植物生理生态学复习题

植物生理生态学复习题1、解释下列缩写SPAC土壤-植物-大气连续体；WUE水分利用效率；RuBP核酮糖二磷酸；Rubisco1,5-核酮糖二磷酸羧化酶；LSP光饱和点；LCP光补偿点；PAR光合有效辐射；Pn净光合速率；Pmax最大净光合效率；C3植物：在光合作用碳固定过程中，最初固定的有机分子均含有3个碳原子，称之为CO2同化的C3途径，而具有C3途径的植物称为C3植物；C4植物：在光合作用碳固定过程中，所固定的最初产物是4碳化合物（草酰乙酸），故称C4途径，具有C4途径或以此途径为主的植物称为C4植物。2、植物气体交换的测定主要能解决什么生态问题？气体交换参数包括光合速率、暗呼吸速率、蒸腾速率与气孔导度，测定这些参数主要能解决以下生态问题：1）研究植物的进化与生态适应。植物的光合作用等是植物种的特征，更是植物功能型的特征，不同的植物以及不同生境下生长的同种植物具有不同的气体交换特征；2）判断植物的光合碳同化途径。植物进行光合作用固定CO2的途径主要有C3、C4和CAM，它们在Pmax、Ci(胞间CO2浓度）、光呼吸（C4和CAM植物无）、光合CO2补偿点和饱和点等光合特征上明显不同。通过它们的气体交换特征研究及建立判别模型，可以鉴别三类不同光合功能型的植物；3）研究植物的抗逆性及污染物对植物的危害，如盐害、冻害、旱害等引起植物的生长发育受阻；另外，大气中的一些污染物质等会引起植物的伤害反应，可通过气体交换研究做出及时诊断；4）遗传育种和退化生态系统恢复中的先锋植物筛选。作物在选种时，那些高光合、低光呼吸、低CO2补偿点和光补偿点的植物更能够适应不良环境，具有高的生产潜力。同时相关的蒸腾作用、水分利用效率、气孔导度等也表现出变化，在遗传育种或在退化生态系统恢复的先锋树种选择时，筛选那些具有高光合潜力的植物无疑是十分有力的，对一些特征值的获得需要进行光合作用的研究；5）全球变化中的植物生态学研究。全球变化主要是由CO2增加引起的温室效应，植物对于CO2和温度响应就变得十分重要。而要研究这些反应，就要进行不同的CO2和温度下气体交换能力的测定，这方面的研究得到了国内外学者的普遍重视。3、请简述你知道的植物生理生态分析技术及其生态应用？1）叶绿素荧光分析技术：将绿色植物或含叶绿素的部分组织,如叶片、芽、嫩枝条、茎或单细胞藻类悬液放在暗中适应片刻,或用近红外光预照射,然后在可见光下激发,并用荧光计检测,就会发现植物绿色组织会发出一种微弱的暗红色、强度随时间不断变化的荧光信号,这一过程称为植物体内叶绿素a荧光诱导动力学,简称为叶绿素荧光动力学.生态应用：植物体内叶绿素荧光动力学是以光合作用理论为基础,利用体内叶绿素发射的荧光为天然探针,来研究和探测植物光合生理状况及各种外界因子对其细微结构与功能影响的一种新型植物活体测量和诊断技术.利用荧光仪测得的数据和破坏性取样获得的数据进行统计分析,可以探求荧光参数随外界环境条件(光、温、水、盐、养分等)的变化关系及其机理,为快速监测植物健康状况提供了更直接的理论依据.综上所述,叶绿素荧光动力学技术实现了在现场或自然条件下,以完整植株或含有叶绿素的部分器官为材料,精确测定和研究光合作用动态变化的可能性,以及灵敏地探测各种外界因子对植物细微的影响.同时,该技术具有灵敏、简便、快速和无损伤检测等优点,在测定叶片光合作用过程及动态上,叶绿素荧光参数更具有反映÷内在性特点,使它迅速在植物各种抗性生理、高产生理、作物育种栽培、植物生态、甚至植物遥感遥测等不同植物学分支和农学中得到广泛的应用1、在鉴定植物抗寒性和抗热性中的应用；2、在检测植物抗寒性和抗盐性中的应用；3、在筛选抗除草剂植物遗传工程的应用；4、在水果蔬菜贮藏保鲜中的应用；5、在监测植物对环境污染反应中的应用；6.在苗期预测作物增产潜力中的应用；7、在遥感遥测海洋和陆地植物中的应用；8.在作物光合功能研究中的应用；2）野外气体分析技术在生态系统对CO2升高的响应研究，利用FACE(自由CO2施肥实验)技术处理天然群落，获取植物对CO2升高响应的生理、生态、形态以及群落学的参数。使用这种方法，除CO2外，其它环境条件如温度、湿度、风速、光照等很少发生变化；植物的生长空间也可以不受明显的限制，是目前研究在自然状态下植物群落对高CO2浓度响应的最理想手段3）P-V分析技术P—V曲线技术也叫P—V技术，是压力pressure)----体积(volume)曲线法的简称。通过P—V曲线，可精确地测出各组分中的物理水分关系参数，并可求算出植物体内多个水分生理参数及不同水分胁迫下种间各参数的差异。生态应用：通过这些水分生理参数，可解释许多植物体内水分状况的理论问题和生产中的实际问题。特别对干旱半干旱地区研究水分循环规律，水分利用效率及不同立地上的树种选择等方面，提供了一个重要手段。4、LI-6400光合作用测定仪能测定哪些参数？写出其缩写和单位。LI-6400能够测定的植物光合与水分生理指标有：净光合速率----真正光合作用所同化的CO2的量，减去因呼吸作用而释放的CO2的量（Pn，umol·m-2·s-1）净呼吸速率（Rn，umol·m-2·s-1）、蒸腾速率（Tr，g·m-2·h-1）、气孔导度或气孔阻力-----气孔张开的程度（gs，mmol·m-2·s-1）、胞间CO2浓度（Ci，umol·m-2·s-1）等。另外，叶室内装有温度与湿度探头；外有光照强度探头，在测定过程中能够自动记录的重要环境参数有：大气CO2浓度（ppm）、大气湿度、叶面温度、大气温度(C0)、光照强度(lux)等，上述植物生理指标与环境参数测定可在数秒内完成。5、LI-6400光合作用测定仪中，下列参数表示什么意义？Photo光合速率,Cond气孔导度,Trmmol蒸腾速率,Ci胞间CO2浓度,Ci/Ca胞间CO2浓度∕大气CO2浓度,ParIn内部光合有效辐射,ParOut外部光合有效辐射,Tblock空调温度,Tleaf叶面温度,Tair气温,RHS样本相对湿度,RHR参照相对湿度,IRGACO2的远红外分析器,LightCurve光响应曲线,A-CiCurveCO2-光合作用曲线,Match匹配（调零）,CO2RCO2参考时的浓度,H2OSH2O参考时的浓度，Scrub开启,Bypass关闭6、请画出阳性植物和阴性植物的光响应曲线的模式图，标出LSP与LCP.两条曲线中，顶点较低的一条是阴性植物的，顶点较高的一条是阳性植物的。7、叶绿素荧光测定中，下列参数表示什么意义？Fo最小荧光值（固定荧光或初始荧光产量），Fm荧光峰值（Fm=Fo+Fv）；Fv可变荧光产量，Fv/FmPSⅡ的最大量子产量，反应了植物的潜在最大光合能力；Yield光量子产量；qP光化学淬灭；qN非光化学淬灭；NPQ非光化学淬灭；ETR相对电子传递速率8、叶绿素荧光测定主要能解决什么生态问题？1）植物生理生态学研究。在盐渍环境下，通过测定植物不同盐分浓度下的叶绿素荧光量，可以揭示与之相应的光合作用变化；在其他逆境条件（如干旱、低温、高温、风暴等）下，也可以利用该技术进行相应的生理生态学研究。2）农业科学研究通过植物叶绿素荧光测定，选择植物适宜的生长环境，排除可能对植物光合作用产生抑制的环境条件，从而达到提高产量的目的。在农业化学方面，运用该项技术筛选对植物光合作用系统破坏最有效的除草剂；在遗传育种方面，筛选某些除草剂具抗性的作物品种；在农学方面，早起预报环境压力及养分的缺乏状况。3）森林科学研究。用叶绿素荧光研究森林生态系统中优势树种光合作用的变化，从而预报虫害、干旱气候及火灾等引起的森林衰退，便于及早采取措施。4）大气污染及全球变化研究。环境中的大气污染如SO2、NOx、O3、HF、Cl2等对植物的叶绿素成分产生破坏，使PSⅡ中电子受体受损，电子传递因此受阻，光合作用下降，从而使植物释放荧光强度发生变化；另外，叶绿素的破坏可造成植物释放荧光的实际面积减少，测定该面积的叶绿素荧光变化可以用来有效地指示大气污染对植物的危害程度。在全球变化生态研究方面，测定高CO2浓度及温度上升植物叶绿素荧光的变化，还可以探讨植物对全球变化光能利用方面的特点。9、简述LI-6400光合作用测定仪的原理。“Li-6400光合作用测定仪”是通过测量参比室和样品室的气体浓度差异来测量光合速率和蒸腾速率的。具体原理：CO2可以吸收特定波段的红外辐射（IR），不同浓度的CO2和H2O红外线的吸收强度不同，红外线通过CO2和H2O后能量会发生损耗，其能量的损耗多少与CO2和H2O变化紧密相关，经电容器接受后，能转变为可以反映CO2和H2O变化的电信号，进而根据仪器的气体流速、叶面积等计算光合速率（暗呼吸速率）与蒸腾速率，气孔导度和胞间CO2浓度等则可通过对蒸腾速率的计算获得。10、请你设计一个植物生理生态学的实验，说明实验目的、实验方法、测定项目、预期结果。实验目的：利用叶绿素荧光技术，跟踪芒果在贮藏过程中的生理变化，以帮助人们选择最佳的贮藏保鲜条件。实验方法：将产地相同大小基本一致的芒果分为4组，分别置于0℃、6℃、12℃、20℃温度条件下，每天监测芒果果皮的叶绿色荧光动力学，并记录其果皮外表的变化，找出之间的相关性。测定项目：芒果果皮的叶绿色荧光动力曲线预期结果：在某一温度将会有正常的荧光动力曲线，说明该温度是适宜芒果保鲜贮藏的温度。11.植物水势测定能解决什么生态问题？植物一生中不断地与环境进行水分交换。植物细胞之间、组织之间以及植物与外界环境的水分移动均由水势大小决定，植物的水势因植物类型、植物种、植物的组织和器官的不同而变化很大，也与植物的发育状况以及环境条件的影响有关，因此，通过测定植物的水势，可以研究植物体内、植物之间、植物与环境之间的水分关系，进一步了解植物的对于水分的需求状况以及水分胁迫的程度，从而对干旱区抗旱树种的选择具有一定的指导意义；可利用水势指标来确定作物的灌溉、施肥的适宜时期；植物水势的测定有助于我们深入了解土壤-植物-大气系统的水势，也可用于确定植物-环境体系中水分的能量分布状态。12.简述用压力室测定小枝水势的原理。植物叶片通过蒸腾作用不断地向周围环境散失水分，产生蒸腾拉力。导管中的水分由于内聚力的作用而形成连续的水柱。因此，对于蒸腾着的植物，其导管中的水柱由于蒸腾拉力的作用，承受着一定的张力或负压，使水分连贯地向上运输。当叶片或枝条被切断时，木质部中的液流由于张力解除迅速缩回木质部。将叶片装入压力室钢筒，叶柄切口朝外，逐渐加压，直到导管中的液流恰好在切口处显露时，所施加的压力正好抵偿了完整植株导管中的原始负压。这时所施加的压力值（通常称为平衡压）将叶片中的水势提高到相当于开放大气中的导管中液体渗透势ψs的水分。由于通过导管周围完整活细胞半透膜进入木质部导管的汁液，其渗透势常接近于零（活性溶质含量很低），因此，有下式成立：P+ψW=ψs≈0则ψW=-P式中P：平衡压（正值）；ψW：叶片或枝条的水势（负值）；ψs：木质部汁液的渗透势。13.用P-V分析技术能测定植物的哪些水分特性指标？说明其生态意义。P—V曲线技术也叫P—V技术，是压力pressure)----体积(volume)曲线法的简称。通过P—V曲线，可精确地测出各组分中的物理水分关系参数，并可求算出植物体内多个水分生理参数及不同水分胁迫下种间各参数的差异。可测定出植物从饱水状态下直至脱水萎蔫各失水阶段体内的水势，渗透压，共质体水含量以及质壁分离时的水分状况。并通过数学的方法，科学地计算等诸多水分生理参数。1、π。和πpπ。为植物细胞总体渗透压；πp代表初始质壁分离时的总体渗透压，高的π。值，说明植物从土壤中吸收水分的潜势大，而高的πp值，说明了植物忍耐干旱的能力，它可帮助植物渡过干旱季节-所以，在水分逆境条件下，选择较高π。和πp值的树种较为有利。2、Vo和VpVo是饱水状态下细胞中共质体水的体积，也叫自由水，Vp表示初始质壁分离时的共质体水体积。V0／Vp的比值愈大，说明在失水状况下质壁不容易发生分离，体内可相对保持较多的水分，持