緒論

1.與其他生物相比較，綠色植物代謝活動有哪些顯著的特點？

答：植物的基本組成物質(zhì)如蛋白質(zhì)、糖、脂肪和核酸以及它們的代謝都與其他生物（動物、微生物）

大同小異。但是，植物本身的代謝活動有一些獨特的地方，如：①綠色植物代謝活動的一個最大特點，

是它的“自養(yǎng)性”，綠色植物不需要攝取現(xiàn)成的有機物作為食物來源，而能以太陽光能作動力，用來自

空氣中的C02和主要來自土壤中的水及礦物質(zhì)合成有機物，因而是現(xiàn)代地球上幾乎一切有機物的原初生

產(chǎn)者；②植物扎根在土中營固定式生活，趨利避害的余地很小，必須能適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件并演化出對不

良環(huán)境的耐性與抗性；③植物的生長沒有定限,雖然部分組織或細胞死亡，仍可以再生或更新，不斷地生

長；④植物的體細胞具全能性，在適宜的條件下，一個體細胞經(jīng)過生長和分化，就可成為一棵完整的植

株。

因此作為研究植物生命活動規(guī)律以及與環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)一植物生理學(xué)在實踐上、理論上都具有

重要的意義，是大有可為的。

2.請簡述植物生理學(xué)在中國的發(fā)展情況。

答：在科學(xué)的植物生理學(xué)誕生之前，我國勞動人民在生產(chǎn)勞動中已積累并記載下了豐富的有關(guān)植物

生命活動方面的知識，其中有些方法至今仍在民間應(yīng)用。

比較系統(tǒng)的實驗性植物生理學(xué)是20世紀初開始從國外引進的。20世紀20-30年代錢崇諭、李繼侗、

羅宗洛、湯佩松等先后留學(xué)回國，在南開大學(xué)、清華大學(xué)、中央大學(xué)等開設(shè)了植物生理學(xué)課程、建立植

物生理實驗室，為中國植物生理學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1949年以后，植物生理的研究和教學(xué)工作發(fā)展很

快，設(shè)有中國科學(xué)院上海植物生理研究所（現(xiàn)改名為中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究

所）；各大地區(qū)的植物研究所及各高等院校中，設(shè)有植物生理學(xué)研究室（組）或教研室（組）；農(nóng)林等部門

設(shè)立了作物生理研究室（組）。中國植物生理學(xué)會自1963年成立后，已召開過多次全國性的代表大會，

許多省、市、自治區(qū)陸續(xù)成立了地方性植物生理學(xué)會。中國植物生理學(xué)會主辦了《植物生理學(xué)報》（現(xiàn)改

名《植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報》）和《植物生理學(xué)通訊》兩刊物，北京植物生理學(xué)會主辦有不定期刊物

《植物生理生化進展》。

中國植物生理學(xué)會會員現(xiàn)在已發(fā)展到5000余人，植物生理學(xué)的研究隊伍在不斷壯大，在有關(guān)植物生

理學(xué)的各個領(lǐng)域里，都開展了工作，有些工作在國際植物生理學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)占有一席之地。目前在中國植

物生理學(xué)主要研究方向有：功能基因組學(xué)研究：水稻及擬南芥的突變?nèi)后w構(gòu)建，基因表達譜和DNA芯片,

轉(zhuǎn)錄因子，細胞分化和形態(tài)建成。分子生理與生物化學(xué)研究：光合作用，植物和微生物次生代謝，植物

激素作用機理，光信號傳導(dǎo)和生物鐘，植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究。環(huán)境生物學(xué)和分子生態(tài)學(xué)研究：植物-昆蟲

相互作用，植物一微生物相互作用，共生固氮，植物和昆蟲抗逆及對環(huán)境的適應(yīng)機制，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，空間

生物學(xué)?；蚬こ膛c生物技術(shù)：植物遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)，優(yōu)質(zhì)高抗農(nóng)作物基因工程，植物生物反應(yīng)器等。

為了更好地適應(yīng)當(dāng)今植物生理學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，中國植物生理學(xué)界的廣大科技工作者將繼承和發(fā)

揚老一輩的愛祖國、愛科學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)，將分子、生化、生物物理、遺傳學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來，在植物的

細胞、組織、器官和整體水平，研究結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系及其與環(huán)境因素的相互作用等，以期在掌握植物

生理過程的分子機理，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、改善生態(tài)環(huán)境、促進人與自然和諧發(fā)展的過程中發(fā)揮更大的作用。

第二章水分生理

（一）填空

1.由于的存在而引起體系水勢降低的數(shù)值叫做溶質(zhì)勢。溶質(zhì)勢表

示溶液中水分潛在的滲透能力的大小，因此，溶質(zhì)勢又可稱為,溶質(zhì)勢

也可按范特霍夫公式Ws=Wn=來計算。（溶質(zhì)顆粒，滲透勢，-1CRT）

2.具有液泡的細胞的水勢Ww=。干種子細胞的水勢Vw

=。（Ws+Wp,Vm）

3.鹽堿地或灌溉水中的鹽分濃度高，可引起作物干旱。（生理）

4.某種植物每制造一克干物質(zhì)需要消耗水分500g,,其蒸騰系數(shù)為,

蒸騰效率為o（500,2g?kg風(fēng)0）

5.通常認為根壓引起的吸水為吸水，而蒸騰拉力引起的吸水

為吸水。（主動吸水，被動吸水）

6.植物從葉尖、葉緣分泌液滴的現(xiàn)象稱為,它

是存在的體現(xiàn)。（吐水，根壓）

7.在標(biāo)準狀況下，純水的水勢為。加入溶質(zhì)后其水

勢,溶液愈濃其水勢愈。（0、下降、

愈低）

8.永久萎篇是引起的，暫時萎猿則是暫時

的引起的。相當(dāng)于土壤永久萎篇系數(shù)的水，其水勢約

為MPa。（土壤缺少有效水，蒸騰〉吸水，一1.5）

9.植物的吐水是以狀態(tài)散失水分的過程，而蒸騰作用

以狀態(tài)散失水分的過程。（液體，氣體）

10.田間一次施肥過多，作物變得枯萎發(fā)黃，俗稱苗，其原因是土

壤溶液水勢于作物體的水勢，引起水分外滲。（燒，低）

11.種子萌發(fā)時靠作用吸水，干木耳吸水

靠作用吸水。形成液泡的細胞主要

靠作用吸水。（吸脹，吸脹，滲透）

12.植物細胞處于初始質(zhì)壁分離時，壓力勢為,細胞的水勢等于

其。當(dāng)吸水達到飽和時，細胞的水勢等

于?（0,Ws,0）

13.植物細胞中自由水與束縛水之間的比率增加時，原生質(zhì)膠體的粘

性,代謝活性,抗逆

性。（降低，上升，下降）

14.氣孔開放時，水分通過氣孔擴散的速度與小孔的成正比，不與

小孔的成正比。（周長，面積）

15.氣孔在葉面上所占的面積一般為%，但通過氣孔蒸騰可散失植

物體內(nèi)的大量水分，這是因為氣孔蒸騰符合原理。（1,小孔律）

16.移栽樹木時，常常將葉片剪去一部分，其目的是減少。（蒸騰

面積）

17.植物激素中的促進氣孔的張開；

而則促進氣孔的關(guān)閉。（細胞分裂素，脫落酸）

18常用的蒸騰作用指標(biāo)

是、和

—。（蒸騰速率、蒸騰效率、蒸騰系數(shù)或需水量）

19.C,植物的蒸騰系數(shù)要于C：,植物。（?。?/p>

20.設(shè)甲乙兩個相鄰細胞，甲細胞的滲透勢為T.6MPa,壓力勢為0.9MPa,乙細胞的滲透勢為T.3MPa,

壓力勢為0.9MPa,甲細胞的水勢是,乙細胞的水勢

是,水應(yīng)從細胞流

向細胞。（-0.7MPa,-0.4MPa,乙，甲）

21.利用細胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象，可以判斷細胞,測定細胞

的。（死活，滲透勢）

22.蒸騰旺盛時，木質(zhì)部導(dǎo)管和葉肉細胞的細胞壁都因失水而收縮，

使勢下降，從而引起這些細胞水勢下降而吸水。（壓力）

23.根系吸水的部位主要在根的尖端，其中以區(qū)的吸水能力為最強。

（根毛）

24.根中的質(zhì)外體常常是不連續(xù)的，它被內(nèi)皮層的分隔成為內(nèi)外兩

個區(qū)域。（凱氏帶）

25.共質(zhì)體途徑是指水分從一個細胞的細胞質(zhì)經(jīng)過進入另一個細胞

的細胞質(zhì)的移動過程，其水分運輸阻力較。（胞間連絲，大）

26.蒸騰作用的生理意義主要有：產(chǎn)生力、促進部物質(zhì)的運輸、降低和促進C0?的同化等。（蒸騰

拉力、木質(zhì)部、植物體的溫度）

27保衛(wèi)細胞的水勢變化主要是

由和等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)進出保衛(wèi)細胞引

起的。（K+,蘋果酸）

28.通常認為在引起氣孔開啟的效應(yīng)中，紅光是通過效應(yīng)，而藍光

是通過效應(yīng)而起作用的。紅光的光受體可能

是,而藍光的光受體可能是色素。（間

接，直接，葉綠素，隱花）

29.低濃度⑩促進氣孔,高濃度CO2能使氣孔迅

速?（張開，關(guān)閉）

30.植物葉片的、、、和等均可作為灌溉的生理指標(biāo)，其

中是最靈敏的生理指標(biāo)。（細胞汁液濃度，滲透勢，水勢，氣孔開度，葉片水勢）

31.影響氣孔開閉的最主要環(huán)境因素有、、和等。（光、溫、

水、CG）

32.和純水比較，含有溶質(zhì)的水溶液的蒸汽壓____,沸點,冰點,滲透

壓_______,滲透勢。（下降，升高，下降，升高，下降）

33.適當(dāng)降低蒸騰的途徑有：減少、降低及使用等。（蒸騰面積，蒸騰

速率，抗蒸騰劑）

（二）選擇題

1.一個成熟的植物細胞，它的原生質(zhì)層主要包括：。B.

A.細胞膜、核膜和這兩層膜之間的細胞質(zhì)B.細胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細胞質(zhì)

C.細胞膜和液泡膜之間的細胞質(zhì)D.細胞壁和液泡膜和它們之間的細胞質(zhì)

2.在同一枝條上，上部葉片的水勢要比下部葉片的水勢oB.

A.高B.低C.差不多D.無一定變化規(guī)律

3.植物水分虧缺時oA.

A.葉片含水量降低，水勢降低，氣孔阻力增高B.葉片含水量降低，水勢升高

C.葉片含水量降低，水勢升高，氣孔阻力增高D.氣孔阻力不變

4.當(dāng)植物細胞溶質(zhì)勢與壓力勢絕對值相等時，這時細胞在純水中：。

C.

A.吸水加快B.吸水減慢C.不再吸水D.開始失水

5.將一個細胞放入與其胞液濃度相等的糖溶液中，則：。D.

A.細胞失水B.既不吸水，也不失水

C.既可能吸水，也可能失水I）.是否吸水和失水，視細胞壓力勢而定

6.已形成液泡的細胞，在計算細胞水勢時其襯質(zhì)勢可省略不計，其原因

是：oD.

A.襯質(zhì)勢很低B.襯質(zhì)勢很高C.襯質(zhì)勢不存在D.襯質(zhì)勢等于細胞的水勢

7.蒼耳種子開始萌芽時的吸水屬于：。A.

A.吸脹吸水B.代謝性吸水C.滲透性吸水D.降壓吸水

8.植物分生組織的吸水依靠：。A.

A.吸脹吸水B.代謝性吸水C.滲透性吸水D.降壓吸水

9.當(dāng)細胞在0.25moi/L蔗糖溶液中吸水達動態(tài)平衡時，將該細胞置純水中

會。A.

A.吸水B.不吸水也不失水C.失水

10.水分在根或葉的活細胞間傳導(dǎo)的方向決定于。C.

A.細胞液的濃度B.相鄰活細胞的滲透勢梯度

C.相鄰活細胞的水勢梯度D.活細胞水勢的高低

11.設(shè)根毛細胞的Ws為-0.8MPa,Wp為0.6MPa,土壤中s為-0.2MPa,這時

是oC.

A.根毛細胞吸水B.根毛細胞失水C.水分處于動態(tài)平衡

12.在保衛(wèi)細胞內(nèi)，下列哪一組因素的變化是符合常態(tài)并能促使氣孔開放

的？D.

A.C02含量上升，pll值升高，K,含量下降和水勢下降

B.CO,含量下降，pH值下降，K,含量上升和水勢下降

C.CO,含量上升，pH值下降，K*含量下降和水勢提高

D.CO,含量下降，pH值升高，K*含量上升和水勢下降

13.在土壤水分充足的條件下，一般植物的葉片的水勢為oA.

A.-0.0.2MPaB.-8~~-2MPaC.-2~~-IMPaD.0.20.8MPa

14.在土壤水分充足的條件下，一般一般陸生植物葉片細胞的溶質(zhì)勢

為oC.

A.-0.8?-0.2MPaB.-8?-2MPaC.-2?-IMPaD.0.2~0.8MPa

15.植物細胞吸水后，體積增大，這時其Ws。A.

A.增大B.減小C.不變D.等于零

16.蒸騰旺盛時，在一張葉片中，距離葉脈越遠的部位，其水勢。

B.

A.越高B.越低C.基本不變D.與距離無關(guān)

17.在溫暖濕潤的天氣條件下，植株的根壓。A.

A.比較大B.比較小C.變化不明顯D.測不出來

18.植物剛發(fā)生永久萎蕉時，下列哪種方法有可能克服永久萎蕉？A.

A.灌水B.增加光照C.施肥D.提高大氣濕度

19.蒸騰作用的快慢，主要決定于?B.

A.葉面積的大小B.葉內(nèi)外蒸汽壓差的大小

C.蒸騰系數(shù)的大小D.氣孔的大小

20.微風(fēng)促進蒸騰，主要因為它能oC.

A.使氣孔大開B.降低空氣濕度C.吹散葉面水汽D.降低葉溫

21.將Wp為0的細胞放入等滲溶液中，其體積oA.

A.不變B.增大C.減少

22.大氣的水勢通常oA.

A.低于一10'PaB.高于一ICTPaC.等于0PaD.低于10'Pa

23.風(fēng)和日麗的情況下，植物葉片在早晨、中午和傍晚的水勢變化趨勢

為oB

A.低-高-低B.高-低-高C.低-低-高I).高-高-低

24.氣孔關(guān)閉與保衛(wèi)細胞中下列物質(zhì)的變化無直接關(guān)系：D.

A.ABAB.蘋果酸C.鉀離子D.GA

25.壓力勢呈負值時，細胞的中w。C.

A.大于VsB.等于WsC.小于WsD.等于0

26.某植物在蒸騰耗水2kg,形成干物質(zhì)5g,其需水量是?C.

A.2.5B.0.4C.400D.0.0025

27.植物帶土移栽的目的主要是為了。A.

A.保護根毛B.減少水分蒸騰C.增加肥料D.土地適應(yīng)

28.把植物組織放在高滲溶液中，植物組織,B.

A.吸水B.失水C.水分動態(tài)平衡D.水分不動

29.呼吸抑制劑可抑制植物的oA.

A.主動吸水B.被動吸水C.蒸騰拉力加根壓D.葉片蒸騰

30.當(dāng)細胞充分吸水完全膨脹時。A.

A.Wp=Ws,Ww=0B.Wp>0,Ww=Ws+Wp

C.Wp=-Ws,Ww=0D.Wp<0,Ww=Ws-Wp

31.當(dāng)細胞處于質(zhì)壁分離時。A.

A.Wp=0,Ww=WpB.Wp>0,甲w=Ws+Wp

C.Wp=0,Ww=WsD.Vp<0,Ww=-Wp

32.進行滲透作用的條件是。D.

A.水勢差B.細胞結(jié)構(gòu)C.半透膜D.半透膜和膜兩側(cè)水勢差

33.可克服植物暫時萎篇。B.

A.灌水B.遮蔭C.施肥D.增加光照

34.水分臨界期是指植物的時期。C.

A.消耗水最多B.水分利用效率最高

C.對缺水最敏感最易受害D.不大需要水分

35.植物的下列器官中，含水量最高的是。A.

A.根尖和莖尖B.木質(zhì)部和韌皮部C.種子D.葉片

36.影響蒸騰作用的最主要環(huán)境因素組合是。D.

A.光,風(fēng)，02B.光，溫,02C.光，濕，02D.光，溫，濕

37.生長在巖石上的一片干地衣和生長在地里的一株萎蕉的棉花，一場陣雨后，兩者的吸水方

式B.

A.都是吸脹作用B.分別是吸脹作用和滲透作用

C.都是滲透作用D.分別是滲透作用和吸脹作用

38.小液流法測定植物組織的水勢，如果小液流向上，表明組織的水

勢于外界溶液水勢。B.

A.等于B.大于C.小于

39.植物中水分的長距離運輸是通過B.

A.篩管和伴胞B.導(dǎo)管和管胞C.轉(zhuǎn)移細胞D.胞間連絲

40.植物體內(nèi)水分經(jīng)的運輸速度，一般為3?45nl?h'。C.

A.共質(zhì)體B.管胞C.導(dǎo)管D.葉肉細胞間

41.施肥不當(dāng)產(chǎn)生“燒苗"時oA.

A.土壤溶液水勢(中土)V根毛細胞水勢(中細)B.甲"土>中”細C.中環(huán)細=,"土

(三)問答題

1.簡述水分在植物生命活動中的作用。

答：

(1)細胞的重要組成成分一般植物組織含水量占鮮重的75%?90虬

(2)代謝過程的反應(yīng)物質(zhì)如果沒有水，許多重要的生化過程如光合作用放氧反應(yīng)、呼吸作用中有機

物質(zhì)的水解都不能進行。

(3)各種生理生化反應(yīng)和物質(zhì)運輸?shù)慕橘|(zhì)如礦質(zhì)元素的吸收、運輸、氣體交換、光合產(chǎn)物的合成、

轉(zhuǎn)化和運輸以及信號物質(zhì)的傳導(dǎo)等都需以水作為介質(zhì)。

(4)使植物保持固有的姿態(tài)植物細胞含有大量水分，產(chǎn)生的靜水壓可以維持細胞的緊張度，使枝葉

挺立，花朵開放，根系得以伸展，從而有利于植物捕獲光能、交換氣體、傳粉受精以及對水肥的吸收。

(5)具有重要的生態(tài)意義通過水所具有的特殊的理化性質(zhì)可以調(diào)節(jié)濕度和溫度。例如：植物通過蒸

騰散熱，調(diào)節(jié)體溫，以減輕烈日的傷害；水溫的變化幅度小，在水稻育秧遇到寒潮時可以灌水護秧；高

溫干旱時，也可通過灌水來調(diào)節(jié)植物周圍的溫度和濕度，改善田間小氣候；此外可以水調(diào)肥，用灌水來

促進肥料的釋放和利用。因此水在植物的生態(tài)環(huán)境中起著特別重要的作用。

2.植物體內(nèi)水分存在的形式與植物的代謝、抗逆性有什么關(guān)系？

答：植物體內(nèi)的水分存在兩種形式，一種是與細胞組分緊密結(jié)合而不能自由移動、不易蒸發(fā)散失的水，

稱為束縛水，另一種是與細胞組分之間吸附力較弱，可以自由移動的水，稱為自由水。自由水可參與各

種代謝活動，因此，當(dāng)自由水/束縛水比值高時，細胞原生質(zhì)呈溶膠狀態(tài)，植物的代謝旺盛，生長較快，

抗逆性弱；反之，自由水少時，細胞原生質(zhì)呈凝膠狀態(tài)，植物代謝活性低，生長遲緩，但抗逆性強。

3.在植物生理學(xué)中引入水勢概念有何意義？

答：(1)可用熱力學(xué)知識來分析水分的運動狀況不論在生物界、非生物界，還是在生物界與非生物界之

間，水分總是從水勢高處流向水勢低處，直到兩處水勢差為0為止。

2)可用同一單位來判別水分移動水勢的單位為壓力(Pa),與土壤學(xué)、氣象學(xué)中的壓力單位相一致，

使在土壤-植物-大氣的水分連續(xù)系統(tǒng)中，可用同一單位來判別水分移動。

(3)與吸水力聯(lián)系起來水勢概念與傳統(tǒng)的吸水力(S)概念有聯(lián)系，在數(shù)值上Ww=-S,使原先前人

測定的吸水力數(shù)值在加上負號后就變成水勢值。

4.土壤溶液和植物細胞在水勢的組分上有何異同點？

答：(1)共同點：土壤溶液和植物細胞水勢的組分均由溶質(zhì)勢、襯質(zhì)勢和壓力勢組成。

(2)不同點：①土壤中構(gòu)成溶質(zhì)勢的成分主要是無機離子，而細胞中構(gòu)成溶質(zhì)勢的成分除無機離子外,

還有有機溶質(zhì)；②土壤襯質(zhì)勢主要是由土壤膠體對水分的吸附所引起的，而細胞襯質(zhì)勢則主要是由細胞

中蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等親水膠體物質(zhì)對水分的吸附而所引起的；③土壤溶液是個開放體系，土壤的

壓力勢易受外界壓力的影響，而細胞是個封閉體系，細胞的壓力勢主要受細胞壁結(jié)構(gòu)和松馳或緊張狀態(tài)

情況的影響。

5.植物吸水有哪幾種方式？

答:通常認為細胞的水勢主要由三部分組成：中細胞=iPs+Wm+Wp,這三個組成中的任何一個發(fā)生變

化，都會影響細胞水勢的變化，從而影響細胞與外界水分的交換。所以引起植物吸水主要有三種方式：

(1)滲透吸水指由于Ws的下降而引起的細胞吸水。含有液泡的細胞吸水，如根系吸水、氣孔開閉

時保衛(wèi)細胞的吸水主要為滲透吸水。

(2)吸脹吸水依賴于低的Wm而引起的吸水。無液泡的分生組織和干燥種子中含有較多襯質(zhì)(親水物

體)，它們可以氫鍵與水分子結(jié)合，吸附水分。

(3)降壓吸水這里是指因Wp的降低而引發(fā)的細胞吸水。如蒸騰旺盛時，木質(zhì)部導(dǎo)管和葉肉細胞(特

別是萎德組織)的細胞壁都因失水而收縮，使壓力勢下降，從而引起細胞水勢下降而吸水。失水過多時，

還會使細胞壁向內(nèi)凹陷而產(chǎn)生負壓，這時Wp<0,細胞水勢更低，吸水力更強。

6.溫度為什么會影響根系吸水？

答：溫度尤其是土壤溫度與根系吸水關(guān)系很大。過高過低對根系吸水均不利。

(1)低溫使根系吸水下降的原因：①水分在低溫下粘度增加，擴散速率降低，同時由于細胞原生質(zhì)粘

度增加，水分擴散阻力加大；②根呼吸速率下降，影響根壓產(chǎn)生，主動吸水減弱；③根系生長緩慢，不

發(fā)達，有礙吸水面積擴大。

(2)高溫使根系吸水下降的原因：①土溫過高會提高根的木質(zhì)化程度，加速根的老化進程；②使根細

胞中的各種酶蛋白變性失活。

土溫對根系吸水的影響還與植物原產(chǎn)地和生長發(fā)育的狀況有關(guān)。一般喜溫植物和生長旺盛的植物的

根系吸水易受低溫影響，特別是驟然降溫，例如在夏天烈日下用冷水澆灌，對根系吸水很不利。

7.試述將鮮嫩的蒜頭浸入蔗糖與食醋配制的濃溶液中制成糖醋蒜的原理。

答：鮮嫩的蒜頭浸入溶液中不能進行正常的有氧呼吸。另外，高濃度蔗糖溶液的滲透勢很低，低于蒜頭

細胞的水勢，使蒜頭細胞失水發(fā)生質(zhì)壁分離。同時，食醋的主要成分是醋酸，它是蛋白質(zhì)的凝固劑，對

細胞膜結(jié)構(gòu)有破壞作用，因而當(dāng)用蔗糖與食醋配制的濃溶液浸漬鮮嫩的新蒜不僅會對蒜細胞有殺傷作用，

而且使大蒜細胞死亡，原生質(zhì)層成為全透性，這樣蔗糖和醋酸分子均可進入蒜細胞內(nèi)，新蒜就被浸漬成

糖醋蒜。

8.氣孔開閉機理如何？植物氣孔蒸騰是如何受光、溫度、CO,濃度調(diào)節(jié)的？

答：關(guān)于氣孔開閉機理主要有兩種學(xué)說：

(1)無機離子泵學(xué)說又稱K+泵假說。光下K.由表皮細胞和副衛(wèi)細胞進入保衛(wèi)細胞，保衛(wèi)細胞中K+

濃度顯著增加，溶質(zhì)勢降低，引起水分進入保衛(wèi)細胞，氣孔就張開；暗中，K'由保衛(wèi)細胞進入副衛(wèi)細胞

和表皮細胞，使保衛(wèi)細胞水勢升高而失水，造成氣孔關(guān)閉。這是因為保衛(wèi)細胞質(zhì)膜上存在著H]ATP酶，

它被光激活后，能水解保衛(wèi)細胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP,產(chǎn)生的能量將H*從保衛(wèi)細胞分

泌到周圍細胞中，使得保衛(wèi)細胞的pH值升高，質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的電勢變低，周圍細胞的pH值降低，質(zhì)膜外側(cè)

電勢升高，膜內(nèi)外的質(zhì)子動力勢驅(qū)動K.從周圍細胞經(jīng)過位于保衛(wèi)細胞質(zhì)膜上的內(nèi)向K+通道進入保衛(wèi)細

胞，引發(fā)開孔。

(2)蘋果酸代謝學(xué)說在光下，保衛(wèi)細胞內(nèi)的部分CO?被利用時，pH值上升至8.0~8.5,從而活化了

PEP竣化酶，PEP叛化酶可催化由淀粉降解產(chǎn)生的PEP與HCO「結(jié)合形成草酰乙酸，并進一步被NADPH還原

為蘋果酸。蘋果酸解離為2H'和蘋果酸根，在H*/K'泵的驅(qū)使下，H*與K'交換，保衛(wèi)細胞內(nèi)K，濃度增加，

水勢降低；蘋果酸根進入液泡和C1共同與K'在電學(xué)上保持平衡。同時，蘋果酸的存在還可降低水勢，促

使保衛(wèi)細胞吸水，氣孔張開。當(dāng)葉片由光下轉(zhuǎn)入暗處時，該過程逆轉(zhuǎn)。

氣孔蒸騰顯著受光、溫度和CO,等因素的調(diào)節(jié)。

(1)光光是氣孔運動的主要調(diào)節(jié)因素。光促進氣孔開啟的效應(yīng)有兩種，一種是通過光合作用發(fā)生的

間接效應(yīng)；另一種是通過光受體感受光信號而發(fā)生的直接效應(yīng)。光對蒸騰作用的影響首先是引起氣孔的

開放，減少內(nèi)部阻力，從而增強蒸騰作用。其次，光可以提高大氣與葉子溫度，增加葉內(nèi)外蒸氣壓差，

加快蒸騰速率。

(2)溫度氣孔運動是與酶促反應(yīng)有關(guān)的生理過程，因而溫度對蒸騰速率影響很大。當(dāng)大氣溫度升高

時，葉溫比氣溫高出2?10C,因而，氣孔下腔蒸氣壓的增加大于空氣蒸氣壓的增加，這樣葉內(nèi)外蒸氣壓

差加大，蒸騰加強。當(dāng)氣溫過高時，葉片過度失水，氣孔就會關(guān)閉，從而使蒸騰減弱。

3)C0,低濃度CO?促進氣孔張開，高濃度CO?能使氣孔迅速關(guān)閉(無論光下或暗中都是如此)。在高濃度

CO?下，氣孔關(guān)閉可能的原因是：①高濃度C02會使質(zhì)膜透性增加，導(dǎo)致K'泄漏，消除質(zhì)膜內(nèi)外的溶質(zhì)勢

梯度，②CO?使細胞內(nèi)酸化，影響跨膜質(zhì)子濃度差的建立。因此C0?濃度高時，會抑制氣孔蒸騰。

9.簡述水分在植物體內(nèi)的運輸途徑和運輸速率。

答：水分在植物體內(nèi)的運輸?shù)耐緩绞牵和寥浪忠桓桓右桓鶅?nèi)皮層一根中柱鞘一根中柱薄壁細

胞一根的導(dǎo)管或管胞一莖的導(dǎo)管一葉柄導(dǎo)管一葉脈導(dǎo)管一葉肉細胞一葉細胞間隙一氣孔下腔一氣孔一大

氣。水分運輸途徑中有經(jīng)質(zhì)外體的，有經(jīng)共質(zhì)體的，如從皮層一根中柱，葉脈一葉肉細胞，是通過共質(zhì)

體活細胞進行的。共質(zhì)體運輸雖只有幾毫米，但阻力大，速度一般只有10-3cm-h\從土壤中吸收的水

分進入根中柱之后，以集流的方式沿著導(dǎo)管和管胞向地上部運輸。它們占水分運輸全部途徑(從根表皮

到葉表皮)的99.5%以上。導(dǎo)管是中空而無原生質(zhì)體的長形死細胞，阻力小，運輸速度較快，一般3?

45m-h’；而管胞中由于相連的細胞壁未打通，水分須經(jīng)壁中紋孔移動，阻力較大,運輸速度不到0.6m-h'o

通常蒸騰作用旺盛，葉片失水多，根冠水勢梯度大，植物體水分運輸?shù)乃俾室簿洼^大。

10.高大樹木導(dǎo)管中的水柱為何可以連續(xù)不中斷？假如某部分導(dǎo)管中水柱中斷了，樹木頂部葉片還能不

能得到水分？為什么？

答：蒸騰作用產(chǎn)生的強大拉力把導(dǎo)管中的水往上拉，而導(dǎo)管中的水柱可以克服重力的影響而不中斷，這

通?？捎谜趄v流一內(nèi)聚力一張力學(xué)說，也稱“內(nèi)聚力學(xué)說”來解釋，即水分子的內(nèi)聚力大于張力，從而

能保證水分在植物體內(nèi)的向上運輸。水分子的內(nèi)聚力很大，可達幾十MPa。植物葉片蒸騰失水后，便向?qū)?/p>

管吸水，而水本身有重量，受到向下的重力影響，這樣，一個上拉的力量和一個下拖的力量共同作用于

導(dǎo)管水柱上就會產(chǎn)生張力，其張力可達-3.OMPa,但由于水分子內(nèi)聚力遠大于水柱張力，同時:水分子與

導(dǎo)管或管胞壁的纖維素分子間還有附著力，因而維持了輸導(dǎo)組織中水柱的連續(xù)性，使得水分不斷上升。

導(dǎo)管水溶液中有溶解的氣體，當(dāng)水柱張力增大時，溶解的氣體會從水中逸出形成氣泡。在張力的作

用下，氣泡還會不斷擴大，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。然而，植物可通過某些方式消除氣穴造成的影響。例如氣泡

在某一些導(dǎo)管中形成后會被導(dǎo)管分子相連處的紋孔阻擋，而被局限在一條管道中。當(dāng)水分移動遇到了氣

泡的阻隔時，可以橫向進入相鄰的導(dǎo)管分子而繞過氣泡，形成一條旁路，從而保持水柱的連續(xù)性。另外,

在導(dǎo)管內(nèi)大水柱中斷的情況下，水流仍可通過微孔以小水柱的形式上升。同時，水分上升也不需要全部

木質(zhì)部參與作用，只需部分木質(zhì)部的輸導(dǎo)組織暢通即可。

11.適當(dāng)降低蒸騰的途徑有哪些？

答：

（1）減少蒸騰面積如移栽植物時，可去掉一些枝葉，減少蒸騰失水。

（2）降低蒸騰速率如在移栽植物時避開促進蒸騰的高溫、強光、低濕、大風(fēng)等外界條件，增加植株

周圍的濕度，或復(fù)蓋塑料薄膜等都能降低蒸騰速率。

（3）使用抗蒸騰劑，降低蒸騰失水量。

12.合理灌溉在節(jié)水農(nóng)業(yè)中的意義如何？如何才能做到合理灌溉？

答：我國水資源總量并不算少，但人均水資源量僅是世界平均數(shù)的26%,而灌溉用水量偏多又是存在多年

的一個突出問題。節(jié)約用水，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，是一個帶有戰(zhàn)略性的問題。合理灌溉是依據(jù)作物需水規(guī)律

和水源情況進行灌溉，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的水分狀況，滿足作物生長發(fā)育的需要，用適量的水取得最大的效

果。因此合理灌溉在節(jié)水農(nóng)業(yè)中具有重要的意義。

要做到合理灌溉，就需要掌握作物的需水規(guī)律。反映作物需水規(guī)律的參數(shù)有需水量和水分臨界期。作物

需水量（蒸騰系數(shù)）和水分臨界期又因作物種類、生長發(fā)育時期不同而有差異。合理灌溉則要以作物需

水量和水分臨界期為依據(jù)，參照生理和形態(tài)等指標(biāo)制定灌溉方案，采用先進的灌溉方法及時地進行灌溉。

13.合理灌溉為何可以增產(chǎn)和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)？

答：作物要獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，就必須生長發(fā)育良好，而合理灌溉能在水分供應(yīng)上滿足作物的生理需水和生

態(tài)需水，促使植物生長發(fā)育良好，使光合面積增大，葉片壽命延長，光合效率提高，根系活力增強，促

進肥料的吸收和運轉(zhuǎn)，并能促進光合產(chǎn)物向經(jīng)濟器官運送與轉(zhuǎn)化，使產(chǎn)量和品質(zhì)都得以提高。

14.測定植物組織水勢的方法主要有哪些？各方法的基本原理是什么？

答：測定植物組織水勢的方法有多種，較常用的以下幾種：

（一）液體交換法植物組織放在已知水勢的一系列溶液中，如果組織的水勢（甲細）小于某一溶液的水

勢（中外），則組織吸水，反之組織失水。若兩者相等，水分交換保持動態(tài)平衡。組織的吸水或失水會使

溶液的濃度、比重、電導(dǎo)以及組織本身的體積與重量發(fā)生變化。根據(jù)這些參數(shù)的變化情況可確定與植物

組織等水勢的溶液。

下表是液體交換法測定水勢的種類和原理:

判據(jù)組織的體積

組織的水分得失外液的比重變化外液的濃度變化外液的電導(dǎo)變化

甲=中外一甲細長度或重量變化

△中＞0吸水增加升高增加增高

△甲V0失水降低降低降低降低

△甲=0平衡不變不變不變不變

組織體積（重量）

測定方法小液流法折射儀法電導(dǎo)儀法

法

直尺（天平）測量用毛細移液管測

用折射儀測定外用電導(dǎo)儀測定外

使用器材組織的體積（重定外液的比重變

液的濃度變化液的電導(dǎo)變化

量）變化化

適用的材料塊莖、塊根和果實葉片或碎的組織葉片或碎的組織葉片或碎的組織

（二）蒸氣壓法用于測定含有樣品的密閉容器中的水蒸氣壓。把植物組織樣品封入小室中，小室內(nèi)裝有作

為溫度傳感器的熱電偶，熱電偶上帶一滴溶液。開始時，水分同時從組織和液滴蒸發(fā)，使小室內(nèi)的濕度

升高，直至小室中的空氣被水蒸氣飽和或接近飽和。此時，如果植物組織與液滴的水勢不同，則會發(fā)生

水分的遷移，液滴溫度也會發(fā)生變化。要是組織的水勢低于液滴的水勢，那么，水分將從液滴蒸發(fā)，通

過空氣擴散，最后被組織吸收。液滴水分蒸發(fā)的結(jié)果是使其溫度降低，且蒸發(fā)得越迅速(即組織與液滴

間水勢差越大)，溫度降得越低。反之，要是液滴的水勢低于組織的水勢，水分將從組織蒸發(fā)，在液滴

上凝結(jié)，使液滴的溫度升高。如果植物組織與液滴的水勢相同，則在組織與液滴間就沒有水分的凈遷移,

液滴的溫度將與環(huán)境溫度相同。因而，通過改變液滴溶液濃度，可找到一個溫度不變的液滴，即一個與

組織水勢相同的溶液。

如果把植物組織事先冷凍，破壞細胞膜的結(jié)構(gòu)，然后按上法測定，所得結(jié)果為植物組織的滲透勢。

而壓力勢為JT。用此法也能測定純膠體溶液的襯質(zhì)勢。

(三)壓力室法快速測定枝條、完整葉片水勢的方法?？蓪⒅参镏l或葉片切下，導(dǎo)管中原為連續(xù)的

水柱斷裂，水柱會從切口向內(nèi)部收縮。將切下的材料密封于鋼制壓力室中；使枝條的切割端或葉柄伸出

壓力室。測定時向壓力室通壓縮空氣(或氮氣)，直至小水柱恰好重新回到切面上為止，所加的壓力，

稱為平衡壓力，可以從儀器的壓力表上讀出，加上負號即為該水柱的壓力勢，又由于木質(zhì)部的溶質(zhì)勢絕

對值很小，因此可用測得的壓力勢來近似地代表該器官的水勢。該法簡單迅速，被廣泛應(yīng)用。

(四)計算題

1.一個細胞的Ww為-0.8MPa,在初始質(zhì)壁分離時的Ws為-1.65MPa,設(shè)該細胞在發(fā)生初始質(zhì)壁分離時

比原來體積縮小4%,計算其原來的Wn和Wp各為多少MPa?

答：根據(jù)溶液滲透壓的稀釋公式，溶質(zhì)不變時，滲透壓與溶液的體積成反比，有下列等式：

JTM=Jt2V2或中JTM=Wn2V2

加Ki來XI00%=Wn碇度分離X96%

中jt原來=(-1.65MPaX96)/100=-l.536MPa

Wp=Ww-卬n=-0.8MPa-(-1.536MPa)=0.736MPa

原來的中五為T.536MPa,Wp為0.736MPa.

2.將卬ni為-lOOMPa的干種子，放置在溫度為27℃、RII為60%的空氣中，問干種子能否吸水？

答：氣相的水勢可按下式計算：

Ww=(RT/Vw,m)?lnRH=[8.3cm3?MPa?mol'?K1?(273+27)K/18cm3?mol-1]?ln60%

=138.33MPa?(-0.5108)=-70.70MPa

由于RH為60%的氣相水勢大于TOOMPa干種子的水勢，因此干種子能從RH為60%空氣中吸水.

3.一組織細胞的甲s為-0.8MPa,甲p為0.IMPa,在27℃時，將該組織放入0.3mol?1?的蔗糖溶液中，

問該組織的重量或體積是增加還是減??？

答：細胞的水勢Ww=Ws+Wp=-0.8MPa+0.lMPa=-O.7MPa

蔗糖溶液的水勢Ww溶液=-iCRT=O.3mol?L'X0.0083L?MPa?mol'?k'X(273+27)K

=-0.747MPa

由于細胞的水勢＞蔗糖溶液的水勢，因此細胞放入溶液后會失水，使組織的重量減少，體積縮小。

4.若室溫為27℃,將洋蔥鱗葉表皮放在0.45mol?I?的蔗糖溶液中，細胞發(fā)生細胞質(zhì)壁分離；放在

0.35moi?L'的蔗糖溶液中，細胞有脹大的趨勢；放在0.4mol-U1的蔗糖溶液中，細胞基本上不發(fā)生變

化，這表明細胞水勢約為多少？

答：植物細胞放在已知水勢的溶液中，只有和溶液間水分交換保持動態(tài)平衡時，溶液的水勢等于細胞水

勢。本題中洋蔥鱗葉表皮細胞水勢相當(dāng)于0.4mol-L1的蔗糖溶液的水勢。

Vw=-RTC=-0.0083L?MPa?mol1?K'X0.4mol?LX(273+27)K=0.996Mpa

洋蔥鱗葉表皮細胞水勢為0.996Mpa。

5.有A、B兩細胞,A細胞的中n=-10"Pa,Vp=4X105Pa,B細胞的Wn=-6X10%,,Vp=3X105Pa?

請問：(1)A、B兩細胞接觸時，水流方向如何？(2)在28C時，將A細胞放入0.12mol?L-1蔗糖溶

液中，B細胞放入0.2mol蔗糖溶液中。假設(shè)平衡時兩個細胞的體積沒有發(fā)生變化，平衡后A、B

兩細胞的Ww、甲n和Wp各為多少？如果這時它們相互接觸，其水流方向如何？

答：

(1)A細胞：Ww-106Pa+4X105Pa-6X105Pa

555

B細胞：qJw=-6X10Pa+3X10Pa=-3X10Pa

由于B細胞水勢高于A細胞的，所以相互接觸時從B細胞流入A細胞；

(2)A細胞:Ww=外液水勢=-即，=0.0083L?MPa?mol-1?k'X(273+28)KX0.12mol?If'

=-3X10%

Wn=-106Pa,Wp=Ww-wn=-3X105Pa--106Pa=7X10Ta；

B細胞的Ww=外液水勢=-21：=0.0083L?MPa?mol1?k'x(273+28)KXO.2mol?L1

=-5X105Pa,

中IT=-6X105Pa,Wp=Ww一中無=-5X105Pa--6X105Pa=105Pa,

由于A細胞水勢高于B細胞的，所以相互接觸時水從A細胞流入B細胞。

6.三個相鄰細胞A、B、C的Ws、Wp如下圖，三細胞的水勢各為多少？用箭頭表示出三細胞之間的水

分流動方向.

ABC

1Ps=TMpa1Ps=-0.9MpaWs=—0.8Mpa

￥p=0.4Mpa5=0.6Mpa，Jp=O.4Mpa

答：細胞水勢：A：Ww=-0.6Mpa,B：Ww=-0.3Mpa,C：Ww=-0.4Mpa

水流方向：

細胞C流向細胞A。

7.25℃時，純水的飽和蒸汽壓為3168Pa-1mol-L-1蔗糖溶液中水的飽和蒸汽壓為3105Pa.。水的

偏摩爾體積近似為18cm3-mol-1。請計算1mol?L-1蔗糖溶液的水勢是多少？

答：氣相的水勢公式則按下式計算：

1

Ww=RT/V.,mXln(Pww/P0.)w=0.0083dm3?MPa?mol?K'X(273+25)K/18cm3?mol'XIn

(3168/3105)=2.78X10,;Pa

8.假設(shè)一個細胞的'Vn=-8X105Pa,將其放入中n=-3X105Pa的溶液中，請計算細胞Wp為何值時

才能分別發(fā)生以下三種情況：(1)細胞失水；(2)細胞吸水；(3)細胞既不吸水又不失水。

答：⑴細胞失水：8X105Pa>U;p>5X10；Pa

(2)細胞吸水：0Pa^Wp<5X105Pa

(3)細胞既不吸水又不失水：Wp=5Xl(/Pa

9.假定土壤的滲透勢和襯質(zhì)勢之和為-10'Pa,生長在這種土壤中的植物根的中頁為-10Ta,Wp為

7X105Pa?在根與土壤達到平衡時，其Ww、卬n和Wp各為多少？如果向土壤加入鹽溶液，其水勢變?yōu)?/p>

-5X103Pa,植物可能會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

答:達到平衡時,根的甲w=T()5pa,Vn=-106Pa,UJp=9X105Pa,當(dāng)土壤水勢降為-5X10%,因

為根中的水分流向土壤，所以植物會發(fā)生萎蕉。

10.氣溫為15.5℃時，假定水分在植物體內(nèi)的運輸不受任何阻力，僅有1大氣壓(1.01325XloRi)的作

用能使水在植物體內(nèi)升高多少米？如果僅有根壓在水分運輸中起作用，根壓為3X10Ta時，植物的最大

高度能為多少米？

答：1.01325X105Pa=1.01325X105N?m2；3X10'Pa=3X10加?nf?

根據(jù)Wg=PWgh,

h=Wg+pWg=l.01325X10$N?m'24-(1000Kg?m39.8N?Kg')=10.3m

h=Wg+pWg=3X10'N?m2-?(lOOOKg?m3X9.8N?Kg')=30.6

1大氣壓(1.01325XlO'Pa)能使水在植物體內(nèi)升高10.3米。根壓為3X10$Pa時，植物最大高度可為

30.6米。

11.實驗測得表中數(shù)據(jù)，請計算這些植物的蒸騰系數(shù)和蒸騰效率(Img干物質(zhì)=1.5mgC()2)

4種植物的光合速率及蒸騰速率

光合速率蒸騰速率蒸騰系數(shù)蒸騰效率

植物

2-1__1-1

mgCOz?m?smglW?m?sgHzO?gT干物g?KgH20

杉樹0.19632.242464.07

油茶0.15430.512963.37

樟樹0.13221.552454.08

馬尾松0.08327.575012.00