植物生理学要点

水势（waterpotential）：每偏摩尔体积水的化学势。信号：对植物体来讲，环境变化就是刺激。胁迫：对植物产生伤害的环境称为逆境，又称胁迫。抗性：对不良环境的适应性和抵抗力，称为植物的抗逆性，简称抗性。受体：能够特异的识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。束缚水（boundwater）:靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分；自由水（freewater）:距离胶粒较远而可以自由流动的水分。光周期：在一天之中，白天和黑夜的相对长度。光呼吸：植物的绿色细胞依赖光照，吸收氧气和放出二氧化碳的过程。主动运输:特异性运输蛋白消耗能量使离子或小分子逆浓度梯度穿膜的运输方式。是指物质顺或逆浓度梯度，在载体蛋白和能量的作用下将物质运进或运出细胞膜的过程。被动运输:离子或小分子在浓度差或电位差的驱动下顺电化学梯度穿膜的运输方式。原初反应：指光合作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程，其中包含色素分子对光能的吸收、传递和转换的过程。植物激素：一些在植物体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物。光合磷酸化：在光合作用中由光驱动并贮存在跨类囊体膜的质子梯度的能量把ADP和磷酸合成为ATP的过程。植物生长调节剂：一些具有植物激素活性的人工合成物质。植物生理学要点第一章植物的水分生理植物体内水分存在的状态束缚水（boundwater）:靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分；自由水（freewater）:距离胶粒较远而可以自由流动的水分。自由水参与各种代谢作用。自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。束缚水不参与代谢作用，束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。第二节植物细胞对水分的吸收植物细胞吸水主要有3种方式：扩散，集流和渗透作用。植物体的水分集流通过膜上的水孔蛋白（aquaporin）形成的水通道实施的。渗透作用水势（waterpotential）：每偏摩尔体积水的化学势。纯水的自由能最大，水势也最高。纯水的水势定为零，溶液中的溶质颗粒降低了水的自由能，所以溶液的水势就成负值。溶液越浓，水势越低。水的移动方向决定于水势高低。渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。植物细胞是一个渗透系统。一个成长植物细胞的质膜和液泡膜都接近于半透膜，因此，我们可以把原生质体（包括质膜、细胞质和液泡膜）当作一个半透膜来看待。液泡里的细胞液含许多物质，具有一定的水势，这样，细胞液与环境中的溶液之间，便会发生渗透作用。所以，一个具有液泡的植物细胞，与周围溶液一起，便构成了一个渗透系统。细胞吸水情况决定于细胞水势。细胞的水势=渗透势ψs+压力势ψp+衬质势ψm+重力势ψg具有液泡的细胞可简化为水势=渗透势ψs+压力势ψp相邻两细胞的水分移动方向，决定于两细胞间的水势差异，水势高的细胞中的水分向水势低的细胞流动。第三节植物根系对水分的吸收根系吸水有两种动力：根压和蒸腾拉力，后者较为重要。根压：植物根系生理活动造成水势梯度引起水分从根部上升的压力。根系吸水的方式、表现以及根压形成的机理水分向上运输的动力以及张力-内聚力学说第四节蒸腾作用蒸腾作用的部位包括通过茎枝上的皮孔的蒸腾，称为皮孔蒸腾；通过叶片角质层的蒸腾，称为角质蒸腾；通过叶片气孔的蒸腾，称为气孔蒸腾。气孔蒸腾是植物蒸腾作用的最主要形式。气孔运动的机理:淀粉-糖互变，钾离子吸收和苹果酸生成。三者的本质都是渗透调节保卫细胞，因为气孔运动是受保卫细胞的水势控制的。钾离子吸收学说。在保卫细胞质膜上有ATP质子泵（ATPprotonpump），分解由氧化磷酸化或光合磷酸化产生的ATP，将H+分泌到保卫细胞外，使得保卫细胞的pH值升高。同时使保卫细胞的质膜超极化。质膜内侧的电势变得更负，驱动K+从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾通道进入保卫细胞，再进入液泡。在K+进入细胞同时，还伴随着Cl-的进入，以保持保卫细胞的电中性。保卫细胞中积累较多的K+和Cl-，水势降低，水分进入保卫细胞，气孔就张开。蒸腾作用的指标：1、蒸腾速率植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。2、蒸腾比率植物在一定生长期内积累的干物质与蒸腾失水量的比值，又称“蒸腾效率”。3、蒸腾系数或需水量植物制造累积1克干物质蒸腾消耗水分的克数，是蒸腾比率的倒数。蒸腾系数愈大，利用水分的效率愈低。第二章植物的矿质营养1、溶液培养法（水培法）和砂基培养法（砂培法）是研究植物必需元素的主要方法。2、必需元素的定义和确定标准3、植物的必需元素有19种大量元素（占植物干重的0.1%）10种：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si，微量元素（占植物干重的0.01%下）9种：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、Na植物必需元素的生理作用有三个方面：1、细胞结构物质的组成成分2、生命活动的调节者，参与酶的活动3、起电化学作用即离子浓度的平衡、稳定胶体及电荷中和等。生物膜的透性特点：a、疏水的脂溶性分子很容易透过膜，如O2、N2、苯等；b、不带电荷的小分子比较容易透过膜，其透过速度取决于极性大小，如CO2、乙醇c、膜对水的透性最大，水可以自由通过；d、带电荷的分子或离子以及大分子不能直接透过膜，只能通过跨膜蛋白形成的离子通道或由载体运送进入细胞。植物细胞吸收物质的方式有消耗细胞代谢能量的主动运输和不消耗细胞能量的被动运输两大类。植物细胞吸收溶质的方式共有4种类型：通道运输，载体运输，泵运输和胞饮作用。载体蛋白有3种类型：单向运输载体、同向运输器和反向运输器。植物吸收矿质元素的特点具有C4途径的植物称为C4植物。C4途径叶肉细胞的细胞质中的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化，把CO2固定为C4酸；C4途径的CO2固定最初是由PEP羧化酶催化来完成的。景天科酸代谢植物（CAMplant）的叶子，晚上气孔开放，吸进CO2，在PEP羧化酶作用下，与PEP结合，形成OAA，进一步还原为苹果酸，积累于液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸便运到胞质溶胶，在依赖NADP苹果酸酶作用下，氧化脱羧，放出CO2，参与卡尔文循环，形成淀粉等。C3植物、C4植物某些光合特征和生理特征比较特征C3植物C4植物植物类型典型温带植物典型热带或亚热带植物叶结构无Kranz型结构，只有一种叶绿体有Kranz型结构，常具两种叶绿体CO2固定酶RubiscoPEP羧化酶，RubiscoCO2固定途径只有卡尔文循环在不同空间分别进行C4途径和卡尔文循环最初CO2接受体RuBPPEPCO2固定的最初产物PGAOAACO2补偿点（mg•L-1）高低光饱和点低无蒸腾系数（g水分•g干重-1）450～950250～35018～125光呼吸高，易测出低，难测出低，难测出耐旱性弱强极强植物的绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过程，被称为光呼吸真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率光、二氧化碳和水分对光合速率的影响光合速率不再随光照强度增加时的光强称为光饱和点。同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和光呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度，就称为光补偿点根据对光照强度需要的不同，可把植物分为阳生植物（sunplant）和阴生植物（shadeplant）两类。阳生植物的光补偿点为9～18μmol光子•m-2•s-1，而阴生植物的则小于9μmol光子•m-2•s-1。C4植物的CO2补偿点低，在低CO2浓度下光合速率的增加比C3快。在不通风的温室、大棚和光合作用旺盛的作物冠层内的CO2浓度可降至200μl·L-1左右。由于光合作用对CO2的消耗以及存在CO2扩散阻力，因而叶绿体基质中的CO2浓度很低，接近CO2补偿点。因此，加强通风或设法增施CO2能显著提高作物的光合速率，这对C3植物尤为明显。提高植物光能利用率的途径有：（一）延长光合时间.1提高复种指数2、补充人工光照（二）增加光合面积1、合理密植2、改变株型（三）提高光合效率1、增加二氧化碳浓度2、降低光呼吸植物的呼吸作用（respirationofplant）呼吸作用（respiration）包括有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。在生物氧化中，电子经过线粒体的电子传递链传递到氧，伴随ATP合酶催化，使ADP和磷酸合成ATP的过程，称为氧化磷酸化磷/氧比（P/Oratio）：氧化磷酸化中每吸收一个氧原子时所酯化的无机磷酸分子数或产生的ATP分子数。呼吸作用的末端氧化酶末端氧化酶：能将底物所脱下的氢中的电子最后传给O2，并形成H2O或H2O2的酶类。交替氧化酶：又称抗氰氧化酶.抗氰呼吸在高等植物中广泛存在。最典型的例子是天南星科植物的佛焰花序，其呼吸速率比一般植物高100倍以上，呼吸放热很多。细胞色素氧化酶酚氧化酶在生活中的应用：将土豆丝侵泡在水中（起隔绝氧和稀释E及底物的作用），抑制其变褐；影响呼吸作用的几个主要因素外界条件对呼吸速率的影响（一）温度（二）氧（三）二氧化碳（四）机械损伤呼吸作用和光合作用的区别与联系植物体内有机物的运输有机物运输是由韧皮部担任，主要运输组织是韧皮部里的筛管和伴胞。韧皮部里运输的有机物以蔗糖最多。韧皮部装载有2条途径—质外体途径和共质途径同化产物卸出的途径有2条：共质体途径和质外体途径。有机物运输的动力压力流动学说。该学说主张筛管中溶液流（集流）运输是由源和库端之间渗透产生的压力梯度推动的。源细胞（叶肉细胞）将蔗糖装载入筛分子-伴胞复合体，降低源端筛管内的水势，而筛分子又从邻近的木质部的吸收水分，由此产生高的膨压。与此同时，库端筛管内的蔗糖不断卸出，进入库细胞（如贮藏根）库端筛管的水势升高，水分也流到木质部，于是降低库端筛管的膨压。源端和库端之间就存在膨压差，它推动筛管内同化物的集流，穿过筛孔沿着系列筛分子，由源端向库端运输。有机物分配的特点和规律同化物分配方向：优先供应生长中心；分配特点：就近分配，同侧运输。细胞信号转导（signaltransduction）植物细胞信号转导（signaltransduction）是指细胞偶联各种刺激信号（包括各种内外源刺激信号）与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。信号转导可以分为4个步骤，一是信号分子与细胞表面受体的结合；二是跨膜信号转换；三是在细胞内通过信号转导网络进行信号传递、放大与整合；四是导致生理生化变化信号分子的性质信号分为物理信号和化学信号；光、电等刺激属于物理信号，而激素、病原因子等属于化学信号。化学信号可分为胞外（胞间）信号和胞内信号。位于细胞表面的受体称为细胞表面受体，位于亚细胞组分如细胞核、液泡膜上的受体叫做细胞内受体细胞内的信号分子或第二信使主要有Ca2+、cAMP（环化单磷酸腺苷）、cGMP（环化单磷酸鸟苷）、三磷酸肌醇（IP3）和二酯酰甘油（DAG）等。蛋白质磷酸化与脱磷酸化分别由蛋白激酶（proteinkinase，PK）和蛋白磷酸酶（proteinphosphatase，PP）催化完成。第八章植物生长物质植物生长物质可分为两类：1）植物激素（planthormone或phytohormone）；2）植物生长调节剂（plantgrowthregulator）。生长素在植物组织内呈自由生长素和束缚生长素两种状态。生长素极性运输是指生长素只能从植物体的形态学上端向下端运输。生长素的生理效应：1.促进或抑制生长作用特点：①两重性，低浓度时促进，高浓度时抑制。②不同年龄细胞对生长素反应不同。③不同器官对生长素浓度反应不同。促进根生长的浓度很低10-10M（最适）促进芽生长的浓度中等10-8M（最适）促进茎生长的浓度很高10-4M（最适）2、促进插条生根3、促进细胞分裂和分化4、促进果实发育，单性结实5、控制侧芽生长（保持顶端优势）6、影响性别分化促进雌花的形成赤霉素的生理效应1.促进茎的伸长生长2.诱导开花3.打破休眠4.促进雄花分化5.诱导单性结实6.诱导α-淀粉酶合成细胞分裂素的生理效应1.促进细胞分裂2.促进芽的分化CTK促进侧芽发育，消除顶端优势3．延缓叶片衰老4.其他生理作用：促进气孔开放；打破种子休眠；促进果树花芽分化乙烯的生理效应1.改变生活习性-三重反应