《植物生理学》课后习题答案

第一章植物的水分生理1.将植物细胞分别放在纯水和1mol/L蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？答：在纯水中，各项指标都增大；在蔗糖中，各项指标都降低。

2.从植物生理学角度，分析农谚“有收无收在于水”的道理。

答：水，孕育了生命。

陆生植物是由水生植物进化而来的，水是植物的一个重要的“先天”环境条件。

植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行，否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。

可以说，没有水就没有生命。

在农业生产上，水是决定收成有无的重要因素之一。

水分在植物生命活动中的作用很大，主要表现在4个方面：●水分是细胞质的主要成分。

细胞质的含水量一般在70~90%，使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。

如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大减弱，如休眠种子。

●水分是代谢作用过程的反应物质。

在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。

●水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。

一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。

同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。

●水分能保持植物的固有姿态。

由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。

同时，也使花朵张开，有利于传粉。

3.水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的？●通过膜脂双分子层的间隙进入细胞。

●膜上的水孔蛋白形成水通道，造成植物细胞的水分集流。

植物的水孔蛋白有三种类型：质膜上的质膜内在蛋白、液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白，其中液泡膜的水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。

4.水分是如何进入根部导管的？水分又是如何运输到叶片的？答：进入根部导管有三种途径：●质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。

●跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。

●共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。

这三条途径共同作用，使根部吸收水分。

根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。

运输到叶片的方式：蒸腾拉力是水分上升的主要动力，使水分在茎内上升到达叶片，导管的水分必须形成连续的水柱。

造成的原因是：水分子的内聚力很大，足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分不断上升。

5.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？●保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。

●保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。

双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。

保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。

6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？●细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。

●细胞壁的厚度不同，分布不均匀。

双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。

9.设计一个证明植物具有蒸腾作用的实验装置。

10.设计一个测定水分运输速度的实验。

第二章植物的矿质营养1.植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？如何用实验方法证明植物生长需这些元素？答：分为大量元素和微量元素两种：●大量元素：C H O N P S K Ca Mg Si●微量元素：Fe Mn Zn Cu Na Mo P Cl Ni实验的方法：使用溶液培养法或砂基培养法证明。

通过加入部分营养元素的溶液，观察植物是否能够正常的生长。

如果能正常生长，则证明缺少的元素不是植物生长必须的元素；如果不能正常生长，则证明缺少的元素是植物生长所必须的元素。

2.在植物生长过程中，如何鉴别发生缺氮、磷、钾现象；若发生，可采用哪些补救措施？缺氮：植物矮小，叶小色淡或发红，分枝少，花少，子实不饱满，产量低。

补救措施：施加氮肥。

缺磷：生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株矮小，叶色暗绿，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱。

补救措施：施加磷肥。

缺钾：植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差，叶色变黄，逐渐坏死，缺绿开始在老叶。

补救措施：施加钾肥。

4.植物细胞通过哪些方式来吸收溶质以满足正常生命活动的需要？(一)扩散1.简单扩散：溶质从高浓度的区域跨膜移向浓度较低的邻近区域的物理过程。

2.易化扩散：又称协助扩散，指膜转运蛋白易让溶质顺浓度梯度或电化学梯度跨膜转运，不需要细胞提供能量。

(二)离子通道：细胞膜中，由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。

(三)载体：跨膜运输的内在蛋白，在跨膜区域不形成明显的孔道结构。

1.单向运输载体：（uniport carrier）能催化分子或离子单方向地顺着电化学势梯度跨质膜运输。

2.同向运输器：（symporter）指运输器与质膜外的H结合的同时，又与另一分子或离子结合，同一方向运输。

3.反向运输器：（antiporter）指运输器与质膜外侧的H结合的同时，又与质膜内侧的分子或离子结合，两者朝相反的方向运输。

(四)离子泵：膜内在蛋白，是质膜上的ATP酶，通过活化A TP释放能量推动离子逆化学势梯度进行跨膜转运。

(五)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。

7.植物细胞通过哪些方式来控制胞质中的钾离子浓度？●钾离子通道：分为内向钾离子通道和外向钾离子通道两种。

内向钾离子通道是控制胞外钾离子进入胞内；外向钾离子控制胞内钾离子外流。

●载体中的同向运输器。

运输器与质膜外侧的氢离子结合的同时，又与另一钾离子结合，进行同一方向的运输，其结果是让钾离子进入到胞内。

8.无土栽培技术在农业生产上有哪些应用？●可以通过无土栽培技术，确定植物生长所必须的元素和元素的需要量，对于在农业生产中，进行合理的施肥有指导的作用。

●无土栽培技术能够对植物的生长条件进行控制，植物生长的速度快，可用于大量的培育幼苗，之后再栽培在土壤中。

10.在作物栽培时，为什么不能施用过量的化肥，怎样施肥才比较合理？过量施肥时，可使植物的水势降低，根系吸水困难，烧伤作物，影响植物的正常生理过程。

同时，根部也吸收不了，造成浪费。

合理施肥的依据：●根据形态指标、相貌和叶色确定植物所缺少的营养元素。

●通过对叶片营养元素的诊断，结合施肥，使营养元素的浓度尽量位于临界浓度的周围。

●测土配方，确定土壤的成分，从而确定缺少的肥料，按一定的比例施肥。

11.植物对水分和矿质元素的吸收有什么关系？是否完全一致？关系：矿质元素可以溶解在溶液中，通过溶液的流动来吸收。

两者的吸收不完全一致相同点：①两者都可以通过质外体途径和共质体途径进入根部。

②温度和通气状况都会影响两者的吸收。

不同点：①矿质元素除了根部吸收后，还可以通过叶片吸收和离子交换的方式吸收矿物质。

②水分还可以通过跨膜途径在根部被吸收。

12.细胞吸收水分和吸收矿质元素有什么关系？有什么异同？关系：水分在通过集流作用吸收时，会同时运输少量的离子和小溶质调节渗透势。

相同点：①都可以通过扩散的方式来吸收。

②都可以经过通道来吸收。

不通电：①水分可以通过集流的方式来吸收。

②水分经过的是水通道，矿质元素经过的是离子通道。

③矿质元素还可以通过载体、离子泵和胞饮的形式来运输。

13.自然界或栽种作物过程中，叶子出现红色，为什么？●缺少氮元素：氮元素少时，用于形成氨基酸的糖类也减少，余下的较多的糖类形成了较多的花色素苷，故呈红色。

●缺少磷元素：磷元素会影响糖类的运输过程，当磷元素缺少时，阻碍了糖分的运输，使得叶片积累了大量的糖分，有利于花色素苷的形成。

●缺少了硫元素：缺少硫元素会有利于花色素苷的积累。

●自然界中的红叶：秋季降温时，植物体内会积累较多的糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖分增多，形成了较多的花色素苷。

14.植株矮小，可能是什么原因？●缺氮：氮元素是合成多种生命物质所需的必要元素。

●缺磷：缺少磷元素时，蛋白质的合成受阻，新细胞质和新细胞核形成较少，影响细胞分裂，生长缓慢，植株矮小。

●缺硫：硫元素是某些蛋白质或生物素、酸类的重要组成物质。

●缺锌：锌元素是叶绿素合成所需，生长素合成所需，且是酶的活化剂。

●缺水：水参与了植物体内大多数的反应。

15.引起嫩叶发黄和老叶发黄的分别是什么元素？请列表说明。

●引起嫩叶发黄的：S Fe，两者都不能从老叶移动到嫩叶。

●引起老叶发黄的：K N Mg Mo，以上元素都可以从老叶移动到嫩叶。

●Mn既可以引起嫩叶发黄，也可以引起老叶发黄，依植物的种类和生长速率而定。

16.叶子变黄可能是那些因素引起的？请分析并提出证明的方法。

●缺乏下列矿质元素：N Mg F Mn Cu Zn。

证明方法是：溶液培养法或砂基培养法。

分析：N和Mg是组成叶绿素的成分，其他元素可能是叶绿素形成过程中某些酶的活化剂，在叶绿素形成过程中起间接作用。

●光照的强度：光线过弱，会不利于叶绿素的生物合成，使叶色变黄。

证明及分析：在同等的正常条件下培养两份植株，之后一份植株维持原状培养，另一份放置在光线较弱的条件下培养。

比较两份植株，哪一份首先出现叶色变黄的现象。

●温度的影响：温度可影响酶的活性，在叶绿素的合成过程中，有大量的酶的参与，因此过高或过低的温度都会影响叶绿素的合成，从而影响了叶色。

证明及分析：在同等正常的条件下，培养三份植株，之后其中的一份维持原状培养，一份放置在低温下培养，另一份放置在高温条件下培养。

比较三份植株变黄的时间。

第三章植物的光合作用1.植物光合作用的光反应和碳反应是在细胞的哪些部位进行的？为什么？答：光反应在类囊体膜（光合膜）上进行的，碳反应在叶绿体的基质中进行的。

原因：光反应必须在光下才能进行的，是由光引起的光化学反应，类囊体膜是光合膜，为光反应提供了光的条件；碳反应是在暗处或光处都能进行的，由若干酶催化的化学反应，基质中有大量的碳反应需要的酶。

2.在光合作用过程中，A TP和NADPH是如何形成的？又是怎样被利用的？答：形成过程是在光反应的过程中。

●非循环电子传递形成了NADPH：PSII和PSI共同受光的激发，串联起来推动电子传递，从水中夺电子并将电子最终传递给NADP+，产生氧气和NADPH，是开放式的通路。

●循环光和磷酸化形成了ATP：PSI产生的电子经过一些传递体传递后，伴随形成腔内外H浓度差，只引起ATP的形成。