植物生理(大題).doc

。一、把一發(fā)生初始質(zhì)壁分離的細(xì)胞放入純水中，分析細(xì)胞的體積、水勢(shì)、滲透勢(shì)、壓力勢(shì)如何變化。初始質(zhì)壁分離的細(xì)胞壓力勢(shì)為0，水勢(shì)等于滲透勢(shì)且小于0，放在純水中，細(xì)胞吸水。隨著細(xì)胞吸水的進(jìn)行，細(xì)胞的體積、水勢(shì)、滲透勢(shì)、壓力勢(shì)逐漸增大。吸水達(dá)到平衡時(shí)，細(xì)胞水勢(shì)等于純水水勢(shì)，此時(shí)壓力勢(shì)和滲透勢(shì)絕對(duì)值相等，細(xì)胞的體積、水勢(shì)、滲透勢(shì)、壓力勢(shì)都達(dá)到最大。二、用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明根壓的產(chǎn)生是一個(gè)滲透過(guò)程，而且與代謝有關(guān)：將植物幼苗地上部切去一小部分，會(huì)發(fā)現(xiàn)有細(xì)胞汁液流出，稱(chēng)為傷流。將植物根系放在純水中，根壓增加，傷流會(huì)加快；當(dāng)把植物放在較濃的溶液中時(shí)，根壓下降，傷流減少，甚至已經(jīng)流出的傷流液還會(huì)重新吸回。如果用物理或化學(xué)因素將細(xì)胞膜透性破壞，植物不再出現(xiàn)傷流。這說(shuō)明根壓的產(chǎn)生是一個(gè)滲透過(guò)程。根壓的產(chǎn)生與呼吸代謝密切相關(guān)，植物的呼吸為根系離子的主動(dòng)吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)提供能量，是維持中柱內(nèi)外水勢(shì)差不可缺少的因素。良好的通氣條件及呼吸促進(jìn)劑能促進(jìn)植物的傷流，而抑制呼吸的因素如呼吸抑制劑、低溫、缺氧等，均能降低植物的傷流。三、簡(jiǎn)述藍(lán)光誘導(dǎo)氣孔開(kāi)啟的機(jī)制：保衛(wèi)細(xì)胞存在光受體，能感受藍(lán)光信號(hào)。藍(lán)光通過(guò)光受體可以激活質(zhì)膜上的H+-ATP酶，將胞內(nèi)的質(zhì)子泵出胞外，建立跨膜的質(zhì)子電動(dòng)勢(shì)pmf，這種跨膜的質(zhì)子電動(dòng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)保衛(wèi)細(xì)胞外面K通過(guò)質(zhì)膜上的內(nèi)向K通道進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，這是一種K的主動(dòng)運(yùn)輸機(jī)制。K的進(jìn)入降低了保衛(wèi)細(xì)胞的水勢(shì)而吸水，通過(guò)膨壓運(yùn)動(dòng)使氣孔開(kāi)啟。這是光誘導(dǎo)氣孔開(kāi)放的主要效應(yīng)。四、簡(jiǎn)述K調(diào)控氣孔開(kāi)啟的機(jī)制： 在照光下，保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上的H-ATP酶做功，將H從保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)排到細(xì)胞外，建立跨膜的質(zhì)子電動(dòng)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)保衛(wèi)細(xì)胞外面K通過(guò)質(zhì)膜上的內(nèi)向K通道進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，在K進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞的同時(shí)，還伴隨著負(fù)電荷Cl進(jìn)入，進(jìn)一步降低了保衛(wèi)細(xì)胞的水勢(shì)，促進(jìn)吸水使氣孔張開(kāi)。Cl是通過(guò)Cl- K 共轉(zhuǎn)運(yùn)載體進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞的。與K交換的H來(lái)自蘋(píng)果酸，在照光下，保衛(wèi)細(xì)胞pH升高活化了淀粉磷酸化酶，導(dǎo)致淀粉水解成磷酸葡萄糖，葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑轉(zhuǎn)變成PEP，光下由PEP羧化酶催化PEP與CO2反應(yīng)，形成草酰乙酸并轉(zhuǎn)變成蘋(píng)果酸，蘋(píng)果酸解離成酸根和2個(gè)H，在H/K離子泵的驅(qū)動(dòng)下，H與K進(jìn)行交換，而蘋(píng)果酸根離子則進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞的液泡內(nèi)，和Cl 共同與進(jìn)來(lái)的K 保持電化學(xué)的平衡，同時(shí)也可降低保衛(wèi)細(xì)胞的水勢(shì)。所以K的進(jìn)入和蘋(píng)果酸的形成共同造成保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)的下降，導(dǎo)致氣孔張開(kāi)。五、設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明根系吸收礦質(zhì)元素是一個(gè)主動(dòng)的過(guò)程。用放射性同位素（如32P）示蹤。用32P飼喂根系，然后用呼吸抑制劑處理根系，在呼吸抑制劑處理前后測(cè)定地上部分32P的含量，與對(duì)照相比，可知呼吸被抑制后，32P的吸收即減少。冰凍根際，檢查處理前后傷流液中的離子含量，與對(duì)照相比，可發(fā)現(xiàn)經(jīng)冰凍處理后，抑制根系對(duì)礦質(zhì)元素的吸收。六、試述礦質(zhì)元素如何從膜外轉(zhuǎn)運(yùn)到膜內(nèi)：物質(zhì)通過(guò)生物膜主要有二種方式：一是被動(dòng)吸收，是順濃度梯度的運(yùn)轉(zhuǎn)，不消耗代謝能；二是主動(dòng)吸收，有載體或質(zhì)子泵參與，需消耗代謝能。礦質(zhì)元素轉(zhuǎn)運(yùn)以主動(dòng)吸收方式為主。離子通過(guò)跨膜離子運(yùn)輸?shù)鞍走M(jìn)行跨膜運(yùn)輸，跨膜離子運(yùn)輸?shù)鞍追譃殡x子通道、離子載體和離子泵三類(lèi)。離子通過(guò)離子通道的運(yùn)輸是被動(dòng)運(yùn)輸，通過(guò)離子泵的運(yùn)輸是主動(dòng)運(yùn)輸，通過(guò)離子載體的運(yùn)輸是主動(dòng)運(yùn)輸或被動(dòng)運(yùn)輸。七、在缺乏CO2的情況下對(duì)綠色葉片照光能觀察到熒光，然而在供給CO2的情況下熒光即被猝滅，試解釋原因：當(dāng)葉綠素分子吸收光量子后，就由最穩(wěn)定的基態(tài)上升到不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的葉綠素不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生能量的轉(zhuǎn)變，或用于光合作用，或用于發(fā)熱、發(fā)射熒光和磷光，熒光即是激發(fā)態(tài)的葉綠素分子以光的形式退激（釋放能量）。在缺乏CO2的情況下對(duì)綠色葉片照光，光反應(yīng)形成的同化力不能用于光合碳同化，光合作用被抑制，葉片中的葉綠素分子較多地以光的方式退激，故能觀察到熒光；而當(dāng)供給CO2時(shí)被葉綠素吸收的光能用于光合作用，使熒光猝滅。八、試述葉綠體中水水循環(huán)（H2O-H2O cycle）及其生理功能：假環(huán)式電子傳遞H2OPSPQCytb6/fPCPSFdO2，電子的最終受體不是NADP而是O2，O2得到一個(gè)電子生成超氧陰離子自由基O2-，O2-可被葉綠體中的超氧化物歧化酶SOD歧化形成H2O2, 后者經(jīng)抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）等催化形成H2O，這樣電子從H2O到H2O，被稱(chēng)為水水循環(huán)或Asada途徑。假環(huán)式電子傳遞只在強(qiáng)光、低溫等逆境下NADP+缺乏時(shí)才發(fā)生。在強(qiáng)光下，光反應(yīng)形成的同化力會(huì)超過(guò)碳同化的要求，使NADPH積累導(dǎo)致NADP+缺乏。O2-是一種活性氧，具有極強(qiáng)的氧化傷害能力，通過(guò)水水循環(huán)可以減少O2-的積累，從而保護(hù)光合機(jī)構(gòu)，是植物的一種光破壞防御機(jī)制。九、為什么說(shuō)Rubisco是一種兼性酶？其與光合碳循環(huán)與光呼吸的關(guān)系如何？Rubisco是一種兼性酶，具有催化羧化反應(yīng)和加氧反應(yīng)兩種功能，其催化方向取決于CO2和O2的分壓。當(dāng)CO2分壓高而O2分壓低時(shí)，RuBP與CO2經(jīng)此酶催化生成2分子PGA，進(jìn)入光合卡爾文循環(huán)（C3循環(huán)）；反之，當(dāng)CO2分壓低而O2分壓高時(shí)，則RuBP與O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子磷酸乙醇酸，前者進(jìn)入卡爾文循環(huán)，后者變成乙醇酸后進(jìn)入光呼吸（C2循環(huán)）。十、為什么C4植物的光合效率一般比C3植物高？C4植物比C3植物具有較高的光合作用，這與C4植物的PEP羧化酶活性較高、光呼吸很弱有關(guān)。就對(duì)CO2的親和力而言，C4植物的PEP羧化酶（PEPC）活性比C3植物的Rubisco活性高幾十倍，C4二羧酸由葉肉細(xì)胞進(jìn)入維管束鞘脫羧，起著一個(gè)“CO2泵”的作用，增加維管束鞘細(xì)胞的CO2/O2比值，增強(qiáng)Rubisco的羧化反應(yīng)，抑制其加氧反應(yīng)。此外，C4植物的光呼吸酶系主要集中在維管束鞘細(xì)胞，光呼吸就局限在維管束鞘內(nèi)進(jìn)行。在它外面的葉肉細(xì)胞具有對(duì)CO2親和力很大的PEP羧化酶，即使光呼吸在維管束鞘細(xì)胞放出CO2，也很快被葉肉細(xì)胞再次吸收利用，不易“漏出”。以上特點(diǎn)使得C4植物能夠利用低濃度的CO2，CO2補(bǔ)償點(diǎn)比C3植物低。當(dāng)干旱缺水氣孔關(guān)閉時(shí)，C4植物就能利用細(xì)胞間隙內(nèi)的少量CO2繼續(xù)生長(zhǎng)，C3植物則無(wú)此本領(lǐng)。C4植物的高光合效率只有在高溫、強(qiáng)光和低CO2條件下才顯示出來(lái)。因?yàn)镃4植物同化CO2消耗的能量比C3植物多，所以在光強(qiáng)和溫度較低條件下，C4植物的光合速率并不高，甚至要低于C3植物。十一、將A、B兩種植物分別置于密閉的光照培養(yǎng)箱中，定期抽取箱中氣體樣品分析CO2含量，得到下列曲線圖。據(jù)圖回答：1、分析圖中曲線變化的原因。2、推測(cè)兩種植物光合碳同化途徑。3、用另一種實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證你的推測(cè)。1、光合作用消耗CO2使密閉生長(zhǎng)箱中CO2濃度逐漸降低，一定時(shí)間后CO2濃度下降到某一濃度時(shí)，光合速率等于呼吸速率，CO2濃度達(dá)到穩(wěn)態(tài)，這個(gè)濃度即為CO2補(bǔ)償點(diǎn)。2、根據(jù)圖中兩種植物CO2補(bǔ)償點(diǎn)的數(shù)值范圍，可以推測(cè)A植物是C4植物，通過(guò)C4途徑同化CO2；B植物是C3植物，通過(guò)C3途徑同化CO2。3、驗(yàn)證方法： 14CO2標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：14C首先出現(xiàn)在四碳化合物中的植物是通過(guò)C4途徑同化CO2的；14C首先出現(xiàn)在三碳化合物中的植物是通過(guò)C3途徑同化CO2的。 觀察葉片解剖結(jié)構(gòu)：維管束鞘細(xì)胞(BSC)具有葉綠體的植物是通過(guò)C4途徑同化CO2的；不具有葉綠體的是通過(guò)C4途徑同化CO2的。十二、提高作物產(chǎn)量的途徑有那些？(“作物的光合速率高產(chǎn)量就一定高”的說(shuō)法是否正確？試論述之)作物的產(chǎn)量主要由光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化而來(lái)。提高作物產(chǎn)量的根本途徑是改善作物的光合性能。作物產(chǎn)量不僅僅取決于光合速率，而是取決于光合性能的五個(gè)方面。光合性能是指光合系統(tǒng)的生產(chǎn)性能，光合性能包括光合能力、光合面積、光合時(shí)間、光合產(chǎn)物的消耗和光合產(chǎn)物的分配利用?？删唧w表述為：經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（光合能力光合面積光合時(shí)間）消耗經(jīng)濟(jì)系數(shù)。提高光合能力。選用光合效率高的作物品種；增加田間CO2濃度可顯著提高光合速率，抑制光呼吸；改善光、溫、水、肥條件，提高光合機(jī)構(gòu)的活性等。 增加光合面積。合理密植，即科學(xué)的葉面積系數(shù)LAI；改善株型，如選育矮稈或半矮稈、株型緊湊、耐肥抗倒的類(lèi)型，可有效提高葉面積系數(shù)。 延長(zhǎng)光合時(shí)間。提高復(fù)種指數(shù)；適當(dāng)延長(zhǎng)作物生育期；延緩作物早衰；補(bǔ)充人工光照等。 減少有機(jī)物質(zhì)消耗。注意提高呼吸效率，盡量減少浪費(fèi)型呼吸，如增加CO2濃度降低C3植物的光呼吸；防除病蟲(chóng)草害。 提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)。即作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物量之比。提高收獲指數(shù)應(yīng)從選育優(yōu)良品種，調(diào)控有機(jī)物運(yùn)輸分配，使盡可能多的同化產(chǎn)物運(yùn)往產(chǎn)品器官。十三、植物體內(nèi)有機(jī)物運(yùn)輸?shù)脑?庫(kù)關(guān)系如何？有機(jī)物的分配有哪些特點(diǎn)？代謝源是制造和提供同化物的器官，代謝庫(kù)是接納同化物的部位。源制造的光合產(chǎn)物主要供應(yīng)相應(yīng)的庫(kù)，構(gòu)成“源-庫(kù)單位”，它們之間在營(yíng)養(yǎng)上相互依賴(lài)，又相互制約。庫(kù)大會(huì)促源，源大會(huì)促庫(kù)。而庫(kù)小會(huì)抑制源，源小庫(kù)就不會(huì)大。源與庫(kù)的位置也是相對(duì)的，會(huì)隨著生育期而改變。同化物的分配主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （一）同化物分配的總規(guī)律是由源到庫(kù)，并按源-庫(kù)單位分配。（二）優(yōu)先分配給生長(zhǎng)中心 不同生育期各有明顯的生長(zhǎng)中心，是光合產(chǎn)物的分配中心。（三）就近供應(yīng)，同側(cè)運(yùn)輸 分配給距離近的生長(zhǎng)中心，且向同側(cè)分配較多。（四）功能葉之間無(wú)同化物供應(yīng)關(guān)系 幼葉需要輸入光合產(chǎn)物。已成為“源”的葉片之間沒(méi)有分配關(guān)系，直到最后衰老死亡。十四、舉例說(shuō)明植物源-庫(kù)關(guān)系的變化。（以小麥為例，分析種子萌發(fā)期、苗期、籽粒灌漿期的源-庫(kù)關(guān)系特點(diǎn)）種子萌發(fā)期：胚乳是代謝源，而新形成的胚根、胚芽是代謝庫(kù)； 苗期：功能葉是代謝源，而根、幼嫩的莖葉是代謝庫(kù)； 籽粒灌漿期：功能葉、上部綠色的莖桿是代謝源，而灌漿的籽粒是主要的代謝庫(kù)。十五、簡(jiǎn)述植物細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的幾個(gè)階段及其作用。信號(hào)分子傳導(dǎo)的途徑可分為四個(gè)階段：胞間信號(hào)的傳遞：當(dāng)環(huán)境刺激的作用位點(diǎn)與效應(yīng)位點(diǎn)處在植物體的不同部位時(shí)，就有胞間信號(hào)的產(chǎn)生，并輸送到效應(yīng)位點(diǎn)。這些胞間信號(hào)為初級(jí)信使，即第一信使。膜上信號(hào)轉(zhuǎn)換：胞間信號(hào)從產(chǎn)生位點(diǎn)經(jīng)長(zhǎng)距離運(yùn)輸傳遞到達(dá)靶細(xì)胞，靶細(xì)胞首先要感受信號(hào)并將胞外信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)變?yōu)榘麅?nèi)信號(hào)，然后啟動(dòng)各種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞系統(tǒng)。胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：由胞外刺激信號(hào)激活或抑制的、具有生理調(diào)節(jié)活性的細(xì)胞內(nèi)因子稱(chēng)為細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中的次級(jí)信號(hào)或第二信使。（第二信使系統(tǒng)）蛋白質(zhì)可逆磷酸化：胞內(nèi)信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化過(guò)程進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并最終導(dǎo)致生理反應(yīng)。十六、舉例說(shuō)明植物激素間可表現(xiàn)出增效作用或拮抗作用（一）生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素：CTK加強(qiáng)IAA的極性運(yùn)輸，可增強(qiáng)IAA的生理效應(yīng)；兩者在頂芽和側(cè)芽生長(zhǎng)中拮抗，IAA促進(jìn)頂芽生長(zhǎng)而維持頂端優(yōu)勢(shì)，而CTK促進(jìn)側(cè)芽發(fā)育而打破頂端優(yōu)勢(shì)。這兩種激素控制愈傷組織根、芽分化，當(dāng)CTK/IAA比例高利于分化芽；CTK/IAA比例低時(shí)利于分化根。（二）生長(zhǎng)素與乙烯：IAA與ET的有些生理效應(yīng)相同，如在促進(jìn)菠蘿開(kāi)花和黃瓜雌花分化方面，IAA和ET具有相同的生理作用，原因是生長(zhǎng)素促進(jìn)ACC合成酶的活性而促進(jìn)乙烯的生物合成，所以，高濃度的生長(zhǎng)素具有抑制生長(zhǎng)的作用。IAA與ET的生理效應(yīng)有些截然不同，如低濃度的IAA促進(jìn)生長(zhǎng)，而ET則抑制生長(zhǎng)促進(jìn)成熟。這是因?yàn)橐蚁?duì)生長(zhǎng)素有抑制作用：乙烯抑制IAA的極性運(yùn)輸；乙烯抑制IAA的生物合成；乙烯促進(jìn)IAA氧化酶活性而加速I(mǎi)AA的分解。（三）赤霉素與脫落酸：在萌發(fā)與休眠的關(guān)系中，GA和ABA的作用相反：GA和ABA有共同的生物合成前體異戊二烯基焦磷酸（IPP），植物通過(guò)光敏素感受日照條件，在長(zhǎng)日照條件下IPP合成GA，打破休眠促進(jìn)生長(zhǎng)；而在短日照條件下IPP合成ABA，抑制生長(zhǎng)促進(jìn)休眠。（四）細(xì)胞分裂素與脫落酸：CTK抑制葉綠素、核酸、蛋白質(zhì)的降解，抑制葉片衰老；而ABA則抑制核酸、蛋白質(zhì)的合成，并提高核酸酶的活性，促進(jìn)葉片衰老。 ABA促進(jìn)氣孔關(guān)閉，而CTK促進(jìn)氣孔開(kāi)放。（五）生長(zhǎng)素與赤霉素：IAA和GA有相互促進(jìn)加成的作用，原因是GA能夠使IAA處于含量較高的水平：GA促進(jìn)IAA的生物合成；GA抑制IAA氧化分解；GA促進(jìn)束縛態(tài)生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)生長(zhǎng)素。十七、簡(jiǎn)述DELLA蛋白參與赤霉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制：DELLA蛋白參與赤霉素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。DELLA蛋白位于細(xì)胞核中，和某種未知的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子結(jié)合，抑制其活性，阻遏基因轉(zhuǎn)錄。所以在赤霉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，DELLA蛋白起一種負(fù)調(diào)節(jié)因子的作用。也就是說(shuō)，在GA信號(hào)缺乏的情況下，DELLA蛋白阻遏植物生長(zhǎng)發(fā)育；當(dāng)DELLA蛋白上的GA信號(hào)感知區(qū)接收到GA信號(hào)后，DELLA蛋白的阻遏作用被解除，恢復(fù)了轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子的活性，植株表現(xiàn)出正常的GA反應(yīng)。十八、實(shí)踐中可以如何調(diào)控乙烯作用來(lái)控制果實(shí)成熟延長(zhǎng)貯存期？乙烯是成熟激素。乙烯的生物合成是一個(gè)蛋氨酸的代謝循環(huán)，由ACC合酶（ACS）催化的ACC合成是乙烯生物合成的限速步驟；由ACC轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁┑姆磻?yīng)是由ACC氧化酶（ACO）催化的，該酶也是乙烯生物合成中的關(guān)鍵酶，該酶有重要的限速作用。通過(guò)調(diào)控乙烯生物合成的的關(guān)鍵步驟和抑制乙烯與受體結(jié)合發(fā)揮作用是控制果實(shí)成熟的主要手段。利用一些物質(zhì)抑制ACC或乙烯的合成。如AVG和AOA是乙烯生物合成抑制劑，AVG和AOA是以磷酸吡哆醛為輔基的酶的特異抑制劑，ACC合酶也是一種以磷酸吡哆醛作為輔基的酶；Co2是乙烯生物合成的抑制劑，它阻抑ACC轉(zhuǎn)化為乙烯的反應(yīng)。利用一些物質(zhì)抑制乙烯的生理作用。如1-甲基環(huán)丙烯（MCP）可以特異地與乙烯受體產(chǎn)生不可逆的結(jié)合，從而抑制乙烯的大部分生理作用；反式環(huán)辛烯是目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的一種乙烯競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑；Ag是乙烯生理作用的最有效的抑制劑之一；高濃度CO2可抑制乙烯的許多生理作用。利用基因工程手段。如通過(guò)反義RNA技術(shù)成功制備了耐貯藏轉(zhuǎn)基因番茄，其原理是將ACC合酶或ACC氧化酶的反義基因?qū)胫参?，抑制這兩種酶的mRNA的翻譯，并且加速其mRNA的降解，從而完全抑制乙烯的生物合成，這樣的果實(shí)只能用外源乙烯處理才能成熟。十九、何謂根冠比？論述地上部分與地下部分生長(zhǎng)的相關(guān)性，并寫(xiě)出生產(chǎn)中控制根冠比的方法及其原理。根/冠比(R/T)：根與地上部的干重或鮮重之比。地上部分和地下部分相互促進(jìn)、相互依賴(lài)的關(guān)系：地上部分為根系提供光合產(chǎn)物、激素和維生素，根系為地上部分提供水分、礦質(zhì)、激素等。地下部分和地上部分之間進(jìn)行著信息交流。地上部分和地下部分相互制約關(guān)系：主要表現(xiàn)在水肥不足時(shí)，常常由于競(jìng)爭(zhēng)而相互制約（見(jiàn)教材）。生產(chǎn)上控制根冠比的方法及原理：水分控制增加土壤水分促進(jìn)地上部分生長(zhǎng)，減少光合產(chǎn)物向根系輸入，R/T減??；干旱時(shí)根系水分狀況好于地上部分，地上部分生長(zhǎng)受阻嚴(yán)重，R/T增大。即所謂“旱長(zhǎng)根，水長(zhǎng)苗”。營(yíng)養(yǎng)（氮肥）控制供氮充足蛋白質(zhì)合成旺盛，利于枝葉生長(zhǎng)，減少光合產(chǎn)物向根系輸入，R/T下降；供氮不足明顯抑制地上部生長(zhǎng)，而根系受抑程度較小，R/T變大。使用P、K一般使R/T有所增加。修剪整枝果樹(shù)修剪后和棉花整枝后一是相對(duì)減少了光合產(chǎn)物向根系的運(yùn)輸，二是相對(duì)增加了肥水向枝葉的供應(yīng)。從而延緩根系生長(zhǎng)而促進(jìn)莖枝生長(zhǎng)的作用，使R/T變小。中耕松土利于土壤通氣，利于根系生長(zhǎng)，R/T增大；適當(dāng)施用生長(zhǎng)延緩劑抑制地上部分生長(zhǎng)，R/T增大；二十、舉例說(shuō)明光敏色素在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的作用。光敏色素的作用機(jī)理有哪些？光敏色素在植物生命活動(dòng)中作用廣泛，如：細(xì)胞水平：質(zhì)體的形成、細(xì)胞分化、花色素形成等。光形態(tài)建成：種子萌發(fā)、根原基起始、葉分化與擴(kuò)大、下胚軸彎鉤和子葉張開(kāi)、節(jié)間延長(zhǎng)。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)：子葉運(yùn)動(dòng)、節(jié)律現(xiàn)象、落葉、休眠等。生殖生長(zhǎng)：光周期反應(yīng)、花芽分化、光敏雄性不育。光敏素還調(diào)控許多酶的活性：如NR、Rubisco等。光敏色素的作用機(jī)理：光敏色素是一種自磷酸化蛋白激酶。光敏色素本身是一種受光調(diào)節(jié)的蛋白激酶，具有光受體和激酶的雙重性質(zhì)。照射紅光后，生色團(tuán)受光刺激，使C端的蛋白激酶活化，將ATP磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到N端的絲氨酸殘基，光敏色素分子因自身磷酸化而活化，而后再使下游的X因子發(fā)生磷酸化，同時(shí)也將紅光信號(hào)傳遞給下游的X組分。X組分有多種類(lèi)型，因而經(jīng)X組分的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑所引發(fā)的生理反應(yīng)可不同。細(xì)胞核中的X組分大多為轉(zhuǎn)錄因子，Pfr與轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生相互作用而調(diào)節(jié)基因表達(dá)；細(xì)胞質(zhì)中的X組分可以是G蛋白、鈣調(diào)素等胞內(nèi)信使等，通過(guò)它們啟動(dòng)細(xì)胞質(zhì)中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，引發(fā)相關(guān)的生理反應(yīng)。光敏色素調(diào)控基因表達(dá)。大多數(shù)光敏色素調(diào)節(jié)的慢反應(yīng)都涉及基因表達(dá)。至今已發(fā)現(xiàn)有幾十種酶受光調(diào)控。光敏色素調(diào)節(jié)快反應(yīng)的可能機(jī)理：活化的光敏色素可能通過(guò)調(diào)節(jié)膜上離子通道和質(zhì)子泵等來(lái)影響離子的流動(dòng)。二十一、簡(jiǎn)述自由基活性氧與植物傷害衰老的關(guān)系自由基不穩(wěn)定，壽命短，化學(xué)性質(zhì)活潑氧化能力強(qiáng)，自由基引發(fā)的反應(yīng)具有連鎖反應(yīng)特性，反應(yīng)一旦啟動(dòng)，便會(huì)不斷地繼續(xù)下去，只有當(dāng)新生的自由基被清除或者自由基間相互碰撞結(jié)合成穩(wěn)定分子而猝滅時(shí)，才能使反應(yīng)終止。因此自由基對(duì)植物的危害極大，會(huì)加速植物的衰老過(guò)程。在正常情況下，植物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，自由基濃度很低，不會(huì)引起傷害，也不會(huì)造成植物衰老。但當(dāng)植物進(jìn)入衰老階段或遭受某種環(huán)境脅迫時(shí)，體內(nèi)自由基會(huì)增多，而清除能力下降，使自由基的濃度超過(guò)傷害閥值，就會(huì)使細(xì)胞內(nèi)的一些生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸、膜脂、葉綠素等）發(fā)生氧化，特別是膜脂中的不飽和脂肪酸的雙鍵，由于電子密度大，最易受到自由基的攻擊而發(fā)生過(guò)氧化作用，加速植物細(xì)胞衰老和死亡。二十二、何謂植物的交叉適應(yīng)？交叉適應(yīng)有哪些特點(diǎn)？1、交叉適應(yīng)的概念 植物經(jīng)歷了某種逆境后，能提高對(duì)另一些逆境的抵抗能力，植物對(duì)不良環(huán)境之間的相互適應(yīng)作用，稱(chēng)為植物的交叉適應(yīng)。如低溫、高溫等刺激都可提高植物對(duì)水分脅迫的抵抗力；缺水、鹽漬等處理可提高煙草對(duì)低溫和缺氧的抵抗能力；干旱或鹽處理可提高水稻幼苗的抗冷性。2、交叉適應(yīng)有以下特點(diǎn)：多種保護(hù)酶的參與，如SOD、谷胱甘肽還原酶、抗壞血酸過(guò)氧化物酶都參與多種脅迫的抗性反應(yīng)。多種逆境條件下，植物體內(nèi)的脫落酸、乙烯等激素含量都增加，提高對(duì)多種逆境的抵抗能力。產(chǎn)生逆境蛋白，一種逆境可使植物產(chǎn)生多種逆境蛋白，多種逆境可使植物產(chǎn)生同樣的逆境蛋白，如缺氧、水分脅迫、鹽、脫落酸等都能誘導(dǎo)HSPs的合成，多種病原菌、乙烯、幾丁質(zhì)等都能誘導(dǎo)病原相關(guān)蛋白的合成。多種逆境條件下，植物都會(huì)積累脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，通過(guò)滲透調(diào)節(jié)作用提高對(duì)多種逆境的抵抗能力。在多種逆境條件下生物膜的結(jié)構(gòu)和透性發(fā)生相似的變化，多種膜保護(hù)物質(zhì)可能發(fā)生類(lèi)似的反應(yīng)。在一種逆境下植物生長(zhǎng)受到抑制，各種代謝發(fā)生相應(yīng)變化，從而減弱了對(duì)脅迫條件的敏感性。二十三、總結(jié)H-ATP酶在植物體內(nèi)的生理作用。細(xì)胞膜H-ATP酶可利用ATP水解釋放的能量將H由細(xì)胞膜一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)至另一側(cè)，這稱(chēng)為原初主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。由原初主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)建立跨膜質(zhì)子電化學(xué)勢(shì)梯度，即質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)pmf，這種跨膜質(zhì)子電化學(xué)勢(shì)梯度是一種極其重要的驅(qū)動(dòng)力，由pmf所驅(qū)動(dòng)的其他無(wú)機(jī)離子或小分子有機(jī)物的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程稱(chēng)為次級(jí)共轉(zhuǎn)運(yùn)。原初主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)與植物體內(nèi)的許多生理過(guò)程直接相關(guān)，包括提供細(xì)胞吸收養(yǎng)分（礦質(zhì)）、有機(jī)物運(yùn)輸（如蔗糖）所需的動(dòng)力，調(diào)控細(xì)胞的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)（生長(zhǎng)素作用），氣孔的開(kāi)放（保衛(wèi)細(xì)胞吸收K+），鹽分排泌等許多過(guò)程。二十四、綜述光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的直接和間接影響。光對(duì)植物的影響是多方面的分為直接影響和間接影響。1、間接:光是光合作用的能源和啟動(dòng)者，也是葉綠素形成的條件，為植物生長(zhǎng)提供有機(jī)營(yíng)養(yǎng)和能量。但強(qiáng)光會(huì)產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象。光質(zhì)主要影響光合效率，也影響植物生長(zhǎng)，短波光特別是紫外光破壞生長(zhǎng)素而抑制生長(zhǎng)。光影響植物的許多代謝過(guò)程。如硝酸還原中的NR、碳同化中的Rubisco等許多酶受光的調(diào)節(jié)。2、直接：光控制植物的形態(tài)建成，如葉的伸展擴(kuò)大、莖的高矮、開(kāi)花、分枝、長(zhǎng)度、根冠比等。光影響種子萌發(fā)，需光種子萌發(fā)受光照促進(jìn)，而需暗種子萌發(fā)則受光的抑制。光與植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。幼苗發(fā)育對(duì)光有明顯要求，暗中生長(zhǎng)呈黃化現(xiàn)象，照光后莖葉轉(zhuǎn)綠，植株健壯。光與成花誘導(dǎo)。LDP、SDP、DNP等植物開(kāi)花對(duì)光周期長(zhǎng)短都有嚴(yán)格要求。日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)短影響植物的生長(zhǎng)與休眠。絕大多數(shù)多年生植物是長(zhǎng)日照促進(jìn)生長(zhǎng)，短日照誘導(dǎo)休眠。光與植物運(yùn)動(dòng)。如向光性。此外，一些植物葉片的晝開(kāi)夜合、氣孔運(yùn)動(dòng)等都受光的調(diào)節(jié)。二十五、解釋下列現(xiàn)象：1、植物受澇后葉片偏上生長(zhǎng)、萎蔫或受害死亡：在根系淹水時(shí)，根系內(nèi)產(chǎn)生大量ACC由于缺氧無(wú)法轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁阃ㄟ^(guò)蒸騰流向上運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)降厣喜康腁CC可以迅速轉(zhuǎn)化為乙烯，使上部葉片發(fā)生乙烯誘導(dǎo)的典型反應(yīng)偏上生長(zhǎng)；植物受澇根系缺氧，短時(shí)間內(nèi)使細(xì)胞呼吸減弱，主動(dòng)吸水受到影響。長(zhǎng)時(shí)間受澇會(huì)導(dǎo)致根部無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生和積累較多的酒精，使根系中毒受傷吸水困難，致使葉片萎蔫變黃，甚至引起植株死亡。2、冬季溫室栽培植物應(yīng)避免溫度偏高：冬季溫室中光線一般較弱，由于光照不足，光合作用較弱，如果此時(shí)溫度偏高，呼吸作用增強(qiáng)幅度較大，容易達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用吸收的CO2與呼吸作用釋放的CO2達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，在白天沒(méi)有光合產(chǎn)物積累，夜間呼吸還要消耗有機(jī)物，造成消耗大于積累，久之導(dǎo)致植物生長(zhǎng)不良甚至死亡。3、光合作用存在“Emerson effect”：1957年R.Emerson觀察到，在遠(yuǎn)紅光（波長(zhǎng)大于685nm）條件下，如補(bǔ)充紅光（波長(zhǎng)650nm）則量子產(chǎn)額大增，比這兩種波長(zhǎng)的光單獨(dú)照射時(shí)的總和還要大。愛(ài)默生效應(yīng)的原因是光合作用有兩個(gè)光化學(xué)反應(yīng)，分別由兩個(gè)光系統(tǒng)完成。一個(gè)是吸收短波紅光（680nm）的光系統(tǒng)，另一個(gè)是吸收長(zhǎng)波紅光（700nm）的光系統(tǒng)。這兩個(gè)光系統(tǒng)是以串聯(lián)的方式協(xié)同作用的。4、“庫(kù)強(qiáng)”在同化物分配中有重要決定作用。庫(kù)強(qiáng)是指庫(kù)器官接納和轉(zhuǎn)化同化物的能力，是一種“拉力”來(lái)競(jìng)爭(zhēng)光合產(chǎn)物。庫(kù)強(qiáng)對(duì)光合產(chǎn)物向庫(kù)器官的分配具有極其重要的作用。源中蔗糖的輸出速率和輸出方向由庫(kù)強(qiáng)控制，這是因?yàn)椋簬?kù)強(qiáng)大時(shí)，進(jìn)入庫(kù)細(xì)胞的蔗糖隨即被合成貯藏物質(zhì)或分解后利用，從而保持了源、庫(kù)兩端有高的壓力勢(shì)差，使源端制造的光合產(chǎn)物源源不斷地運(yùn)入庫(kù)，這樣也有利于源強(qiáng)的維持。5、GA促進(jìn)大麥種子的萌發(fā)。GA對(duì)種子萌發(fā)有獨(dú)特效應(yīng)，具胚的大麥種子萌發(fā)時(shí)，胚中產(chǎn)生的GA，通過(guò)胚乳擴(kuò)散到糊粉層細(xì)胞，誘導(dǎo)-淀粉酶的形成，及其它水解酶類(lèi)的合成，這些酶擴(kuò)散到胚乳，使淀粉、蛋白質(zhì)等大分子水解，利于胚的生長(zhǎng)利用。6、低濃度生長(zhǎng)素促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而高濃度生長(zhǎng)素抑制植物生長(zhǎng)。低濃度IAA條件下，一方面IAA與受體結(jié)合，活化質(zhì)膜上的質(zhì)子泵，把細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的H+分泌到細(xì)胞壁中去，促進(jìn)細(xì)胞壁環(huán)境酸化，增加可塑性，細(xì)胞體積增大；另一方面，IAA促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的合成，為原生質(zhì)體和細(xì)胞壁的合成提供原料，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)；高濃度的IAA通過(guò)促進(jìn)ACC合酶的活性而誘導(dǎo)乙烯的生物合成，使植物生長(zhǎng)受到抑制。7、從遠(yuǎn)方引種須考慮光、溫條件。一是要考慮春化作用，我國(guó)北方緯度高溫度低，南方緯度低而溫度高。在南北方地區(qū)之間引種時(shí)必須了解品種對(duì)低溫的要求，北方的品種引種到南方，就可能因當(dāng)?shù)販囟容^高而不能滿(mǎn)足它對(duì)低溫的要求，致使植物只進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)而不開(kāi)花結(jié)實(shí)。二是必須考慮品種的光周期特性，了解作物原產(chǎn)地與引種地生長(zhǎng)季節(jié)的日照條件的差異，避免因提早或延遲開(kāi)花而造成減產(chǎn)甚至無(wú)收。短日植物從北方引種到南方會(huì)提前開(kāi)花，而從南方引種到北方會(huì)延遲開(kāi)花；長(zhǎng)日植物從北方引種到南方時(shí)會(huì)延遲開(kāi)花，而從南方引種到北方時(shí)會(huì)提早開(kāi)花。8、正常生長(zhǎng)植株內(nèi)能檢測(cè)到活性氧，但植株不會(huì)受害。植物體內(nèi)存在抗氧化體系，即自由基和活性氧清除劑，包括抗氧化物質(zhì)和抗氧化酶類(lèi)，能有效地清除自由基。植物體內(nèi)酶促防護(hù)體系有SOD、POD、CAT等，其中尤以SOD最重要。所以在正常情況下，植物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，自由基濃度很低，不會(huì)引起傷害，也不會(huì)造成植物衰老。試述光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的直接和間接影響？間接：光是植物光合作用的能源，也是葉綠素形成的條件，光通過(guò)光合作用為植物的生長(zhǎng)提供有機(jī)營(yíng)養(yǎng)和能量。在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而增加，但當(dāng)光強(qiáng)超過(guò)一定范圍之后，會(huì)出現(xiàn)光飽和現(xiàn)象。強(qiáng)光也會(huì)產(chǎn)生光抑制現(xiàn)象。光質(zhì)主要影響光合效率。在橙光和紅光下光合速率最高，其次是藍(lán)紫光，綠光最差。光質(zhì)也影響植物生長(zhǎng)，一般紅光對(duì)植物生長(zhǎng)沒(méi)有抑制作用；而短波光，特別是紫外光破壞生長(zhǎng)素，對(duì)植物生長(zhǎng)有抑制作用。直接：光控制植物的形態(tài)建成，即葉的伸展擴(kuò)大，經(jīng)的高矮，開(kāi)花等。光與種子萌發(fā)。需光種子的萌發(fā)受光照的促進(jìn)，而需暗種子的萌發(fā)則受光抑制。光與植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。幼苗的發(fā)育對(duì)光有明顯的要求，黑暗中生長(zhǎng)會(huì)呈黃化狀態(tài)。照光后，就能使莖葉逐漸轉(zhuǎn)綠，植株健壯。光與成花誘導(dǎo)。自然界許多植物的開(kāi)花受光周期的誘導(dǎo)，長(zhǎng)日植物，短日植物的開(kāi)花對(duì)日照的長(zhǎng)短都有嚴(yán)格要求。日照時(shí)數(shù)影響植物生長(zhǎng)與休眠。絕大多數(shù)多年生植物都是長(zhǎng)日照條件促進(jìn)生長(zhǎng)，短日照條件誘導(dǎo)休眠。光與植物的運(yùn)動(dòng)。如向光性，通常莖葉有正的向光性，根有負(fù)的向光性。此外，一些植物葉片的晝夜開(kāi)合，氣孔運(yùn)動(dòng)等都受光的調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明Mo是植物必須的微量元素在各種光質(zhì)元素都充足適量的水溶液中，單獨(dú)去掉mo然后觀察植物生長(zhǎng)狀況，如果植物生長(zhǎng)發(fā)育不良，當(dāng)加入mo以后又能恢復(fù)，說(shuō)明是必需元素。如果植物發(fā)育良好說(shuō)明是不必須的。證明微量就用加多或加少量，多量會(huì)產(chǎn)生毒害作用，說(shuō)明是微量元素。以小麥為例，分析比較種子萌發(fā)期，苗期，籽粒灌漿期的源-庫(kù)關(guān)系特點(diǎn)。源和庫(kù)是相對(duì)的，源是制造同化物的器官，庫(kù)是接受同化物的部位，共存于同一植物，相互依存，相互制約。種子萌發(fā)期胚乳是源，胚根，胚芽是庫(kù)。苗期功能葉是源，根，幼嫩的莖葉是庫(kù)，籽粒灌漿期功能葉，上