2025年植物生理學(xué)復(fù)習(xí)題庫及答案一、名詞解釋1.水勢：指每偏摩爾體積水的化學(xué)勢差，是衡量水分在系統(tǒng)中移動方向和限度的能量指標，由滲透勢、壓力勢、襯質(zhì)勢等組分構(gòu)成，單位為MPa。植物細胞水勢決定了水分跨膜運輸?shù)姆较颍偸菑乃畡莞叩膮^(qū)域向水勢低的區(qū)域移動。2.滲透調(diào)節(jié)：植物在逆境（如干旱、鹽漬）下，通過主動積累可溶性糖、脯氨酸、甜菜堿等有機溶質(zhì)及K?、Cl?等無機離子，降低細胞滲透勢，維持細胞膨壓和生理功能的適應(yīng)性機制。3.光呼吸：植物在光照下，葉綠體中Rubisco催化RuBP與O?結(jié)合提供磷酸乙醇酸，經(jīng)過氧化體和線粒體協(xié)同代謝，最終釋放CO?并消耗ATP的過程。該過程與光合作用競爭底物，降低光合效率，但可能參與活性氧清除和氮代謝調(diào)節(jié)。4.光補償點：植物光合速率等于呼吸速率時的光照強度。低于此強度時，植物凈光合速率為負，無法積累有機物；高于此強度時，光合產(chǎn)物開始凈積累，是植物光需求的重要指標。5.源庫單位：植物體內(nèi)同化物運輸?shù)幕竟δ軉卧纱x源（如成熟葉片）、代謝庫（如正在生長的果實、塊根）及連接二者的輸導(dǎo)組織組成，源的供應(yīng)能力與庫的競爭能力共同決定同化物分配方向。6.春化作用：低溫誘導(dǎo)植物從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長的過程，通常需要0-10℃的持續(xù)低溫處理，且對某些植物（如冬小麥）是開花的必要條件。春化效應(yīng)可通過細胞分裂傳遞，其分子基礎(chǔ)涉及VIN3等春化相關(guān)基因的表達調(diào)控。7.脫落酸（ABA）：一種倍半萜類植物激素，主要在根冠和衰老葉片中合成，具有促進氣孔關(guān)閉、抑制種子萌發(fā)、誘導(dǎo)逆境響應(yīng)基因表達等功能。干旱脅迫下，ABA通過激活SnRK2蛋白激酶調(diào)控下游離子通道，快速響應(yīng)環(huán)境變化。8.交叉適應(yīng)：植物經(jīng)歷一種逆境（如干旱）后，對另一種逆境（如高溫或鹽漬）的抗性增強的現(xiàn)象。其機制與逆境信號（如ABA、H?O?）的交叉?zhèn)鬟f、保護蛋白（如LEA蛋白）的協(xié)同積累及膜系統(tǒng)穩(wěn)定性的共同提升有關(guān)。9.共質(zhì)體運輸：物質(zhì)通過胞間連絲在細胞間的運輸方式，屬于主動運輸范疇，受胞間連絲數(shù)量、孔徑及細胞質(zhì)基質(zhì)黏度的影響。同化物在葉肉細胞到篩管的短距離運輸中主要依賴共質(zhì)體途徑。10.抗氰呼吸：某些植物組織（如天南星科花序、馬鈴薯塊莖）中，呼吸電子傳遞不經(jīng)過細胞色素氧化酶（對氰化物敏感），而是通過交替氧化酶直接將電子傳遞給O?的途徑。該途徑產(chǎn)生的能量以熱能形式釋放，與花序升溫吸引傳粉者、逆境下減少活性氧積累等功能相關(guān)。二、簡答題1.簡述根系吸水的主要動力及其作用機制。根系吸水的動力包括根壓和蒸騰拉力。根壓是由于根系主動吸收礦質(zhì)離子，使根部導(dǎo)管水勢降低，水分通過滲透作用進入導(dǎo)管，推動水分向上運輸?shù)膲毫ΓＲ娪谕寥浪殖渥?、蒸騰較弱的清晨，可通過傷流、吐水現(xiàn)象觀察。蒸騰拉力是葉片蒸騰作用導(dǎo)致葉肉細胞水勢降低，通過導(dǎo)管形成連續(xù)的水勢梯度，將根部水分拉向地上部的動力，是植物吸水的主要動力（尤其是蒸騰強烈時）。二者協(xié)同作用，根壓補充蒸騰拉力的間斷性（如夜間），而蒸騰拉力主導(dǎo)白天的水分運輸。2.說明植物細胞主動吸收礦質(zhì)元素的主要特點及證據(jù)。主動吸收的特點：①逆濃度梯度運輸；②需要消耗能量（依賴ATP或質(zhì)子梯度）；③具有選擇性（載體或通道蛋白特異性）；④受代謝抑制劑（如氰化物）抑制。證據(jù)包括：①當外界溶液濃度低于細胞內(nèi)濃度時，細胞仍能積累離子（如玉米根細胞積累K?）；②缺氧或低溫（抑制呼吸作用）會顯著降低離子吸收速率；③不同離子吸收速率與膜上載體數(shù)量相關(guān)（如番茄偏好吸收Ca2?，而水稻偏好吸收Si??）；④質(zhì)子泵抑制劑（如釩酸鹽）可抑制陽離子吸收，表明H?-ATP酶驅(qū)動的質(zhì)子梯度是主動運輸?shù)膭恿碓础?.比較C3、C4、CAM植物光合作用的主要差異。C3植物：僅通過卡爾文循環(huán)固定CO?，初級受體為RuBP，產(chǎn)物為3-磷酸甘油酸（C3），光呼吸強（因Rubisco氧合活性高），主要分布于溫帶（如小麥、水稻）。C4植物：通過葉肉細胞的PEP羧化酶（對CO?親和力高）固定CO?提供草酰乙酸（C4），轉(zhuǎn)運至維管束鞘細胞釋放CO?供卡爾文循環(huán)，形成“CO?泵”降低光呼吸，光合效率高，適應(yīng)高溫強光（如玉米、甘蔗）。CAM植物：夜間氣孔開放，PEP羧化酶固定CO?提供蘋果酸儲存于液泡；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸脫羧釋放CO?供卡爾文循環(huán)，實現(xiàn)水分高效利用，主要分布于干旱區(qū)（如仙人掌、菠蘿）。4.簡述植物體內(nèi)同化物分配的基本規(guī)律。①優(yōu)先供應(yīng)生長中心：同化物向代謝最旺盛、競爭力最強的部位（如頂端分生組織、幼果）運輸；②就近運輸：葉片光合產(chǎn)物主要供應(yīng)鄰近的庫器官（如大豆葉光合產(chǎn)物優(yōu)先運向同節(jié)位豆莢）；③同側(cè)運輸：多數(shù)植物（如棉花）葉片與庫器官通過同一方位的維管束連接，同化物偏向同側(cè)分配；④源庫關(guān)系動態(tài)調(diào)整：源強（光合能力）或庫強（代謝需求）變化時，分配方向可改變（如摘葉后，剩余葉片同化物向保留果實的運輸量增加）。5.說明赤霉素（GA）促進莖伸長生長的作用機制。GA通過以下途徑促進莖伸長：①誘導(dǎo)水解酶（如α-淀粉酶）合成，分解胚乳儲存的養(yǎng)分，為細胞生長提供物質(zhì)和能量；②激活細胞壁擴張蛋白（expansin）基因表達，破壞細胞壁纖維素微纖絲間的氫鍵，使細胞壁松弛，細胞在膨壓作用下伸長；③促進細胞分裂素（CTK）合成，協(xié)同增加細胞數(shù)量；④調(diào)控生長素（IAA）代謝，維持IAA水平（如GA可抑制IAA氧化酶活性），間接增強IAA的促生長作用。6.分析光周期現(xiàn)象在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。①引種：北種南引（長日植物）可能因生育期延長或無法開花，需選擇感光性弱的品種；南種北引（短日植物）可能提前開花，應(yīng)選晚熟品種。②調(diào)控花期：通過人工補光（長日植物）或遮光（短日植物）控制開花時間（如菊花通過短日處理提前至國慶開花）。③育種加速：利用光周期誘導(dǎo)植物提前開花，縮短世代周期（如小麥春化后給予長日照可加速抽穗）。④控制營養(yǎng)生長：對以營養(yǎng)器官為收獲物的作物（如甘蔗），可延長光照抑制開花，促進莖稈生長。7.簡述逆境脅迫下植物活性氧（ROS）的產(chǎn)生與清除機制。逆境（如干旱、高溫、鹽漬）會破壞葉綠體、線粒體等細胞器的電子傳遞鏈，導(dǎo)致O??、H?O?、·OH等ROS過量積累，引發(fā)膜脂過氧化、蛋白質(zhì)變性和DNA損傷。植物通過酶促和非酶促系統(tǒng)清除ROS：①酶促系統(tǒng)：超氧化物歧化酶（SOD）將O??轉(zhuǎn)化為H?O?，過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）將H?O?分解為H?O和O?，抗壞血酸過氧化物酶（APX）在葉綠體中高效清除H?O?；②非酶促系統(tǒng)：抗壞血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、類胡蘿卜素（Car）等還原性物質(zhì)直接中和ROS，維持細胞氧化還原平衡。8.比較植物細胞初生壁與次生壁的結(jié)構(gòu)及功能差異。初生壁：位于細胞最外層，由纖維素、半纖維素、果膠和少量糖蛋白組成，結(jié)構(gòu)疏松（微纖絲排列無序），具有延展性，主要在細胞生長階段形成，支持細胞擴張并參與細胞識別（如果膠介導(dǎo)的細胞黏連）。次生壁：在細胞停止生長后，于初生壁內(nèi)側(cè)沉積形成，含大量纖維素（微纖絲排列規(guī)則）、木質(zhì)素和少量半纖維素，結(jié)構(gòu)致密堅硬，主要功能是增強機械支持（如導(dǎo)管、纖維細胞的次生壁）和水分運輸（木質(zhì)素的疏水性減少水分滲透）。9.說明乙烯（ETH）促進果實成熟的作用機制。乙烯通過以下途徑調(diào)控成熟：①啟動呼吸躍變：誘導(dǎo)呼吸鏈中交替氧化酶（AOX）表達，提高呼吸速率，為成熟提供能量；②激活細胞壁水解酶（如果膠酶、纖維素酶）基因表達，分解細胞壁成分（如果膠降解導(dǎo)致果實軟化）；③促進色素合成：誘導(dǎo)類胡蘿卜素（番茄變紅）、花青苷（葡萄著色）合成相關(guān)基因表達；④調(diào)控芳香物質(zhì)代謝：激活脂氧合酶（LOX）等酶活性，促進揮發(fā)性物質(zhì)（如酯類、醛類）提供，賦予果實香味；⑤抑制乙烯合成的負調(diào)控因子（如CTR1），通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（EIN2-EIN3通路）放大乙烯效應(yīng)，形成正反饋調(diào)節(jié)。10.簡述植物礦質(zhì)營養(yǎng)缺乏的診斷方法。①癥狀觀察：根據(jù)缺素癥的部位（如N、P、K等可移動元素缺素癥先出現(xiàn)在老葉，F(xiàn)e、Ca等不可移動元素先出現(xiàn)在新葉）和特征（如缺N葉片黃化，缺Mg葉脈間黃化，缺Zn小葉病）初步判斷；②化學(xué)分析：測定植物組織（如葉片）或土壤中礦質(zhì)元素含量，與正常水平對比；③加素診斷：在疑似缺素的土壤中施加該元素，觀察癥狀是否緩解（如缺Fe時噴施FeSO?溶液，新葉轉(zhuǎn)綠可確診）；④生理指標檢測：測定與缺素相關(guān)的酶活性（如缺Mo時硝酸還原酶活性下降）或代謝產(chǎn)物（如缺P時淀粉積累），輔助診斷。三、論述題1.論述光合作用與呼吸作用的相互關(guān)系及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的意義。光合作用與呼吸作用是植物代謝的核心過程，二者既對立又統(tǒng)一：（1）物質(zhì)聯(lián)系：光合作用利用CO?和H?O合成有機物（如葡萄糖）并釋放O?，呼吸作用則分解有機物產(chǎn)生CO?和H?O，二者共同構(gòu)成植物體內(nèi)的碳循環(huán)。光合作用的產(chǎn)物（如葡萄糖）是呼吸作用的底物，呼吸作用產(chǎn)生的CO?可被光合作用再利用（尤其在葉肉細胞中）。（2）能量聯(lián)系：光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（儲存于ATP、NADPH和有機物中），呼吸作用則將有機物中的化學(xué)能釋放，一部分用于生命活動（如礦質(zhì)吸收、物質(zhì)合成），另一部分以熱能形式散失。二者共同維持植物的能量平衡。（3）調(diào)控聯(lián)系：光呼吸與光合作用共享Rubisco酶，光呼吸消耗的RuBP可通過卡爾文循環(huán)再生；光合作用產(chǎn)生的ATP和NADPH可為呼吸作用的某些過程（如線粒體中的物質(zhì)合成）提供能量，而呼吸作用產(chǎn)生的ATP（如線粒體ATP）也可用于葉綠體的物質(zhì)運輸（如Pi轉(zhuǎn)運）。農(nóng)業(yè)意義：①協(xié)調(diào)光呼吸與光合作用：通過選育低光呼吸的C4作物（如玉米）或利用基因編輯降低C3作物（如水稻）的光呼吸，提高光合效率；②合理調(diào)控光強和CO?濃度：溫室中增施CO?（提高光合速率）并控制夜間溫度（降低呼吸消耗），增加凈光合產(chǎn)物積累；③合理密植：避免葉片相互遮陰（降低弱光下呼吸消耗大于光合的情況），提高群體光能利用率；④收獲期管理：如小麥灌漿期保持功能葉活性（促進光合），同時降低高溫導(dǎo)致的呼吸速率過高（減少有機物消耗），提高粒重。2.分析環(huán)境因子對植物光合速率的影響及調(diào)控途徑。環(huán)境因子主要通過影響光合色素含量、光合酶活性、氣孔導(dǎo)度及光反應(yīng)與暗反應(yīng)的協(xié)調(diào)來調(diào)控光合速率：（1）光照：①光強：在光補償點以下，光合速率隨光強增加而上升；光飽和點以上，光強過高會導(dǎo)致光抑制（PSII反應(yīng)中心損傷，活性下降）。調(diào)控途徑：遮陰（強光時）或補光（弱光時），選擇耐陰或喜光品種。②光質(zhì)：紅光（600-700nm）最利于葉綠素吸收，藍紫光（400-500nm）促進葉片展開和氣孔開放。設(shè)施農(nóng)業(yè)中可使用紅藍光LED燈提高光能利用率。（2）溫度：光合最適溫度（25-30℃）下，Rubisco等酶活性最高；低溫（<10℃）導(dǎo)致膜流動性下降、酶活性降低；高溫（>35℃）使葉綠體結(jié)構(gòu)破壞、氣孔關(guān)閉（減少CO?供應(yīng)）并加劇光呼吸。調(diào)控途徑：溫室控溫（如夏季通風(fēng)降溫，冬季加熱保溫），選育抗寒或耐熱品種（如北方種植冬小麥，南方種植水稻）。（3）CO?濃度：大氣CO?濃度（約400μmol·mol?1）常為C3植物的限制因子，增加CO?濃度可提高卡爾文循環(huán)速率（至CO?飽和點）。調(diào)控途徑：溫室增施CO?（如燃燒天然氣、施放干冰），合理密植（避免群體內(nèi)部CO?濃度過低）。（4）水分：干旱導(dǎo)致氣孔關(guān)閉（減少CO?進入）、葉肉細胞膨壓下降（葉綠體結(jié)構(gòu)受損）、光合產(chǎn)物運輸受阻（同化物積累反饋抑制光合）。調(diào)控途徑：合理灌溉（保持土壤含水量60%-80%田間持水量），選育抗旱品種（如利用ABA調(diào)控氣孔開度的品種）。（5）礦質(zhì)元素：N是葉綠素和Rubisco的組成成分，缺N導(dǎo)致光合色素減少；Mg是葉綠素中心原子，缺Mg葉脈間黃化；P參與ATP和NADPH合成，缺P限制光反應(yīng)；K促進光合產(chǎn)物運輸，缺K導(dǎo)致同化物積累抑制光合。調(diào)控途徑：平衡施肥（如追施氮肥促進葉片生長，噴施Mg肥緩解缺綠癥）。3.論述植物激素在調(diào)控種子萌發(fā)與休眠中的協(xié)同與拮抗作用。種子休眠與萌發(fā)是多種激素動態(tài)平衡調(diào)控的結(jié)果，主要涉及赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）、細胞分裂素（CTK）、乙烯（ETH）和生長素（IAA）：（1）GA與ABA的拮抗：GA是萌發(fā)促進因子，通過誘導(dǎo)糊粉層合成α-淀粉酶等水解酶（分解胚乳儲存物質(zhì)）、促進胚根突破種皮（軟化細胞壁）和下調(diào)ABA信號（抑制ABA合成基因NCED，激活A(yù)BA分解基因CYP707A）解除休眠。ABA是休眠維持因子，通過抑制GA合成（下調(diào)GA20ox）、激活休眠相關(guān)基因（如LEA蛋白基因）和關(guān)閉氣孔（減少水分吸收）維持休眠狀態(tài)。二者的比值（GA/ABA）是決定種子是否萌發(fā)的關(guān)鍵，如低溫（春化）通過降低ABA含量、提高GA含量打破休眠。（2）CTK與ABA的協(xié)同：CTK可促進細胞分裂（胚細胞增殖）和提高GA敏感性（增強GA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)），間接促進萌發(fā)；同時，CTK可通過抑制ABA合成或促進其代謝（如CTK誘導(dǎo)ABA葡萄糖酯形成）降低ABA水平，與GA協(xié)同解除休眠。但高濃度CTK可能與ABA在某些物種（如萵苣）中協(xié)同抑制萌發(fā)，體現(xiàn)激素作用的濃度依賴性。（3）ETH與ABA的拮抗：ETH通過促進乙烯響應(yīng)因子（ERF）表達，抑制ABA信號通路（如降低ABI5蛋白穩(wěn)定性），并誘導(dǎo)細胞壁水解酶（如果膠酶）合成，促進胚根伸出。干旱或高鹽脅迫下，ABA積累誘導(dǎo)ETH合成（通過上調(diào)ACS和ACO基因），但ETH反過來通過促進ABA分解減輕脅迫抑制，形成反饋調(diào)節(jié)。（4）IAA的調(diào)控作用：IAA在萌發(fā)初期由胚合成，促進細胞伸長（胚根生長），并通過調(diào)控GA代謝（如IAA誘導(dǎo)GA20ox表達）間接促進GA合成。但高濃度IAA可能抑制萌發(fā)（如某些豆科植物種子中IAA積累導(dǎo)致二次休眠），體現(xiàn)激素作用的雙重性。農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，可通過外源激素調(diào)控種子萌發(fā)：如用GA浸泡馬鈴薯塊莖打破休眠（促進芽萌發(fā)），用ABA處理種子延長儲存期（抑制過早萌發(fā)）；也可通過環(huán)境調(diào)控（如低溫層積提高GA/ABA比值）或基因編輯（如敲除ABA合成基因）培育易萌發(fā)或耐儲存的品種。4.分析植物響應(yīng)鹽脅迫的生理機制及提高抗鹽性的途徑。鹽脅迫主要通過滲透脅迫（高濃度鹽降低土壤水勢，限制根系吸水）和離子毒害（Na?、Cl?過量積累抑制酶活性、破壞膜結(jié)構(gòu)）影響植物生長，其響應(yīng)機制包括：（1）滲透調(diào)節(jié)：植物通過積累有機溶質(zhì)（脯氨酸、甜菜堿、可溶性糖）和無機離子（K?、Ca2?）降低細胞滲透勢，維持膨壓。例如，鹽生植物堿蓬可在液泡中大量儲存Na?（區(qū)隔化），同時細胞質(zhì)積累脯氨酸平衡滲透勢。（2）離子穩(wěn)態(tài)調(diào)控：通過質(zhì)膜Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運蛋白（SOS1）將Na?泵出細胞，或通過液泡膜Na?/H?逆向轉(zhuǎn)運蛋白（NHX）將Na?區(qū)隔化至液泡，減少細胞質(zhì)Na?濃度。同時，高親和力K?轉(zhuǎn)運蛋白（HKT）優(yōu)先吸收K?，維持K?/Na?比值（關(guān)鍵酶活性依賴高K?/Na?）。（3）抗氧化防御：鹽脅迫誘導(dǎo)ROS積累，植物通過SOD、POD、CAT等酶促系統(tǒng)和AsA、GSH等非酶促系統(tǒng)清除ROS，減輕膜脂過氧化（如鹽敏感品種的SOD活性顯著低于耐鹽品種）。（4）激素調(diào)控：ABA通過激活SOS信號通路（SOS3-SOS2-SOS1）促進Na?外排；ETH通過誘導(dǎo)ERF基因表達增強離子轉(zhuǎn)運蛋白活性；CTK促進細胞分裂（緩解生長抑制）。提高抗鹽性的途徑：①選育耐鹽品種：通過常規(guī)育種或基因工程（如轉(zhuǎn)NHX、SOS1基因）提高離子區(qū)隔化和轉(zhuǎn)運能力；②合理栽培：采用溝灌、滴灌減少鹽分表聚，增施有機肥（提高土壤保水能力）和Ca2?（競爭Na?結(jié)合位點，穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)）；③外源物質(zhì)處理：噴施ABA（誘導(dǎo)滲透調(diào)節(jié)基因表達）、SA（水楊酸，增強抗氧化酶活性）或脯氨酸（直接參與滲透調(diào)節(jié)）；④生物改良：利用耐鹽微生物（如根際促生菌）分泌IAA、ACC脫氨酶，降低乙烯脅迫效應(yīng)，促進植物生長。5.論述植物光形態(tài)建成的主要調(diào)控機制及光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。光形態(tài)建成是光作為信號調(diào)控植物形態(tài)發(fā)生的過程（如種子萌發(fā)、莖伸長抑制、葉片展開、葉綠體發(fā)育），主要由光敏色素（phy）、隱花色素（cry）、向光素（phot）和UV-B受體（UVR8）介導(dǎo)：（1）光敏色素（phyA-phyE）：感受紅光（R）和遠紅光（FR），phyA主要介導(dǎo)極低光強和遠紅光響應(yīng)（如黃化苗轉(zhuǎn)綠），phyB主導(dǎo)紅光下的光形態(tài)建成（如抑制莖伸長）。信號