植物生理学

水的偏摩尔体积 在温度、压强及其他组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1摩尔水时，对体系体积的增量（VW）。

水势 相同温度下在一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差数w（Wspm）。

衬质势 由于细胞亲水性物质和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值（）。

m压力势 在植物组织细胞中由于静水压的存在而增加的水势值（p）。

渗透势 由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值（）。

s代谢性吸水 利用呼吸作用释放出的能量，使水分经过质膜而进入细胞的过程。

蒸腾效率 植物在一定生长期内积累的干物质与同时间内蒸腾消耗的水量的比值。一般植物蒸腾失水1Kg约积累干物质1-8克。

蒸腾系数 植物在一定生长时期内的蒸腾失水量与其干物质积累量的比值，一般用产生1克干物质所需散失的水量克数表示，又称需水量。

萎蔫 植物在水分亏损严重时，细胞失去膨胀状态，叶子和

幼茎部分下垂的现象称为萎蔫。若降低蒸腾即能使萎蔫的植物消除水分亏缺，恢复原状的称为暂时萎蔫。如通过降低蒸腾仍不能使萎焉的植物消除水分亏缺、恢复原状的，称为永久萎蔫。

萎蔫系数 植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存留的水分含量（以土壤干重的百分率计）。萎蔫系数依土壤不同而异，粘土的萎蔫系数比砂土的高。

水分临界期 植物对水分不足特别敏感的时期。各种作物的水分临界期都是转向生殖的阶段，如小麦是孕穗至抽穗期，玉米是开花至乳熟期。 （二）解题指导

1.用蔗糖溶液测知甲、乙两个细胞的初始质壁分离时的外液浓度分别为0.25M和0.35M，若两个细胞相邻，试判断在25℃条件下细胞间水分的移动方向，甲、乙两细胞的水势（）、渗

W透势（）和压力势（p）分别为多少大气压？多少巴？

s答：初始质壁分离时，细胞浓度=外液浓度 根据公式P=iCRT 甲细胞的ssP

10.250.08207(27325)

=-6.11大气压

=1.013×（-6.11）=-6.19（巴）

乙细胞的s1×0.35×0.08207×(273+25)

=-8.56大气压

=1.013×(-8.56)=-8.67（巴）

因为p0 所以Ws

由于乙细胞水势低于甲细胞，所以水分从甲细胞向乙细胞移动。

2.一个细胞的W8巴，在初始质壁分离时的s16巴，设

s该细胞在初始质壁分离时比原来体积缩小4%，计算其原来的和

p各为多少巴？

答：原细胞体积为100%，初始质壁分离时为原体积的96%，根据公式P1V1=P2V2

100%·所以ss96%(16巴)

15.36巴

因为pWs

所以p8.0(15.36)7.36（巴）

答：该细胞原来的渗透势为-15.36巴，压力势为7.36巴。 3.土壤里的水从植物的哪部分进入植物，又从哪部分离开植物，其间的通道如何？动力如何？

答：根毛→根的皮层→根中柱→根的导管→茎的导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙与气孔下腔→大气。

在导管、管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主导地位，在活细胞间的水分运输主要靠渗透。

4.论述有关气孔开关的无机离子吸收学说？

答：七十年代初期研究证明，保卫细胞中K的积累量与气孔开关有密切的关系。在光照下保卫细胞内叶绿体通过光合磷酸化

+

形成ATP，ATP在ATP酶的作用下水解，释放的能量可以启动位于质膜上的H/K交换泵主动地把K吸收到保卫细胞中，保卫细胞内K浓度增加，水势降低，促进其吸水，气孔就张开。在黑暗中，则K从保卫细胞中移出膜外，使保卫细胞水势增高，因而失水引起气孔关闭。

5.在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些？ 答：作物从幼苗到开花结实，在其不同的生育期中的需水情况不同。所以，在农业生产中要根据作物的需水情况合理灌溉，既节约用水，又能保证作物对水分的需要。其次，要注意作物的水分临界期，一般在花粉母细胞、四分体形成期，一定要满足作物水分的需要。其三，不同作物对水分的需要量不同，一般可根据蒸腾系数的大小来估计其对水分的需要量。以作物的生物产量乘以蒸腾系数可大致估计作物的需水量，可作为灌溉用水量的参数。

6.扼要回答下列问题：

（1）植物如何维持其体温的相对恒定？ （2）植物受涝后，叶子萎蔫或变黄的原因？ （3）为什么在代谢旺盛的部位含自由水多？ （4）低温抑制根系吸水的主要原因是什么？ （5）植物叶片水势的日变化如何？

答：（1）植物在阳光直接照射下，即使是在炎夏，只要水分的吸收与蒸腾作用能正常进行，就可使植物体及叶面保持一定的

++

+

+

+

温度而不受热害。这是因为水具有高比热、高汽化热，通过蒸腾作用可散失大量热量的缘故。

（2）作物受涝反而表现出摧水现象如萎蔫或变黄，是由于土壤中充满着水，短时期内可使细胞呼吸减弱，根压的产生受到影响，因而阻障吸水；长时间受涝，就会导致根部形成无氧呼吸，产生和累积较多的酒精，根系中毒受伤，吸水更少，叶片萎蔫变质，甚至引起植株死亡。

（3）在代谢旺盛的植物部位，其自由水含量高。这是因为自由水可使原生质是溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行。水是许多重要代谢过程（光合作用、呼吸作用、物质合成、降解等）的反应物质，水又是酶催化和物质吸收和运输的溶剂，并能保持植物的固有姿态，因而自由水的数量制约着植物的代谢强度，自由水占总含水量百分比越大，则代谢越旺盛。

（4）低温降低根系吸水速度的原因是：水分本身的粘度增大，扩散速度降低，原生质粘度增大，水分不易透过原生质，呼吸作用减弱，影响根压，根系生长缓慢，有碍吸水表面积的增加。

（5）在一天当中，叶片水势随光照及温度变化，从黎明到中午，在光强及温度逐渐增加的同时，叶片失水量亦逐渐增多，水势即相应降低；下午到傍晚随光照与温度逐渐降低，叶片失水量亦渐减少，水势即逐渐增高；夜间黑暗条件下，温度较低，叶片水势保持较高水平。

7.以下论点是否正确，为什么？

（1）一个细胞放入某一浓度的溶液中时，若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等，则体积不变。

（2）若细胞的ps，将其放入某一溶液中时，则体积不变。

（3）若细胞的Ws，将其放入纯水中，则体积不变。

（4）有一充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中，则体积不变。

答：（1）除了处于初始质壁分离状态的细胞之外，当细胞内液浓度与外液浓度相等时，由于细胞p的存在，因而细胞水势高于外液水势而发生失水，体积会变小。

（2）由于细胞水，体积变小。

（3）当细胞的WW0，则把该细胞放入任一溶液时，都会失

s时，将其放入纯水中，由于p0，而s为一负值，故细胞吸水，体积变大。

（4）充分饱和的细胞失水，保积变小。 （三）练习题

1.小麦的第一个水分临界期，严格来说，就是 （ ）

A.分蘖期 B.幼穗分化期 C.孕穗期 答：C

2.将一个细胞放入与其泡液浓度相等的糖溶液中，则

W0，稀释溶液W0，所以该细胞会

（ ）

A.细胞失水 B.即不吸水也不失水 C.既可能吸水也可能保持平衡

答：D

3.已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原因是： （ ）

A.初质势很低 B.衬质势很高 C.初质势不存在

答：A

4.在萌芽条件下，苍耳的不休眠种子开始4小时的吸水属于： （ ）

A.吸胀吸水 B.代谢性吸水 C.渗透性吸水

答：A

5.水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于： （ ）

A.细胞液的浓度 B.相邻活细胞的渗透势梯度 C.相邻活细胞的水势梯度

答：C

6.当细胞在0.25M蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该细胞置于纯水中，将会：（ ）

A.吸水 B.不吸水也不失水 C.失水

答：A

7．水分沿导管或管胞上升的主要动力是 ( )

A．吐水 B．内聚力 C．蒸腾拉力 D．根压

答：C

二、植物的矿质营养 （一）关键概念 生理酸性盐 对于(NH42)SO4一类盐，植物吸收NH4较SO4多而

快，这种选择吸收导致溶液变酸，故称这种盐类为生理酸性盐。 生理碱性盐 对于NaNO一类盐，植物吸收NO3较Na快而多，

3选择吸收的结果使溶液变碱，因而称为生理碱性盐。 生理中性盐 对于NH4NO3一类的盐，植物吸收其阴离子NO3与

阳离子NH4的量很相近，不改变周围介质的pH值，因而，称之为生理中性盐。

单盐毒害 植物被培养在某种单一的盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡。这种现象叫单盐毒害。

离子拮抗 在单盐溶液中加入少量其它盐类可消除单盐毒害现象，这种离子间相互消除毒害的现象称为离子拮抗。 杜南平衡 细胞内的可扩散负离子和正离子浓度的乘积等于细胞外可扩散正、负离子浓度的乘积时的平衡，叫杜南平衡。即：

[Na内][Cl内][Na外][Cl外]。

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，植物可以正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液。 （二）解题指导

1.设计两个实验，证明植物根系吸收矿质是个主动的生理过程。

答：（1）用放射性同位素（如

32P）示踪。用32P饲喂根系，然

后用呼吸抑制剂处理根系，在呼吸抑制剂处理前后测定地上部分

32P的含量，可知呼吸被抑制后，32P的吸收即减少。

（2）冰冻根际，检查处理前后伤流液中的离子含量，发现经冰冻处理后，抑制根系对矿质的吸收。

（3）测定溶液培养株根系对矿质的吸收量与蒸腾速率，发现二者不成比例，说明根系吸收矿质有选择性，是主动过程。 2.NO3进入植物体之后是怎样运输的？在细胞的哪些部分，在什么酶催化下还原成氨？

答：植物吸收NO3后，可以在根部或枝叶内还原，在根内及枝叶内还原所占的比值因不同植物及环境条件而异，苍耳根内无盐还原，根吸收的NO3就可通过共质体中径向运输，即根的表皮→皮层→内皮层→中柱薄壁细胞→导管，然后再通过根压或蒸腾流从根转运到枝叶内被还原为氨，再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质，在光合细胞内，盐还原为亚盐是在还原酶催化下，在细胞质内进行的，亚还原为氨则在亚还原酶催化下在叶绿体内进行。在农作物中，盐在根内还

````````玉米＞燕麦。同一植物，在盐的供应量不同时，其还原部位不同。例如在豌豆的枝叶及根内盐还原的比值随着

NO3—N

供应量的增加而明显升高。

3.固氮酶有哪些特性？简述生物固氮的机理。

答：固氮酶的特性：（1）由Fe—蛋白和Mo—Fe—蛋白组成，两部分同时存在才有活性。（2）对氧很敏感，氧分压稍高就会抑制固氮酶的固氮作用，只有在很低的氧化还原电位的条件下才能实现固氮过程。（3）具有对多种底物起作用的能力。（4）NH4是固氮菌的固氮作用的直接产物。NH3的积累会抑制固氮酶的活性。 生物固氮的机理可归纳为以下几点：（1）固氮是一个还原过程，要有还原剂提供电子，还原一分子N2为两分子NH3，需要6个电子和6个H。在各种固氮微生物中，主要电子供体有丙酮酸、NADH、NADPH、H2，电子载体有铁氧还蛋白（Fd）、黄素氧还蛋白（Fld）等。（2）固氮过程需要能量。由于N2具有键能很高的三价健（NN），要打开它需要很大的能量。大约每传递两个电子需4-5个ATP，整个过程至少要12-15个ATP。（3）在固氮酶作用下，把氮素还原成氨。

4.设计一个实验证明植物根系对离子的交换吸附。 答：（1）选取根系健壮的水稻（或小麦等）幼苗数株，用清水漂洗根部，浸入0.1%甲烯蓝溶液中2-3分钟，将已被染成蓝色的根系移入盛有蒸馏水的烧杯中，摇动漂洗数次，直到烧杯中的蒸馏水不再出现蓝色为止。

+

+

（2）将幼苗分成数量相等的两组，一组根系浸入蒸馏水中，另一组根系浸入10%氯化钙溶液中，数秒钟后可见氯化钙溶液中的根系褪色，溶液变蓝，而蒸馏水中的根系不褪色，水的颜色无变化或变化很小。这说明根系吸附的带正电荷的甲烯蓝离子与溶液中的钙离子发生了交换吸附，甲烯蓝离子被交换进入溶液中，使溶液变蓝。

5.已知某植物细胞内含有带负电荷的不扩散离子浓度为0.01M，把这样的细胞放在Na和Cl浓度为0.01M的溶液中，这时

膜内Na浓度为0.01M。当达到杜南平衡时，膜内[Na]是膜外[Na]

++

的多少倍？（假设膜外体积等于膜内体积）。

Co2答：设膜外浓度降低x，平衡后浓度变化为：xCi2Co

已知：Co0.01M（开始时膜外[Na]）

C=0.01M（开始时膜内[Na]）

0.012x0.003M 0.0120.01 平衡时：[Na]膜内=0.01+0.003=0.013M

 [Na]膜外0.01-0.003=0.007M

[Na]膜内0.0131.9

[Na]膜外0.007答：平衡后膜内[Na]是膜外[Na]的1.9倍。

（三）练习题

1.一般来说，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值： （ ）

A.大于1 B.小于1 C.等于1 答：B

2.在维管植物的较幼嫩部分，亏缺下列哪种元素时，缺素症首先表现出来： （ ）

A.K B.Ca C.P 答：B

3.影响根毛区吸收无机离子的最重要的因素是： （ ）

A.土壤中无机盐的浓度 B.根可利用的氧 C.离子进入根毛区的扩散速率

答：B

4．植物体内大部分的氨通过哪种酶催化而同化？ （ ）

A．谷氨酶脱氨酶 B．谷氨酰胺合成酶 Ｃ．转氨酶 Ｄ．氨甲酰磷酸合成酶

解析：氨进入植物体后，立即被同化，游离氨的量稍多一点即毒害植物，因为氨可能抑制呼吸过程中的电子传递系统，尤其是NADH。氨的同化方式有：还原氨基化、氨基交换作用、氨甲

酰磷酸途径及酰胺途径，其中大部分为谷氨酰胺途径，催化它的酶是谷氨酰胺合成酶。

答案：B 三、植物的光合作用 （一）关键概念

光合色素 指植物体内含有的哪些能吸收光能并将其用于光合作用的色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、藻色素等。 作用中心色素 指既能吸收光能又能引起光化学反应的色素，它是一种特殊状态的叶绿素a。

天线色素 又称聚光色素，是光系统中只收集光能并将其传递给中心色素，本身不直接参与光化学反应的色素，包括大多数的叶绿素a、全部叶绿素b和类胡萝卜素。

吸收光谱与吸收带 连续光谱经叶绿素吸收后，在光谱上出现许多暗带或暗条，这些暗带或暗条称为吸收带或吸收峰，这种具有暗带或暗条的不连续光谱叫做吸收光谱。

基态与激发态 分子的内能包括整个分子的转动能、原子核间的振动能和电子的运动能都处于最低时的分子状态叫做基态，当分子吸收能量后，例如电子被激发后处于高能状态，称为激发态，通常讲的激发态是指电子激发态，它是一种不稳定的分子状态。

单线态与三线态 叶绿素分子中处于同一轨道的配对电子或处于不同轨道的配对电子，其自旋方向均相反时，分子的电子总

自旋等于零，光谱学家称此种分子状态为单线态，处于不同轨道的原先配对电子自旋方向相同，这时分子的结构对外界磁场有三种可能的取向，这种具有相同自旋的激发态叫做三线态。 荧光现象与磷光现象 都是指叶绿素分子吸收光后的再发光现象，叶绿素a、b都能发出红色荧光。其寿命约为10秒，它是由第一单线态回到基态时的发光现象。叶绿素也能发射磷光，其寿命可达10秒，是由三线态回到基态时所发出的。叶绿素在溶液中的荧光很强，而磷光很微弱。

共振转移 又称诱导共振。即一个激发分子中高能电子的振动引起邻近的第二个分子中某个电子的相似振动，当第二个分子中电子振动被诱导起来时，电子激发能的传递便发生了，即第一个激发分子的高能电子停止了振动，回到了基态，第二个分子的电子发生振动，形成激发态。要使激发电子的共振转移得以发生，两分子间要具有相同的激发能级，其次共振转移的几率还与二个分子间的距离有关，在5-100A的距离内，分子距离越近，转移几率越高。

红降现象与双光增益效应 在长波红光下光合作用的量子效率下降的现象称为红降现象，如果在长波红光之外，再加上一些波长较短的光，则量子效率增加，这种现象称为双光增益效应或Emerson效应。增益的光就是辅助色素吸收的光。

光系统 叶绿体色素分子不是分散存在，而是与蛋白质结合形成色素蛋白的集团状态定位在光合膜上，这些叶绿体色素团称

-2

-9

为光系统。在光合膜上存在两个光系统，即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。PSI的颗粒较小，位于类囊体膜的外侧；PSⅡ的颗粒较大，位于类囊体膜的内侧，PSⅡ的光反应是短波光反应，其主要特征是水的光解和放氧。PSI的光反应是长波光反应，其主要特征是NADP的还原。

作用中心 是叶绿体中进行光合作用原级反应的最基本的色素蛋白结构，它至少包括一个光能转换色素分子，一个原初电子受体和一个原初电子供体。

原初反应 是光合作用起始的光物理化学过程，包括光能的吸收、传递与电荷分离，即天线色素吸收光能并传递给中心色素分子，使之激发，被激发的中心色素分子将高能电子传递给原初电子受体，使之还原，同时又从原初电子供体获得电子，使之氧化。

Hill反应 在有适当的电子受体存在的条件下，叶绿体利用光使水光解，即有氧的释放和电子受体的还原，这一过程是Hill在1940年发现的，故称Hill反应。

光合磷酸化 由光驱动的光合电子传递所偶联的将ADP和无机磷合成ATP的过程，称为光合磷酸化，这一现象是科学家1954年用离体叶绿体测出的。由于与磷酸化相偶联的光合电子传递的方式不同，故将其分为环式光合磷酸化、非环式光合磷酸化。 PQ穿梭 PQ为质体醌，是光合链中含量最多的电子传递体，既可传递电子也可传递质子，具有亲脂性，能在类囊体膜内移动。

+

它在传递电子时，也将质子从间质输入类囊体内腔，PQ在类囊体上的这种氧化还原反复变化称PQ穿梭。

Calvin循环 又称C3途径、还原磷酸戊糖循环、光合碳循环，它是CO2固定和还原的主要途径，其CO2的受体是RuBP，CO2固定后的初产物是PGA。

C4途径 是C4植物固定CO2的一种途径，其CO2受体是PEP，固定后的初产物为四碳二羧酸，即草酰乙酸，故称C4途径或四碳二羧酸途径。

CAM途径 有些植物夜间气孔开放，通过C4途径固定二氧化碳，形成苹果酸，白天气孔关闭，夜间固定的CO2释放出来，再经C3途径形成碳水化合物，这种夜间吸收CO2，白天进行碳还原的方式，称CAM途径。通过种方式进行光合作用的植物称为CAM植物，如仙人掌科和凤梨科的植物属CAM植物。

光呼吸 植物的绿色细胞由于光照引起的吸收氧和释放CO2的过程，与光合作用有密切关系，由于这种呼吸只有在光下才能进行，故称为光呼吸，其呼吸底物为乙醇酸。 （二）解题指导

1.何谓光合作用？用什么简便方法证明光合作用的存在。 答：光合作用是绿色植物吸收日光能，将CO2和H2O同化为有机化合物并释化氧气的过程。光合产物主要是碳水化合物，故可用下式来表示：

1光CO2H2O(CH2O)O2 绿色植物2依据这一原理，可以用下列简便方法证明植物在光下的光合作用。

（1）用水生植物如金鱼藻，切断茎，切口向上，置于光下，则可见切口处有气泡放出，放出的气泡就是氧气，而在暗中则没有气泡的发生。

（2）将陆生植物叶片制成小圆片，放入水中通过减压抽气使其下沉，再放入约含1%的碳酸氢钠溶液中，置于直射光下，则小圆片很快就上浮，小圆片上有很多小气泡，是光合作用释放的氧，而在暗中则小圆片不上浮。

（3）有些在光下累积淀粉的植物叶片，可用剪有一定形状空洞的黑纸，夹在预先的暗处放置约两天的植物叶片上，放于直射光下，2小时后，剪下叶片，除去黑纸，用乙醇脱色后放入碘液中，则可见未被黑纸遮盖的部分变为蓝黑色，证明有淀粉存在，而未曝光处则不变色。

2.试用化学渗透学说解释光合电子传递与磷酸化相偶联的机理。

答：光合磷酸化是在光合膜上进行的，光合膜上的光系统吸收光能后，启动电子在光合膜上传递。电子传递过程中，质子通过PQ穿梭被泵入类囊体腔内，同时水的光解也在膜内侧释放出质子，因而形成了跨膜的质子梯度差和电位差，即膜内腔电位较正而外侧较负，两者合称为质子动力势差（PMF）。按照P.Mitchell的化学渗透学说，光合电子传递所形成的质子动力

势是光合磷酸化的动力，质子有从高浓度的内侧反回到低浓度外侧的趋势，当通过偶联因子复合物（CF1-F0）反回到外侧时，释放出的能量被偶联因子捕获，使ADP和无机磷形成ATP。这一学说已经获得越来越多的实验的证实和支持。

3.光合作用的光反应是在叶绿体哪部分进行的？产生哪些物质？暗反应在叶绿体哪部分进行？可分哪几个大阶段？产生哪些物质？

答：光合作用的光反应是在叶绿体的类囊体膜上进行的，可分为原初反应、水的光解和光合电子传递、光合磷酸化三大步骤，其产物除释放氧外，还形成高能化合物ATP和NADPH2，两者合称为同化力，光能就累积在同化力中。

光合作用的暗反应是指CO2的固定和还原，这一过程是在叶绿体的间质中进行的，可分为CO2的固定、初产物的还原、光合产物的形成和CO2的受体RuBP的再生这四大阶段。光反应形成的同化力即用于CO2固定后的初产物还原，光合碳循环的正常运转还需光的诱导，因为光合环的调节酶是在光下活化，暗中则失活的，因此光合碳循环实际上也是离不开光的。光合碳循环的产物如以脱离环后的产物来评价，则是葡萄糖，最后形成蔗糖或淀粉。 4.何谓光能利用率？光能利用率不高的原因有哪些？ 答：光能利用率是指单位面积上的绿色植物光合产物中所累积的化学能与照射在这块面积上的日光能的比率。以年来计算，一般作物的光能利用率不到1%，森林植物大概只有0.1%。

光能利用率不高的原因是很多的，主要有以下几方面： （1）一部分光不能参加光合作用，可以参加光合作用的光是可见光，它只占到达地球表面的太阳辐射的45%左右。 （2）漏光，一年中即使种三季，也会有30%左右的光是没有照射到植物上的。

（3）反射与透射，照在植物叶片上的光大约有15-20%未被吸收，而是损失于反射和透射。

（4）量子需要量的损失，被叶绿体吸收的光，在光合作用能量转化过程中只有23%左右累积到光合产物中，77%都损失消耗了。

（5）呼吸消耗的损失，光合产物大约1/3是呼吸消耗了。 此外，还有许多因子影响光能利用率，例如光饱和点的损失、叶片衰老、CO2供给不足、病虫危害、水分亏缺、矿质营养不良等都会影响植物对光能的利用。 5.提高光能利用率的途径有哪些？

答：提高光能利用率的途径主要有下列几方面：一是增加光合面积，包括扩大耕种面积，增加叶面积系数等，二是延长光合时间，减少耕地的空闲，如提高复种指数等；三是增加光合效率，如选有高光合效率的品种，合理水肥管理等，四是减少呼吸消耗，如病虫防治，选育低光呼吸品种，如果从农业生产是要获得经济产量这一目的来说，也可把提高经济系数作为提高光能利用率的一个途径。

（三）练习题

1.将叶绿素提取液放在直射光下，则可观察到： （ ）

A.反射光是绿色，透射光是红色 B.反射光是红色，透射光是绿色

C.反射光和透射光都是绿色 答：B

2.在光合环运转正常后，突然降低环境中的CO2浓度，则光合环中的中间产物含量会发生如下的瞬时变化： （ ）

A.RuBP的量突然升高，而PGA的量突然降低。 B.PGA的量突然升高，RuBP的量突然降低。 C.RuBP和PGA的量均突然降低。 D.RuBP和PGA的量均突然升高。 答：A

3.维持植物正常生长所需的最低日光强度是： （ ）

A.等于光补偿点 B.大于光补偿点 C.小于光补偿点

答：B

4．下列反应均为光合作用过程的一部分：（1）将H从NADPH2

传给一种有机物；（2）使CO2与一种有机物结合；（3）将H从H2O

传递给NADP。这些反应中哪些是属于光合作用的暗反应？ （ ）

A．只有（1） B．只有（2） C．只有（3） D．（1）和（2）

解析：光合作用的暗反应是指CO2的固定与还原。CO2的固定是指CO2与RuBP（1.5—二磷酸核酮糖）结合，产生了2分子的3—磷酸甘油酸。还原主要是磷酸甘油被NADPH和ATP还原成三碳糖。至于将H从H2O传递给NADP形成NADPH则是属于光合作用的光反应的。

答案：D。

5．绿色植物白天光合作用旺盛时，多数气孔常开放着；随着光合作用的减弱，越来越多的气孔逐渐关闭。影响气孔开闭的主要原因是保卫细胞内部的 （ ）

A．氧气的浓度 B．淀粉的浓度 Ｃ．水解酶的浓度 Ｄ．酸碱度（PH）

解析：叶的保卫细胞和表皮细胞相连的一侧细胞壁较薄，其余各面的细胞壁较厚。当保卫细胞充水膨大时，向外侧弯曲，气孔张开；当保卫细胞失水时，膨压降低，保卫细胞回缩，气孔则关闭。在光照下，只要气温不过高，保卫细胞的光全作用加强，消耗细胞中的CO2，使PH由5左右升到7左右，这个酸碱度利于细胞中不溶性淀粉水解为葡萄糖，使细胞内溶液浓度增大，水势下降，保卫细胞就吸水膨胀，气孔开放。可见，气孔的或闭与细

+

+

胞内PH变化有关。

答案：D 四、植物的呼吸作用 （一）关键概念

呼吸商 又称为呼吸系数。是指植物在一定时间（如一小时）内，放出CO2的摩尔数与吸收氧气的摩尔数的比率。

氧化磷酸化 就是呼吸链上的磷酸化作用，也就是当NADH·H上的一对电子被传递至氧时，所发生的ADP被磷酸化为ATP的作用。

抗氰呼吸 某些植物组织对氰化物及其他细胞色素氧化酶抑制剂很不敏感，即在有氰化物存在的条件下仍有一定的呼吸作用。对这种呼吸称为抗氰呼吸。

末端氧化酶 由于氧化酶将电子或氢传递给氧的作用处于生物氧化作用一系列反应的最末端，故称末端氧化酶。

糖酵解 是指在细胞质内所发生的，由葡萄糖分解为丙酮酸的过程，简称EMP途径。

三羧酸循环 丙酮酸在有氧条件下，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解生成二氧化碳的过程。又称为柠檬酸环或Krebs环，简称为TCA。

磷酸戊糖途径 是在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的过程。简称PPP。该途径主要受NADPH的调节。【NADPH】/【NADP】比率过高时，就抑制葡萄糖—6—磷酸脱氢酶的活性。

++

（二）解题指导

1.某些果实在贮藏中人们采用哪些措施可以调节呼吸跃变？呼吸跃变发生的原因如何？

答：果实贮藏中要控制呼吸跃变，应从控制呼吸入手，贮藏中影响呼吸的因素一是温度，二是水分，三是气体（CO2、O2、乙烯），果实保鲜贮藏不能控水，只有通过控温（如低温）、增加CO2浓度、降低氧分压、排除乙烯来进行控制。

呼吸跃变产生的原因：（1）随着果实发育，细胞内线粒体增多；加快了三羧酸循环；（2）果实产生了天然的氧化磷酸化的解偶剂，呼吸链电子传递加快，氧耗增加；（3）加强了糖酵解和抗氰呼吸。

2.机械损伤会显著加快植物组织呼吸速率的原因何在？ 答：机械损伤会显著加快组织的呼吸速率，其理由如下：第一，原来氧化酶与其底物在构造上是隔开的，机械损伤使原来的间隔破坏，氧气供应充足，酚类化合物就迅速地被氧化；第二，细胞被破坏后，底物与呼吸酶接近，于是正常的糖酵解和氧化分解以及PPP代谢加强；第三是机械损伤使某些细胞转变为分生状态，以形成愈伤组织去修补伤处，这些生长旺盛的细胞的呼吸速率就比原来休眠或成熟组织的呼吸速率快得多。

3.什么叫能荷？试述细胞能荷数值的变化及其对呼吸过程的调节作用。

答：能荷是指ATP-ADP-AMP体系中高能磷酸键可获性的度

量。它所代表的是细胞中的能量状况。当细胞中全部腺苷酸都是ATP时，则能荷为100%；全部是AMP时，能荷为零；全都是ADP时，能荷为50%，三者并存时，则能荷随三者比例的不同而异。细胞通常处于80%能荷的状态，这一水平也是受到反馈控制的。合成ATP的反应受AMP的促进，而利用ATP的反应受到ATP的促进和AMP的抑制。这样，合成ATP的反应和利用ATP的反应，就受到ATP/AMP比值的控制或受“能荷”的控制。例如，细胞中ATP/AMP比值很低，表示能量贮存很少，于是ATP合成加速，ATP的利用减慢，最后当能荷接近80%时，ATP合成减慢，而ATP利用加速，将能荷维持在80%左右。 （三）练习题

1.氨基酸作为呼吸底物时呼吸商是： （ ）

A.大于1 B.等于1 C.小于1 D.不一定

答：D

2.呼吸跃变型果实在成熟过程中，抗氰呼吸增强，与下列物质密切相关： （ ）

A.酚类化合物 B.糖类化合物 C.乙烯 答：C

3.植物呼吸过程中的氧化酶对温度变化反应不同，柑桔果实成熟时，气温降低。该氧化酶是以下列哪种氧化酶为主：

（ ）

A.细胞色素氧化酶 B.多酚氧化酶 C.黄酶 答：C

4．天南星科植物的佛焰花序能大量放热，其原因 （ ）

A．ATP大量水解 Ｂ．进行无氧呼吸 Ｃ．氧化磷酸化解偶联 Ｄ．进行抗氰呼吸

答案：D

5．当植物组织从有氧条件下转放到无氧条件下，糖酵解速度加快，是由于 （ ）

A．柠檬酸和ATP合成减少 B．ADP和Pi减少

C．NADH+H合成减少 D．葡萄糖—6—磷酸减少

答案：A

6．抗霉素A是一种呼吸抑制剂，它抑制什么之间的电子传递？ （ ）

A．NADH和FMN B．细胞色素b和细胞色素c

C．细胞色素c和细胞色素a D．泛醌色系b 答案：B

+

五、植物激素和植物生长调节剂 （一）关键概念

植物激素 指一些在植物体内一定部位合成，并经常从产生之处运送到别处，可在各个部位（包括合成部位）对生长发育产生显著作用的微量有机物。

植物生长调节剂 指一些具有植物激素活性的人工合成的物质，它们具有调节植物生长发育的作用。

抗赤霉素 指一类在化学结构上和生长素不同，和其他刺激生长的植物激素和赤霉素、激动素也不相同，具有抑制和破坏赤霉素的作用。例如，马来酰肼、矮壮素等，它们被称为抗赤霉素。 生长抑制剂 这类物质与生长延缓剂的区别主要是前者作用于顶端分生组织区，而且其作用不能被赤霉素所恢复。如：青鲜素、马来酰肼、整形素等，这类化合物可以做为化学整枝剂或修剪剂。

（二）解题指导

1.简述以下激素间的相互关系

（1）生长素与赤霉素 （2）脱落酸与细胞素 答：（1）生长素与赤霉素的相互关系

(2)脱落酸与细胞素的相互关系：

二者相拮抗：ABA促进细胞衰老；CTK促进细胞，延缓衰老，保绿。

2.生长素为什么可以促进细胞伸长？

答：细胞质膜上有质子泵，生长素与质子泵结合使之活化。质子泵就把细胞质中的质子(H)分泌到细胞壁，使细胞壁环境酸化，于是使对酸不稳定的键(H键或共价键)断裂，或可使适宜于酸性环境的水解酶活性增加，细胞壁纤维素结构间交织点破裂，联系松弛，细胞壁可塑性增加。这样就增强了细胞渗透吸水的能力，随着液泡的不断加大，细胞体积也加大，另一方面生长素又促进RNA和蛋白质的合成，增加原生质体，使原生质体的量随细胞体积加大而增多，细胞就伸长。

3.赤霉素在植物生长和发育上起什么作用？

答：赤霉素促进植物的伸长生长，这种促进作用既表现在对茎的迅速增高，也表现在对禾本科植物叶片的过度伸长，例如施用赤霉素可使矮生植物达到正常高度，促进水稻不育系穗颈节的伸长。此外赤霉素促进植物雄花的分化，促进长日植物在短日条件下抽苔开花，打破延存器官的休眠，促进萌发，促进座果，诱

+

导单性结实，促进细胞的和分化。 4.用试验证明赤霉素诱导淀粉酶的形成。

答：禾谷类种子吸水萌发之后，胚乳的淀粉在淀粉酶的作用下水解成糖，遇碘不再呈现蓝色反应，而淀粉酶的形成只有在有胚存在并释放赤霉素时才可实现。无胚的种子由于缺乏赤霉素而不能产生淀粉酶，淀粉不能水解为糖，因而遇碘呈现蓝色反应。当向无胚种子中，添加不同浓度赤霉素后，经培养即可产生淀粉酶，并能使淀粉降解成糖，因而遇碘不再呈现蓝色反应。这样即可证明赤霉素有对淀粉酶诱导形成的作用。 5.说明细胞素、脱落酸、乙烯的生理作用？

答：细胞素的生理作用：①促进细胞和扩大，在促进细胞方面主要是调节胞质，缺少细胞素，细胞就不，而形成多核细胞。还可以和IAA配合促进愈伤组织的分化。它还有对抗顶端优势的作用，使侧芽生长发育。还可延迟叶片衰老，促进种子萌发，打破休眠等等。

脱落酸的生理作用：促进休眠，促进离层形成、促进脱落，还可引起和促进植物气孔的关闭，促进衰老，抑制细胞的和伸长。

乙烯的生理作用：能够促进果实成熟，在生产上已广泛用于柿子、香蕉的催熟。其次还可以促进器官脱落和衰老，促进次生物质(如乳胶、漆等)排出，促进菠萝开花和增加黄瓜雌花的分化。 6.试述下列激素在植物体内运输的途径、方向：IAA、GA、CTK。

答：生长素(IAA)的运输在胚芽鞘内是通过薄壁组织，而在茎中是通过韧皮部，在叶子里是通过叶脉。生长素具有极性运输的特性，即生长素只能从植物体的形态上端向下端运输，而不能倒转过来运输，这种生长素的极性运输可以逆浓度陡度进行。近来采用含有

14C-IAA进行试验表明，少量的生长素可以从形态学的

下端向上运输。叶子制造的生长素也可通过活组织向其他部位运输，这种运输不是极性的，在根中生长素的运输有严格的极性，是从根的基部向根尖运输（向顶的）。

赤霉素的运输不象生长素那样进行极性运输，它在植物体内可以向各个方向运输，根尖的赤霉素沿韧皮部向上运输，从体外施用赤霉素或示踪的赤霉素也是沿韧皮部运输。

细胞素可以在维管束组织中运输。根尖合成的细胞素通过木质部运至地上部，细胞素从幼叶、果实、种子中向外运输很慢，用燕麦胚芽鞘切段进行试验，证明细胞素可以向两个方向运输。并没有极性。

7.证明细胞素是在根尖合成的实验依据有哪些？ 答：证明细胞素是在根尖合成的实验依据如下：（1）许多植物如葡萄、向日葵、水稻、棉花等的伤流液中有细胞素，可持续数天；（2）测定豌豆根各切段的细胞素的含量，在根尖0-1毫米切段的细胞素含量很高，而距根尖5毫米以远的根段中，没有细胞素的活性；（3）无菌培养水稻根尖，根可向培养基中分泌细胞素。

（三）练习题

1.用箭头连接下列植物激素的合成前体： A.IAA A.类胡萝卜素 B.GA B.1-氨基环丙烷-1-羧酸 C.ABA C.色氨酸

D.Eth D.甲羟戊酸（甲瓦龙酸） 答：

①IAA ①类胡萝卜素

②GA ②1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC） ③ABA ③色氨酸

④Eth ④甲羟戊酸（甲瓦龙酸）

2.在IAA浓度相同条件下，低浓度蔗糖可以诱导维管束分化，有利于： （ ）

A.韧皮部分化 B.木质部分化 C.韧皮部和木质部分化

答：B

3.促进RNA合成的激素是： （ ）

A.GA B.IAA C.ABA D.乙烯 答：B、D

4.试验证明与生长素诱导伸长有关的核酸是：

（ ）

A.tRNA B.mRNA C.rRNA 答：B

5.赤霉素对植物细胞的生理作用是： （ ）

A.促进细胞伸长、和分化 B.只促进细胞伸长和

C.只促进细胞和分化 答：A

6.赤霉素对不定根形成的作用是： （ ）

A.抑制作用 B.促进作用 C.既抑制又促进

答：A

7．生长素促进生长的效应可被放线菌素D抑制，说明其作用机理涉及 （ ）

A. DNA合成过程 B. RNA合成过程 C. DNA合成和RNA合成 D. 蛋白质合成过程

答案: B 六、植物的成花生理 （一）关键概念

光周期与光周期现象 昼夜周期中白天和黑夜的相对长度称

为光周期，植物对光周期中日照时间的长短发生反应的现象，叫光周期现象。

光周期效应 适宜光周期诱导的效果可以在植物体内保留而不致消失，这种现象称为光周期效应。当植物满足了适宜光周期的需要，以后即使处于非诱导周期条件下，仍能开花，而不需要适宜光周期一直持续到植物开花。

光周期诱导 适宜的光周期条件作用于植物，引起相应的导致开花的一系列反应称为光周期诱导。接受光周期的部位是叶、诱导开花部位是茎尖端的生长点。

临界日长 长日植物开花所需要的最短日长与短日植物开花所能忍受的最长日长，均称临界日长。

光周期反应类型 根据植物导致开花所需要的光周期条件的不同而划分的植物类型。其基本类型是长日植物、短日植物和日中植物三种类型。

长日植物 长于临界日长的光周期条件下开花和促进开花的植物。如天仙子的临界日长为11.5小时，只要光周期日照时数超过11.5小时，就能开花。

短日植物 短于临界日长的光周期条件下开花和促进开花的植物。如苍耳的临界日长为15.5小时，只要日照时数不超过15.5小时，苍耳就能开花。

日中性植物 在长、短日照条件下均能开花的植物。如黄瓜、四季豆、番茄等。

临界夜长 指昼夜周期中长日植物开花的最长暗期与短日植物开花所需的最短暗期长度。

暗期间断现象 在昼夜周期的长暗期中的适当时相给于短时间的光照以间断暗期，则会发生短夜效应，即促进长日植物开花，抑制短日植物开花，这种现象叫暗期间断现象。这种现象说明在光周期反应中暗期长短比光期更重要。

光敏色素 光周期反应中，感受适宜光周期的刺激从而引起一系列导致开花的反应的色素，其生色团是一个开链的含有四个吡咯环的化合物，与蛋白质结合定位在膜系统上，有红光吸收型与远红光吸收型两种存在形式。

春化现象与春化作用 有些植物为了开花需要一定时期的低温，这种现象叫春化现象，而低温促进植物开花的作用叫春化作用。只有正在的细胞组织才具有春化的能力。植物体接受低温影响的部位是茎尖端的生长点。

去春化作用 已春化的植物或萌动种子，在春化过程结束之前，如置于高温条件下，春化效果即行消失，这种现象叫去春化作用。

（二）解题指导

1.短日植物苍耳与长日植物天仙子是否都可在14小时的日照条件下开花？为什么？

答：只要昼夜周期的日照时数在长日植物和短日植物的临界日长范围内，则两类植物就可在相同的日照条件下开花。苍耳的

临界日长为15.5小时，只要日照在15.5小时以内，即可开花，天仙子的临界日长为11.5小时，只要日照长于11.5小时，则可开花。14小时日照的光周期，均在这两种植物所要求的临界日长范围内，因此，苍耳和天仙子均可在14小时日照的光周期条件下开花。

2.如何用实验证明植物感受低温刺激进行春化的部位是生长点而不是叶？

答：用局部冷冻处理植物的不同部位，就可发现只有当茎尖生长锥受到低温处理时，才能表现出春化的效果。例如将长日植物芹菜放在高温的温室中，由于得不到春化所需要的低温，即使在长日条件下也不能开花结实。如果用橡皮管将芹菜的生长点缠绕起来，管内不断通过冰冷的冷水流，使茎的生长点处于可以春化的低温条件下，则可以开花。但如果把芹菜放在可以春化的低温条件下，但将茎尖用橡皮管缠绕，并通过温水流，则芹菜不能开花结实。如果将已春化植株的分生组织嫁接到未春化植株上，则被移植的分生组织可以开花，但如将已春化植株的分生组织切除，将未春化分生组织嫁接在其上，则不能引起未春化植株开花，这说明春化的效应只局限于分生组织本身。 3.试述温度对植物光周期现象的影响？

答：温度不但影响光周期通过的迟早，而且可以改变植物对光周期的要求。例如短日植物紫苏，放在8小时日照16小时黑暗条件下，如在暗期的适当时间给于8小时的1～5℃的低温处

理，则不开花。同法处理长日植物则可使长日植物在短日条件下开花，豌豆、黑麦等在较低的夜温下失去对日照长度的敏感而呈现出日中性植物的特性。适当降低夜温，可使短日植物在较长的日照下开花，如烟草的短日品种在18℃夜温下需要短日条件下才能开花，而当低温降低到13℃时，则在16～18小时的长日照条件下也能开花，牵牛花在21～23℃温度下是短日性，而在13℃低温下却表现出长日性。

4.经光周期诱导后，叶内形成诱导顶芽分化的物质，这种物质的运输特点是什么？

答：（1）诱导物质在活细胞内运输，并与生命活动有关。环割可阻止诱导作用的传递，所以诱导物在韧皮部内运输。用蒸汽、冷冻或麻醉剂处理叶柄或茎，也能阻止运输，所以诱导物的运输与生命活动有关。

（2）运输速度低于或接近于有机物的运输速度。 （3）诱导叶能长期保持诱导能力。

5.请根据下表两组实验结果，作出一种植物在光暗交替周期中光暗时间长短与开花的关系的结论。

花序形成的数目与光周期的关系表

暗期 （小时） 8 10 实验光周期中形成的花序数 4小时光照 0 0 16小时光照 0 0 12 14 16 4 5 5 6 7 8 答：（1）该植物的临界夜长为12小时。（2）延长暗期长度可促进开花，因此该植物为短日植物。（3）在满足了对临界暗期需要的条件下，长光照和短光照条件下均能成花，但在光照时间延长的光周期条件下列有利成花。（4）对短日植物来说，在光周期反应中暗期长短比光期更重要。 （三）练习题

1.将北方的冬小麦引种至广东栽培，结果不能抽穗结实，主要原因是： （ ）

A.日照短 B.气温高 C.雨水多 D.光照强

答：B

2.假如要冬梅提前到10月或11月间开花，可对正常生长的梅花提前进行下列处理：

（ ）

A.低温处理 B.高温处理 C.长日照处理 D.短日照处理

答：A

3.光周期刺激的感受部位是： （ ）

A.叶子 B.顶芽 C.叶子和顶芽 答：A

4.冬小麦经过春化作用后，对日照要求是： （ ）

A.在长日照下才能开花 B.在短日照下才能开花 C.在任何日照下都能开花

答：A

5.在自然条件下，光周期诱导所要求的光照强度是： （ ）

A.低于光合作用所需要的光照强度 B.大于光合作用所需要的光照强度

C.等于光合作用所需要的光照强度 答：A

6.利用暗期间断抑制短日植物开花，选择下列哪种光最有效？ （ ）

A.红光 B.蓝紫光 C.远红光 D.绿光 答：A

7．一种植物中，一些生理过程只在植物受到全光谱白光或者其中的红光成分照射时才能进行，其他单色光源则无法产生效应。基于这一点，植物的这一生理过程是由下列哪种物质调节

的？ （ ）

A．叶绿素 B．光敏色素 C．一种类黄酮色素 D．植物生长素或赤霉素

解析：从题意可知，调节这一生理过程的物质具有独特的吸光特征，只吸收红光成分，则该物质为光敏色素。所有能进行光合作用的植物均含有微量的光敏色素。光敏色素是一种能调节植物生长发育的色素蛋白质，它有红光吸收型和远红光吸收型两种类型，可在红光与远红光的照射下发生可逆的转变，从而调节植物开花等一系列生理活动。

答案：B

8．幼苗或吸胀后种子经低温处理后，其开花反应被促进的现象称为 （ ）

A．抗冷锻炼 Ｂ．抗冻锻炼 Ｃ．春化作用 Ｄ．去春化作用

答案：Ｃ

9.用画线连接表明下列植物属何种光周期反应类型： （ ）

棉 花 油 菜 天仙子 长日植物 番 茄 苍 耳 短日植物 豌 豆 烟 草 日中性植物 大 豆 答：

棉 花 油 菜

天仙子 长日植物 番 茄 苍 耳 短日植物 豌 豆 烟 草 日中性植物 大 豆 10．图中A、B、C是对植物进行日照处理的3种方式,甲、乙、丙3种植物在A、B、C不同的处理方式下，开花情况如何？

（1）甲植物为长日照植物，临界日长为8h，则：A ；B ；C 。

（2）乙植物为短日照植物，临界日长为10h，则：A ；B ；C 。

（3）丙植物为短日照植物，临界日长为14h，则：A ；B ；C 。

解析：植物的开花，有的是完全受遗传的控制，例如豌豆只要生长发育到某一阶段，就自然会产生花芽而开花。有些植物则需要光或温度的刺激，才能开花。有些植物的开花，会受每天光照和黑暗交替（即光周期）的影响，这种影响因植物种类的不同而有差异。例如菊花需要较短的日照和较长的黑暗期，所以多在秋季开花。这些需要适宜的日照和黑暗才开花的植物，各有其一定的临界日照。临界日照就是适宜与不适宜开花的光周期的分界，例如白芥菜在日照超过14h便开花，低于14h则不开花，所以白芥菜的临界日长为14h。根据适宜光周期的日照时间和其临

界日长的比较，当光周期的日照时间长于其临界日长时才开花的，称为长日照植物。若日照时间短于其临界日照时才开花，称为短日照植物。例如白芥菜在日照时间超过临界日照14h，就能开花，因此白芥菜为长日照植物。羊带来（一种植物）临界日照为15h。如果每天的日照超过15h，则不能开花，低于15h就能开花，所以羊带来为短日照植物。光周期中的黑暗期对植物的开花比较重要。例如，短日照的光周期，可促使羊带来开花。如果以短暂的黑暗中断光照期，并不影响其开花。但是，若以短暂的光照中断黑暗期，则其不会开花。

答案：（1）开花、开花、不开花；（2）开花、不开花、开花；（3）开花、不开花、开花。 七、植物的抗性生理

冷害 很多热带和亚热带植物不能经受0～10℃低温的影响，这种冰点以上低温对植物所造成的危害叫冷害。

冻害 当温度下降到0℃以下，植物体内发生冰冻，因而受伤甚至死亡，这种现象称为冻害。

过冷作用 一种植物组织（或细胞）的冰点往往低于纯水，当温度缓慢降低时，组织的温度可降低到冰点以下仍不结冰，这种现象称为植物的过冷作用。

抗旱性 是作物的一种适应反应，是指作物具有忍受干旱而受害最小，减产最少的一种特性。

抗寒性 指植物在长期进化过程中所形成的，在生长习性和

生理生化方面所具有的对冬季低温的一种特殊适应能力。

抗冷性 植物对0℃以上（或冰点以上）低温的适应能力叫抗冷性。

抗热性 是指植物对高温（一般超过35℃）所造成的热害的适应能力。抗热性是抗旱性的组成之一。

抗涝性 植物对水分过多的适应能力，称为抗涝性。 抗盐性 植物对土壤盐分过高的适应能力称为抗盐性。 盐害 土壤中可溶性盐类过多对植物的不利影响叫盐害。 生理干旱 由于土壤中可溶性盐类过多，引起土壤水势降低，使植物根系吸收水困难，甚至发生体内水分外渗的受旱现象。寒害也能引起植物产生生理干旱现象。

抗病性 植物对病原微生物侵染的抵抗能力叫做植物的抗病性。

（二）解题指导

1.生物膜结构成分与功能在抗寒性上的作用如何？ 答：生物膜对结冰最敏感，发生冻害时所有的膜(质膜、液泡膜、叶绿体和线粒体膜等)都被破坏。首先是细胞内结冰后膜失去了选择透性，其次，膜质相变使得一部分与膜结合的酶游离而失去了活性。实验发现结冰温度主要是促使了组成膜的蛋白质、脂类的结构变化，如具有不饱和脂肪酸的磷脂的水解、脂类的过氧化作用都可破坏单位膜内脂类分子的排列，引起膜脂类分子层的破裂。经过抗寒锻炼后，由于膜脂中不饱和脂肪酸增多，膜相

变化的温度降低，膜透性稳定，从而可提高植物的抗寒性。此外，低温也会使膜蛋白质大分子解体为亚基，并在分子间形成二硫键，产生不可逆的凝聚变性，使膜受到伤害。经过抗寒锻炼，细胞内的NADPH／NADP的比值增高，ATP含量增高，保护性物质增多，可减少低温对膜表面的伤害。

2.冷害过程中植物体内的生理生化变化有什么特点？ 答：(1)原生质流动减慢或停止；(2)水分平衡失调，失水大于吸水；(3)影响叶绿素的生物合成和光合进程，光合速率减弱；(4)呼吸速率大起大落，一般在低温下呼吸升高；(5)有机物质的分解占优势，蛋白质分解大于合成。游离氨基酸的数量、种类增多，可溶性糖含量也有所提高。 3.干旱对植物的伤害有哪些？

答：干旱对植物带来的最严重的损害是原生质脱水。干旱对植物的伤害，表现如下：

(1)各部位间水分重新分配，水分不足时，不同器官或不同组织间的水分，按各部位的水势高低重新分配，从而引起老叶死亡，小穗和小花的数目因缺水而减少，灌浆也会受阻。(2)细胞膜在干旱伤害下，失去半透性，引起胞内氨基酸、糖类物质的外渗。(3)呼吸作用因缺水而增强，而氧化磷酸化解偶联，能量多以热的形式消耗掉，影响了正常的生物合成过程。(4)光合作用急剧下降，主要是由于缺水导致气孔关闭，降低了对CO2的同化效率，缺水时叶绿素合成受阻，放氧现象明显减弱。(5)蛋白质分解加

强，蛋白质的合成过程削弱，脯氨酸大量积累。(6)核酸代谢受到破坏，干旱可使植株的DNA、RNA含量下降。主要原因是核酸的分解过程加强而合成作用减弱，内质网上核糖体也显著减少。(7)干旱还可以引起植物激素变化，最明显的是ABA含量增加。另外，干旱还会引起机械损伤。

总之，干旱对植物的伤害可概括为直接伤害和间接伤害。直接伤害是细胞脱水直接破坏 了细胞结构，而引起细胞受害死亡。间接伤害是由于细胞脱水而引起的代谢失调，缺乏营 养，影响了生长，加速了衰老和死亡。

4.植物抗旱的生理基础如何？如何提高植物的抗旱性？ 答：植物抗旱的生理基础可概括为：

(1)保持细胞有很高的亲水能力，防止细胞严重脱水，这是生理性抗旱的基础。最关键的是在干旱条件下，水解酶类如RNA酶、蛋白酶、脂酶等，保持稳定，减少生物大分子的降解，这样既可以保护原生质体，主要是膜结构不受破坏，又可使细胞内有较高的粘性与弹性，粘性增高可加强细胞保水能力，弹性增高则可防止细胞失水时的机械损伤。原生质结构的稳定就可使得光合作用与呼吸作用在干旱下仍维持较高水平。(2)脯氨酸的积累有利于植物的抗旱，另外，在缺水条件下脱落酸增多，可引起气孔关闭，可以调节植物体内的水分平衡。(3)生育期的影响，植物在水分临界期是抗旱力最弱的时期，一般作物在萌发与分蘖期抗旱性较强，在花芽分化期，生殖器官形成期抗旱性弱。

提高植物抗旱性的途径：(1)选育抗旱品种是一条重要途径；(2)进行抗旱锻炼如“蹲苗”，“双芽法”等；(3)化学诱导，如用O.25%CaCl2溶液浸种20小时可以提高作物抗旱性；(4)增施磷钾肥，可提高作物抗旱性；（5)使用生长延缓剂(如ABA)和抗蒸腾剂如硅酮、阿特津、苯汞乙酸(PMP)等都有降低植物蒸腾失水的作用。

5.植物耐盐的生理基础如何？如何提高植物的抗盐性？ 答：植物耐盐生理是通过细胞的渗透调节以适应已进入细胞的盐类。当小麦遇到盐分过 高时，可以吸收离子积累在细胞的液泡中，通过细胞渗透势，水势的降低，以防止细胞脱水。在渗透调节中主要是K的主动吸收，以K来调节细胞的渗透势。有些植物是通过积累有机物调节渗透势。如耐盐的绿藻在高浓度的NaCl溶液中；其90%光合产物都是乙二醇，以此来调节细胞的渗透势。

植物耐盐的另一种方式是消除盐对于酶或代谢产生的毒害作用，抗盐的植物表现在高盐下往往抑制某些酶的活性，而活化另一些酶，特别是水解酶活性。耐盐的玉米、向日葵在NaCl诱导下可以提高光合磷酸化作用，大麦幼苗在盐渍条件下仍保持丙酮酸激酶的活性。由此可见，抗盐植物在代谢上的特点是在高盐下保持一些酶活性稳定。

植物耐盐的第三种方式是通过代谢产物与盐类结合，减少离子对原生质的破坏作用，如抗盐植物中广泛存在的清蛋白，它可

+

+

以提高亲水胶体对盐类凝固作用的抵抗力，避免原生质受电解质影响而凝固。

提高植物抗盐性的途径：选育抗盐性较强的作物品种，是提高作物抗盐性的主要途径，如抗盐性强的蓖麻中所含不饱和脂肪酸显著高于抗盐性弱的。另外，抗盐性强的植物的原生质膜对盐的透性差，吸收的盐类就少于抗盐性弱的。其次，通过插种前盐溶液浸种锻炼，对提高农作物的抗盐性很有效。

6.涝害对植物的影响如何？植物抗涝性的生理基础是什么？ 答：水分过多对植物影响的核心是液相代替了气相，使植物生长在缺氧环境中而产生了一系列的影响：

(1)涝害缺氧可以降低植物的生长量，而且在缺氧条件下对亚细胞结构也发生了不利的影响，如线粒体发育不良。(2)在淹水缺氧情况下，光合作用明显下降。(3)涝害还会引起植株发生营养失调，一是由于缺氧降低了根对离子的吸收能力，二是由于嫌气性微生物的活动产生大量的二氧化碳与还原性的有毒物质，影响植物根系的吸收活性。同时淹水后，土壤酸度增加。会引起硝化作用受阻，可溶性锰、锌、铁增多，易流失，植物也会因此而吸收过多，引起植物中毒，死亡。

植物抗涝性的生理基础：首先是与植物对缺氧的适应能力有关。很多植物可以通过胞间空隙系统把地上部分吸收的氧输入到根或缺O2的部位。凡是胞间空隙发达的作物抗涝性较强。另外，柳树一类耐涝的植物对缺氧的适应机理是在呼吸作用中利用NO3

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作为O2的供体，即以NO3的O2作为电子的受体，以适应O2的不足，受涝时这类植物可提高对NO3的吸收补偿O2的不足。 其次，植物真正对缺氧忍耐是通过代谢的变化，因为缺O2对植物的危害主要是无氧呼吸产生的有毒物质，耐缺氧的植物生理生化机理就是要消除有毒物质的积累或者对有毒物质具有忍耐能力。减少有毒物质积累的最好适应是改变呼吸途径，湿生植物一般是PPP途径占优势，这样就可以从根本上消除有毒物质积累。另外，还可以通过代谢来破坏或控制有毒物的合成，如有的植物缺乏苹果酸，控制由苹果酸形成丙酮酸，从而防止了乙醇的积累，另一些耐湿植物可通过提高乙醇脱氢酶的活性，以减少乙醇的积累。还有的植物可以控制有毒物质的产生，如有的耐湿植物在缺氧下体内还原酶(NR)、谷氨酸、乳酸脱氢酶的活性增高，可消耗过剩的NADH，以节制乙醇的合成。 （三）练习题

1.植物受旱时，永久萎蔫与暂时萎蔫的根本差别在于： （ ）

A.蛋白质变性 B.激素变化 C.氨基酸的积累 D.原生质的脱水

答：D

2.在植物受旱情况下，有的氨基酸会发生积累，它是： （ ）

A.赖氨酸 B.脯氨酸 C.精氨酸 D.天冬

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氨酸

答：B

3.抗寒性无论是强或弱，植物的呼吸速率在低温下都是： （ ）

A.降低的 B.升高的 C.变化不大的 答：B

4.同一作物不同生育时期抗涝程度不同，在水稻一生中受害最严重的是： （ ）

A.苗期 B.拨节至幼穗分化初期 C.幼穗形成期至孕穗中期 D.抽穗期至开花期 答：C

5.盐分过多对植物呼吸作用的影响是： （ ）

A.呼吸增高 B.呼吸降低 C.呼吸变化不大 D.呼吸先降后升

答：A

6.植物受到SO2污染后，其体内会出现植物激素增加的现象。这种激素是： （ ）

A.ABA B.IAA C.乙烯 D.GA 答：C