2025年《植物生理學》期末考試復習題庫附答案一、名詞解釋1.水勢：每偏摩爾體積水的化學勢與純水化學勢的差值，單位為MPa，是衡量水分在植物體內移動方向和限度的能量指標。2.光呼吸：植物在光照下吸收O?、釋放CO?的過程，與光合作用伴隨發(fā)生，底物為乙醇酸，涉及葉綠體、過氧化物酶體和線粒體三種細胞器。3.春化作用：低溫誘導植物從營養(yǎng)生長向生殖生長轉化的過程，通常需要0-10℃的持續(xù)低溫，關鍵基因如FLC（開花抑制因子）在春化后表達下調。4.源-庫單位：植物中同化物供應器官（源）與接受器官（庫）通過維管組織連接形成的功能整體，如葉片（源）與正在發(fā)育的果實（庫）構成的單位。5.植物生長物質：調節(jié)植物生長發(fā)育的微量有機物質，包括植物激素（如IAA、GA、CTK、ABA、ETH）和植物生長調節(jié)劑（如矮壯素、多效唑）。6.滲透調節(jié)：植物在逆境（如干旱、鹽漬）下通過積累脯氨酸、可溶性糖、甜菜堿等滲透物質降低細胞水勢，維持細胞膨壓的生理機制。7.光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）：位于類囊體膜上的色素蛋白復合體，主要吸收紅光（680nm），負責水的光解和放氧，產生的電子經質體醌（PQ）傳遞至細胞色素b/f復合體。8.呼吸躍變：某些果實（如香蕉、蘋果）成熟過程中呼吸速率短暫急劇上升的現(xiàn)象，與乙烯（ETH）的大量合成密切相關，標志著果實進入成熟階段。9.共質體運輸：物質通過胞間連絲在細胞間的移動方式，屬于主動運輸范疇，受細胞質基質生理狀態(tài)調控，常見于同化物的短距離運輸。10.光形態(tài)建成：光作為信號調控植物形態(tài)發(fā)生的過程（如種子萌發(fā)、幼苗去黃化、光周期誘導開花），與光敏色素、隱花色素、向光素等光受體相關。二、填空題1.植物細胞吸水的主要方式包括滲透吸水、吸脹吸水和代謝性吸水，其中______是成熟細胞的主要吸水方式。（滲透吸水）2.C4植物CO?的最初受體是______，催化該反應的酶是______，其羧化產物為______。（PEP/磷酸烯醇式丙酮酸；PEPC/磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶；草酰乙酸）3.光合電子傳遞鏈中，連接PSⅡ和PSⅠ的電子傳遞體主要有______、細胞色素b/f復合體和______。（質體醌PQ；質藍素PC）4.植物體內有機物長距離運輸的主要通道是______，其運輸的主要形式是______（占比約90%）。（篩管；蔗糖）5.生長素（IAA）的極性運輸是______（主動/被動）運輸，其運輸方向為______，依賴于細胞膜上的______（載體蛋白）。（主動；從形態(tài)學上端到下端；PIN蛋白）6.種子萌發(fā)的必要條件包括______、______和______，部分需光種子（如萵苣）還需要光照。（充足水分；適宜溫度；足夠氧氣）7.干旱脅迫下，植物體內______（激素）含量顯著增加，通過促進氣孔關閉減少水分散失，其生物合成前體是______。（ABA/脫落酸；玉米黃質）8.光周期誘導中，決定植物開花的關鍵是______的長度，短日植物（SDP）實際是______（長/短）夜植物。（暗期；長）9.植物抗冷性的生理基礎包括膜脂______（飽和/不飽和）脂肪酸比例增加、保護酶（如SOD、POD）活性升高、可溶性糖積累等。（不飽和）10.呼吸作用的主要生理功能是為生命活動提供______（直接能源）和______（合成原料），并增強植物的抗逆性。（ATP；中間產物）11.高等植物的光周期反應類型主要有______、______和日中性植物（DNP），其中小麥屬于______。（短日植物SDP；長日植物LDP；長日植物）12.卡爾文循環(huán)（C3途徑）的關鍵酶是______，該酶具有______和______雙重催化特性，是光呼吸的啟動因子。（Rubisco/核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶；羧化；加氧）13.植物細胞的胞間連絲在______（初生/次生）壁形成，其功能除物質運輸外，還參與______（如病毒移動、信號傳遞）。（初生；信息傳遞）14.赤霉素（GA）促進莖伸長的機制包括誘導______（酶）合成使細胞壁松弛，以及促進細胞______（分裂/伸長）。（木葡聚糖內轉糖基酶XET；伸長）15.鹽脅迫對植物的傷害主要表現(xiàn)為______（滲透脅迫）和______（離子毒害），耐鹽植物通過______（區(qū)域化分布）將Na?區(qū)隔于液泡中。（滲透脅迫；離子毒害；離子區(qū)域化）三、簡答題1.簡述氣孔運動的調控機制。答：氣孔運動主要受保衛(wèi)細胞膨壓變化調控，機制包括：①K?泵學說：光下保衛(wèi)細胞通過質膜H?-ATP酶泵出H?，建立跨膜質子梯度，驅動K?經內向K?通道進入細胞，同時Cl?協(xié)同進入，細胞水勢下降，吸水膨脹，氣孔開放；暗中H?泵活性降低，K?外流，保衛(wèi)細胞失水，氣孔關閉。②蘋果酸代謝學說：光下保衛(wèi)細胞內淀粉水解為PEP，經PEPC催化與CO?結合提供草酰乙酸，進一步還原為蘋果酸，蘋果酸解離為H?和蘋果酸根，H?泵出、蘋果酸根積累使細胞水勢下降，促進吸水。③激素調控：ABA（脫落酸）通過激活保衛(wèi)細胞質膜上的Ca2?通道，使胞內Ca2?濃度升高，抑制內向K?通道、激活外向K?和Cl?通道，導致K?、Cl?外流，保衛(wèi)細胞失水，氣孔關閉。2.比較C3植物與C4植物的光合特性差異。答：①結構差異：C4植物具有“花環(huán)狀”結構（維管束鞘細胞含大而多的葉綠體，葉肉細胞葉綠體?。?，C3植物無此結構。②CO?固定途徑：C4植物先經葉肉細胞的C4途徑（PEPC固定CO?為草酰乙酸），再經維管束鞘細胞的C3途徑（Rubisco固定CO?）；C3植物僅通過C3途徑（Rubisco直接固定CO?）。③光合酶特性：C4植物PEPC對CO?親和力高（Km=7μmol/L），且不與O?競爭；C3植物Rubisco對CO?親和力低（Km=450μmol/L），且具加氧酶活性（導致光呼吸）。④光呼吸：C4植物光呼吸弱（維管束鞘細胞CO?濃度高，抑制Rubisco加氧反應），C3植物光呼吸強（約消耗光合產物的25-30%）。⑤適應性：C4植物更適應高溫、強光、低CO?環(huán)境（如玉米、甘蔗），C3植物適合溫和環(huán)境（如小麥、水稻）。3.植物體內同化物運輸的分配規(guī)律及影響因素有哪些？答：分配規(guī)律：①優(yōu)先供應生長中心（如頂端分生組織、幼葉、發(fā)育中的果實）；②就近運輸（源葉同化物主要供應附近的庫）；③同側運輸（葉片與庫器官在莖的同一側時運輸效率更高）；④競爭能力強的庫優(yōu)先獲得同化物（如發(fā)育后期的果實競爭力＞營養(yǎng)器官）。影響因素：①源的供應能力（光合速率高則輸出多）；②庫的競爭能力（庫的大小、代謝活性，如果實的呼吸速率、激素水平）；③輸導系統(tǒng)的運輸能力（篩管的數量、結構完整性，溫度影響篩管中集流速度）；④環(huán)境因素（光照增強光合產物積累，促進運輸；溫度20-30℃最適，低溫降低酶活性，高溫導致篩管堵塞；水分脅迫下ABA增加，抑制同化物運輸）。4.簡述植物激素ABA在逆境響應中的作用。答：ABA是植物的“逆境激素”，主要作用：①干旱/鹽脅迫下，ABA促進氣孔關閉（通過抑制保衛(wèi)細胞內向K?通道、激活外向離子通道），減少蒸騰失水；②誘導滲透調節(jié)物質（如脯氨酸、可溶性糖）合成，降低細胞水勢，維持細胞膨壓；③激活抗逆相關基因表達（如LEA蛋白基因、脫水素基因），增強膜系統(tǒng)穩(wěn)定性；④抑制生長（如減緩營養(yǎng)生長），將資源優(yōu)先分配至抗逆過程；⑤在低溫脅迫下，ABA提高細胞內保護酶（SOD、POD）活性，清除活性氧（ROS），減輕膜脂過氧化損傷；⑥參與種子休眠調控（高ABA水平抑制萌發(fā)，適應不良環(huán)境）。5.光周期誘導開花的機制中，光敏色素起何作用？答：光敏色素（Phy）是紅光（R）/遠紅光（FR）的光受體，有Pr（紅光吸收型，生理失活態(tài)）和Pfr（遠紅光吸收型，生理活化態(tài)）兩種形式。其作用機制：①對于長日植物（LDP），在暗期中間用紅光（R）照射，Pr轉化為Pfr，Pfr積累到一定閾值后，激活開花基因（如CO、FT）表達，F(xiàn)T蛋白從葉片運輸至莖尖分生組織，誘導開花；若隨后用遠紅光（FR）照射，Pfr逆轉為Pr，開花被抑制。②對于短日植物（SDP），需暗期長度超過臨界夜長，此時Pfr逐漸轉化為Pr（或降解），當Pfr/Pr比值降低到閾值以下時，解除對開花抑制基因的抑制，促進開花；若暗期中用紅光打斷，Pfr增加，SDP開花被抑制。此外，光敏色素還通過調控生物鐘基因（如TOC1、LHY）影響光周期信號的時間測量，確保植物在適宜季節(jié)開花。四、論述題1.論述光合作用與呼吸作用的關系及其在農業(yè)生產中的應用。答：光合作用與呼吸作用是植物代謝的核心過程，既對立又統(tǒng)一：（1）物質聯(lián)系：①光合作用的產物（葡萄糖、淀粉）是呼吸作用的主要底物；②呼吸作用產生的CO?可被光合作用再利用，呼吸作用的中間產物（如丙酮酸、ATP）為光合作用的物質合成（如氨基酸、核酸）提供原料。③兩者共享部分中間產物（如磷酸丙糖），通過葉綠體與線粒體的協(xié)同作用實現(xiàn)物質循環(huán)。（2）能量聯(lián)系：光合作用將光能轉化為化學能（儲存于ATP、NADPH和碳水化合物中），呼吸作用將碳水化合物中的化學能釋放，一部分以熱能散失，另一部分轉化為ATP供生命活動利用（如礦質吸收、有機物運輸）。（3）環(huán)境響應的協(xié)同性：光照下，光合作用速率＞呼吸作用速率，植物積累有機物；弱光或黑暗中，僅呼吸作用進行，消耗有機物。溫度升高時，呼吸作用速率增加幅度通常大于光合作用，導致凈光合速率下降（如夏季中午高溫可能引起“光合午休”）。農業(yè)應用：①合理密植：協(xié)調葉面積指數（LAI），避免葉片過密導致下層葉光照不足（光合＜呼吸，成為“消耗源”）；②溫室補光與CO?施肥：增加光照強度和CO?濃度（提高光合速率），同時控制夜間溫度（降低呼吸消耗），提高作物產量（如冬季番茄種植）；③選育高光效品種：通過提高Rubisco羧化活性、減少光呼吸（如C4作物改造）或增加光合面積（如葉夾角小的直立葉品種），提升凈光合效率；④適時收獲：避免過晚收獲導致葉片衰老（光合下降，呼吸消耗儲存物質），如小麥在蠟熟期收獲可減少干物質損失；⑤逆境調控：干旱時噴施ABA（促進氣孔關閉，減少蒸騰），同時維持適度呼吸（提供能量修復損傷），平衡光合與呼吸的關系。2.從細胞和分子水平論述植物頂端優(yōu)勢的調控機制及生產應用。答：頂端優(yōu)勢指植物頂芽抑制側芽生長的現(xiàn)象，調控機制涉及激素、營養(yǎng)競爭和信號轉導：（1）激素調控：①生長素（IAA）：頂芽合成IAA，經極性運輸（依賴PIN蛋白）向下傳遞至側芽，高濃度IAA抑制側芽生長（可能通過誘導側芽合成ABA或抑制細胞分裂素CTK的作用）；②細胞分裂素（CTK）：側芽合成或由根運輸而來的CTK可解除IAA的抑制，促進側芽萌發(fā)（CTK通過激活細胞分裂相關基因如CYCD3，促進細胞分裂）；③赤霉素（GA）：與IAA協(xié)同促進莖伸長，但對側芽的作用依賴IAA水平（高IAA下GA增強頂端優(yōu)勢）；④獨腳金內酯（SL）：由根合成，通過抑制側芽中分枝相關基因（如MAX2）的表達，協(xié)同IAA維持頂端優(yōu)勢。（2）營養(yǎng)競爭：頂芽是“生長中心”，優(yōu)先獲取光合產物和礦質元素（如N、P），側芽因營養(yǎng)不足生長受抑。（3）分子機制：頂端優(yōu)勢的維持涉及信號通路交叉，如IAA通過ARF（生長素響應因子）調控下游基因（如AXR1），抑制側芽生長；CTK通過B-ARR（細胞分裂素響應因子）激活CYCD3，促進側芽細胞分裂；SL通過SCF-MAX2復合體泛素化降解分枝促進因子（如D53），抑制側芽萌發(fā)。生產應用：①果樹修剪（如蘋果、柑橘）：去除頂芽（摘心）降低IAA濃度，促進側芽萌發(fā)，形成更多結果枝；②棉花整枝：打頂解除頂端優(yōu)勢，減少無效分枝，集中養(yǎng)分供應棉鈴發(fā)育；③茶樹栽培：通過修剪促進側芽生長，增加新梢數量，提高茶葉產量；④利用生長調節(jié)劑：噴施IAA運輸抑制劑（如TIBA）或外源CTK（如6-BA）可打破頂端優(yōu)勢，用于花卉造型（如綠籬保持整齊）；⑤培育矮化品種：通過突變體篩選（如水稻sd1突變體）或基因編輯（如抑制GA合成）降低株高，減少倒伏風險，同時保留一定頂端優(yōu)勢以優(yōu)化株型。3.以干旱脅迫為例，論述植物的抗逆生理機制。答：植物通過形態(tài)、生理和分子水平的協(xié)同作用應對干旱脅迫，機制如下：（1）形態(tài)適應：①根系深扎（主根增長、側根增多），擴大吸水面積（如玉米的“深根性”品種）；②葉片變小、角質層增厚、氣孔密度降低，減少蒸騰失水（如仙人掌的刺狀葉）；③地上部分生長減緩（矮化），降低水分需求。（2）生理適應：①滲透調節(jié)：積累脯氨酸（Pro）、可溶性糖（如蔗糖、海藻糖）、甜菜堿等滲透物質，降低細胞水勢，維持細胞膨壓（如小麥在干旱下Pro含量可增加10-100倍）；②抗氧化防御：激活SOD（超氧化物歧化酶）、POD（過氧化物酶）、CAT（過氧化氫酶）等保護酶系統(tǒng)，清除活性氧（RO