植物生理学复习

Chapter1WaterRelationshipinPlant一、Termdefinition：IsWaterpotential(^w)Waterpotentialisdefinedasthedifferenceinfreeenergyperunitvolume,betweenmatrically-bound,pressurized,orosmotically-constrainedwaterandpurewater.水势就是每偏摩尔体积水的化学势差。水势反应了植物系统中化学反应以及运动的能力。水的化学势差，代表水参与化学反应和移动的能力。同温同压下，一偏摩尔体积细胞中的水的化学势与一摩尔体积纯水的化学势的差值。ipw=Apw/Vw.水势的数值是相对的，纯水的水势最高，设定为零。任何溶液的W均为负值。溶液越浓水势越低。一般情况下细胞水势包括渗透势、衬质势和压力势等。标准答案：Waterpotentialisdefinedasthedifferenceinfreeenergyperunitvolume,betweenmatrically-bound,pressurized,orosmotically-constrainedwaterandpurewater.Itisexpressedasfollowingformula:/Vw.Wwreflectsthecapacityforchemicalreactionandmovementinplantsystem.2、ApoplastandsymplastApoplast(质外体)是指原生质以外的包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等无生活物质互相连结成的一个连续的整体。质外体是指原生质之外的结构部分及空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等无生活物质的各个部分。质外体(apoplast)是指原生质以外的结构部分及空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等组成的体系。水分子在其间移动受到的阻力小,移动速率快。由于内皮层细胞凯氏带的存在，把质外体分为两个区域，一个是表皮和皮层的细胞壁、细胞间隙;另一个是中柱各部分的细胞壁、细胞间隙和导管。标准答案：Acontinuoussystemisconsistofcellwall,cellspace(interplace)andvesselofxylem,exceptprotoplast,consideredasanon-lifepartinthepast.一个连续的系统由细胞壁、细胞空间(间壁)和木质部的导管组成，但原生质体除外，过去被认为是非生命的一部分。Symplast:是指活细胞内的原生质体通过胞间连丝及质膜本身互相连结成的一个连续的整体.共质体是指活细胞内的原生质体通过细胞与细胞间的胞间连丝互相连接成的一个连续的结构。共质体(symplast)是指活细胞内的原生质体通过胞间连丝互相连接成的一个连续的整体。水分在其间依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一个细胞。由于水分通过共质体运输必须先跨越质膜，故移动速率较慢。标准答案：symplastisthehighlyordered,three-dimensional,connectednetworkoflivingprotoplasmandplasmadesama.Itisanimportantpathwayforfreetranslocationofwaterandlowmolecularsolutes.共质体是一个高度有序的、三维的、连接的活原生质和胞间连丝的网络。Chapter10StressPhysiology一、Termdefinition:Stress:Abioticandbioticstresses压力：非生物压力和生物压力：指任何可能会抑制或对植物的生长发育产生不利影响的环境条件变化，其中，非生物压力指那些诸如水分、光、CO2浓度等非生物环境条件的改变所造成的压力，生物压力指其他生物因素导致的压力，如昆虫的啃食、植物病毒的侵害等。标准答案：Stressinbiologyisanychangeinenvironmentalconditionsthatmightreduceoradverselychangeaplant1sgrowthordevelopment.生物学中的压力是环境条件的任何变化，可能会减少或不利地改变植物的生长或发育。Resistance抗逆性：指植物对压力具有抵抗和忍耐的能力，包括御逆性（适应），避逆性和耐逆性。Adaptation适应（御逆性）：指植物在长期压力条件下对形态、结构、生理和生化压力产生的永久抵抗能力标准：Adaptationispermanentresistancetostressinmorphologyandstructure,physiologyandbiochemistryunderlong-termstresscondition.适应是指长期处于应激状态下，在形态结构、生理生化等方面对应激的永久性抵抗。Avoidance避逆性：指植物进化出的不使用代谢途径和能量抵抗压力的方式。如沙漠植物的生命周期很短；在凉爽，炎热或干旱的条件下休眠标准：Avoidanceisamannertoavoidfacingwithstressusingneithermetabolicprocessnorenergy.Suchasveryshort-lifecycleplantsindesertcanavailablyavoiddroughtstress.回避是一种既不利用代谢过程也不利用能量来避免面对压力的方式。例如沙漠中生命周期很短的植物可以有效地避免干旱胁迫。Tolerance耐逆性：指植物抵抗压力时产生的一种意在减少或修复其形态、结构、生理、生化或分子上的损伤的抗性反应标准：aresistantreactiontoreduceorrepairinjurywithmorphology,structure,physiology,biochemistryormolecularbiology,whenplantcounterswithstresses.当植物对抗压力时，用形态、结构、生理学、生物化学或分子生物学来减少或修复损伤的抵抗反应。Droughtinjury干旱损伤：分为土壤干旱和空气干旱两种。土壤干旱：长时间不下雨，土壤中没有水分。空气干旱：大气中RH＜20%,蒸腾作用＞＞吸水。如果时间延长，将发生土壤干旱。Freezinginjury冻害：指由低于冰点（＜0C。）的低温和降霜造成的伤害。Chapter2Plantmineralnutrition一、Termdefinition1、EssentialelementsandallelementnamesEssentialelements,inbrief,isnecessaryforplantstogrowanddevelop,andadeficiencyoftheelementmakesitimpossiblefortheplanttocompleteanormallifecycle.【定义+缺症】.必需元素就是植物生长所必不可少的元素。三个特性：不可缺失性、不可替代性、直接性。C、H、0、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mm、B、Zn、Cu、Mo、Cl、NiIron/copper/zinc/manganese/molybdenum/chlorine/nickel/boron必需元素：植物生长发育所必须的元素，满足三个标准：缺少该元素植物无法完成正常的生命周期；该元素不能被其他任何元素替代，缺少该元素植物会表现出特定缺素症,•该元素是植物体重要成分或代谢的一部分。必需元素有18种：C,H,0,N,P,K,Ca,Mg,S；Fe.Mn,B,Zn,Cu,Mo,Cl,Ni标准答案：Theelementsinbriefarenecessaryforplantstogrowanddevelop.Theyincludemacroelements,C,0,HN,P,K,Ca,Mg,S,andmicroelements,Fe,Mn,B,Zn,Cu,Mo,Cl,Zi.总之，这些元素是植物生长和发育所必需的。它们包括大元素，C,0,H,N,P,K,Ca,Mg,S和微量兀素，铁，镒，B,锌，铜，铝，氯，锌。确定植物必需元素的3条标准：第一,这种元素是完成植物整个生长周期(从种子到种子)所不可缺少的也就是说完全缺乏此种元素，植物不能完成完整的生长史。第二,这种元素在植物体内的功能是不可替代的，植物缺乏该元素时会出现专一的缺素症状,且只有补充该元素之后症状才会消失。第三，这种元素的功能必须是直接的,而不是通过改变植物的生长条件或其他元素的有效性所产生的间接效应。因此,对于某一种元素来说，只有完全符合上述3条标准才能称为植物必需元素。不然,即使该元素能改善植物的生长状况，也不能列为必需元素。植物必需元素根据其在植物体内含量多少可进一步分为大量元素和微量元素两大类。迄今已被确认的有19种元素:碳(C,carbon)、氢(H,hydrogen)、氧(0,oxygen)、氮(N,nitrogen)、磷P,phosphorus)、锹K,potassium)、钝Ca,calcium)、镇Mg,magnesium)、硫(S,sulfur)、锐Fejron)、毓Mn,manganese)、硼［B,boron)、锹Zn,zinc)、策Cu,copper)、铝(Mo,bdenum)s氯(Cl,chlorine)、镇(Ni,nickel)、硅(Si,silicon)和钠(Na,sodium)必需元素在植物体内的一般生理作用可归纳为4个方面：一是细胞结构物质的组成成分；二是生命活动的调节者，参与氧化还原反应和酶活性的调节；三是电化学平衡及渗透调节；四是能量贮存与物质代谢及运输。2、Macroelements(Majorelements)是指植物需要量较大的元素，在植物体内含量较高，占干重的0.1%以上。它们是C、H、O、N、P、K、Ca、MgTheelementsareinlargequantityrequiredbyplantsandarehighercontents(higherthan0.1%ChaptersPhotosynthesisinPlant一、Termdefinition1、Photosynthesis绿色植物吸收阳光的光能，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程光合作用(photosynthesis)是指绿色植物在光下，把二氧化碳和水同化成有机物，并放出氧气的过程。它是地球上最重要的化学反应，其中绿色植物作为地球上最大规模的自养生物(autotroph),通过光合作用合成了自身95%以上的有机物质,不仅满足自身的需要，还为地球上的异养生物(heterotroph)提供有机物质。人们栽培植物的目的就是利用植物的光合作用，获得食物、能源和工农业生产原料。此外，光合作用中释放的大量02为地球上生物的进化及生存奠定基础。2、Reactioncenterpigments作用中心色素：少数特殊状态的Chia,吸收集光色素传递而来的激发能后，发生光化学反应引起电荷分离的光合色素。作用中心色素是指直接受光激发或接收由集光色素传递而来的激发能后，发生光化学反应，并引起电荷分离的光合色素。在高等植物中作用中心色素是吸收特定波长光子的叶绿素a,它在光合色素中只占很少一部分。标准答案：Therearekindsofspecificallyarrangedchlorophyllainreactioncenter,whichcanabsorblightenergy(oraccepttheenergytransferredfromtheantennapigment)andthenconvertthelightenergyintoelectricenergy.在反应中心有各种特殊排列的叶绿素a,它们可以吸收光能(或接受天线色素传递的能量)，然后将光能转化为电能。3、Lightharvestingpigments(Antennapigments)集光色素(天线色素)：只在光吸收和传递中起作用，不进行光化学反应的光合色素，包括Chib,类胡萝卜素，大部分Chia集光色素是指只起吸收和传递光能，不进行光化学反应的光合色素。它们与蛋白质构成集光色素蛋白复合体(light-harvestingpigmentproteincomplex)收集光能，最终把光能传给作用中心色素。光合色素中的绝大部分叶绿素a,全部叶绿素b和胡萝卜素都是集光色素。集光色素蛋白复合体以不同的方式环绕作用中心色素复合体排列。标准答案：Light-harvestingpigment(集光色素)或antennapigment(天线色素)onlyplayrolesinlightabsorptionandtransferbutdoesnotundertakephotochemicalreaction,whichareallChibandcarotenoids,mostofChia.采光色素(集光色素)或天线色素(天线色素)——仅在光吸收和传递中起作用，但不进行光化学反应，这些都是CHLB和类胡萝卜素，大部分是CHLA。4、Photosyntheticchain光合链：类囊体膜上由两个光系统(PSI和PSII)和若干电子传递体，按一定的氧化还原电位依次排列而成的电子传递系统。主要成分：PSI及其集光色素复合体、PSII及其集光色素复合体、细胞色素复合体、偶联因子复合体(ATP合酶)。Respirationinplant一、Termdefinition1、Aerobicrespiration有氧呼吸：在有氧条件下，活细胞使呼吸底物彻底降解(氧化)，伴随着C02的释放、H20的形成和能量的释放Inthepresenceofmolecularoxygen(02),livingcellmakesrespiratorysubstratesdegrade(oxidize)thoroughly,companiedwithreleaseofC02,formationofH20andunlockingofenergy.指生活细胞至02的参与下，可把某些有机物质彻底氧化分解，放出C02并形成H20,同时释放能量的过程。呼吸底物：糖、脂肪和蛋白质。常用的呼吸底物是G。C6H12O6+6O2->6CO2+6H2O+Energy△G,=2870kJ(686kCal)/mol有氧呼吸(aerobicrespiration)指生活细胞在02的参与下，把有机物质彻底氧化分解产生C02和H20,同时释放能量的过程。人们通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸。用于呼吸作用的有机物称为呼吸底物，如淀粉、果聚糖、蔗糖、葡萄糖及脂肪和有机酸，甚至在特定情况下蛋白质都可作为呼吸底物。人们常以葡萄糖作为呼吸底物用简明的方程式来描述呼吸作用中物质和能量的转变：C6H——>6CO?+6H?O+能最(AC'=-2869kJ-moP1)在呼吸作用中，有相当一部分的能量以热能形式释放。这部分能量蔽药大气或土壤中，对植物基本无益，只有在低温下对某些特定种类植物有用，如可刺激代谢，促进花朵开放。正是由于呼吸会消耗02并产生C02和热量，所以进入贮藏果蔬的地窖会因C02浓度过高而使人窒息沫经充分干燥的谷物堆放一段时间会发热。呼吸作用底物氧化产生的主要能量贮存于ATP的高能磷酸键中，它可被其他生理活动所利用。在呼吸作用中，代谢的中间产物可进一步合成蛋白质、核酸、脂肪等细胞物质。2、Anaerobicrespiration无氧呼吸：无氧条件下，活细胞部分降解呼吸底物，伴随着较少的能量释放lrtheabsenceof02,livingcellmakesrespiratorysubstratesdegradepartly,companiedwithunlockingoflessenergy.Fermentationinmicrobes.在无氧条件下，生活细胞的呼吸底物降解为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。微生物一一发酵。C6H12O6-2C2H5OH(乙醇)+2CO2+EnergyAG'=100kJ/molC6Hl206-2CH3CHOHCOOH(乳酸)+EnergyAG'=100kJ/mol无氧呼吸(anaerobicrespiration)一般指在无氧条件下，生活细胞把有机物质降解为不彻底的氧化产物洞时释放少量能量的过程。在微生物中，无氧呼吸通常称为发酵(fermentation)。高等植物的无氧呼吸可产生酒精,也可产生乳酸，如以葡萄糖作为呼吸底物，其反应为：C6H1：O6->2C2H5OH+2CO2+^^(AC=-100kJ•mol")C6H12O6->2CH,CHOHCOOH+^W(AC'=-100kJ-mor1)无氧呼吸的特征是不利用02,底物氧化降解不彻底，仍以有机物形式存在，故释放能量少。高等植物在短时间缺氧条件下(如淹水)，可进行无氧呼吸,因而可适应不利环境，保持生命延续。有些体积较大的块根、块茎和果实的内部组织也存在无氧呼吸,沼泽植物根系(如水稻)更具有Translocationandpartitioningofphotoassimilates一、Termdefinition：IsMetabolicsource代谢源：产生或输出同化物的植物器官或组织，例如叶片、根。指制造或输出同化物的部位或器官(成熟叶，发芽时块根)是指能为其他器官提供养料的器官。例如成熟叶片，发芽时块根，块茎等【定义+举例】源(source),又名代谢源(metabolicsouree)是指生产同化物及向其他器官提供营养的部位或器官，如绿色植物的成熟叶片、种子萌发时的子叶或胚乳组织。源和库是相对的概念，在植物的任何生长发育阶段都有一定的器官作为供应同化物的源，而又有另一些器官作为接纳同化物的库。但是在不同的发育阶段，作为源和库的器官则可能是不同的。例如，在种子萌发的阶段，种子的胚乳或子叶是供应同化物的源,而胚芽和胚根则是消耗同化物的库;在植物的营养生长阶段，植物的成熟叶是生产供应同化物的源,而植物的根、分生组织等则是接纳同化物的库。在植物的特定器官在发育的过程中，其源或库的地位也会发生改变,如正在伸展过程中的幼叶,其光合作用所生产的同化物尚不能满足其生长的需求而需要输入同化物,此时它是代谢的库;当叶片伸展到其最终大小的一半之后其输入的同化物逐渐减少直至最后成为完全伸展的成熟叶,其同化物的输入完全停止成为输出同化物的源。因此,植物的源和库可以在发育过程中发生相互转化。源和库之间常构成所谓的源库单位(sourceandsinkunit)o源库单位是指一个源器官和直接接纳其输出同化物的库器官所组成的供求单位。2、Metabolicsink代谢库：在发育过程中消耗或储存同化物的器官或组织，如根、种子、果实、块根和块茎。消耗或贮藏同化物的部位或器官(如根系形成中种子，幼果，膨大中块根块茎等)。接纳养料的器官，例如根系形成中种子，幼果，膨大中块根块茎等［定义+举例］库(sink),又名代谢库(metabolicsink)是指消耗或积累同化物的部位或器官，如幼叶、根、花、果实和种子等。源和库是相对的概念，在植物的任何生长发育阶段都有一定的器官作为供应同化物的源，而又有另一些器官作为接纳同化物的库。但是在不同的发育阶段，作为源和库的器官则可能是不同的。例如，在种子萌发的阶段种子的胚乳或子叶是供应同化物的源,而胚芽和胚根则是消耗同化物的库;在植物的营养生长阶段，植物的成熟叶是生产供应同化物的源,而植物的根、分生组织等则是接纳同化物的库。在植物的特定器官在发育的过程中，其源或库的地位也会发生改变,如正在伸展过程中的幼叶,其光合作用所生产的同化物尚不能满足其生长的需求而需要输入同化物,此时它是代谢的库;当叶片伸展到其最终大小的一半之后其输入的同化物逐渐减少直至最后成为完全伸展的成熟叶，其同化物的输入完全停止，成为输出同化物的源。因此,植物的源和库可以在发育过程中发生相互转化。源和库之间常构成所谓的源库单位(sourceandsinkunit)o源库单位是指一个源器官和直接接纳其输出同化物的库器官所组成的供求单位。3、GrowthcenterPlanthormone一、Termdefinition：1、Planthormones植物激素：由植物自身代谢产生的一类有机物质，并自产生部位移动到作用部位，在极低浓度下就有很明显的生理效应。Planthormonesarenaturallyoccurring,organicsubstancethatcanbetransportedfromthesynthetictissuetoaspecifictargettissuewhere,atlowconcentration,exertaprofoundinfluenceonphysiologicalprocess.是由植物自身代谢产生的一类有机物质，并自产生部位移动到作用部位，在极低浓度下就有明显的生理效应的微量物质植物激素（planthormone或phytohormone）是由植物自身代谢产生的一类有机物质，并自产生部位移动到作用部位，在极低浓度下就有明显的生理效应。标准答案：Planthormoneisnaturallyoccurringorganicsubstancethatcanbetransportedfromthesynthetictissuetoaspecifictargettissuewhere,atlowconcentration,exertaprofoundinfluenceonphysiologicalprocess.植物激素是天然存在的有机物质，可以从合成组织运输到特定的靶组织，在低浓度下对生理过程产生深远影响。2、Plantgrowthregulators植物生长调节剂：人们合成或从微生物中提取的与植物激素功能相似，但结构各异的物质。Plantgrowthregulators（调节剂）arenormallyusedtodenotesyntheticcompoundsthatexhibitplanthormonalactivity.由于植物激素含量很少,提取难，不易直接在生产上应用。为此，人们合成（或从微生物中提取）了多种与植物激素功能相似，但结构各异的物质，称为植物生长调节剂（plantgrowthregulator）o这类物质已广泛应用于调节种子萌发、插条生根、开花结实、果实成熟、疏花疏果及延缓植物衰老和防除杂草等方面3、Polartransport极性运输：生长素特有的运输方式，指顶端合成生长素只能从植物的形态学上（顶）端向下（基）端运输，而不能由形态学下端向上端运输。标准答案：ItisspecifictransportforplanthormoneIAA,thatcanonlybetransportedformmorphologicaltoptobottom.它是植物激素IAA的特异性转运，只能从形态上下运输。极性运输就是物质只能从植物形态学的上端向下端运输，而不能倒转过来运输。比如生长素的极性运输：根尖产生的生长素会向上运输，而茎尖产生的生长素向下运输。这种生长素的极性运输可以逆浓度梯度进行。极性运输其实也是主动运输，也需要载体和能量。lAAPolartransport极性运输（IAA特有，从形态学顶端到基端）：IAAisonlyoneplanthormonetransportedunidirectionallyfromapicalendtobasalend.lAAPolartransport:胚芽鞘合成的IAA只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输，而PlantGrowthphysiology—、Termdefinition:Growth生长：指植物生命周期中细胞、组织和器官的数量、体积和重量的不可逆增加Growthis,aquantitativeterm,anirreversibleincreaseinnumber,volume(size)orweightofcell,tissueororganinplantlifecycle.生长是植物生命周期中一个定量的不可逆的过程，它包括了细胞、组织、器官的数量，大小，质量的提高。是指植物生命活动中细胞、组织和器官的数目、体积(大小)或重量的不可逆的增加的过程。是量变的过程。生长(growth)是量的变化，是指在生命周期中，植物的细胞、组织和器官的数目、体积或干重的不可逆的增加过程。它是由细胞分裂、细胞伸长及原生质体、细胞壁的增长而引起的。例如，根、茎、叶、花、果实和种子体积扩大或质量增加都是典型的生长现象。不过也有例外，如种子萌发明显是一个生长过程，在黑暗中萌发长成幼苗,其体积和鲜重是逐渐增加的，但是幼苗干重并不是增加而是减少,这是因为种子萌发时呼吸消耗一部分贮存的养料，只有等到幼苗能进行光合作用并积累有机物质时,干重才会再度增加。此外,有些生长过程细胞数目不是增加而是减少，如胚囊的发育。Differentiation分化：从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程。Differentiationreferstoqualitativechanges,differencesotherthansizeoccurinanatomicalcharacteristicsandfunctionsofcell.分化是细胞特性和功能在在性质上的变化。是指遗传上同质的细胞转变为形态、机能和化学构成上各不相同的异质细胞的过程。是质变。分化(differentiation)是质的改变指从一种同质性细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质性细胞类型的过程。它可在细胞水平、组织水平和器官水平上表现出来。例如，从一个受精卵细胞转变为胚的过程油生长点细胞转变为叶原基和花原基的过程。标准答案：Differentiationreferstoqualitativechangesordifferencesotherthansizeoccurinanatomicalcharacteristicsandfunctionsofcell,suchasshootapicalmeristeminitiatesleafformation.分化是指细胞的解剖特征和功能发生质的变化或大小以外的差异，如茎尖分生组织启动叶片形成。Development发育：指植物的生命周期中各个阶段各细胞、组织和器官数目、体积、重量的增加以及形态、结构和功能的变化过程，包括生长和分化Developmentreferstothesumofallofthechangesthatanorganismgoesthroughinitslifecycle,includinggrowthanddifferentiation.Ultimately,developmentisanexpressionofthegeneticprogramthatdirectstheactivitiesandinteractionsofindividualcells.发育指的是有机体在整个生命周期中一系列的变化，包括了生长和分化。本质上说，发育是基因程序性表达从而指导个体细胞活性和交互作用。发育是生长和分化的综合，指植物生命周期中各个阶段各器官、组织和细胞数目、大小、重量的增加以及形态、结构和功能的变化过程Floralandreproductivephysiologyinplant一、Termdefinition:Juvenility幼年期：指植物在花芽分化前的所处的年龄或生理状态，此时即使植物在开花的环境条件下生长，也不能开花Vernalization春化（作用）：植物生长周期对低温的响应，尤指低温诱导开花；低温诱导促使植物开花的作用Devernalization脱春化作用：在春化过程完成之前将植物移到较高温度下，低温的效果被消除，这一现象称为脱春化或解除春化。脱春化的温度一般是25〜40C。Photoperiodism光周期现象：一天24小时内光和暗的变化称为光周期，植物成花（或发育）对光周期的响应称光周期现象Photoperiodinduction光周期诱导：植物在达到一定的生理年龄时，经过一定天数的适宜光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍能保持这种刺激的效果而开花，这种诱导效应叫做光周期诱导SDP（LNP）,LDP（SNP）,DNP短日植物，长日植物，日中性植物：只有在日长短于临界日长的条件下才能开花的植物称短日植物，秋天日长变短时开花；只有在日长长于临界日长的条件下才能开花的植物称长日植物，多在春末和夏天开花；不存在临界日长，只要温度等其他条件满足，可在任何日照条件下开花的植物称日中性植物，如番茄、黄瓜、茄子、四季豆。Criticaldaylength临界日长：植物成花所需的极限日照长度，指昼夜周期中诱导短日植物开花的最长的日长或诱导长日植物开花的最短日长Criticalnightlength临界夜长：指光暗交替中，诱导长日植物开花的最长夜长或诱导短日植物开花的最短夜长标准：itreferredasthenightlengthof24hcycle,theshortestlengthforinducingS