植物生理学总习题(本科生考试必备)

1 / 35第一章 水分生理习题一、名词解释1.自由水 2.束缚水 3.水势 4.压力势 5.渗透势6.衬质势 7.渗透作用 8.水通道蛋白 9.根压 10.吐水现象11.伤流现象 12.蒸腾作用 13.蒸腾拉力 14.蒸腾速率 15.蒸腾效率16.蒸腾系数 17.吸胀作用 18.水分临界期二、填空题1. 植物散失水分的方式有 种，即 和 。2. 植物细胞吸水的三种方式是 、 和 。3. 植物根系吸水的两种方式是 和 。前者的动力是 ，后者的动力是 。4. 设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为 - 16 × 10 5 Pa ，压力势为 9 × 10 5 Pa ，乙细胞的渗透势为 - 13 × 10 5 Pa ， 压力势为 9 × 10 5 Pa ， 水应从 细胞流向 细胞，因为甲细胞的水势是 ，乙细胞的水势是 。5. 某种植物每制造 10 克干物质需消耗水分 5000 克，其蒸腾系数为 ，蒸腾效率为 。6. 把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中细胞表现 ，放在低水势溶液中细胞表现 ，放在等水势溶液中细胞表现 。7. 写出下列吸水过程中水势的组分吸胀吸水， w = ；渗透吸水， w = ；干燥种子吸水， w = ；分生组织细胞吸水， w = ；一个典型细胞水势组分， w = ；成长植株吸水， w = 。8. 当细胞处于初始质壁分离时， P = ， w = ；当细胞充分吸水完全膨胀时， p = ， w = ；在初始质壁分离与细胞充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水， S ， P ， w 。9. 蒸腾作用的途径有 、 和 。10. 细胞内水分存在状态有 和 。11. 常用的蒸腾作用指标有 、 和 。12. 影响蒸腾作用的环境因子主要有 、 、 和 。13. 水分在植物体内的运输，一部分是通过 的长距离运输，另一部分是通过活细胞的短距离径向运输， 包括水分由根毛到根部导管， 主要经过 和 ， 由叶脉到气孔腔要经过 。14. 将 P = 0 的细胞放入等渗透溶液中，其体积 。三、选择题（ ） 1. 有一充分饱和细胞，将其放入比细胞浓度低 10 倍的溶液中，则细胞体积A. 不变 B.变小 C.变大 D.不一定（ ） 2. 将一个生活细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中，则会发生A. 细胞吸水 B.细胞失水C.细胞既不吸水也不失水 D.既可能失水也可能保持动态平衡（ ） 3. 已形成液泡的成熟细胞，其衬质势通常忽略不计，原因是A. 衬质势不存在 B.衬质势等于压力势C.衬质势绝对值很大 D.衬质势绝对值很小2 / 35（ ） 4. 在萌发条件下、苍耳的不休眠种子开始 4 小时的吸水是属于A. 吸胀吸水 B.代谢性吸水C.渗透性吸水 D.上述三种吸水都存在（ ） 5. 水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于A. 细胞液的浓度 B.相邻活细胞的渗透势大小C.相邻活细胞的水势梯度 D.活细胞压力势的高低（ ） 7. 一般说来，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值A. 大于 1 B.小于 1 C.等于 1 D.等于零（ ） 9. 植物的水分临界期是指A. 植物需水量多的时期B.植物对水分利用率最高的时期C.植物对水分缺乏最敏感的时期D.植物对水分的需求由低到高的转折时期（ ） 10. 用小液流法测定植物组织水势时，观察到小液滴下降观象，这说明A. 植物组织水势等于外界溶液水势。B.植物组织水势高于外界溶液水势。C.植物组织水势低于外界溶液水势。D.无法判断。四、问答题1.试述气孔开闭机理。2.植物气孔蒸腾是如何受光、温度、 CO 2 浓度调节的 ? 3.植物受涝害后，叶片萎蔫或变黄的原因是什么？4.化肥施用过多为什么会产生 “ 烧苗 ” 现象？5.举例说明植物存在主动吸水和被动吸水。6.植物体内水分存在状态与代谢关系如何？7. 高大树木导管中的水柱为何可以连续不中断？假如某部分导管中水柱中断了，树木顶部叶片还能不能得到水分？为什么？8. 合理灌溉在节水农业中的意义如何？如何才能做到合理灌溉？9. 光照如何影响植物根系吸水？参考答案一、名词解释1.自由水 指未与细胞组分相结合能自由活动的水。2.束缚水 亦称结合水，指与细胞组分紧密结合而不能自由活动的水。3.水势 每偏摩尔体积水的化学势差。 用 w 表示， 单位 MPa 。 w ( w - w o )/V w ，m ，即水势为体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积的商。 用两地间的水势差可判别它们间水流的方向和限度， 即水分总是从水势高处流向水势低处，直到两处水势差为 O 为止。4.压力势 是由细胞壁的伸缩性对细胞内含物所产生的静水压而引起的水势增加值。 一般为正值，用 P 表示。5.渗透势 亦称溶质势， 是由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。 用 s 表示 , 一般为负值。6.衬质势 由于细胞亲水性物质和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值。 用 m 表示，一般为负值。3 / 357.渗透作用 水分通过半透膜从水势高的区域向水势低的区域运转的作用。8.水通道蛋白 亦称为水孔蛋白， 是存在于生物膜上的具有专一性通透水分功能的内在蛋白。9.根压 由于根系的生理活动而使液流从根部上升的压力。10.吐水现象 未受伤的植物如果处于土壤水分充足，空气湿润的环境中，在叶的尖端或者叶的边缘向外溢出水滴的现象。11.伤流现象 从植物茎的基部切断植株，则有液体不断地从切口溢出的现象。12.蒸腾作用 水分从植物地上部分表面以水蒸汽的形式向外界散失的过程。13.蒸腾拉力 由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。14.蒸腾速率 指植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水分量。15.蒸腾效率 植物每蒸腾 1 kg 水时所形成的干物质的克数。16.蒸腾系数 植物每制造 1 g 干物质所消耗水分的克数。 它是蒸腾效率的倒数， 又称需水量。17.吸胀作用 细胞质及细胞壁组成成分中亲水性物质吸水膨胀的作用。18.水分临界期 植物对水分不足特别敏感的时期。如花粉母细胞四分体形成期。二、填空题1. 两，蒸腾作用，吐水2. 吸胀吸水，渗透性吸水，代谢性吸水3. 主动吸水，被动吸水，根压，蒸腾拉力4. 乙，甲， 7 × 10 5 Pa ， 4 × 10 5 Pa 5. 500 克， 2 克6. 吸水，排水，吸、排水速度相等7. m ， s + P ， m ， m ， s + P + m ， s + P 8. 0 ， s ， - s ， 0 ，升高，升高，升高9. 气孔蒸腾，角质层蒸腾，皮孔蒸腾10. 自由水，束缚水11. 蒸腾速率，蒸腾效率，蒸腾系数12. 光照强度， CO 2 浓度，温度，湿度13. 导管，皮层，内皮层，叶肉细胞14. 不变三、选择题1. B 2. D 3. D 4. A 5. C 6. B 7. C 8. C 四、问答题1.试述气孔开闭机理。答： （ 1 ）无机离子泵学说 又称 K + 泵假说。在光下， K + 由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中 K + 浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中， K + 由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。 这是因为保卫细胞质膜上存在着 H + -ATP 酶， 它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的 ATP ，并将 H + 从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的 pH 升高， 质膜内侧的电势变低， 周围细胞的 pH 降低， 质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动 K + 从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向 K + 通道进入保卫细胞，引发气孔开张。（ 2 ）苹果酸代谢学说 在光下，保卫细胞内的部分 CO 2 被利用时， pH 上升至 8.0 8.5 ， 从而活化了 PEP 羧化酶， PEP 羧化酶可催化由淀粉降解产生的 PEP 与 HCO 3 - 结合， 形成草酰乙酸， 并进一步被 NADPH 还原为苹果酸。 苹果酸解离为 2H + 和苹果酸根，在 H + /K + 泵的驱使下， H + 与 K + 交换，保卫细胞内 K + 浓度增加，水势降低；苹4 / 35果酸根进入液泡和 Cl 共同与 K + 在电学上保持平衡。 同时， 苹果酸的存在还可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，该过程逆转。2.植物气孔蒸腾是如何受光、温度、 CO 2 浓度调节的 ? 答： （ 1 ）光 光是气孔运动的主要调节因素。光促进气孔开启的效应有两种，一种是通过光合作用发生的间接效应； 另一种是通过光受体感受光信号而发生的直接效应。 光对蒸腾作用的影响首先是引起气孔的开放，减少内部阻力， 从而增强蒸腾作用； 其次，光可以提高大气与叶片温度，增加叶内外蒸气压差，加快蒸腾速率。（ 2 ） 温度 气孔运动是与酶促反应有关的生理过程， 因而温度对蒸腾速率影响很大。 当大气温度升高时，叶温比气温高出 2 10 ，因而，气孔下腔蒸气压的增加大于空气蒸气压的增加，这样叶内外蒸气压差加大，蒸腾加强。当气温过高时，叶片过度失水，气孔就会关闭，从而使蒸腾减弱。（ 3 ） CO 2 对气孔运动影响很大， 低浓度 CO 2 促进气孔张开， 高浓度 CO 2 能使气孔迅速关闭（无论光下或暗中都是如此） 。在高浓度 CO 2 下，气孔关闭可能的原因是： 高浓度 CO 2 会使质膜透性增加，导致 K + 泄漏，消除质膜内外的溶质势梯度。 CO 2 使细胞内酸化，影响跨膜质子浓度差的建立。因此， CO 2 浓度高时，会抑制气孔蒸腾。3.植物受涝害后，叶片萎蔫或变黄的原因是什么？答：植物受涝反而表现出缺水现象，如萎蔫或变黄，是由于土壤中充满水，缺少氧气，短时间内可使细胞呼吸减弱， 主动吸水受到影响。 长时间受涝，会导致根部无氧呼吸， 产生和积累较多的酒精，使根系中毒受伤吸水因难，致使叶片萎蔫变黄，甚至引起植株死亡。4.化肥施用过多为什么会产生 “ 烧苗 ” 现象？答： 当化肥施用过多时， 造成土壤溶液水势降低幅度较大， 以致根系细胞的水势高于土壤溶液水势， 导致根细胞不但不能从土壤中吸水， 反而细胞内水分还要外渗至土壤中， 因此产生“ 烧苗 ” 现象。5.举例说明植物存在主动吸水和被动吸水。答： （ 1 ） 可用伤流现象证明植物存在主动吸水。 如将生长中的幼嫩向日葵茎， 靠地面 5cm 处切断， 过一定时间可看到有液体从茎切口流出。 这一现象的发生， 完全是由于根系生理活动所产生的根压，促使液流上升并溢出而造成，与地上部分无关。 （亦可用吐水现象证明） 。（ 2 ）可用带有叶片但将根去掉的枝条（或用高温、毒剂杀死根系）吸水证明植物存在被动吸水。 将带有叶片但将根去掉的枝条插入瓶中， 可保持几天枝叶不萎蔫， 说明靠叶片蒸腾作用产生的蒸腾拉力，能将水分被动吸入枝条并上运，是与植物根系无关的被动吸水过程。6.植物体内水分存在状态与代谢关系如何？答：一般说来， 束缚水不参与植物的代谢反应，若植物某些组织和器官主要含束缚水时，则其代谢活动非常微弱， 如越冬植物的休眠芽和干燥种子， 仅以极低微的代谢强度维持生命活动， 但其抗性却明显增强， 能渡过不良的环境条件。 而自由水直接参与植物体内的各种代谢反应，含量多少还影响着代谢强度，含量越高，代谢越旺盛。因此，常以自由水 / 束缚水的比率作为衡量植物代谢强弱的指标之一。7. 高大树木导管中的水柱为何可以连续不中断？假如某部分导管中水柱中断了，树木顶部叶片还能不能得到水分？为什么？答： 蒸腾作用产生的强大拉力把导管中的水往上拉， 而导管中的水柱可以克服重力的影响而不中断， 这通常可用蒸腾流 内聚力一张力学说， 也称内聚力学说来解释， 即水分子的内聚力大于张力，