名詞解釋植物生理學：研究植物生命活動規律的科學，內容大致分為生長發育與形態建成、物質與能量轉化、信息傳遞和信號轉導水孔蛋白：細胞膜或液泡膜，可減少水分跨膜運輸阻力，加快水分子進出生物膜的跨膜通道蛋白質，具有選擇性壓力勢：當細胞吸水，原生質體膨脹，形成一種壓迫細胞壁的力量。細胞壁受到擠壓后，形成一股反彈力，限制原生質體的膨脹，壓力勢是這兩股力存在而增加的水勢的值（一般正數）傷流：由于根壓作用，從植物傷口或折斷的部位流出液體的現象吐水：由于根壓作用，從葉尖或葉邊緣的水孔流出液滴的現象蒸騰作用：水分從葉片以水蒸氣的形式散失到大氣離子的選擇吸收：植物對同一溶液中不同離子或同一鹽分中的陰、陽離子吸收比例不同的現象單鹽毒害：用只含一種鹽的溶液培養植物時，會引起植物生長不正常而表現出毒害的現象離子頡頏：在發生單鹽毒害的溶液中再加入少量其他金屬離子能減弱或消除這種單鹽毒害，離子之間這種作用稱之為離子頡頏誘導酶：植物本來不含的某種酶，但在特定外來物質的誘導下，可以生成這種酶生物固氮：在固氮酶的催化作用下將分子氮還原成氨的過程光合作用：綠色植物吸收陽光能，同化二氧化碳和水，制造有機物并釋放氧氣的過程熒光現象：葉綠體色素溶液在透射光時呈綠色，反射光下呈紅色的現象原初反應：光合作用中從葉綠素分子受光激發到引起第一個光化學反應為止的過程，指色素分子吸收光能、傳遞將光能轉化成電能的過程光合磷酸化：葉綠體利用光能驅動電子傳遞建立跨類囊體的質子動力勢，質子動力勢將ADP和無機磷酸合成ATP的過程碳同化：利用光反應形成的同化力將CO2還原形成糖類物質的過程光補償點：同一葉子在同一時間內，光合過程中吸收的CO2與光呼吸和呼吸作用過程中放出的CO2等量時的光照強度有氧呼吸：生活細胞在氧氣的參與下，把某些有機物徹底氧化分解，放出二氧化碳并形成水，同時釋放能量的過程無氧呼吸：在無氧條件下，細胞把某些有機物分解成為不徹底的氧化產物，同時釋放能量的過程電子傳遞鏈（呼吸鏈）：呼吸代謝中間產物的電子和質子，沿著一些列有順序的電子傳遞體組成的電子傳遞途徑，傳遞到分子氧的總過程氧化磷酸化：在生物氧化中，電子經過線粒體電子傳遞鏈傳遞到氧，伴隨ATP合酶催化，使ADP和磷酸合成ATP的過程末端氧化酶：把底物的電子傳遞到電子傳遞系統的最后一步，把電子傳遞給分子氧并形成水或過氧化氫的酶巴斯德效應：氧氣可以降低糖類的分解代謝和減少糖酵解產物的積累腺苷酸能荷調節：ATP-ADP-AMP系統中可利用的高能磷酸鍵的度量質外體：物體中的細胞壁、細胞間隙和木質部導管的連續系統共質體：由胞間連絲及原生質膜本身把植物各細胞原生質連成一體的體系初級代謝產物：光合作用的直接產物，糖類、脂肪、核酸、蛋白質等次級代謝產物：萜類、酚類、生物堿由糖類等有機物次級代謝衍生出來的物質生長：植物體積增大，通過細胞分裂和擴大來完成發育：在整個生活史上，植物的構造和機能從簡單到復雜的變化過程，表現為組織和器官的分化形態建成：在植物的發育過程中，由于不同細胞逐漸向不同方向分化，從而形成具有各種特殊構造和機能的細胞、組織和器官細胞分化：分生組織的幼嫩細胞發育成為具有各種形態結構和生理代謝功能的成形細胞的過程種子的壽命：種子成熟到失去生命力所經歷的時間極性：植物分化和形態建成中的一個基本現象，植物器官、組織甚至細胞在不同的軸向上存在某種形態結構和生理生化上的梯度差異細胞的全能性：植物體的每個細胞都攜帶一套完整的基因組，并且具有發育成完整植株的潛在能力脫分化：已有高度分化的細胞和組織，在培養條件下逐漸喪失其特有分化能力的過程 愈傷組織：脫分化后新形成的細胞群再分化：已經脫分化的細胞在一定條件下，又可經過愈傷組織或胚狀體，再分化出根和芽，形成完整植株生長大周期：植物器官或整株植物的生長速率表現出“慢一快一慢”的基本規律，即開始時生長緩慢，以后逐漸加快，達到最高速度后又減慢以至最后停止，這一生長全過程稱為生長大周期頂端優勢：頂芽優先生長,而側芽生長受抑制的現象生長的溫周期現象：植物對日溫較高和夜溫較低的周期性變化的反應生理鐘：生物因對晝夜的適應而產生生理上有周期性波動的內在節奏光周期：一天中，白天和黑夜的相對長度 感受部位：葉片 傳輸途徑：韌皮部光周期現象：植物對白天和黑夜的相對長度的反應 光周期誘導：植物只需要一定時間適宜的光周期處理，以后即使處于不適宜的光周期下，仍然可以長期保持刺激的效果 同源異型：分生組織系列產物中一類成員轉變為該系列中形態或性質不同的另一類成員受精作用：植物開花之后，經過花粉在柱頭上的萌發、花粉管進入胚囊和配子融合等一系列過程完成受精作用自交不親和性：植物花粉落在同花雌蕊的柱頭上不能受精的現象呼吸躍變：當果實成熟到一定程度時，呼吸速率首先是降低，然后突然升高，之后又下降的現象花粉萌發的群體效應：單位面積內，花粉的數量越多，花粉管的萌發和生長越好蒙導花粉：授予生活的不親和性花粉的同時，混合一些殺死的親和的花粉，可使柱頭不能識別不親和的花粉細胞程序性死亡：主動的、生理性的細胞死亡，死亡過程由細胞內業已存在的、由基因編碼的程序控制第一章 植物的水分生理植物體內的水分以自由水和束縛水兩種形式存在自由水與代謝強度呈正比、束縛水與抗逆性呈正比水在植物體中的作用細胞質主要成分參與代謝反應、光合作用、呼吸作用、有機物的同化和異化作用物質運輸和吸收的溶劑保持植物堅挺水分跨膜運輸途徑：膜脂雙分子層（慢）和水通道（快）植物細胞吸水主要有三種方式：擴散、急流、滲透作用（為水分跨膜運輸動力）水分在植物體內的傳輸途徑：徑向運輸（根系吸水）和軸向運輸（水分向上運輸）滲透作用就是水分從水勢高處通過半透膜移向水勢低處水孔蛋白根據存在部位分為質膜內在蛋白和液泡膜內在蛋白每偏摩爾水的自由能就是水的化學勢，每偏摩爾體積水的化學勢差就是水勢，純水自由能和水勢最大植物細胞的水勢由溶質勢、壓力勢、重力勢、襯質勢組成，形成液泡的植物細胞襯質勢可以忽略不計（水勢計算方式P1415）植物吸水主要器官是根系，主要區域是根尖根毛區，主要方式是被動吸水。根系吸水途徑：質外體途徑、共質體途徑、跨膜途徑。主動吸水和被動吸水的動力分別是根壓和蒸騰拉力影響根系吸水的土壤因素土壤中可利用的水分：土壤會保水，植物和土壤爭奪水分土壤通氣情況：用CO2處理根部，可使幼苗的吸水量降低；如通以空氣，則吸水量增加土壤溫度：低溫能降低根系的吸水速率。水變粘稠，不易擴散；呼吸速率下降，吸水下降；根系生長緩慢，根面積擴大受阻。高溫也不利于根系吸水。加強根和成熟根的木質化，根細胞酶蛋白變性土壤溶液濃度：一般情況下，土壤溶液濃度較低，水勢較高，有利于根部吸水蒸騰作用的主要方式是氣孔蒸騰。毛細現象：當一管極細，水分子會順著進入表皮細胞無葉綠體，保衛細胞含大量葉綠體氣孔運動 保衛細胞細胞壁具有伸縮性保衛細胞吸水細胞壁外壁膨脹細胞壁內測向外拉伸氣孔開放影響氣孔開放的三條途徑：伴隨著K+進入，蘋果酸和Cl-也不斷進入，以維持電中性淀粉水解或通過卡爾文循環形成的中間產物轉變為蔗糖葉肉細胞產生的蔗糖，從質外體進入保衛細胞氣孔開關閉機理學說包括淀粉-糖互換學說無機離子吸收學說蘋果酸生成學說 藍光會刺激氣孔張開蒸騰作用的意義 蒸騰作用是植物吸收和運輸水分的主要動力 有利于植物吸收礦質元素和有機物質 降低葉面溫度影響蒸騰作用的因素外界條件：光照（主要）、空氣相對濕度、溫度、風內部條件：氣孔頻度、氣孔大小、氣孔下腔容積、葉片內部面積水分在植物體內傳送途徑：土壤根毛根內莖葉蒸騰到空氣中節水灌溉方法噴灌滴灌調虧灌溉：在作物的非臨界期減少灌水，處于干旱脅迫狀態，減少蒸騰小號和延長營養生長，而把有限的水量集中供給作物的水分臨界期，滿足生殖器官形成和生長的要求控制性分根交替灌溉：一部分根處于干燥地帶，一部分處于濕潤地帶，干燥區和濕潤區交替灌溉使次生根大量增加第二章 植物礦質營養什么是植物的必須元素：完成植物整個生長周期不可缺少在植物體內的功能是不能被其他元素代替的，植物缺乏該元素時會表示專一的癥狀，并且只有補充這種元素癥狀才會消失這種元素對植物體內所起作用是直接的判斷必須元素的方式：溶液培養或水培和沙培必須礦質元素的生理作用：細胞結構物質的組成成分植物生命活動的調節者，參與酶的活動起電化學作用，即離子濃度的平衡、氧化還原、電子傳遞和電荷中和作為細胞信號轉導的第二信使礦物質營養可分為4組：作為碳化合物部分的營養N,S能量儲存和結構完整性的營養P,Si,B保留離子狀態的營養K,Ca,Mg,Cl,Mn,Na參與氧化還原反應的營養Fe,Zn,Cu,Ni,Mo(吸收形式，作用，缺乏癥狀P3538)植物對鹽分和水分的吸收式相對的，有關：鹽分一定要溶解在水分中才能被根部吸收；無關：兩者的吸收機理不同離子的選擇吸收：生理酸性鹽(NH4)2SO4 生理堿性鹽NaNO3 生理中性鹽NH4NO3根吸收溶液中礦物質 離子吸附在根部細胞表面離子進入根部內部離子進入導管影響根部吸收礦質元素的條件：溫度、通氣狀況、溶液濃度、氫離子濃度植物吸收銨鹽可直接合成氨基酸，硝酸鹽需要經過還原才能利用：硝酸鹽在細胞質中經硝酸還原酶（底物誘導酶）還原成亞硝酸鹽亞硝酸鹽在前質體或葉綠體中經亞硝酸還原酶還原成氨氨的同化包括谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、谷氨酸脫氫酶、氨基交換等途徑硝酸還原酶（誘導酶）整個酶促反應：NO3-+NADPH+H+2e-NO2-+NADP+H2O生物固氮能直接利用惰性氣體氮，固氮酶（厭氧）能常溫常壓下將其還原成NH3，工業固氮要在高溫高壓下進行生物固氮的兩類微生物：獨立生存的非共生微生物與其他植物共生的共生微生物固氮酶只存在于原核細胞中，組分是鐵蛋白和鉬鐵蛋白，固1gN2要消耗12g碳水化合物合理追肥形態指標相貌葉色 生理指標營養元素診斷酰胺含量酶活性發揮肥效的措施適當灌溉適當深耕改善施肥方式第三章 植物的光合作用光合作用的重要性：把無機物變成有機物蓄積太陽能量環境保護光反應在類囊體上，暗反應在葉綠體基質中類囊體分基質類囊體和基粒類囊體葉綠素吸收區640660nm的紅光部分430450nm的藍紫光部分激發態：當葉綠色分子吸收光子后，就由最穩定的、最低能量的基態上升到一個不穩定、高能狀態的激發態轉變回基態途徑：吸收的光能有的以熱的形式消耗分子吸收的光能也以光能形式釋放激發態的葉綠素參與能量轉移，迅速將光能傳遞給鄰近其他分子光合作用大致分為：原初反應，包括光能的吸收、傳遞和轉換電子傳遞和光合磷酸化，形成活躍化學能（ATP和NADPH）碳同化，把活躍的化學能轉變為穩定的化學能 光反應中心的光化學反應：光合作用最終的電子供體與受體分別是:H2O, NADP光系統PS長光波反應、光系統PS短光波反應PS與PS電子傳遞的特征分別是:形成NADPH, O2PS的水裂解放氧 4Fe3+2H2O在光下4Fe2+O2+4H+PS的電子傳遞H2O放氧復合體TyrP680P680在光下PheoPQAPQBCytb6f復合體的電子傳遞：PQH2b6FefPCPS光合電子傳遞鏈途徑：非環式電子傳遞 H2OPSPQCytb6fPCPSFdFNRNADP+環式電子傳遞PSFdPQCytb6fPCPSI假環式電子傳遞 H2OPSPQCytb6fPCPSFdO2光合磷酸化的方式 酶：ATP合酶 同化力：ATP和NADPH(1)非環式光合磷酸化(從PS經光合鏈到PS)2ADP + 2Pi + 2NADP + 2H2O 2ATP + 2NADPH + O2(2)循環光合磷酸化ADP + Pi ATP碳同化：C3途徑卡爾文循環 每同化一個CO2消耗3個ATP和2個NADPH1.羧化階段 CO2固定成羧酸，然后才被還原 3RuBP+3CO2+3H2O6PGA+6H+ （RuBP1,5-二磷酸核酮糖)2.還原階段 PGA+ATP經過3-磷酸甘油酸激酶DPGA. DPGA+NADPH+H+ 經過3-磷酸甘油醛脫氫酶PGAld3.更新階段 PGAld經過一系列轉變在形成RuBP （PGAld3-磷酸甘油醛）總反應：3CO2+5H2O+6NADPH+9ATPPGAld+6NADP+3H+9ADP+8PiC4途徑四碳二羧酸途徑1.羧化與還原 2.轉移與脫羧 3.更新CAM途徑-景天酸代謝途徑光合產物主要是糖類，還有蛋白質、脂肪和有機酸淀粉在葉綠體中合成蔗糖在細胞質基質中合成光呼吸是與光合作用伴隨發生的吸收O2和釋放CO2的過程。在葉綠體中合成乙醇酸，在過氧化體重氧化乙醇酸，在線粒體中釋放CO2 底物是RuBPCO2抑制光呼吸促進光合作用 O2促進光呼吸抑制光合作用第四章 植物的呼吸作用呼吸代謝途徑：糖酵解EMP途徑 發生在細胞質 輔酶是NAD+1.已糖磷酸化2.磷酸己糖裂解3.ATP和丙酮酸的生成葡萄糖+2NAD+2ADP+2Pi2丙酮酸+2NADH+2H+2ATP+2H2O糖酵解的生理意義：(1).普遍存在于動物、植物和微生物中，有氧呼吸和無氧呼吸的共同圖途徑(2).中間產物以及丙酮酸是合成其他物質的活躍的原材料(3).除了3步反應不可逆外，其余皆可逆，為糖提供了基本途徑(4).釋放一些能量，尤其是為厭氧生物提供能量發酵作用 丙酮酸在無氧條件下形成乙醇或乳酸三羧酸循環TCA途徑 發生在線粒體 輔酶是NAD+和FAD1.檸檬酸生成階段2.氧化脫羧階段3.草酰乙酸再生階段三羧酸循環生理意義：提供生命活動能量的主要來源物質代謝的樞紐磷酸戊糖PPP途徑 發生在細胞質 輔酶是DADP+1.氧化階段（反應不可逆）2.非氧化階段（反應可逆）6G6P+12NADP+7H2O5G6P+6CO2+Pi+12NADPH+12H+ 生理意義：產生大量NADPH，為細胞各種合成反應提供主要的還原力中間產物作為很多重要化合物合成的原材料已糖重組階段的中間產物和酶，與光合作用卡爾文循環大多相同可以聯系電子傳遞鏈（呼吸鏈）：氫傳遞體作為脫氫酶的輔助因子，傳遞質子和電子，主要有NAD、NADP、FMN、FAD等電子傳遞體只傳遞電子，指細胞色素體系和鐵硫蛋白兩種呼吸鏈細胞色素系統途徑（主要）交替途徑（抗氰呼吸）抗氰呼吸生理意義利于授粉能量溢流增加抗逆性末端氧化酶：（一）線粒體內末端氧化酶 細胞色素c氧化酶（主要）和交替氧化酶（二）線粒體外末端氧化酶 存于細胞質基質和微粒體中光合作用和呼吸作用的關系兩種反應所需的ADP和輔酶NADP+相同光合作用的碳循環與呼吸作用的磷酸戊糖途徑基本互為逆反應光合釋放的O2可供呼吸利用，呼吸作用釋放的CO2亦能被光合作用所同化第五章 植物同化物運輸韌皮部運輸有機物，主要運輸組織是篩管和伴胞（篩分子-伴胞復合體）篩管分子包括韌皮部蛋白、胼胝體 伴胞分為通常伴胞、傳遞細胞、居間細胞伴胞和篩管之間有胞間連絲，胞間連絲內部輸導途徑有連絲微管和微通道韌皮部運輸方向：有機物在植物體內上行和下行運輸都通過韌皮部。韌皮部內的有機物可同時作雙向運輸。同化物也可橫向運輸，但正常狀態下其量甚微，只有當縱向運輸受陰時，橫向運輸才加強研究同化物運輸速率和溶質種類的方法：同位素示蹤法結合蚜蟲吻刺法韌皮部主要運輸非還原糖化合物，包括甘露醇和山梨糖醇韌皮部裝載：光合產物從韌皮部周圍的葉肉細胞裝到篩分子-伴胞復合體的整個過程。存在兩條途徑：質外體途徑：糖從某些點進入質外體達到韌皮部的過程共質體途徑：糖從共質體經胞間連絲達到韌皮部的過程韌皮部裝載三個步驟：葉肉細胞光合作用形成磷酸丙糖，從葉綠體運到細胞質基質借著轉變為蔗糖；晚上葉綠體淀粉可能以葡萄糖狀態離開葉綠體后轉變為蔗糖葉肉細胞的蔗糖運到葉片細脈的篩分子附近糖分運入篩分子和伴胞韌皮部卸出：裝載在韌皮部的同化物輸出到庫的接受細胞的過程。存在兩條途徑：共質體途徑卸出：同化物通過胞間連絲沿濃度梯度從篩分子-伴胞復合體釋放到庫細胞質外體途徑卸出：篩分子-伴胞復合體與庫細胞之間在某些位置不存在胞間連絲，同化物從篩分子-伴胞復合體通過擴散被動地或在運輸載體幫助下，主動地運至質外體，再由質外體進入庫細胞 同化物進入庫細胞是依賴能量的韌皮部運輸的機理：壓力流學說、胞質泵學說、收縮蛋白學說源葉的同化物配置方向：1.代謝利用2.合成暫時貯藏化合物3.從葉輸出到植株其他部分同化物分配指新形成同化物在各種庫間的分布，其分配方向主要決定于庫的強度，庫強度等于庫容量和庫活力的乘積 庫容量一般指干重 庫活力指單位時間單位干重吸收同化物的速率第九章 植物的生長生理種子萌發的條件：足夠的水分、充足的氧、適宜的溫度、某些要光照種子萌發的生理生化變化種子的吸水：分為急劇吸水、停止吸水和再重新迅速吸水三階段呼吸作用的變化：分為急劇上升滯緩再急劇上升顯著下降四階段酶系統的形成：舊酶活化、新酶形成（脂肪酶、蛋白酶、磷酸酶、水解酶）有機物的轉變：（1）淀粉在淀粉酶、脫支酶、麥芽糖酶作用下水解成葡萄糖淀粉與磷酸在淀粉磷酸化酶下降解成1-磷酸葡萄糖（低溫）（2）脂肪在脂肪酶的作用下，水解成甘油和脂肪酸（3）蛋白質被蛋白酶分解成小肽被太酶完全水解成氨基酸細胞生長生理階段：細胞分裂生理、細胞伸長生理、細胞分化生理細胞伸長的基礎：呼吸作用的加強和蛋白質的積累細胞初生壁主要物質是多糖，基本結構物質是纖維素纖維素分子微團微纖絲大纖絲生長素的酸-生長假說：生長素+受體活化H+-ATP酶基因mRNA合成合成H+-ATP酶（到達質膜）H+排到細胞壁細胞壁酸化活化膨脹素蛋白打斷細胞壁多糖H鍵細胞壁松弛 轉錄因子基因控制發育：誘導信號的產生和細胞感受信號特殊細胞基因表達分化細胞特殊活性或結構所需要的基因的表達細胞分化功能需要的基因產物活性的加強和細胞結構的改變外植體脫分化愈傷組織再分化體細胞胚和器官分化再生植物木質部和韌皮部的分化與糖濃度有關。低糖濃度時形成木質部、高糖濃度時形成韌皮部、中等濃度時都形成，中間有形成層影響營養器官生長的條件溫度三基點：最低、最適、最高光合作用、光抑制莖伸長、抑制跟生長、促進根內脫落酸形成水分礦質營養（氮肥）植物激素（赤霉素）根和地上部的相關性根提供水和礦物質、合成生長素和植物堿給地上部分地上部分提供糖、維生素給根光對植物的生長發育影響主要有兩個方面：光是綠色植物光合作用必需的光調節植物整個生長發育，以便更好地適應外界環境 這種（依賴光控制細胞的分化、結構和功能的改變，最終匯集成組織和器官的建成，稱為光形態建成三種光受體：光敏色素（易溶于水的色素蛋白質），吸收紅光和遠紅光分為紅光吸收型Pr（沒活性）和遠紅光吸收型Pfr（有活性）兩種光敏色素可在不同光譜作用下相互轉化(要在含水條件下) Pr經紅光變成Pfr Pfr經遠紅光變成Pr 黑暗條件下Pfr會逆轉為Pr作用機理：光敏色素可能調節膜上離子（CA2+）通道和質子泵隱花色素和向光素（黃素蛋白），吸收藍光和近紫外光UV-B受體，吸收紫外線B區域的光向性運動分為向光性、向重力性、向水性、向化性（某些化學物質在植物周圍分布不均引起的定向生長）感性運動：植物受無定向外界刺激而引起的運動感性運動分為生長性運動、緊張性運動（偏上性、感夜行、感熱性、感震性）生物節奏的特性：節奏的引起必須有一個信號，而一旦節奏開始，在溫恒的條件下仍然繼續顯示以近似晝夜周期的節奏自動運行，并育有自動重撥的功能第十章 植物的生殖生理花的早期發育：成花誘導花原基形成花器官原基形成低溫和光周期是成花誘導的主要外界條件春化作用：低溫誘導植物開花的過程 脫春化：春化過程結束之前，如遇到高溫，低溫效果就會削弱甚至解除春化作用的時間：種子萌發或在植株生長的任何時期中進行春化作用的部位：莖尖端的生長點和嫩葉，凡具有分裂能力的細胞臨界日照：晝夜周期中誘導短日植物開花所需的最長日照或誘導長日植物開花所必須的最短日照長日植物：必須長于其臨界日照長度的日照才能開花的植物短日植物：必須短語其臨界日照長度的日照才能開花的植物日中性植物：在任何日照條件下都可以開花的植物春化和光周期理論在農業上的應用春化處理控制開花引種五輪發育：萼片花瓣雄蕊心皮胚珠ABC模型：正常花的四輪結構(萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊)的形成是由A、B、C三類基因的共同作用而完成的,每一輪花器官特征的決定分別依賴A、B、C三類基因中的一類或兩類基因的表達。如任何一類或更多類的基因發生突變而喪失功能，則花的形態發生將出現異常（解釋同源異型）ABCDE模型：A基因控制第1、2輪的發育，B基因控制2、3輪的發育，C基因控制3、4、5輪的發育，