1、北京林业大学植物生理学提纲第1章 植物的水分生理一、基本概念（1）水势：同温同压下，物系中的水与纯水之间，每偏摩尔体积的水的化学势差。（2）束缚水：紧密吸附在胶体颗粒或大分子表面，不能自由移动的水。（3）自由水：距离胶粒远而可以自由移动的水分。（4）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。（5）集流：压力梯度驱动而形成的大量分子集体流动。（6）水通道蛋白：存在生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白。（7）根压：靠根部水势梯度使水沿水势导管上升的动力。（8）伤流：从受伤或者折断的植物组织溢出液体的现象。（9）吐水：从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。（10）暂时萎蔫：
2、靠降低蒸腾即能消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫。（11）永久萎蔫：降低蒸腾仍不能消除水分亏缺以恢复原状的萎蔫。（12）蒸腾作用：水分以气体状态通过植物表面（主要是叶片）从体内散失到体外的现象。（13）小孔扩散律：经过小孔扩散的速度与小孔周长成正比而不知小孔面积成正比。（14）蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量，又称蒸腾强度。（15）蒸腾效率（蒸腾比率）：植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化co2的物质的量的比值。（16）蒸腾系数：（17）水分利用效率：植物通过光合作用固定的co2与植物蒸腾作用丧失水分的物质的量的比值。二、基本内容1、水分在植物生命活动中的作用水分是细胞质的主要成分，水分
3、是代谢作用过程的反应物质，水分是物质对物质吸收和运输的溶剂，水分能保持植物的固有姿势。2、植物体内水分存在的形式与植物的代谢、抗逆性的关系束缚水自由水比值较低时，植物代谢活跃，但抗逆性差；束缚水自由水比值较高时，代谢不活跃，但抗逆性较差。3、植物细胞水势的构成溶质势（渗透势）：由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水的水势。取决于溶液中溶质颗粒的总数压力势：细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力重力势：水分因重力下移与相反力量相等时的力量。通常忽略不计衬质势：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值。4、根系吸水的动力根压（主动）：靠根部水势梯度使水沿导
4、管上升。蒸腾拉力（被动）：由枝条形成的力量传到根部而引起的被动吸水。5、气体（孔）运动机制的假说（1）淀粉糖互变学说（保卫细胞水势变化是由淀粉和蔗糖变化影响的）（2）无机离子（K）吸收学说（保卫细胞的水势变化是由无机离子调节的）（3）苹果酸生成学说（保卫细胞里的K+是部分地或大部分被苹果酸平衡的）6、影响气体（孔）运动的因素光、水分、二氧化碳、温度、植物激素（脱落酸ABA)7、高大乔木把水分运输到顶端的机制高大乔木水分上升的主要动力不是根压而是蒸腾压力蒸腾拉力要使水分在茎内上升，导管的水分必须形成连续的水柱根据内聚力学说：水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断8、蒸腾作用的（生
5、理）意义蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力。蒸腾作用对矿物质和有机物的吸收，以及这两类物质在植物体内的运输都是有帮助的。蒸腾作用能够降低叶片的温度。9、影响根系吸水的因素土壤中可用水分土壤通气状态土壤温度土壤溶液浓度根系微生物土壤溶液中的盐分浓度高，水势很低，作物吸水困难。施用化学肥料时不宜过量，特别是沙质土，以免根系吸水困难，产生“烧苗”现象）第二章 植物的矿质营养一、基本概念(1) 矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化。(2) 必需元素：完成植物整个生长周期不可缺少的；在植物体内的功能时不能被其他元素替代的；在植物体内所起的作用时直接的。(3) 胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直
6、接摄取物质进入细胞的过程。例如：番茄和南瓜的花粉母细胞，蓖麻和松的根尖细胞。(4) 初级主动运输（XX）：H- ATPase（质子泵）执行的主动运输。H-ATPase利用ATP的能量跨膜转运H, 形成跨膜H电化学势梯度质子动力（H）。又称为原初主动运转，原初主动运转在能量形式上把化学能转为渗透能。(5) 次级主动运输（XX）：某种物质能够逆浓度差进行跨膜运输，但是其能量不是来自于ATP分解，而是由主动转运其他物质时造成的高势能提供。(6) 生理酸性盐：由于离子选择性吸收导致吸收同一种盐的阳离子大于阴离子，必有H+排除细胞，环境积累H+，从而使PH介质降低，所以称这种盐为生理酸性盐。(7) 生理
7、碱性盐：由于离子选择性吸收导致吸收同一种盐的阴离子大于阳离子，必有OH排除细胞，环境积累OH，从而使PH介质升高，所以称这种盐为生理碱性盐。(8) 生理中性盐：植物对阴、阳离子的吸收量接近。(9) 单盐毒害：植物培养在单盐溶液中所引起的毒害现象。(10) 离子拮抗：离子间相互减弱或消除毒害的作用。(11) 平衡溶液：几种盐类按一定比例和浓度配置的不使植物发生单盐毒害的溶液。(12) 生物固氮：某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。二、基本内容1、细胞吸收溶质的方式通道运输、载体运输、泵运输、胞饮作用2、根系吸收矿质元素和吸收水分的关系相关性：（1）盐分一定要溶解在水中，植物细胞
8、才能吸收，所以细胞吸水和吸盐关系密切。（2）矿物质的部位也和吸收水分一样，主要是根尖（3）离子从根部表面进入根的内部也和水分进入根部一样，有两条途径：一条是经过质外体途径，另一条是共质体途径独立性：但是吸水和吸盐的机制不同，因此两者是相对独立的。两个不同的过程中，矿质的进入并不与水分成正比水分吸收是被动为主，矿物吸收则以主动为主3、影响根部吸收矿质元素的因素温度：温度影响呼吸速率，即影响主动吸收。温影响酶的活性。通气状况：影响呼吸作用土壤溶液浓度土壤ph值的影响4、植物缺氮的病症首先表现在老叶上，缺硫的病症首先表现在新叶上。原因：参与循环的元素在植物体内大多数分布于生长点和嫩叶中。不能参与循环
9、的元素被吸收后固定不动，器官越老含量越大，例如嫩叶的钙少于老叶。第三章 植物的光合作用一、英文符号所代表的中文名称Chla：叶绿素aChlb：叶绿素bPS：光系统PS：光系统Cytb6：细胞色素b6Cytf：细胞色素PC：质体蓝素Rubisco：核酮糖1，5二磷酸羧化酶RuBP：核酮糖1，5二磷酸NADP+：还原性辅酶的氧化形式NADPH：还原性辅酶NAD+：还原性辅酶的氧化形式NADH：还原性辅酶PEP：磷酸烯醇式丙酮酸PEPC：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶PQ：质体醌Fd：铁氧化蛋白二、基本概念1光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧气的过程。2荧光现象：叶绿素溶
10、液在反射光下呈红色（叶绿素a为血红光，叶绿素b为棕红光）3原初反应：光合作用的第一幕是原始反应。它是指光合作用中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。即色素分子捕获光能后呈激发态，能量在色素分子间传递，最终引起一个光化学反应，是由光能推动氧化还原反应的进行。该过程速度极快。4光呼吸：植物的绿色细胞依赖光照，吸收o2和放出co2的过程5红降现象：用波长在685 nm以上的光照射时，虽然在叶绿素吸收的有效范围内，但光合作用的量子产率却急剧下降的现象。6双光增益效应：在远红光（大于685nm）条件下，产生红降现象，此时若补充较短波长的光（650nm），量子产额大增，且比这两种波长的光单
11、独照射的总和还要多，将这种两种波长的光协同作用而增加光合效率的现象称为双光增益效应。7光合磷酸化：叶绿体利用光能驱动电子传递建立跨类囊体膜的质子动力势（pmf），质子动力势就把adp和无机磷酸合成atp。8光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的co2与光呼吸和呼吸作用过程中放出的co2等量时的光照强度。9CO2补偿点：光合作用吸收的co2等于呼吸放出的co2量时，此时环境中的co2浓度称为co2补偿点。三、基本内容1、高等植物叶绿体色素的种类和作用。种类：叶绿素（叶绿素a，叶绿素b），类胡萝卜素（红萝卜素，叶黄素）作用：绝大多数叶绿素a和叶绿素b分子具有收集和传递光能的作用；少数特殊
12、状态的叶绿素a分子有将光能转换为化学能的作用。类胡萝卜素也有收集和传递光能的作用，还有防护叶绿素免受多余光照伤害的功能。2、叶绿素a和叶绿素b吸收光谱的异同。同：都有两个吸收高峰异：红光部分，叶绿素a峰值高，蓝紫光部分叶绿素b峰值高。3、光合磷酸化的类型和特点。（1）非循环式光合磷酸化：经过两个光系统；电子单方向传递；产物为ATP和NADPH（植物）或NADH（光合细菌）。（2）循环式光合磷酸化：经过一个光系统：PSI；电子循环传递：从PSI传递给Cyt b6f,经PC再次回到PSI；产物仅为ATP，无O2和NADPH；在胁迫条件下，植物缺乏NADP+时，启动该方式。（3）假环式光合磷酸化：经
13、过两个光系统：PSI和PSII；电子单方向传递；产物为H2O：水光解的电子传递给O2，形成超氧阴离子自由基，被超氧化物歧化酶（SOD）消除，产生H2O；在植物在强光下，NADP+供应不足时，启动该方式。 假环式光合磷酸化：经过两个光系统：PS1和PS2；电子单方向传递；产物为h2o；水光解的电子传递给o2，形成超氧阴离子自由基，被SOD消除，产生H2o，当植物在强光下，NADP供应不足时，启动该方式。4、C3、C4和CAM植物的光合特征和生理特征。5、C4植物净光合速率高于C3植物的原因。主要原因是c4植物叶肉细胞中的pep羧化酶活性比c3植物的高许多倍，而且c4途径是把co2运入维管束鞘细胞
14、内释放，供卡尔文循环同化，因此起了“co2泵”的功能，把外界co2“压”到维管束鞘，光呼吸降低，光合速率增快。6、光呼吸的生理功能。消除乙醇酸毒害；维持 C3 途径运转；氮代谢补充7、光照、温度、水分、气体对光合作用的影响。光照：一定光照强度下，光强是控制光合的主要因素；随着光强进一步增高，光合速率的增加转慢，达到光饱和点（这是由于CO2的浓度限制使暗反应跟不上光反应速率）。温度：影响暗反应酶活性。（高温抑制光合的原因：叶绿体与细胞质结构破坏、酶钝化、呼吸速率大于光合速率。低温抑制光合的原因：主要是低温导致膜脂相变，叶绿体超微结构破坏以及酶的钝化；光合产物转运和合成减缓，Pi再生困难）水分：水
15、是光合原料。主要是间接作用：（1）缺水，气孔关闭；（2）CO2减少，运输受阻；（3）糖积累，光合速率下降。气体：氧抑制光合作用。抑制C3植物的光合。对C4植物的影响非常小。（1）提高光呼吸；（2）破坏光合膜，色素光氧化；（3）破坏光合色素。第四章 植物的呼吸作用一、英文符号所代表的中文名称EMP糖酵解途径TCA三羧酸循环PPP磷酸戊糖途径UQ泛醌二、基本概念(1) 有氧呼吸：指生活细胞在有氧条件下，把有机物彻底氧化分解，放出二氧化碳并且形成水，同时释放能量的过程。(2) 无氧呼吸：一般指在无氧条件下，细胞把有些有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出部分能量的过程。(3) 呼吸链：呼吸代谢中间
16、产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的电子转移组成的电子传递途径，传递到分子氧的总过程。(4) 氧化磷酸化：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，使ADP和磷酸合成ATP的过程。(5) P/O比：每传递两个点子到氧合成ATP数量。(6) 抗氰呼吸：在氰化物存在下，某些植物呼吸作用不受抑制。(7) 呼吸速率：单位植物组织在单位时间内释放得二氧化碳或者吸收氧气得量。(8) 呼吸商：单位时间内，释放co2与吸收o2数量得比值。(9) 温度系数：温度升高10度，呼吸速率增加的倍数。三、基本内容1、长时间无氧呼吸使陆生植物受伤甚至死亡的原因。（1）无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞质
17、的蛋白质变性（2）无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少，植物要维持正常生理需要，就要消耗更多的有机物（3）没有丙酮酸氧化过程，许多由这个过程的中间产物形成的物质就无法继续合成2、呼吸作用糖的分解代谢途径及其发生的部位。细胞质：糖酵解途径，磷酸戊糖途径线粒体：三羧酸循环3、EMP、TCA、PPP途径的生理意义。糖酵解途径：（1）糖酵解普遍存在于动物、植物和微生物中，是有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径。（2）糖酵解的一些中间产物（如磷酸丙糖）和最终产物丙酮酸，化学性质十分活跃，产生不同的物质。（3）糖酵解除了有3步反应不可逆外，其余反应是可逆的，所以，它为糖提供基本途径。（4）糖酵解释放一些能量，供生物体
18、需要，尤其是对厌氧生物。三磷酸循环途径：（1）三羧酸循环是提供生命活动所需能量的主要途径，是物质代谢的枢纽。（2)植物体获得能量的最主要形式。（3）中间产物为其他物质的合成提供原料。磷酸戊糖途径：（1）产生大量NADPH，为细胞各种合成反应提供主要还原力。（2）中间产物为许多重要化合物合成提供原料（3）中间产物及酶与光合作用中卡尔文循环的大多数中间产物和酶相同，所以可与光合作用联系起来4、三羧酸循环完全氧化生成ATP的最高产量5、植物细胞中的末端氧化酶种类。线粒体外：酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶线粒体内：细胞色素c氧化酶、交替氧化酶6、抗氰呼吸的生理意义。（1）有利于授粉。早春开花时
19、,挥发一些胺、吲哚和萜类,引诱昆虫帮助授粉。（2）抗氰呼吸释放的热量对产热植物早春开花有保护作用, 有利于种子萌发。（3）代谢协同调控:当底物和 NADH过剩时, 分流电子。当细胞色素氧化酶途径受阻时, 交替途径能够将过剩的电子除去,保证EMP-TCA途径、PPP正常运转。（4）增强抗逆性。7、光合作用与呼吸作用的辩证关系。（1）光合作用所需的ADP和辅酶NADP与呼吸作用所需的ADP和NADP是相同的，这两种物质在光合和呼吸中可共用。（2）光合作用的碳循环与呼吸作用的磷酸戊糖途径基本上是互为逆反应。（3）光合作用的O2可供呼吸利用，而呼吸作用释放的CO2亦能为光合作用所同化8、呼吸作用与粮食
20、及果蔬贮藏的关系。呼吸消耗有机物和放热，对贮藏粮食和果蔬来说，应该通过降低温度降低水分降低呼吸速率，以利安全贮存。9、温度、氧气、二氧化碳、水分、机械损伤对呼吸作用的影响。温度：通过影响酶的活性。在最低温度和与最适温度之间，呼吸速率总是随温度的增高而加快。超过最适温度，呼吸速率则会随着温度的增高而下降。氧气：氧气不足，直接影响呼吸速率和呼吸性质。在氧气浓度下降时，有氧呼吸降低，而无氧呼吸则增高。短时期的无氧呼吸对植物的伤害不大，但无氧呼吸时间一久，植物就会死亡。二氧化碳：当外界环境中二氧化碳浓度增加时，呼吸速率便会减慢机械损伤：显著加快组织的呼吸速率水分：植物组织含水量与呼吸作用有密切关系。
21、在一定范围内,呼吸速率随组织含水量的增加而升高。 种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重要因素。第八章 植物生长物质一、英文符号所代表的中文名称IAA吲哚3乙酸GA赤霉素CTK细胞分裂素类ABA脱落酸ETH乙烯二、基本概念1. 植物生长物质：调节植物生长发育的物质，分为植物激素和植物生长调节剂两类。2. 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生物。3. 植物生长调节剂：一些具有植物激素活性的人工合成的物质。4. 极性运输：指生长素只能从植物体的形态学上端向下端运输。5. 乙烯“三重反应”：乙烯抑制茎的伸长、促进茎的横向增粗、促进上胚轴(茎、叶柄)水平生长
22、的现象称为乙烯的三重反应。三、基本内容1、生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯的生理作用。生长素：促进细胞伸长生长；诱导维管束分化；促进侧根和不定根发生；影响花及果实发育。赤霉素：促进茎节伸长生长；诱导开花；打破休眠；促进种子萌发；促进雄花分化；促进坐果和果实生长；影响植物的发育状态。细胞分裂素：促进细胞分裂；促进芽的发生；解除顶端优势；解除种子休眠，推迟衰老和营养物质移动。脱落酸：促进种子成熟；促进种子休眠；促进气孔关闭；促进叶片衰老；作为逆境激素。乙烯：乙烯的三重反应；促进果实的成熟；促进叶片衰老；促进脱落；诱导不定根和根毛发生。2.生长素极性运输的机制。逆浓度梯度的主动运输过程，生长
23、素的运输从形态学的上端向下端运输，不受重力影响。茎：顶端茎基部（向基性运输）；根：基部根尖（向顶性运输）。3、生长素促进植物生长的酸生长理论。生长素作为质子泵的变构效应剂，与其结合并使其活化。活化的质子泵消耗ATP将细胞内的H+泵到细胞壁中，导致其pH下降。酸性条件一方面使细胞壁中对酸不稳定的键(如氢键)断裂，另一方面使细胞壁中某些多糖水解酶(如纤维素酶)活化或增加，从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂，细胞壁松驰。细胞壁松驰，细胞压力势下降，进而水势下降，细胞吸水，体积增大。加：生长素是唯一具有极性运输性质的植物激素。第九章 植物的光形态建成一、英文符号所代表的中文名称Pr：光敏色素
24、红光吸收型Pfr：光敏色素远红光吸收型二、基本概念光形态建成：由光调节植物生长、分化与发育的过程。第十章 植物的生长生理一、基本概念植物细胞全能性： 植物每一个细胞包含有一个完整有机体的全部基因，具有分化成一个完整植株的潜在能力。程序性细胞死亡：为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主有序的死亡。生理钟：植物体在不变化的环境条件下依然发生的昼夜节律变化。第十一章 植物的生殖生理一、基本概念1春化作用：低温促进植物开花的作用。（吸水的种子(干种子则不能)或生长植株）2长日植物：日照长度必须长于一定时数才能开花的植物。3短日植物：日照长度必须短于一定时数才能开花的植物。4日中性植物：在任何日照条件下
25、都可以开花的植物。5临界日长：引起长日植物成花的最短日照或引起短日植物成花的最长日照。6临界暗长：在昼夜周期中，短日植物能够开花的最小暗期长度或长日植物能够开花的最大 暗期长度。二、基本内容1、植物感受春化作用和光周期的部位。部位：茎尖端的生长点和嫩叶等有分裂能力的细胞。部位：叶片。2. 春化作用和光周期在生产实践中的应用。（1）人工春化，加速成花（闷麦法 七九小麦 ）（2）控制开花（3）指导引种第十二章 植物的成熟和衰老一、基本概念单性结实：胚珠没有受精直接由子房形成不含有种子的果实。呼吸跃变：当果实成熟到一定程度时，呼吸速率首先减低，然后突然增高，最后又下降进入完全成熟期，这个呼吸高峰就称
26、作呼吸跃变。二、基本内容1、肉质果实成熟期间色香味的变化。（1）糖含量增加，果实变甜；（2）有机酸减少；（3）涩味消失；（4）香气产生；（5）果实软化；（6）色泽变艳；（7）维生素含量增高。第十三章 植物的逆境生理一、基本概念渗透调节：水分胁迫时植物体内积累各种有机和无机物质，以提高细胞液浓度，降低其渗透势，从而降低水势，从水势下降的外界介质中继续吸水，保持体内水分以维持正常生理功能，这种调节作用称为渗透调节。交叉适应：植物经历了某种逆境后，能提高对另一些逆境的抵抗能力，这种对不良环境之间的相互适应作用。二、基本内容1. 提高植物抗旱性的措施。抗旱锻炼；合理施肥；使用抗蒸腾剂和吸水剂。2. 提高植物抗盐性的措施。抗盐锻炼；植物生长物质处理；选育抗盐品种；改造盐碱土。3. 植物在干旱胁迫下，脯氨酸会发生积累。
