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绪论1．植物生理学的发展大致经历了哪几个阶段？2．21世纪植物生理学的发展趋势如何？3．近年来，由于生物化学和分子生物学的迅速发展，有人担心植物生理学将被其取代，谈谈你的观点。参考答案1．答：植物生理学的发展大致经历了以下三个阶段：第一阶段：植物生理学的奠基阶段。该阶段是指从植物生理学学尚未形成独立的科学体系之前，到矿质营养学说的建立。第二阶段：植物生理学诞生与成长阶段。该阶段是从1840年Liebig建立营养学说时起，到19世纪末植物生理学逐渐形成独立体系。第三阶段：植物生理学的发展阶段。从20世纪初到现在，植物生理学逐渐在植物学科中占中心地位，所有各个植物学的分支都离不开植物生理学。2．答：．①与其他学科交叉渗透，从研究生物大分子到阐明个体生命活动功能、生产应用，并与环境生态相结合等方面。微观方面，植物生命活动本质方面的研究向分子水平深入并不断综合。在宏观方面，植物生理学与环境科学、生态学等密切结合，由植物个体扩大到群体，即人类地球-生物圈的大范围，大大扩展了植物生理学的研究范畴。②对植物信号传递和转导的深入研究，将为揭示植物生命活动本质、调控植物生长发育开辟新的途径。在21世纪，对光信号、植物激素信号、重力信号、电波信号及化学信号等所诱导的信号传递和转导机制的深入研究，将会揭开植物生理学崭新的一页。③植物生命活动过程中物质代谢和能量转换的分子机制及其基因表达调控仍将是研究的重点。在新世纪里，对植物生命活动过程中物质代谢和能量代谢转换的深入研究占有特别重要的位置。目前，将光和能量转换机制与生理生态联系起来进行研究正在走向高潮，从而将光和能量转换机制研究与解决人类面临的粮食、能源问题紧密联系起来，以便在生产中发挥更大的指导作用。第一章植物的水分代谢问答题1、土壤里的水从植物的哪部分进入植物，双从哪部分离开植物，其间的通道如何？动力如何？2、植物受涝后，叶片为何会萎蔫或变黄？3、低温抑制根系吸水的主要原因是什么？4、简述植物叶片水势的日变化5、植物代谢旺盛的部位为什么自由水较多？6、简述气孔开闭的主要机理。7、什么叫质壁分离现象？研究质壁分离有什么意义？8、简述蒸腾作用的生理意义。9、解释“烧苗”现象的原因。10、在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些？参考答案1、土壤里的水从植物的哪部分进入植物，双从哪部分离开植物，其间的通道如何？动力如何？水分进入植物主要是从根毛——皮层——中柱——根的导管或管胞——茎的导管或管胞——叶的导管或管胞——叶肉细胞——叶细胞间隙——气孔下腔——气孔，然后到大气中去。在导管、管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主导地位。在活细胞间的水分运输主要靠渗透。2、植物受涝后，叶片为何会萎蔫或变黄？植物受涝后，叶子反而表现出缺水现象，如萎蔫或变黄，是由于土壤中充满着水，短时期内可使细胞呼吸减弱，根压的产生受到影响，因而阻碍吸水；长时间受涝，就会导致根部形成无氧呼吸，产生和累积较多的乙醇，致使根系中毒受害，吸水更少，叶片萎蔫变质，甚至引起植株死亡。3、低温抑制根系吸水的主要原因是什么？低温降低根系吸水速度的原因是（1）水分本身的粘度增大，扩散速度降低；原生质粘度增大。（2）水分不易透过原生质；呼吸作用减弱，影响根压；根系生长缓慢，有碍吸收表面积的增加。（3）另一方面的重要原因，是低温降低了主动吸水机制中所依赖的活力。4、简述植物叶片水势的日变化（1）叶片水势随一天中的光照及温度的变化而变化。（2）从黎明到中午，在光强及温度逐渐增加的同时，叶片失水量逐渐增多，水势亦相应降低；（3）从下午至傍晚，随光照减弱和温度逐渐降低，叶片的失水量减少，叶水势逐渐增高；（4）夜间黑暗条件下，温度较低，叶片水势保持较高水平。5、植物代谢旺盛的部位为什么自由水较多？（1）因为自由水可使细胞原生质里溶胶状态，参与代谢活动，保证了旺盛代谢的正常进行；（2）水是许多重要代谢过程的反应物质和介质，双是酶催化和物质吸收与运输的溶剂；（3）水能使植物保持固有的姿态，维持生理机能的正常运转。所以，植物体内自由水越多，它所点的比重越大，代谢越旺盛。6、简述气孔开闭的主要机理。气孔开闭取决于保卫细胞及其相邻细胞的水势变化以及引起这些变化的内、外部因素，与昼夜交替有关。在适温、供水充足的条件下，把植物从黑暗移向光照，保卫细胞的渗透势显著下降而吸水膨胀，导致气孔开放。反之，当日间蒸腾过多，供水不足或夜幕布降临时，保卫细胞因渗透势上升，失水而缩小，导致气孔关闭。气孔开闭的机理复杂，至少有以下三种假说：（1）淀粉——糖转化学说，光照时，保卫细胞内的叶绿体进行光合作用，消耗CO2，使细胞内PH值升高，促使淀粉在磷酸化酶催化下转变为1－磷酸葡萄糖，细胞内的葡萄糖浓度高，水势下降，副卫细胞的水进入保卫细胞，气孔便张开。在黑暗中，则变化相反。（2）无机离子吸收学说，保卫细胞的渗透系统亦可由钾离子（K＋）所调节。光合磷酸化产生ATP。ATP使细胞质膜上的钾－氢离子泵作功，保卫细胞便可逆着与其周围表皮细胞之间的离子浓度差而吸收钾离子，降低保卫细胞水势，气孔张开。（3）有机酸代谢学说，淀粉与苹果酸存在着相互消长的关系。气孔开放时，葡萄糖增加，再经过糖酵解等一系列步骤，产生苹果酸，苹果酸解离的H+可与表皮细胞的K＋交换，苹果酸根可平衡保卫细胞所吸入的K＋。气孔关闭时，此过程可逆转。总之，苹果酸与K＋在气孔开闭中起着互相配合的作用。7、什么叫质壁分离现象？研究质壁分离有什么意义？植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象称为质壁分离。在刚发生质壁分离时，原生质与细胞壁之间若接若离。称为初始质壁分离。把已发生质壁分离的细胞置于水势较高的溶液和纯水中，则细胞外的水分向内渗透，使液泡体积逐渐增大因而原生质层与细胞壁相接触，恢复原来的状态，这一现象叫质壁分离复原。研究质壁分离可以鉴定细胞的死活，活细胞的原生质层才具半透膜性质，产生质壁分离现象，而死细胞无比现象；可测定细胞水势，在初始质壁分离时，此时细胞的渗透势就是水势（因为此时压力势为零）：还可用以测定原生质透性、渗透势及粘滞性等。8、简述蒸腾作用的生理意义。（1）是植物水分吸收和运输的主要动力。（2）促进植物对矿物质和有机物的吸收及其在植物体内的运输。（3）能够降低叶片的温度，防止植物灼伤。9、解释“烧苗”现象的原因。一般土壤溶液的水势都高于根细胞水势，根系顺利吸水。若施肥太多或过于集中，会造成土壤溶液水势低于根细胞水势，根系不但不能吸水还会丧失水分，故引起“烧苗”现象。10、在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些？（1）作物从幼苗到开花结实，在其不同的生育期中的需水情况不同。所以，在农业生产中根据作物的需水情况合理灌溉，既节约用水，又能保证作物对水分的需要。（2）其次，要注意作物的水分临界期，一般在花粉母细胞、四分体形成期，一定要满足作物水分的需要。（3）其三，不同作物对水分的需要量不同，一般可根据蒸腾系数的大小来估计其对水分的需要量。以作物的生物产量乘以蒸腾系数可大致估计作物的需水量，可作为汇聚灌溉用水量的参数。第二章植物的矿质营养问答题1、支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据？并解释之。2、2、N肥过多时，植物表现出哪些失调症状？为什么？3、为什么将N、P、K称为肥料的三要素？4、肥料适当深施有什么好处？5、举出10种元素，说明它们在光合作用中的生理作用。6、NO3－进入植物之后是怎样运输的？在细胞的哪些部分、在什么酶催化下还原成氨？7、是谁在哪一年发明了溶液培养法？它的发明有何意义？8、固氮酶有哪些特性？简述生物固氮的机理。9、设计一个实验证明植物根系对离子的交换吸附。10、钾在植物体内的生理作用是什么？举例说明。11、影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些？12、何为根外营养？其结构基础是什么？它有何优越性？13、试述矿物质在植物体内运输的形式与途径，可用什么方法证明？14、什么是营养临界期及营养最大效率期？它们对作物产量形成有何影响？15、必需矿质元素应具备哪几条标准？目前已知植物必需元素共有多少种？其中大量与微量元素各为多少种？各是指哪些元素？16、目前，生物因素氨的机理之主要内容是什么？参考答案1、支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据？并解释之。（1）选择吸收。不同的离子载体具有各自特殊的空间结构，只有满足其空间要求的离子才能被运载过膜。由于不同的离子其电荷量和水合半径可能不等，从而表现出选择性吸收。例如，细胞在K＋和Na＋浓度相等的一溶液中时，即使二离子的电荷相等，但它们的水合半径不等，因而细胞对K＋的吸收远大于对Na＋的吸收。（2）竞争抑制。Na＋的存在不影响细胞对的K＋吸收，但同样是第一主族的+1价离子Rb＋的存在，却能降低细胞对K＋的吸收。这是因为不仅Rb＋所携带的电荷与K＋相等，而且其水合半径也与K＋的几乎相等，从而使得Rb＋可满足运载K＋的载体对空间和电荷的要求，结果表现出竞争抑制。（3）饱和效应。由于膜上载体的数目有限，因而具有饱和效应。2、N肥过多时，植物表现出哪些失调症状？为什么？叶色墨绿，叶大而厚且易披垂、组织柔嫩、茎叶疯长、易倒伏和易感病虫害等。这是因为N素过多时，光合作用所产生的碳水化合物大量用于合成蛋白质、叶绿素和其它含氮化合物，使原生质含量大增，而用于合成细胞壁物质（纤维素、半纤维素和果胶物质等）的光合产物减少。这样一来，由于叶绿素的合成增加，因而表现出叶色墨绿；原生质的增加使细胞增大，从而使叶片增大增厚，再加上原生质的高度水合作用和细胞壁机械组织的减少，使细胞大而薄，且重，因而叶片重量增加，故易于披垂；由于光合产物大理用于原生质的增加，而用于细胞壁物质的合成减少，因而表现出徒长和组织柔嫩多汁，其结果就是易于倒伏和易感病虫害。3、为什么将N、P、K称为肥料的三要素？因为植物对N、P、K这三种元素的需要量较大，而土壤中又往往供应不足，成为植物生长发育的明显限制因子，对于耕作土壤更是如此。当向土壤中施加这三种肥料时，作物产量将会显著提高。所以，将N、P、K称为肥料的三要素。4、肥料适当深施有什么好处？因为表施的肥料氧化剧烈，且易于流失和挥发，对肥尤其如此。所以，肥料适当深施可减少养分的流失、挥发和氧化，从而增加肥料的利用率，并使供肥稳而久。此外，植物根系生长具有趋肥性，所以肥料适当深施还可使作物根系深扎，植株健壮，增产显著。5、举出10种元素，说明它们在光合作用中的生理作用。（1）N：叶绿素、细胞色素、酶类和膜结构等的组成成分。（2）P：NADP为含磷的辅酶，ATP的高能磷酸键为光合碳循环所必需；光合碳循环的中间产物都是含磷酸基因的糖类，淀粉合成主要通过含磷的ADPG进行；促进三碳糖外运到细胞质，合成蔗糖。（3）K：气孔的开闭受K＋泵的调节，K＋也是多种酶的激活剂。（4）Mg：叶绿素的组成成分，一些催化光合碳循环酶类的激活剂。（5）Fe：是细胞色素、铁硫蛋白、铁氧还蛋白的组成成分，促进叶绿素合成。（6）Cu：质兰素（PC）的组成成分。（7）Mn：参与氧的释放。（8）B：促进光合产物的运输。（9）S：Fe－S蛋白的成分，膜结构的组成成分。（10）C：光合放氧所需（或Zn：磷酸酐酶的组成成分等）。6、NO3－进入植物之后是怎样运输的？在细胞的哪些部分、在什么酶催化下还原成氨？植物吸收NO3－后，可以在根部或枝叶内还原，在根内及枝叶内还原所占的比值因不同植物及环境条件而异，苍耳根内无硝酸盐还原，根吸收的NO3－就可通过共质体中径向运输。即根的表皮皮层内皮层中柱薄壁细胞导管，然后再通过根流或蒸腾流从根转运到枝叶内被还原为氨，再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质，在光合细胞内，硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下，在细胞质内进行的，亚硝酸还原为氨则在亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内进行。在农作物中，硝酸盐在根内还原的量依下列顺序递减；大麦＞向日葵＞玉米＞燕麦。同一植物，在硝酸盐的供应量的不同时，其还原部位不同。例如在豌豆的枝叶及根内硝酸盐还原的比值随着NO3－供应量的增加而明显升高。7、是谁在哪一年发明了溶液培养法？它的发明有何意