《植物生理学》期末考试复习题及参考答案

植物生理学复习题

（课程代码212187）

一、名词解释

1.光合单位

在类囊体膜上存在的完成一次光合作用的最小结构单位，由作用中心色素和辅助色素构成。

2.量子产额

是指每吸收一个光量子通过光合作用所产生的氧气的分子数，又称为量子效率。

3.辅助色素

是指只能吸收和传递光能，不具有光化学活性的叶绿体色素，又称为聚光色素。

4.作用中心色素

是指在光合作用中心的少数特殊状态下能产生光化学反应的叶绿素a分子。

5.光能利用率

光能利用率是指单位时间内单位土地面积上的作物光合作用所累积的能量，与同一时间内照射在同一土地面积上的日光能的比率。

6.水势

在标准状态下，每偏摩尔水的体积的溶液化学势与每摩尔体积的纯水的化学势只差，称为水势。

7.安全含水量

是指粮食种子安全贮藏的最大含水量。

8.水通道蛋白

在生物膜上存在的允许水分子自由通过的有高度专一性的蛋白质，有利于细胞的水分吸收。

9.蒸腾作用

是指植物体内的水分以气体状态通过植物体表面散失到外界的过程。通常气孔蒸腾是蒸腾作用的主要方式。

10.主动吸水

是指植物细胞通过增强代谢活动消耗能量吸收水分的方式。

11.水分临界期

是指植物对水分缺乏最敏感最容易受到伤害的时期，此时缺水，将会对植物产生无法弥补的危害甚至不能完成生活史。

12.植物必需元素

是指植物生长发育必不可少的元素，一旦缺乏，植物将不能正常生长发育和完成生活史。

13.需肥临界期

是指植物对矿质元素缺乏最敏感最容易受到伤害的时期，此时缺少，将会对植物产生无法弥补的危害甚至不能完成生活史。

14.交换吸附

是指植物根系通过与土壤溶液中的离子通过交换吸附离子到根系表面的吸收矿质营养的方式。

15.呼吸速率

呼吸速率是指在一定温度条件下，单位重量的植物组织在单位时间内所吸收的氧或释放的二氧化碳量。

16.温度系数

温度系数是指温度每增加10℃，呼吸速率增加的倍数。

17.呼吸商

呼吸商是指植物呼吸时释放的二氧化碳与吸收氧的摩尔数之比。

18.无氧呼吸熄灭点

无氧呼吸随氧浓度的升高而减弱，当氧浓度增加到某一点时，无氧呼吸消失，这一氧浓度，称为无氧呼吸熄灭点。

19.光呼吸

在光照条件下，植物绿色细胞进行光合作用的同时，还存在一个吸收氧分解有机物质释放二氧化碳的过程称光呼吸。

20.转移细胞

在共质体与质外体途径交换中，那些细胞壁和质膜伸入细胞质内的细胞，在同化物的运输中又重要作用。这种细胞称为转移细胞。

21.共质体

是指由原生质体和胞间连丝构成的物质运输体系。

22.质外体

是指有细胞间隙和细胞壁空隙组成的物质运输体系。

23.生理酸性盐

对植物对同一盐分阴阳离子的吸收大于阴离子，导致土壤溶液变酸的盐分。

24.离子拮抗

如果在单盐溶液中加入少量的其它盐类，单盐毒害现象便会消失。这种离子间能够相互消除毒害的现象，称为离子拮抗。

25.单盐毒害

如果用只含一种盐的溶液培养植物时，即使这种盐类对植物生活是必需的，也会引起植物生长不正常，表现出毒害作用。这种现象称单盐毒害。

26.最高生产效率期

是指在作物的某个时期施肥营养效果最好，最有利于增加产量的时期，称为最高生产效率期。

27.花熟状态

植物开花之前达到的能够感受外界环境条件刺激，诱导开花的生理状态称为花熟状态。

28.抗逆性

抗逆性是指植物对逆境的抵抗和忍受的能力。

是指植物遇到不良环境时，通过调节代谢反应，以阻止、降低和修复逆境伤害的抗逆方式。

30.交叉适应

交叉适应是指由一种逆境条件引起的生理生化变化能增强植物对另一种逆境的抵抗能力，这种植物对各种逆境因素的相互适应作用称为交叉适应。

31.双受精作用

有的植物受精过程中，花粉中的一个精核与卵细胞融合形成合子，一个精核与极核细胞融合形成胚乳的过程，称为双受精作用。

32.集体效应

集体效应是指在单位面积的柱头上承载的花粉数越多，花粉萌发越快，萌发率也越高。

33. 脱落

脱落是指植物的器官在衰老过程中自然脱离母体的现象。

34.临界夜长

临界夜长是指光暗周期中，短日植物能开花的最小暗期长度或长日植物能开花的最大暗期长度。35.春化作用

是指低温影响植物发育、促进植物开花的作用，有的植物必须经历一段时间的低温处理才能正常生长发育。

36.光周期现象

是指植物必须在适宜的光周期条件下才能正常发育和开花的现象。

37.植物激素

是指由植物本身合成的，数量很少的，能从生成处运输到其他部位，显著调控植物生长发育的微量有机物质。

38. 植物生长物质

是在较低浓度的情况下，能对植物生长发育产生显著调控作用的有机物质，主要包括内源的植物激素与植物生长调节剂。

39.植物生长调节剂

是指人工合成的具有植物激素类似生理作用，能调节植物生长发育的微量有机物质。

40.分化

来自同一合子或遗传上同质的细胞转变为形态上、功能上以及化学组成上异质的细胞的过程称为分化。

41.需光种子

指有些植物的种子必须接受光照的刺激才能萌发，这样的种子称为需光种子。

42.源与库

植物合成和提供有机物质的部位，称为源。接纳、消耗和储藏有机物质的部位，称为库。

1.水分对植物有哪些生理生态作用？

答：水分在植物体内的生理生态作用主要有以下几方面：

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水分能保持植物固有的姿态。

⑤水可以调节植物的体温。

4. 简述蒸腾作用的重要生理意义。

答：蒸腾作用的重要生理意义如下：

①蒸腾作用是植物吸收水分和运输水分的重要动力。特别是高大的树木，依靠蒸腾作用强大的拉力，才能促使水分顺利地吸人体内并输送到地上部，同时溶于其中的营养物质也随波流上运，供各器官生命活动的需要。

②蒸腾作用有降低植物体和叶面温度的效应。叶片吸收的太阳能大部分转变为热能，倘若植物没有降温的相应措施，叶片必然会被灼伤。在蒸路过程中，水从液态变为水蒸气时需要吸收热量，这样，能降低叶面温度。

5.试述根毛区作为根系吸水主要部位的原因。

答：根毛区作为根系吸水主要部位的原因如下：

①根毛是根表皮细胞的突起可以大大增加根的吸收面积。

②根毛细胞的尖端分泌粘液，在土粒与根毛之间有粘液层，使根毛紧密地与土壤颗粒接触，更有利于根毛吸水。

③在根毛区的初生木质部已经分化，次生木质部也已开始分化，这些输导组织的形成有利于水分的纵向运输。

6. 简述植物在环境保护中的作用。

答：植物在环境保护中的作用有以下两个方面：

①净化环境。植物可以吸附粉尘、减少噪音、吸收有毒的物质。被吸收的污染物，有些形成络合物而降低毒性。

②监测环境。利用对某种污染物敏感的植物，来指示环境中污染物的种类和含量，为防治污染提供信息。

7. 简述种子萌发的三个阶段及其代谢特点。

答：种子萌发可分为吸胀、萌动、萌芽三个阶段。

①吸胀阶段的代谢特点是物理性吸水占主导地位，吸水速度迅速增大，原生质开始活法。

②萌动阶段是生化变化占主导地位，吸水趋于停滞。

③萌发阶段是生长器官中物质的合成与器官生长占主导地位，吸水速度继续增加。

8．植物细胞质壁分离在科研和实践中有哪些应用？

答：质壁分离在科研和实践中的应用有以下几个方面：

①用于判断细胞的死活：已发生膜破坏的死细胞，膜半透性丧失，不产生质壁分离现象。

②用于测定细胞的渗透势：使细胞处于初始质壁分离状态的溶液水势与该细胞的渗透势相等。

③用于研究原生质层对物质的透性：利用速度来判断物质透过细胞的速率，同时可以比较原生质粘度大小。

④用于分离得到完整的原生质体。

9．马铃薯的一块茎和植株相连的韧皮部横断面面积为0.0042cm2，块茎经100d生长，鲜重为200g，其中25%为有机物，计算比集转运速率。

答：比集转运速率＝运转的干物质量/(韧皮部横切面积×时间)

＝(200g×0.25)/(0.0042cm2×24h·d-1×100d)

≈4 g·cm-2·h-1

10．糖酵解途径产生的丙酮酸可能进入哪些反应途径？

答：糖酵解的产物丙酮酸可以通过的代谢途径如下：

①在无氧条件下，丙酮酸进入无氧呼吸的途径，转变为乙醇或乳酸等

②在有氧气条件下，丙酮酸进入线粒体，通过三羧酸循彻底氧化分解为CO2和水

③丙酮酸也可参于氮代谢，用于氨基酸的合成等。

11．请分析水稻秧苗栽插后叶色会先落黄后返青的原因。

答：原因有以下几个方面：

①水稻的叶片颜色变化与叶绿素的合成与分解有关。

②因移栽造成根系受伤，影响水分吸收，叶绿素合成减少，还会因为缺水使叶绿素分解加剧。

③因移栽造成根系受伤，影响N、Mg等与叶绿素合成必需的矿质元素的吸收，导致叶绿素合成减少。

④新生的叶片向老的叶片争夺N和Mg等营养，导致老叶叶绿素分解加剧，老叶迅速变黄。

⑤当根系恢复生长后，新根能从土壤中吸收N、Mg等必需元素，使叶绿素合成恢复正常。随着新叶的生长，植株的绿色部分增加，秧苗返青。

12．束缚态生长素有哪些方面的生理作用？

答：①作为生长素的贮藏形式。

②作为生长素的运输形式。

③可以解除高浓度生长素对植物发育的毒害，有解毒作用。

④防止生长素的氧化。

⑤调节植物体内自由生长素含量。

13．植物细胞信号转导分为哪几个阶段？

答：细胞信号转导可以分为4个步骤：

①信号刺激：

信号分子（包括物理信号和化学信号）与细胞表面的受体（G-蛋白连接受体或类受体蛋白激酶）结合

②跨膜信号转换

信号与受体结合之后，通过受体将信号转导进入细胞内。

③细胞内的信号传递与放大

信号经过跨膜转换进入细胞后，还要通过胞内的信号分子或第二信使进一步传递和放大，主要是蛋白可逆磷酸化作用，即胞内信号转导形成网络的过程。

④最终细胞产生生理生化反应，甚至形态结构产生变化。

7．引起种子休眠的原因有哪些方面？

答：种子休眠的原因有以下几个方面：

①胚未发育完全。

②胚未完成后熟作用。

③种皮的限制。

④抑制物的存在。

14．如何协调营养生长和生殖生长以达到植物栽培上的目的?

答：①加强肥水管理，防止营养器官的早衰。

②控制水分和氮肥的使用，防止营养器官生长过旺

③在果树生产中，适当疏花、疏果使营养平衡，并有积余，以便年年丰产，消除"大小年"。

④对于以营养器官为收获物的植物，如茶树、桑树、麻类及叶菜类，则可通过供应充足的水分，增施氮肥，摘除花芽，解除春化等措施来促进营养器官的生长，而抑制生殖器官的生长。

15．植物衰老时发生了哪些生理生化变化？

答：植物衰老的生理生化变化是：

①光合速率下降。这种下降不只表现在衰老叶片上，而且整株植物的光合速率也降低。叶绿素含量减少、叶绿素a/b比值减少。

②呼吸速率降低。先下降、后上升，又迅速下降，但降低速率较光合速率降低为慢。

③核酸、蛋白质合成减少。降解加速，含量降低。

④酶活性变强。如核糖核酸酶，蛋白酶等水解酶类活性增强。

⑤促进生长的植物激素如IAA、CTK、GA等含量减少，而诱导衰老和成熟的植物激素ABA和乙烯含量增加。

⑥细胞膜系统破坏。透性加大，最后细胞解体，保留下细胞壁。

16．从叶片中提取出完整的叶绿体，在叶绿体的悬浮液中加入CO2底物，给予照光，若有氧气的释放，并且光合放氧速率接近于活体光合速率的水平，这就证明叶绿体是进行光作用的细胞器。

17．呼吸作用在农业生产中有哪些方面的应用？试举例说明。

呼吸作用在农业生产上的应用可归纳如下：

①呼吸作用在作物栽培上的应用，如利用薄膜育秧就是调节的温度，保证根系和幼苗有正常的呼吸作用；

②在农产品贮藏上的应用：如红苕进行高温大屋窖贮藏，高温的目的就是较低水份含量，调节呼吸作用，加速受伤的薯块的伤口愈合，不会发生无氧呼吸，在高温后维持适宜的温度。

③在农产品加工上的应用：例如利用发酵的原理生崐产咸菜、泡菜等，调节好微生物的呼吸作用进行醋、酒等的生产。所以呼吸作用在生产实际中有广泛的应用。

18．将一个植物细胞放入纯水中，其水势组成和体积如何变化？

答：①由于细胞的水势低于纯水的水势，因此细胞会吸水。

②细胞吸水会使渗透势增高。

③导致细胞的水势增高。

④细胞的体积会逐渐变大。

⑤压力势也会逐渐增加。

19．分析水分亏缺影响光合作用的原因。

答：缺水影响光合作用的主要原因如下：

①缺少光合作用进行的原料和溶剂。

②气孔关闭，影响二氧化碳吸收。

③光合产物输出减慢，抑制光合反应的速率。

④光合机构受损。

⑤叶片生长缓慢，光合面积减少。

20．植物抗蒸腾剂有哪些类型，并举例说明。

答：抗蒸腾剂的类型和例子如下：

①气孔开度抑制剂（代谢型抗蒸腾剂）：如阿特拉津，可使气孔开度减少，苯汞乙酸可改变摸透性，使水分子不易向外扩散。

②薄膜型抗蒸腾剂：如硅酮，在叶表面形成单分子膜，阻碍水分散失。

③反射型抗蒸腾剂：如高岭土，可反光，降低叶温，减少蒸腾失水。

21.试用柴拉轩的成花素假说解释长、短日植物开花所需要的条件。

答：①他假定成花素是由形成茎所必需的赤霉素和形成花所必需的开花素两组具有活力的物质组成。一株植物必须先形成茎，然后才能开花。

②植物体内同时存在赤霉素和开花素才能开花。

③长日植物在长日照下，短日植物在短日条件下，都具有赤霉素和开花素，所以都可以开花。

④长日植物在短日条件下，由于缺乏赤霉素，而短日植物在长日条件下，由于缺乏开花素，所以都不能开花；长日植物在长日条件下，具有开花素，但无低温条件，即无赤霉素的形成，所以仍不能开花。

22.植物细胞基因表达调控分为哪几个阶段？

答：植物细胞基因表达调控的主要过程分为以下5个阶段

①转录的调控。

②转录后调控。

③翻译调控。

④翻译后调控。

⑤蛋白质活性的调控。

23.生长旺盛部位与成熟部位在呼吸效率上有何差异？并分析原因。

答：①呼吸效率是指每消耗1克葡萄糖可合成生物大分子物质的克数。

②生长旺盛的部位的呼吸效率高于成熟部位的呼吸效率。

③生长旺盛部位，如幼根、幼茎、幼叶、幼果等，呼吸作用所产生的能量和中间产物，大多数用来合成供细胞生长的如蛋白质、核酸、纤维素、磷脂等生物大分子物质，因而呼吸效率很高。

④成熟部位的呼吸作用所产生的能量和中间产物不是用于合成生物大分子物质，而主要是用于维持细胞活性，其中相当部分能量以热能形式散失掉，因而呼吸效率低。

答：冷害过程中植物体内发生的生理生化变化如下：

①原生质流动减慢或停止。

②水分平衡失调。

③光合速率减弱。

④呼吸速率大起大落。

24.磷酸戊糖途径有哪些生理意义？

答：磷酸戊糖途径的生理意义如下：

①PPP是葡萄糖直接氧化的生化途径，产能效率高

②PPP产生大量的NADPH可用于脂肪酸、固醇等有机物的合成、非光合细胞的硝酸盐、亚硝酸盐的还原以及氨的同化、丙酮酸羧化还原成苹果酸等过程。

③该途径的中间产物与光合碳循环的中间产物和酶相同，可以与光合作用联系在一起。

④该途径的中间产物是许多重要有机物生物合成的原料。如芳香族化合物合成、生长素、木质素、绿原酸、咖啡酸等与植物抗性密切相关的物质。

⑤PPP可以代替正常的有氧呼吸途径。

25．列举任意5种元素矿质的一种主要生理作用。

答：N：是叶绿素、细胞色素和膜结构的组成成分。

P：CoII、ATP及光合中间产物中含有磷。

K：可调节气孔开度，作为多种酶的激活剂。

Mg：叶绿素的组成成分，酶激活剂

Fe：细胞色素、铁硫蛋白等的组成成分。

Mn：参与光合作用水的光解。

B:促进光合产物运输，促进花粉管伸长。

26．生长素梯度学说解释生长素是如何调节植物器官脱落的？

答：①该学说认为，决定脱落的不是生长素的绝对含量，而是其相对浓度，即离层两侧生长素浓度起着调节脱落的作用。

②当远基端浓度高于近基端时，器官不脱落；当两端浓度差异小或没有差异时，器官脱落。

③当远基端浓度低于近基端时，加速器官脱落。

27.为何蔗糖可以作为有机物质运输的主要形式？

答：蔗糖作为有机物质的主要运输形式，与其具有以下几个方面的有点有关：

①蔗糖是非还原糖，化学性质比还原糖稳定，运输中不易发生反应。

②蔗糖的糖苷键键能高，运输中不易分解，但水解和氧化时能产生相对高的自由能，因而蔗糖是很好的贮能物质。

③蔗糖分子小、移动性大，运输速率高。

④蔗糖溶解度高，运输量大。

28.为何高山上的树木比平地生长的矮小？

答：相对平地，高山上树木的纵向生长有以下不利因素：

①高山上土壤较瘠薄，肥力较低，水分较少，气温也较低。

②高山上风力较大，受到摇晃、震动的机械刺激大。

③高山上空气稀薄，短波长的光易透过，日光中紫外线UV-B特别丰富，UV-B严重抑制植物生长，因而高山植物长得相对矮小。

29．有哪些提高植物光能利用率的途径和措施？

答：（1）增加光合面积：①合理密植，②改善株型。

（2）延长光合时间：①提高复种指数，②延长生育期，③补充人工光照。

（3）提高光合速率：①增加田间CO2浓度，②降低光呼吸。

30．影响果实着色的因素有哪些？

答：果实着色与花色素苷、类胡萝卜素等色素分子在果皮中积累有关，因而凡是影响色素分子合成与积累的因素都会影响果实着色，主要的影响因素有：

①碳水化合物的积累。花色素苷的生物合成与碳水化合物的转化有关，因此促进光合作用以及有利于糖分积累的因素都能促进果实着色。

②温度。高温往往影响花色素苷的合成，因而不利于果实着色。我国南方苹果着色很差的原因主要就在于此。

③光。类胡萝卜素和花色素苷的合成需要光，如紫色的葡萄只有在阳光照射下才能显色，苹果也要在直射光下才能着色。

④氧气。果实的褐变主要是由于酚被氧化生成褐黑色的醌类所致。

⑤植物生长物质。乙烯、2,4-D、多效唑、B9、茉莉酸甲酯等都对果实着色有利。

31．根系吸收矿质元素分为哪些阶段？

答：根系吸收矿质元素的主要阶段如下：

①离子通过交换吸附到达根系表面。通过直接接环和间接交换进行。

②根系表面的离子进入根系内部。离子通过质外体途径、交替途径、共质体途径进入根皮层细胞中。

③离子从皮层细胞跨过内皮层进入木质部导管中。

32．为什么果树生产上能够利用环剥提高产量？

答：原因是：

①果树开花期对树干适当进行环剥，可阻止枝叶部分光合产物的下运，使更多的光合产物运往花果。

②从而利于增加有效花数，提高座果数，提高产量和品质。

33.植物受精后雌蕊会发生哪些生理生化变化？

答：植物受精后雌蕊的主要变生理生化化有以下几个方面：

①受精后雌蕊组织的呼吸强度显著增加，吸收水分和矿质的能力增加，蛋白质合成加快。

②生长素和细胞分裂素增加

③营养物质向子房的运输增强，子房迅速发育成果实。

34．光对CO2同化有哪些调节作用?

答：光对CO2同化的作用如下：

①光通过光反应对CO2同化提供同化力。

②调节着光合酶的活性。 C3循环中的Rubisco、PGAK、GAPDH、FBPase，SBPase，Ru5PK都是光调节酶。

光下这些酶活性提高，暗中活性降低或丧失。

③光对酶活性的调节有两种情况：

一种是通过改变微环境调节，即光驱动的电子传递使H＋向类囊体腔转移，Mg2+则从类囊体腔转移至基质，引起叶绿体基质的pH从7上升到8，Mg2+浓度增加。较高的pH与Mg2+浓度使Rubisco等光合酶活化。

另一种是通过产生效应物调节，即通过铁氧还蛋白-硫氧还蛋白系统调节。FBPase、GAPDH、Ru5PK等酶中含有二硫键，当被还原为2个巯基时表现活性。在暗中则相反，巯基氧化形成二硫键，酶失活。35．为何变温有利于种子的萌发？

答：变温有利于种子萌发的原因有以下五个方面：

①有利于活化基因。

②有利于种子内外的气体接环。

③有利于减少或清除发芽抑制物质。

④可以适应不同的酶对温度的不同的要求。

⑤具有抗寒锻炼的作用。

36．简述土壤温度过低减少根系吸水的原因。

答：原因如下：

①原生质粘性增大，对水的阻力增大，水不易透过生活组织，植物吸水减弱。

②水分子运动减慢，渗透作用降低。

③根系生长受抑，吸收面积减少。

④根系呼吸速率降低，离子吸收减弱，影响根系吸水。

三、论述题

1.试分析植物光能利用率不高的原因。如何提高植物的光能利用率？

1．光能利用率较低的原因如下：

答：①光合器官捕获光能的面积占土地面积的比例，作物生长初期植株小，叶面积不足，日光的大部分直射于地面而损失。

②光合有效幅射能占整个辐射能的比例只有53%，其余的47%不能用于光合作用。

③照射到光合器官上的光不能被光合器官全部吸收，要扣除反射、透射及非叶绿体组织吸收的部分。

④吸收的光能在传递到光合反应中心色素过程中会损失，如发热、发光的损耗。

⑤光合器将光能转化为同化力，进而转化为稳定化学能过程中的损耗。

⑥光、暗呼吸消耗以及在物质代谢和生长发育中的消耗。

⑦内外因素对光合作用的影响，如作物在生长期间，经常会遇到不适于作物生长与进行光合的逆境，如干旱、水涝、低温、高温、阴雨、缺CO2、缺肥、盐渍、病虫草害等。在逆境条件下，作物的光合生产率要比顺境下低得多，这些也会使光能利用率大为降低。

提高作物光能利用率的主要途径有：

①提高净同化率如选择高光效的品种、增施CO2、控制温湿度、合理施肥等。

②增加光合面积通过合理密植或改变株型等措施，可增大光合面积。

③延长光合时间如提高复种指数、适当延长生育期，补充人工光源等。

2．什么是R／T

答：①R／T，即是根冠比，是指植株地下部分与地上部分重量的比值。

②根据上述定义计算出不同含水量土壤的根冠比依次为：3.8；2.4；1.44；1.37；0.94。

③说明植株地上部与根系生长存在一定的相关性，既相互依存又相互抑制。

④随土壤水分含量的上升，根冠比下降。

⑤土壤水分含量过低或过高，均不利于该植物的生长。土壤含水量低，对地上部影响大于对根系的影响；随土壤含水量的增加，土壤含氧量降低，当土壤含氧量降低到一定值，根系缺氧时，对根系的影响大于对地上部的影响。

3．试述氧化磷酸化的机理。

答：氧化磷酸化的机理主要用化学渗透学说进行解释，其主要观点是：

①呼吸链上的递氢体与电子传递体在线粒体内膜上有特定的位置，彼此间隔交替排列，质子和电子定向传递。

②递氢体有质子泵的作用，当递氢体从线粒体内膜内侧接受从底物传来的氢（2H）后，可将其中的电子（2e）传给其后的电子传递体，而将两个H＋泵出内膜。膜外侧的H＋不能自由通过内膜而返回内侧，因而使内膜外侧的H＋浓度高于内侧，造成跨膜的质子浓度梯度(△pH)和外正内负的膜电势差(△E)，二者构成跨膜的H＋电化学势梯度(△μH＋)。

③质子动力使H＋流沿着ATP酶的H＋通道进入线粒体基质时，在ATP酶的作用下推动ADP和Pi合成ATP。

4．试述光对植物生长的影响。

答：光对植物生长的影响有两种作用，一是间接作用，二是直接作用。

(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”。

(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，细胞的分裂与伸长受阻，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。

5．试述光、温度、CO 2浓度是如何调节植物气孔蒸腾的?

答：（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）CO2 对气孔运动影响很大，低浓度CO2促进气孔张开，高浓度CO2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CO2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。

②CO 2使细胞内酸化，影响跨膜质子浓度差的建立。因此，CO2浓度高时，会抑制气孔蒸腾。

6．论述土壤因素对植物根系吸收矿质离子的影响。

答：①土壤温度：在一定范围内，矿质元素吸收随温度增加而加快，温度过高，吸收下降。

温度过低，会因呼吸作用较低，能量供应减少，影响矿质的主动吸收。再者温度过低，溶液中矿质的扩散速度下降，导致吸收速度降低。温度过低，酶蛋白钝化，降低吸收速度；甚至细胞膜透性增大，导致矿质元素外流。

②土壤通气状况：通气状况直接影响呼吸作用，因而影响能量供应，影响矿质的主动吸收。

③土壤溶液浓度：土壤溶液浓度较低时，随浓度增高，吸收速度加快，增高到一定浓度时，吸收速度不再增加，因为运输离子的运输蛋白质数量有限，产生饱和现象。浓度过高时，会因为植物根系不能吸水甚至于失水，而导致不能吸收矿质元素，产生“烧苗”。

④土壤酸碱度：通过影响原生质的性质、矿质元素的溶解状态、土壤微生物的活动，进而影响矿质的吸收，适宜的酸碱度是中性偏酸的范围。

7.试述根系吸收矿质元素的特点，并据此说明根系吸收矿质元素的是怎样的一个过程？

①对矿质元素和水分的吸收具有相对性：矿质元素只有溶于水中才能被植物吸收，一般植物吸水越多吸收矿质也越多。吸收水分和吸收矿质是各自不同的生理过程，植物吸水与吸收矿质并不呈比例。

②由此说明矿质元素的吸收是与水分吸收相关而又独立的过程。

③离子的选择性吸收：是指植物根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成比例的现象。有以下两种情况：其一植物对同一溶液中的不同离子的吸收是不同；其二植物对同一种盐的正、负离子的吸收不同，会形成生理酸性盐、生理碱性盐和生理中性盐。

④由此说明矿质元素的吸收主要是一个主动的过程。

⑤根系吸收矿质元素会有单盐毒害和离子离子颉颃等现象，说明根系吸收矿质元素对根系的营养是一个协调平衡的过程。

⑥说明吸收单一盐分会是植物产生毒害，而不同族元素可以消除单盐毒害。

8．试述源、库、流之间的关系，协调这些关系对指导农业生产有什么意义？

答：(1)源对库的影响

源是库的同化物供应者，源是产量形成和充实的重要物质基础。源的亏缺，均会引起产品器官的减少（如花器官退花、不育或脱落等），或使产品器官发育不良（如秕粒增多、粒重下降等）。可见，要争取单位面积上有较大的库容能力，就必须从强化源的供给能力。

(2)库对源的影响

①库依赖于源而生存，库内接纳同化物的多少，直接受源的同化效率及输出数量决定，两者是供求关系。

库对源的大小，特别是对源的光合活性具有明显的反馈作用。因此，在高产栽培中，适当增大库源比，对增强源的活性和促进干物质的积累均有重要的作用。

②库对源还可发挥“动员”和“征调”作用，迫使其内含物向库转移。植物正在发育的器官，如幼叶，特别是生殖器官，不仅能吸引叶部同化物向其运输，而且能征调下部其他贮藏或衰老器官贮存的有机物。

(3)源库对流的影响

许多研究表明，库、源的大小及其活性对流的方向、速率、数量都有明显影响，起着“拉力”和“推力”的作用。

要提高作物产量，在源方面，要合理地增加叶数和叶面积，提高开花以后时期的叶面积指数，同时还要提高成熟期叶片净同化率，防止叶片早衰，延长源对库的供应时间；应抑制营养体生长速度，使同化物优先向籽粒分配。

在库方面，主要是保持单位面积有足够的穗数及粒数（如颖花数量），提高库容能力，提高籽粒充实程度。还应是茎秆粗壮，运输流畅，采取各种措施促进有机物运输分配。

源、库、流在植物代谢活动和产量形成中是不可分割的统一整体，三者的发展水平及其平衡状况决定着作物产量的高低。总之，在育种和栽培实践中，提高产量的总体原则是：增源、扩库、疏通流，协调好三者的关系。

9.试述合理灌溉增产的原因。

答：合理灌溉增产的原因是：

①合理灌溉可以保障植物对水分的需求，有利于植物正常生长和促进光合速率增加。

②减轻有些作物具有的“午休”现象的危害。

③合理灌溉可以促进植物疏导组织发达，提高同化物运输能力，改善同化物的分配与利用。

④有利于改善栽培环境，如早春深灌防止寒潮对秧苗的危害，晚稻寒露风来临前深灌防风保暖。盐碱地灌水有洗盐和压盐的作用。

⑤施肥时结合灌溉，促进肥料的溶解和吸收利用。

10. 试述气孔开闭机理。

答：①无机离子泵学说

在光下，激活保卫细胞质膜上的H + -ATP，水解ATP释放出能量，可推动将 K +由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，使保卫细胞中 K + 浓度显著增加，溶质势降低，水分进入保卫细胞，保卫细胞膨压增加，使保卫细胞外壁压迫内壁，内壁弯曲而气孔张开；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，内壁因恢复性变，使气孔关闭。

②苹果酸代谢学说

在光下，保卫细胞内的部分CO 2被光合作用利用时， pH上升至 8.0 ～ 8.5 ，活化 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，并进一步转化为苹果酸。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；为保持点电荷平衡，苹果酸根和Cl-也进入保卫细胞，使得保卫细胞中的 K+、Cl-和苹果酸浓度增加低水势，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，气孔关闭。

③淀粉糖转化学说

在光照条件下，保卫细胞进行光合作用，使保卫细胞的PH值上升，活化淀粉磷酸化酶，促进淀粉水解为可溶性糖，引起水势降低，保卫细胞吸水张。该过程逆转，保卫细胞关闭。

④玉米黄素假说

该学说认为，光照条件下，可使保卫细胞中生成玉米黄素，在蓝光作用下可能使玉米黄素异构化，从而引起其脱辅基蛋白构象改变，进而活化叶绿体上的Ca2+-ATP酶，将钙离子泵入叶绿体，细胞基质中的钙离子浓度降低，进而活化H+-ATP酶，不断泵出质子，形成跨膜质子梯度，促进钾离子的吸收、促进淀粉水

解或苹果酸合成，降低保卫细胞的水势，气孔开启。

11.试述植物细胞吸收矿质元素的的机理。

答:植物细胞吸收矿质元素被动吸收和主动吸收两种方式进行。

在被动吸收中，主要通过以下方式进行矿质元素的吸收：

①单纯扩散：矿质元素可以从电化学势较高的区域直接向电化学势低的区域进行扩散转移，通过建立杜南平衡，促进科之元素的吸收。

②协助扩散：矿质借助于膜转运蛋白顺化学势梯度进行跨膜转运，膜转运蛋白主要有离子通道蛋白和载体蛋白。通过离子通道蛋白所形成的具有转移性的允许离子通过的通道，促进矿质元素的转运；通过载体蛋白与离子特异结合，是载体的构象改变，推动离子的运转。参与运输的载体可分类为单向载体、同向载体和反向载体。如果载体搬运过程中需要提供能量进行逆电化学式梯度运输，则属于主动吸收，不需要提供能量的吸收属于被动吸收。

在主动吸收中，主要通过质子泵和离子泵进行矿质元素的吸收。

①质子泵是指存在于细胞膜上的H+-ATPase。通过H+-ATPase，利用ATP水解释放的能量，驱动H+的跨膜转移，形成跨膜质子梯度，称为初级主动。进一步通过初级主动运转形成的跨膜电势，推动其他离子跨膜转运的过程，称为次级共运转。它是细胞主动吸收矿质的主要方式。

②离子泵运输主要是依靠代谢提供的能量，推动离子泵吸收矿质元素，现已发现的离子泵有钙泵。

12. 为什么说光呼吸与光合作用是伴随发生的？光呼吸有何生理意义？

答：光呼吸是植物的绿色细胞在光照下吸收氧气释放CO2的反应，这种反应需叶绿体参与，仅在光下与光合作用同时发生，光呼吸底物乙醇酸主要由光合作用的碳代谢提供。

光呼吸与光合作用伴随发生的根本原因主要是由Rubisco的性质决定的，Rubisco是双功能酶，它既可催化羧化反应，又可以催化加氧反应。因此在O2和CO2共存的大气中，光呼吸与光合作用同时进行，伴随发生，

光呼吸在生理上的意义是：

①回收碳素通过C2碳氧化环可回收乙醇酸中3/4的碳(2个乙醇酸转化1个PGA，释放1个CO2)。

②维持C3光合碳还原循环的运转在叶片气孔关闭或外界CO2浓度低时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持光合碳还原环的运转。

③防止强光对光合机构的破坏作用在强光下，光反应中形成的同化力会超过CO2同化的需要，从而使叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高。同时由光激发的高能电子会传递给O2，形成的超氧阴离子自由基会对光合膜、光合器有伤害作用，而光呼吸可消耗同化力与高能电子，降低超氧阴离子自由基的形成，从而保护叶绿体，免除或减少强光对光合机构的破坏。

④是氨基酸合成的补充途径。

⑤解除乙醇酸的积累和毒害。

13.农业上常用的生长调节剂有哪些类别？举例说明其在作物生产上的应用。

（1）生长促进剂

生长素类及其应用：吲哚丙酸、吲哚丁酸等

①促进插条生根

②阻止器官脱落

③促进结实

④促进菠萝开花。

赤霉素类及其应用：GA3、GA1、GA19等。

①促进麦芽糖化

②促进营养生长

③防止脱落

④打破休眠。

细胞分裂素类及其应用：激动素、6-苄基腺嘌呤等。

①组织培养

②保鲜

③防止落果等。

乙烯：如2-氯乙基膦酸，其主要应用为

促进开花。

（3）生长抑制剂：如TIBA，可以抑制大豆徒长，促使多分枝，多开花。

（4）生长延缓剂：PP333、CCC，可以延缓小麦生长，培育壮苗，防止倒伏。

14. 试述作物的需肥规律和合理施肥的指标。

作物的需肥规律如下：

①不同作物，需肥特性不同

由于人们收获作物的经济器官不同，因此不同作物对营养元素的需求有所差别。例如：禾谷类作物，收获的是籽粒，需要多施磷钾肥，以利籽粒饱满；叶莱类作物，要多施氮肥，以利叶片肥大；根茎类作物，要多施钾肥，以利地下部分累积淀粉。即使同一作物，由于生产目的不同，施肥也应不同。例如大麦，供粮食用的要追施氮肥，如供酿造啤酒用的，则后期不宜追氮，因为籽粒蛋白质增高，不利于酿酒。

②作物的不同发育时期需肥不同

在种子荫发和幼苗阶段、吸收量较少；随着幼苗的长大，吸肥量渐增；到开花结实期，一般作物对主要矿质的吸收已达高峰。此后随着生长的减弱，吸收也下降，至成熟期则停止吸收。

作物生长习性不同对元素的吸收也不一样。稻、麦、玉米等作物在开花后，营养生长基本停止，后期吸肥很少。因而施肥应重在前、中期；棉花的情况则不一样，开花后营养生长和生殖生长同时进行，故后期也应追肥。

应该注意的是，在需肥临界期，对缺肥时分敏感，会严重影响作物的生长。

在作物的生育过程中还存在施肥的最高生产效率期．这时施用肥料营养效果最好。一般在生殖生长时期。

合理施肥的指标有：

①形态指标：形态指标一般包括叶色、茎色、长势(生长速率)、长相(株型和叶型)等。

②生理指标：包括叶片营养元素含量、叶绿素含量、酰胺含量、酶活性等。

生理指标具有更加灵敏科学、可以量化等优点，但不经济和实用，受到劳动者素质的制约。心态指标具有简便易行、比较直观的优点，但容不能及时反映缺素状况，不能量化，受到劳动者经验多少的制约。

15.试述呼吸作用在农业生产上的应用，并请举例说明。

答：吸作用在农业生产上的应用如下：

①呼吸作用与农作物种子贮藏中的应用

呼吸作用与农作物种子安全贮藏的关系十分密切。种子的安全贮藏，是要保证种子在贮藏期间不发霉变质，并尽可能减少呼吸消耗，对生产用种子是要保持种子旺盛的生活力，要求降低种子贮藏期间的呼吸速率。

通常通过将种子含水量降低到安全含水量之下来进行贮藏，还可以降低温度、湿度和氧气浓度。

②呼吸作用在果实贮藏中的应用

果实是含水量很高的农产品。果实的安全贮藏要降低呼吸、防止腐烂劣变，保持果实的品质，延缓果实的成熟和衰老，延长贮存期。果实的安全贮藏，不能份种子贮藏那样将果实晒干，也不能把温度降得太低，应控制适宜的温度和降低氧气量度。太低会引起冻害。还应针对不同的果实类型进行调控。不同的果实贮藏温度不尽相同。例如苹果、梨的最适贮藏温度是0-1℃，香蕉12-13℃，土豆2-3℃，红薯12-14℃等。荔枝不耐贮藏，在0-1℃温度下，也只能贮存10一20天；但如用速冻法，即几分钟之内冰冻，也可贮存6-8个月。

③呼吸作用在作物栽培上的应用

呼吸作用与种子的茁发、作物的生长发育、种子和果实的形成和产物的累积等关系十分密切。作物栽培肋许多技术环节，都与维持呼吸的正常运转相关联。如为了调控种子萌发的呼吸改进了水稻育秧方式，有薄膜育秧、旱育秧等，农作物的中耕除草，可以疏松土壤，有利于根系呼吸作用等。