植物生理学知识总结

植物生理学：研究植物生命活动规律的科学，内容大致分为生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递和信号转导

水分在植物生命活动中的作用

1) 水分是细胞质的主要成分2) 水分是代谢作用过程的反应物质

3) 水分是植物对物质吸收和运输的溶剂4) 水分能保持植物的固有姿态

水势：是每偏摩尔体积水的化学势差（水分子从体系中逃逸的能力）

注：纯水的水势定为零，溶液的水势就成负值，溶液越浓，水势越低

渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象

渗透系统：一个具有液泡的植物细胞，与周围溶液一起，便构成了一个渗透系统

根压：靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力（包括伤流和吐水）

伤流：由于根压作用，从植物伤口或折断的部位流出液体的现象

吐水：由于根压作用，从叶尖或叶边缘的水孔流出液滴的现象

蒸腾拉力：叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。同理，旁边细胞又从另一个细胞取得水分，如此下去，便从导管要水，最后根部就从环境吸收水分，这种吸水的能力完全是由蒸腾拉力所引起的

影响根系吸水的土壤条件

1) 土壤中可用水分2) 土壤通气状况3) 土壤温度4) 土壤溶液浓度

蒸腾作用：是指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶片），从体内散失到体外的现象（分为角质膜蒸腾和气孔蒸腾）

蒸腾作用的生理意义

1) 蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力2) 蒸腾作用对矿物质和有机物的吸收，以及这两类物质在植物体内的运输都是有帮助的3) 蒸腾作用能够降低叶片的温度

气孔——蒸腾过程中水蒸气从体内排到体外的主要出口，也是光合作用和呼吸作用与外界气体交换的大门。气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节，但调节保卫细胞水势的途径比较复杂。

影响蒸腾作用的因素：

1) 外界条件

a) 光照——光照促使气孔开放，蒸腾作用增强b) 空气相对湿度——空气相对湿度增大，蒸腾作用减弱c) 温度——大气温度增高，蒸腾作用增强d) 风——微风促进蒸腾；强风抑制蒸腾

2) 内部因素

a) 气孔频度（每平方厘米叶片的气孔数）b) 气孔大小

c) 叶片内部面积大小（内部面积指细胞间隙的面积）

必需元素

1) 完成植物整个生长周期不可缺少的

2) 在植物体内的功能是不能被其他元素代替的

3) 这种元素对植物体内所起的作用是直接的

溶液培养法：是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法

被动运输：转运过程顺电化学梯度进行，不需要代谢供给能量。

主动运输：转运过程逆电化学梯度进行，需要代谢供给能量。

胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程

离子的选择吸收：植物对同一溶液中不同离子或同一盐分中的阴、阳离子吸收比例不同的现象

单盐毒害：任何植物，假若培养在某一单盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡。

影响根部吸收矿质元素的条件

1)温度在一定范围内，根部吸收矿质元素的速率随土壤温度的增高而加快，因为温度影响了根部的呼吸速率，也即影响主动吸收。

2)通气状况在一定范围内，氧气供应越好，根系吸收矿质元素就越多。

3）溶液浓度在外界溶液浓度较低的情况下，随着溶液浓度的增高，根部吸收离子的数量也增多，两者成正比。

4)氢离子浓度组成细胞质的蛋白质是两性电解质，在弱酸性环境中，氨基酸带正电荷，易于吸附外界溶液中的阴离子；在弱碱性环境中，氨基酸带负电荷，易于吸附外界溶液中的阳离子。

生物固氮：某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。

合理施肥

光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2 和水，制造有机物质并释放氧气的过程。光合作用的重要性：①把无机物变成有机物②蓄积太阳能量③环境保护

植物的叶色秋天、气温下降或叶片衰老时，叶绿素的数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。至于红叶，因秋天降温，体内累积了较多糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成较多的花色素苷（红色），叶子就呈红色。

黄化：缺乏任何一个条件而阻止叶绿素形成，是叶子发黄的现象

光和磷酸化：是指在光合作用中由光驱动并贮存在跨类囊体膜的质子梯度的能量把ADP 和磷酸合成为ATP 的过程。

C3植物、C4植物和CAM植物的生理特征及光合特征的比较

C3植物大多是单子叶植物,碳三植物的co2补偿点高,光呼吸作用强.吸收的co2直接进入卡尔文循环.

C4植物大多是开花植物（生长于干旱地区）,co2补偿点低,可以利用细胞间的co2进行光合作用.因为c4植物处于干旱地区,蒸腾作用压力过大,会使其气孔关闭.较c3其co2固定率高.

CAM植物大多是多浆液植物与C3,C4不同的是它在夜间吸收二氧化碳,在有光条件下释放二氧化碳,最后形成CH2O.

光呼吸：所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光合作用一个损耗能量的副反应。

光补偿点：同一叶子在同一时间内，光和过程中吸收的CO2 与光呼吸和呼吸作用过程中放出的CO2 等量时的光照强度。

CO2 补偿点：当光和吸收的CO2 量等于呼吸放出的CO2 量，这时外界CO2 含量。

光饱和点：当达到某一光强度时，光和速率不再增加时的光强。

有氧呼吸：指生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物彻底氧化分解，放出二氧化碳并形成水，同时释放能量的过程

无氧呼吸：一般指在无氧条件下，细胞把某些有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放能能量的过程

呼吸作用的生理意义1) 提供植物需要的能量2）为其他化合物合成提供原料3) 呼吸作用可增强植物的抗病能力

抗氰呼吸的生理意义1）利于授粉2）能量溢流3）增强抗逆性

氧化磷酸化：在生物氧化中，电子经过线粒体电子传递链传递到氧，伴随ATP合酶催化，使ADP和磷酸合成ATP的过程

末端氧化酶：把底物的电子传递到电子传递系统的最后一步，把电子传递给分子氧并形成水或过氧化氢的酶

外界条件对呼吸速率的影响

1) 温度温度通过影响细胞内与呼吸作用有关的酶的活性来影响细胞的呼吸作用.温度过低或过高都会影响细胞正常的呼吸作用.在一定温度范围内,温度越低,细胞呼吸越弱；温度越高,细胞呼吸越强.

2) 氧氧气充足,则无氧呼吸将受抑制；氧气不足,则有氧呼吸将会减弱或受抑制.

3）二氧化碳环境CO2浓度提高,将抑制细胞呼吸,可用此原理来贮藏水果和蔬菜.

4）机械损伤显著加快组织的呼吸速率

呼吸作用与农业生产的关系

在作物栽培上，许多措施都是为保证正常呼吸的进行，如水稲田里要适时晒田。其次是粮食贮藏时，要干燥通风、降温，以降低呼吸速率，保证其品质。在果蔬贮藏方面，注意轻度干燥、降温、降低氧浓度以降低呼吸，也可采用“自体保藏法”抑制呼吸作用，达到延长贮藏时间的目的。

合理施肥的生理基础

施肥的目的是为了满足作物对矿质元素的需要,肥料要施得及时而合理,首先应了解作物需肥规律,方能达到预期效果。

作物需肥特点

1）不同作物或同一作物的不同品种需肥情况不同2）作物不同,需肥形态不同

3）同一作物在不同生育期需肥不同

追肥的形态指标根据作物的长势长相和叶色变化判断作物的营养状况,从而补充作物所缺肥料。

1）长相2）叶色

追肥的生理指标根据作物生理状况来判断作物营养水平的指标

1）营养元素诊断2）酰胺含量3）酶活性

发挥肥效的措施

1）适当灌溉2）适当深耕3）改善施肥方式

初级代谢产物：光合作用的直接产物

次级代谢产物：由糖类等有机物次级代谢衍生出来的物质

（3类产物：萜类、酚类和含氮次级代谢产物）

萜类对植物的作用：

1）某些萜类影响植物的生长发育

2）许多植物的萜类有毒

类黄酮类的功能：

1）呈现颜色类黄酮包括各种有色的物质，其中最普遍的的有色类黄酮是花色素苷

2）防御伤害黄酮类和黄酮醇类积累在叶和茎的表皮层

植物生长物质：是一些调节植物生长发育的物质

植物激素：是指一些在植物体内合成，并从生产之处运输到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物

植物生长调节剂：是指一些具有植物激素活性的人工合成的物质

生长素极性运输：是指生长素只能从植物体的形态学上端向下端运输

生长素的生理作用和应用

1）促进作用：促进细胞分裂，维管束分化，茎伸长，叶片扩大，顶端优势，种子发芽，侧根和不定根形成，根瘤形成，偏上性生长，形成层活性，光合产物分配，雌花增加，单性结实，子房壁生长，乙烯生产，叶片脱落，伤口愈合，种子和果实生长，坐果等

2）抑制作用：抑制花果脱落，侧枝生长，块根形成，叶片衰老等

不同器官对生长素的反应敏感程度也不一样，根最敏感，其最适浓度是1010-mol/L左右；

茎最不敏感，最适浓度是104-mol/L左右；芽居中，最适浓度是108-mol/L

赤霉素在啤酒生产上可促进麦芽糖化。赤霉素诱发α-淀粉酶的形成这一发现，已被应用到啤酒生产中

细胞分裂素的生理作用

1）促进作用：促进细胞分裂，细胞膨大，地上部分化，侧芽生长，叶片扩大，叶绿体发育，养分移动，气孔张开，偏上性生长，伤口愈合，种子发芽，形成层活性，根瘤形成，果实生长，某些植物坐果

2）抑制作用：抑制不定根形成和侧根形成，延缓叶片衰老

有机物的转变：

1）种子萌发时，其主要贮藏物质——淀粉在淀粉酶、脱支酶、麦芽糖酶作用下水解成葡萄糖

2）脂肪在脂肪酶的作用下，水解成甘油和脂肪酸

3）蛋白质被蛋白酶分解成小肽被太酶完全水解成氨基酸（水解蛋白质的酶有两大类：蛋白酶和肽酶）

种子的寿命：种子寿命长短和种子贮藏条件有关。如果种子在干燥状态下保存，寿命较长，在湿润状态下则易失去活力（即发芽力）。外界温度低，则种子寿命长，反之则短。在高温多湿条件下，呼吸强烈，消耗种子中贮藏的养分；呼吸放出较多能量，产生高温，伤害种胚，所以容易丧失生活力。

细胞全能性：植物体的每个细胞都携带一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。

植物组织培养：指在控制的环境条件下，在人工培植的培养基中，将离体的植物细胞、组织或器官进行培养的技术。这种技术的理论依据是细胞具有全能性。利用植物组织培养技术可从单个植物细胞，培养出许多植株。

生长大周期：茎生长的3个阶段综合起来

根和地上部的相关性

主茎和侧枝的相关性

顶端优势：当胚形成后，顶端部位就开始影响旁侧部位。顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象

营养生长和生殖生长的相关性

光对植物的生长发育影响主要有两个方面：

①光是绿色植物光合作用必需的②光调节植物整个生长发育，以便更好地适应外界环境这种（依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，称为光形态建成

向性运动：由光、重力等外界刺激而产生的，它的运动方向取决于外界的刺激方向。

感性运动：由外界刺激或内部时间机制而引起的，外界刺激方向不能决定运动方向。

向性运动的三个步骤：1）感受，从感受到外界刺激2）传导，将感受到的信息传导到向性发生的细胞3）反应，接受信息后就弯曲伸长

感性运动分为生长性运动（不可逆的细胞伸长）、紧张性运动

偏上性：叶片、花瓣或其他器官向下弯曲生长的特性

偏下性：叶片和花瓣向上弯曲生长的特性

感夜行：植物体局部，特别是叶和花，能接受光的刺激而做出一定反应

感热性：植物由温度变化引起反应的生长或感性运动

感震性：由于震动导致细胞膨压变化而引起的植物器官运动

生理钟：生物因对昼夜的适应而产生生理上有周期性波动的内在节奏

春化作用：低温诱导植物开花的过程

光周期现象：植物对白天和黑夜相对长度（光周期）的变化发生反应的现象。

对多数植物来说，特别是一年生和二年生植物，当同一种植物生长在特定的纬度的时候，每年都大约在相同的日子开花

短日植物：必须短于其临界日照长度的日照才能开花的植物

长日植物：必须长于其临界日照长度的日照才能开花的植物

日中性植物：在任何日照条件下都可以开花的植物。

长短日照植物：长日照对大叶落地生根有花诱导作用，但在诱导过程完成后如继续在长日照下，则不能形成器官，只有用短日照处理才能成花

短长日照植物：花的诱导是在短日照条件下完成，而花器官的形成要求长日照

春化和光周期理论在农业上的应用

①春化处理使萌动种子通过春化的低温处理

②控制开花光周期的人工控制，可以促进或延迟开花

③引种

种子成熟生理：种子的成熟过程，实质上就是胚从小长大，以及营养物质在种子中变化和积累的过程。种子成熟期间的物质变化，打一个种子萌发时期的变化相反，植株营养器官的养料，以可溶性的低分子化合物状态（如蔗糖、氨基酸等形式）运往种子，在种子中逐渐转化为不溶性的高分子化合物（如淀粉、蛋白质和脂肪等），并且积累起来。

呼吸跃变：当果实成熟到一定程度时，呼吸速率首先是降低，然后突然升高，之后又下降的现象，便称为呼吸跃变。（人工催熟）

控制气体法：将番茄贮存在大塑料帐篷内，控制帐内空气氧气含量为2%～5%，二氧化碳含量为0.2%～2%，可延迟呼吸跃变的到来，从而延长番茄贮存期。

种子的休眠：成熟种子、鳞茎和芽在合适的萌发条件下仍不萌发的现象称为休眠。

种子萌发的原因和破除：1）种皮限制2）种子未完全后熟

3）胚未完全发育4）抑制物质的存在

植物的衰老：是指细胞、器官或整个植株生理功能衰退,趋向自然死亡的时相。

植物衰老的原因：1）营养亏缺理论认为,在自然条件下,一稔植物一旦开花结实后,全株就衰老死亡。2）植物激素调控理论认为,一稔植物的衰老是由一种或多种激素综合控制的。

胁迫：使同一地区年四季也有冷热旱涝之分对植物产生伤害的环境称为逆境

胁迫包括生物胁迫和非生物胁迫。

生物胁迫：病害、虫害和杂草。

非生物胁迫：寒冷、高温、干旱、盐渍、水涝等。

植物的抗逆性：对不良环境的适应性和抵抗力

植物抗性有两种形式：

1）避逆性：即植物整个生育期不与逆境相遇,例如沙漠中的植物只在雨季生长。

2）耐逆性：即植物通过自身的形态和代谢来忍耐逆境,大多数植物属于此类。

渗透调节：通过加入或去除细胞内的溶质,从而使细胞内外的水分相互平衡的现象,称为渗透调节。

脱落酸在交叉适应中的作用：植物处于零上低温、高温、干旱或盐渍条件下,能提高植株对另外一些逆境的抵抗能力,这种与不良环境反应之间的相互适应作用,称为植物中的交又适应。

植物的抗冷性应用：低温胁迫对植物的危害,按低温程度和受害情况,可分为冷害(零上低温)和冻害(零下低温)两种

冷害：在零上低温时,虽无结冰现象,但能引起喜温植物的生理障碍,使植物受伤甚至死亡,这种现象称为冷害。

提高作物抗旱性的途径：1）抗旱锻炼：在种子萌动期予以干旱锻炼，可以提高抗旱能力。2）合理施肥：合理施用磷钾肥,适当控制氮肥,可提高作物的抗旱能力。3）施用抗蒸腾剂：抗蒸腾剂是一些能降低蒸腾作用的化学药剂。

植物的抗涝性：水分不足固然对植物的生长不利,但水分过多对植物也有害。水分过多对植物之所以有害,并不在于水分本身,因为植物在溶液中还是能正常生长的(如溶液培养),而是由于水分过多,引起缺氧,从而产生一系列危害。水分过多对植物的伤害分为湿害和涝害两种。（1.湿害：指土壤水分达到饱和时对旱生植物的伤害。2.涝害：指地面积水,淹没了作物一部分或全部而造成的伤害。）

植物的抗盐性：一些干旱和半干旱地区,由于蒸发强烈,地下水上升,把水中所含盐分残留在土壤表层。加上降水量小,不能把土壤表层的盐分淋溶排走,致使土壤表层盐分越来越多。些海滨地带地下水位较高或海水倒灌,土壤表层也会累积较多盐分。土壤盐分过多对植物造成的危害,称为盐害，也称盐胁迫。自然界中造成盐胁迫的盐分主要是NaCl、Na2SO4、Na2CO3、Nahco3。