞的分化、结构和功能改变, 最终汇集成组织和器官的建成，即光控制发育的过程。

黄化现象 由于黑暗中生长的幼苗茎、叶为黄白色，而被成为黄化苗。黑暗中生长的植物产生黄化苗的现象成为黄化现象。

光敏色素 对红光和远红光敏感的受体 隐花色素 对蓝光和紫外光A敏感的受体

向光素 吸收蓝光和近紫外光而调节形态建成、新陈代谢和向光性的受体。是一种蓝光受体。 紫外光B受体 紫外光B受体是吸收280-320nm的紫外光（UV-B）而引起光形态建成反应的光敏受体。受体本质不清楚。

棚田效应 离体绿豆根尖在红光诱导膜产生少量正电荷，所以能黏附在带负电荷的玻璃表面，而远红光则逆转这种黏附现象。

植物运动 植物的整体不能自由移动，但是植物的器官却可以在空间位置上有限度的移动。 向性运动 指植物的某些器官由于受到外界环境的单向刺激而产生的运动——生长性运动，不可逆。

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向光性 植物根据光照的方向而弯曲的能力叫向光性。 向重力性 指植物在重力影响下，保持一定方向生长特性 平衡石 感受重力细胞器-------平衡石

感性运动 指由没有一定方向性的外界刺激所引起的运动，运动的方向与外界刺激的方向无关。 感夜性 昼夜光暗变化引起（叶和花）的运动。

感热性 植物对温度起反应的感性运动，如番红花和郁金香花开放或关闭:较冷处 温暖处 , 很快就开花（敏感 , 上升不到 1 ℃就开花）。 感震性 感受外界震动而引起的植物运动，如含羞草。

近似昼夜节奏 植物的一些生理活动具有周期性或节奏性，而且这种周期性是一个不受环境条件的影响，以近似昼夜周期的节奏自由运动的过程。成为近似昼夜节奏，也成为生理钟。 生理钟 指植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。 二、问答题

1、植物激素和蔗糖含量对细胞分化有什么影响？

CTK/IAA比值高，促进芽的分化；CTK/IAA 比值低，促进根的分化；CTK/IAA 中等，只生长不分化。

IAA/GA比值高，分化木质部； IAA/GA比值低，分化韧皮部； IAA/GA比值中等，既有木质部又有韧皮部。

蔗糖浓度高，分化韧皮部；蔗糖浓度低，分化木质部；蔗糖浓度中等，既有韧皮部，又有木质部，中间有形成层。

2、长命mRNA是在何时被合成，何时起作用的？

长命mRNA是在种子形成过程中就已经产生，并保存在干燥种子中，它们在种子吸水后起作用，编码蛋白质合成在重在吸胀后15--20分钟。

3、阐述种子萌发过程中贮藏物质的动员及再利用过程

幼苗在能够完全依靠自己的光合作用生存之前，是由贮藏在种子中的有机物提供能量和合成原料的，因而种子萌发时，幼苗有一个从异养到自养的的转变过程。 （1）淀粉的动员

淀粉依靠淀粉酶的水解作用和淀粉磷酸化酶的作用下降解，以蔗糖形式从胚乳或子叶运输到生长中的胚芽和胚根中。 （2）脂肪的动员

甘油三酯在脂肪酶的作用下水解为甘油和脂肪酸。甘油转变为磷酸二羟丙酮可以进入糖酵解。

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经有氧呼吸氧化成二氧化碳或者水，或逆糖酵解途径转变为葡萄糖蔗糖。脂肪酸生成乙酰辅酶A，经乙醛酸循环途径转变为蔗糖，转运至胚轴共生长所用。 （3）蛋白质动员

蛋白质在多种蛋白酶、肽酶的作用下，分解为游离氨基酸，并主要以酰胺的形式运输到胚轴中供生长所用。氨基酸可直接合成新的蛋白质，可通过转氨基形成其他种类氨基酸，可通过脱氨作用，转变为有机酸和氧。 （4）植酸的动员

种子萌发时，植酸在植酸酶的作用下，分解为肌醇和磷酸，磷酸参与体内能量代谢，肌醇可参与到细胞壁的形成过程。

4、植物地上部与地下部相关性表现在哪些方面？在生产上如何应用？

植物的地上部与地下部的关系既相互促进相互依赖，又相互矛盾、相互制约。根系生长需地上部供给光合产物、生长素和维生素。而地上部生长又需根系吸收的水分、矿质和根系合成的 CTK 、氨基酸、酰胺、生物碱等。这说明两者是相互依存，相互促进的。所谓根深叶茂或树大根深，就是讲两者相互促进的一面。但两者又是相互矛盾，相互制约的。例如，过分旺盛的地上部分的生长会抑制地下部分的生长，只有维持两者恰当比例，才能获得农作物的高产。为此常常采用人为的方法来增加或降低根冠比。调节根冠比的措施主要有水肥管理，中耕除草等。一般地说降低土壤含水量，增施磷钾肥，适当控制氮肥，增强光照，进行中耕除草等，有利于增加根冠比，反之则降低根冠比。 5、就“植物生长”而言，光起什么作用？ 光对植物生长具有多方面的影响。

（1）光是光合作用的能源，光合产物为植物生长提供有机营养和能量。 （2）光促进植物的形态建成，使叶片伸展扩大，茎的节间变短等。

（3）光照与植物的花诱导形成有关。长日植物只有满足长日照条件才能成花，短日植物则需要满足短日照条件才能成花。

（4）日照时数影响植物生长或休眠，大多数多年生植物都是长日条件促进生长，短日条件诱导休眠，休眠芽就是在短日照条件下诱导形成的。

（ 5 ）光影响种子萌发。需光种子的萌发受光照促进，而嫌光种子的萌发则受光照抑制，此外，光对植物的生长还有许多影响。例如，影响叶绿素的形成，引起植物的向性运动，以及影响气孔开闭等。 第二种答案

(1)间接作用 即为光合作用。由于植物必须在较强的光照下生长一定的时间才能合成足够的光合产物供生长需要，所以说，光合作用对光能的需要是一种“高能反应”。

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(2)直接作用 指光对植物形态建成的作用。由于光形态建成只需短时间、较弱的光照就能满足，因此，光形态建成对光的需要是一种“低能反应”。 光对植物生长的直接作用主要表现在以下几方面：

①需光种子的萌发 需光种子的萌发受光质的影响，通常红光促进需光种子萌发，而远红光抑制需光种子萌发。

②黄化苗的转绿 植物在黑暗中生长呈黄化，表现出茎叶淡黄、茎杆细长、叶小而不伸展等状态。若给黄化植株照光就能使茎叶逐渐转绿，这主要是叶绿素和叶绿体的形成需在光下形成。 ③控制植物的形态 叶的厚度和大小，茎的高矮，分枝的多少、长度、根冠比等都与光照强弱和光质有关。如UV-B能使核酸分子结构破坏，多种蛋白质变性，IAA氧化，细胞的与伸长受阻，从而使植株矮化、叶面积减少。

④日照时数影响植物生长与休眠 绝大多数多年生植物都是长日照条件下促进生长、短日照条件诱导休眠。

⑤植物的向光性运动 向光性运动是植物器官对受单方向光照射所引起的弯曲生长现象，通常茎叶有正向光性，而根有负向光性。应该指出的，一些豆科植物叶片的昼开夜合运动，气孔开闭运动，转板藻的叶绿体受光诱导的转动等运动，虽也都受光的调节，但它们不是由生长所起的，不属于向光性运动。

6、什么是光形态建成？其光反应特性与光合作用有何区别？

光形态建成:依赖光控制细胞的分化、结构和功能改变, 最终汇集成组织和器官的建成，即光控制发育的过程。

作用方式，光形态建成以信号的方式影响生长发育。光合作用以能量的方式影响生长发育。 反应，光形态建成是低能反应，与光能有无、性质有关。光合作用是高能反应，与光的强弱有关。

受体，光敏色素、隐花色素、紫外光-B受体。光合作用是光和色素。 7、光敏色素分子的结构特点是什么？在植物体内有哪些生理作用？

溶于水的色蛋白，是二个亚基组成的二聚体，每个亚基组成：生色团、脱辅基蛋白。 两种构象形式：红光吸收型Pr：生理钝化型，远红光吸收型Pfr：是生理活性型，Pr型和Pfr型可相互转变。

根据光敏色素对光量的需求不同分三类：* 极低辐照度反应* 低辐照度反应* 高辐照度反应 。判断一个反应是否受光敏色素的调节，就是检验红光能否诱导这个反应，而紧随其后的远红光能否把该反应逆转到单独远红光效应的水平上。

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第十章 植物的生殖生理

一、名词解释

花熟状态 植物开花前必须达到的生理状态称为花熟状态。 春化作用 低温促进植物开花的作用

去春化作用 在春化过程完成之前，如果把春化植物再放加到25℃～40℃高温下，则低温的效果减弱甚至消失的现象。

再春化现象 去春化的植物返回到低温下，可重新继续春化，称再春化

短日春化现象 在黑麦等某些禾谷类品种中,短日照处理可以部分或全部代替春化处理,这种现象称为短日春化现象

光周期现象 自然界昼夜的光暗交替称光周期。植物对昼夜相对长度的反应现象，称光周期现象。

短日植物 指在昼夜周期中日照长度短于临界值日长才能开花的植物。 长日植物 指在昼夜周期中日照长度大于临界日长才能开花的植物

临界日长 使长日照植物开花的最短日照长度，或使短日照植物开花的最长日照长度，称为临界日长

临界暗期 在光暗交替中，长日植物能开花的最大暗期长度或指短日植物能开花的最小暗期长度。

光周期诱导 达到一定生理年龄的植株，只要经过一定时间适宜的光周期处理，以后即使处在不适宜的光周期条件下，仍然可以长期保持刺激的效果而诱导植物开花，这种现象称为光周期诱导。

雌雄异株植物 在单个植株上，要么形成只具有雌蕊的雌花，要么形成只具有雄蕊的雄花，即同一植株上只具有单性花，这类植物谓之雌雄异株植物。

雌雄同花植物 大多数植物在花芽分化中逐渐在同一朵花内形成雌蕊和雄蕊，即两性花。 雌雄异花植物 有些植物，在同一植株上有两种花，一种雄花，一种雌花。（雌雄同株） 自交不亲和性 指植物花粉落在同花雌蕊的柱头上不能受精的现象。

群体效应 花粉萌发与花粉管生长表现出集体效应，即落在柱头上花粉密度越大，萌发比例越高，花粉管生长越快。 一、简答题

1、植物的成花包括哪3个阶段？

植物茎尖从营养生长到花形成的过程可简述如下。

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感受阶段，对一定的发育信号具有预期的响应能力。 成花决定阶段，茎尖分生组织分化成形态上可辨认的花原基。 表达阶段，茎尖分生组织分化形成花和花序。 课件上的答案：

成花诱导：经某种信号诱导，启动特异基因表达，植物改变发育进程。 成花启动：分生组织分化成可辨认的花原基的过程。 花发育：花器官的形成和生长。

2、什么是春化作用？如何证实植物感受低温的部位是茎尖生长点? 春化作用，低温促进植物开花的作用。

栽培于温室内中的芹菜，由于得不到花分化所需的低温，不能开花结实。如果用胶管把芹菜茎尖缠绕起来，通入冷水，使茎的生长点得到低温，就能通过春化而在长日下开花；反之，如果将芹菜植株置于低温条件下，向缠绕茎尖的胶管通入温水，芹菜则不能通过春化而开花。上述结果能证明植物感受低温的部位是茎尖生长点(或其它能进行细胞的组织)。 3、什么是光周期现象？举例说明植物的主要光周期类型？ 自然界昼夜的光暗交替称光周期

植物对昼夜相对长度的反应现象，称光周期现象。

根据植物开花对光周期的反应，将植物分为三种主要的光周期类型。

(1)长日植物 在昼夜周期中日照长度长于某临界值时数才能成花的植物。 如小麦、大麦、黑麦、油菜、天仙子等。

(2)短日植物 在昼夜周期中日照长度短于某临界值时数才能成花的植物。 如大豆、苍耳、菊花、晚稻、美洲烟草等。

(3)日中性植物 只要其他条件满足，在任何长度的日照下都能成花的植物。如月季、黄瓜、番茄、四季豆、向日葵等。

(4) 中日照植物 中等日照(开花)，较长或较短均保持营养生长， 如甘蔗要求11.5日照。

12.5小时

(5) 长－短日植物 需要先长（花诱导）后短的日照型（成花）双重日照条件，如大叶落地生根、芦荟、夜香树等。

(6) 短－长日植物 需要先短（花诱导）后长的日照型（花器官）双重日照条件，如风铃草、鸭茅、瓦松、白三叶草等

(7) 两极光周期植物 与中日照植物相反，这类植物在中等日照条件下保持营养生长状态，而在较长或较短日照下才开花，如狗尾草等。

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4、为什么说暗期长度对短日植物成花比日照长度更为重要？

光暗周期中，只有当暗期超过一定的临界值时，才引起短日照植物的成华反应。以临界日长为13-14小时的短日照植物大豆为材料时，如果将光期长度固定为16h或4h，在4-20h范围内改变暗期长度，观察到只有当暗期长度超过10h以上时才能开花。由此可见，暗期长度比日照长度对植物开花更为重要。

5、春化和光周期理论在农业生产中有哪些应用？

春化：（1）春化处理，闷麦法：把湿润的种子闷在罐里放冷处40~50天。（2）调种引种，南北方地区之间引种。（3）控制花期，低温处理促进开花，如香石竹。 光周期：（1）. 植物的地理分布和引种载培

（2）.育种：人工调节花期，加速良种繁育。 （3）. 控制花期（4）调节营养生长和生殖生长

十一章 植物的成熟和衰老生理

一、名词解释

呼吸跃变 随着果实的成熟，呼吸速率最初降低，到成熟末期又急剧升高，然后又下降，这种现象叫果实的呼吸跃变

后熟作用 种子在休眠期内发生的生理生化过程。

层积处理 是解除种子休眠的一种方法，即将种子埋在湿沙中置于1-10度温度中，经1-3个月的低温处理就能有效的解除休眠。

单性结实 植物不经受精作用而子房膨大形成无籽果实的现象。单性结实可分为：（1）天然单性结实，是指不经授粉或其它任何刺激而形成无籽果实的现象。（2）刺激性单性结实，在外界环境条件的刺激下而形成无籽果实的现象。

衰老 指一个器官或整个植株的生命功能衰退，最后导致自然死亡的一系列老化过程. 休眠 指植物在一年中，不良环境或季节来临时，植物的某些器官或整株处于生长极为缓慢或者暂停的状态，并出现保护性结构或形成贮藏器官，以利抵抗和适应恶劣的外界环境条件的现象。

脱落 植物器官自然离开母体的现象称为脱落

自由基 又称游离基，是带有未配对电子的原子、原子团、分子或离子等。是指生物体代谢产生的自由基。

活性氧 指性质极为活泼、氧化能力很强的含氧物的总称。

衰老相关基因 运用差示筛选和减式杂交分离、鉴定这些与衰老相关的基因，发现一些未曾在

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功能叶片中表达的基因在衰老期间被激活，一些低水平表达的基因表达得到增强，这一类基因被称为衰老上调基因或衰老相关基因。

程序性细胞死亡 植物体内存在特定基因控制细胞衰老事件。---DNA降解为特征 二、简答题

1、种子成熟过程中会发生哪些生理生化变化？

种子发育，受精卵到胚，胚珠到种子，子房壁到果皮，子房到果实。种子成熟，胚从小到大，营养物质在种子中的积累与贮藏。

主要有机物质的变化：变化总趋势，可溶性糖——不溶性糖和脂肪；氨基酸或酰胺——合成蛋白质；脂肪变化，糖——饱和脂肪酸——不饱和脂肪酸；非丁的变化，钙，镁，磷离子同肌醇形成非丁。

其他生理生化变化：呼吸作用先升高后降低；内源激素的变化，CTK-GA-IAA依次出现高峰，脱落酸在籽粒成熟期含量大大增加。 2、果实成熟期间在生理生化上有哪些变化？ 甜味增加：淀粉转变为糖；

酸味减少：有机酸转变为糖，离子中和；

涩味消失：单宁被过氧化物酶氧化或凝结成不溶性物质； 香味产生：产生酯类，如乙酸乙酯、乙酸戊酯、甲酸甲酯等

果实由硬变软：果胶水解为可溶性果胶、果胶酸等；淀粉转变为可溶性糖。 色泽变艳：叶绿素降解，类胡萝卜素显现，花青素合成； 内源激素的变化

乙烯含量增加，质膜透性提高，呼吸速率升高，刺激水解酶类合成，促进不溶性物质水解为可溶性物质。

3、种子休眠的原因有哪些？如何破除休眠？

(一)种皮，种皮不透水、不透气；种皮太硬等；物理、化学方法破除； 氨水（1：50）处理松树种子， 98%浓硫酸皂荚种子—冲洗—浸泡

(二)种子未完成后熟，后熟(after-ripening):种子在休眠期内发生的生理生化过程。 可用层积处理的方法破除休眠。 (三)胚未完全发育

(四)抑制物质的存在，有些植物的果实或种子存在抑制种子萌发的物质。可通过水洗等方法去除抑制物质。

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4、植物衰老时发生哪些生理生化变化？衰老的机制如何？

衰老： 指一个器官或整个植株的生命功能衰退，最后导致自然死亡的一系列老化过程. 生理表现：促进衰老与成熟的激素增多（ABA,ETH）；抑制衰老、促进生长的激素减少(IAA,CTK,GA)；合成代谢降低，分解代谢加强，物质外运。 外观表现：叶片褪绿，器官脱落，最后死亡。

机制：（1）、营养亏缺学说。许多一年生植物在开花结实后，营养体衰老、凋萎、枯死。原因，主要是营养物质的征调和同化物的再分配与再利用。即将营养体内的物质大量运输到生殖器官，促进营养体衰老。摘除果实可以延缓衰老。

（2）. DNA损伤学说。植物衰老是由于分子基因器在蛋白质合成过程中引起差误积累所造成的。当错误的产生超过某一阈值时，机能失常，出现衰老、死亡。这种差误由于DNA的裂痕或缺损导致错误转录、翻译，错误可能在蛋白质合成轨道一处或几处出现。错误的发生导致无功能的蛋白质（酶）的积累。这种错误可能是氨基酸排列错误，或者是多肽链折叠错误。 （3）.遗传程序学。细胞程序性死亡（programed cell death）：植物体内存在特定基因控制细胞衰老事件。---DNA降解为特征。植物衰老、死亡是由其自身基因程序所决定的。一切衰老过程都是基因控制。

（4）.生物自由基损伤学说。衰老常伴有超氧化物歧化酶活性降低和脂氧合酶活性升高，导致生物体内自由基产生与消除的平衡被破坏，以致积累过量的自由基，对细胞膜及生物大分子产生破坏作用。

（5）.激素平衡学说。 植物体内各种植物激素相对水平的不平衡是引起衰老的原因。 抑制衰老的激素（如CTK、IAA、GA）与促进衰老的激素（ETH、ABA）之间可相互作用、协同衰老过程。

十二章 植物的逆境生理

一、名词解释

逆境 对植物生长和生存不利的各种环境因素的总和，又叫胁迫。 抗逆性 植物对逆境的适应与抵抗能力，称为抗逆性

抗性锻炼 指植物在逆境下，逐渐形成了对逆境的适应与抵抗能力。这一过程称为抗逆锻炼。 交叉适应 植物经历了某种逆境后，能提高对另一些逆境的抵抗能力，这种对不良环境间的相互适应作用称为~。交叉适应的物质基础：ABA

渗透调节 细胞含水量不变的情况下，通过增加或降低细胞内的溶质浓度，改变细胞的渗透势，调节细胞内外的渗透平衡。

冻害 冰点以下的低温使植物体内结冰

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冷害 冰点以上低温对植物造成的伤害

逆境蛋白 逆境能诱导合成一些与逆境相适应的蛋白质，以提高植物对各种逆境的抵抗能力，这些蛋白质称为逆境蛋白。

冷驯化 指与提高植物抗冷性有关的生物化学及生理学过程，主要包括寒驯和冻驯化。 热害 高温对植物的伤害称为热害 二、简答题

1、植物如何从形态结构和生理代谢两方面提高对逆境的适应？

形态结构：植物通过形态结构变化来抵抗或适应逆境。如以根系发达、叶小以适应干旱条件；扩大根部通气组织来适应淹水条件；如冬季低温来临，植物生长停止，进入休眠，以适应周期性逆境等。 生理代谢：

（1）生物膜的适应。膜脂碳链越短，不饱和脂肪酸越多，固化温度越低，抗冷性越强。 （2）逆境蛋白的表达。在逆境条件下，植物的基因表达发生改变，关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境相适应的基因，诱导新蛋白质和酶的形成，这些诱导产生的蛋白统称为逆境蛋白。

（3）活性氧与抗逆性，抗氧化防御系统。植物体中有SOD,CAT,POD等保护酶系统，维生素E、维生素C、谷胱甘肽、类胡萝卜素等非酶自由基清除系统，主要作用是清除活性氧自由基，防止其过度积累。

（4）渗透调节。在细胞含水量不变的情况下，通过增加或降低细胞内的溶质浓度，改变细胞的渗透势，调节细胞内外的渗透平衡。

（5）植物激素。逆境可引起植物激素含量和活性的变化，从而影响植物的生理过程。人工调节。

2、试述逆境蛋白产生的生物学意义

在逆境条件下，植物的基因表达发生改变，关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境相适应的基因，诱导新蛋白质和酶的形成，这些诱导产生的蛋白统称为逆境蛋白。

1）热激蛋白。（1）维持变性蛋白的可溶状态或使其恢复原有的空间构象和生物活性。（2）与一些酶结合成复合体，使酶的热失活温度明显提高。

2）低温诱导蛋白 这类蛋白多数是高度亲水的，其大量表达具有减少细胞失水和防止细胞脱水的作用，减少冻溶过程对类囊体膜的伤害等。

3）渗调蛋白 干旱或盐渍下诱导的一些逆境蛋白。它的产生有利于降低细胞的渗透势和防止细胞脱水，有助于提高植物对盐和干旱胁迫的抗性

4）病程相关蛋白 植物受到病原菌侵染后合成的一种或多种蛋白质。PRS在植物体内的积累

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与植物局部诱导抗性或系统诱导抗性有关。 5）其它逆境蛋白

3、什么是渗透调节？渗透调节的功能如何？

渗透调节：在细胞含水量不变的情况下，通过增加或降低细胞内的溶质浓度，改变细胞的渗透势，调节细胞内外的渗透平衡。 主要生理功能： （1）维持细胞膨压 （2）维持植株光合作用

（3）维持气孔开放与类囊体膜的完整性。

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