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植物生理学课后习题答案

第一章植物的水分生理(重点)

水势:水溶液的化学势与纯水的化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得商。

渗透势:亦称溶质势,是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水

势的水势下降值。

压力势:指细胞的原生质体吸水膨胀,对细胞壁产生一种作用力相互作用的结果,与引起富

有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。

质外体途径:指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动,阻力小,移动速度快。

共质体途径:指水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞的细胞质,形成

一个细胞质的连续体,移动速度较慢。

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。

根压:由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。

蒸腾作用:指水分以气体状态,通过植物体的表面(主要是叶子),从体内散失到体外的现

象。

蒸腾速率:植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。

内聚力学说:以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来解释水分上

升原因的学说。

水分临界期:植物对水分不足特别敏感的时期。

1、将植物细胞分别放在纯水和lmol/L蔗糖溶液中,细胞的渗透势、压力势、水势及细胞

体积各会发生什么变化?

答:在纯水中,各项指标都增大;在蔗糖中,各项指标都降低。

2、从植物生理学角度,分析农谚“有收无收在于水”的道理。

答:水,孕育了生命。陆生植物是由水生植物进化而来的,水是植物的一个重要的“先天”

环境条件。植物的一切正常生命活动,只有在一定的细胞水分含量的状况下才能进行,否则,

植物的正常生命活动就会受阻,甚至停止。可以说,没有水就没有生命。在农业生产上,水

是决定收成有无的重要因素之一。

水分在植物生命活动中的作用很大,主要表现在4个方面:

A、水分是细胞质的主要成分。细胞质的含水量一般在70~90%,使细胞质呈溶胶状态,保证

了旺盛的代谢作用正常进行,如根尖、茎尖。如果含水量减少,细胞质便变成凝胶状态,生

命活动就大大减弱,如休眠种子。

B、水分是代谢作用过程的反应物质。在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程

中,都有水分子参与。

C、水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。一般来说,植物不能直接吸收固态的无机物质和

有机物质,这些物质只有在溶解在水中才能被植物吸收。同样,各种物质在植物体内的运输,

也要溶解在水中才能进行。

D、水分能保持植物的固有姿态。由于细胞含有大量水分,维持细胞的紧张度(即膨胀),使

植物枝叶挺立,便于充分接受光照和交换气体。同时,也使花朵张开,有利于传粉。

3、水分是如何跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动的需要的?

通过膜脂双分子层的间隙进入细胞。

膜上的水孔蛋白形成水通道,造成植物细胞的水分集流。植物的水孔蛋白有三种类型:质膜

上的质膜内在蛋白、液泡膜上的液泡膜内在蛋白和根瘤共生膜上的内在蛋白,其中液泡膜的

水孔蛋白在植物体中分布最丰富、水分透过性最大。

4.水分是如何进入根部导管的?水分又是如何运输到叶片的?

答:进入根部导管有三种途径:

质外体途径:水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动,阻力小,移动速度快。

跨膜途径:水分从一个细胞移动到另一个细胞,要两次通过质膜,还要通过液泡膜。

共质体途径:水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝,移动到另一个细胞的细胞质,形成一

个细胞质的连续体,移动速度较慢。

这三条途径共同作用,使根部吸收水分。根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。

运输到叶片的方式:蒸腾拉力是水分上升的主要动力,使水分在茎内上升到达叶片,导管的

水分必须形成连续的水柱。

造成的原因是:水分子的内聚力很大,足以抵抗张力,保证由叶至根水柱不断,从而使水分

不断上升。

5、植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开,在黑暗条件下会关闭?

保卫细胞细胞壁具有伸缩性,细胞的体积能可逆性地增大40^100%o

保卫细胞细胞壁的厚度不同,分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形,内壁厚、外壁薄,

外壁易于伸长,吸水时向外扩展,拉开气孔;禾本科植物的保卫细胞是哑铃形,中间厚、两

头薄,吸水时,横向膨大,使气孔张开。保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖,累积在液

泡中,降低渗透势,于是吸水膨胀,气孔张开;在黑暗条件下,进行呼吸作用,消耗有机物,

升高了渗透势,于是失水,气孔关闭。

6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关?

细胞壁具有伸缩性,细胞的体积能可逆性地增大40、100虬

细胞壁的厚度不同,分布不均匀。双子叶植物保卫细胞是肾形,内壁厚、外壁薄,外壁易于

伸长,吸水时向外扩展,拉开气孔;禾本科植物的保卫细胞是哑铃形,中间厚、两头薄,吸

水时,横向膨大,使气孔张开。

第二章植物的矿质营养(重点)

矿质营养:植物对矿物质的吸收、转运和同化。

大量元素:植物需要量较大的元素。

微量元素:植物需要量极微,稍多即发生毒害的元素。

溶液培养:是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。

透性:细胞膜质具有的让物质通过的性质。

选择透性:细胞膜质对不同物质的透性不同。

胞饮作用:细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。

被动运输:转运过程顺电化学梯度进行,不需要代谢供给能量。

主动运输:转运过程逆电化学梯度进行,需要代谢供给能量。

单向运输载体:能催化分子或离子单方向地顺着电化学势梯度跨质膜运输.

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。

诱导酶:是指植物本来不含某种酶,但在特定外来物质的诱导下生成的酶。

生物膜:细胞的外周膜和内膜系统。

1、植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素?如何用实验方法证明植物生长需这些元素?

答:分为大量元素和微量元素两种:

大量元素:CII0NPSKCaMgSi

微量元素:FeMnZnCuNaMoPClNi

实验的方法:使用溶液培养法或砂基培养法证明。通过加入部分营养元素的溶液,观察植物

是否能够正常的生长。如果能正常生长,则证明缺少的元素不是植物生长必须的元素;如果

不能正常生长,则证明缺少的元素是植物生长所必须的元素。

3.生物膜有何结构特点?

A、膜一般是由磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成

B、磷脂分子的亲水性头部位于膜的表面,疏水性尾部在膜的内部

C、膜上的蛋白质有些是与膜的外表面相连,称为外在蛋白,亦称周边蛋白;有些事镶嵌在

磷脂之间,甚至穿透膜的内外表面,称为内在蛋白,亦称整合蛋白

D、由于蛋白质在膜上的分布不均匀,膜的结构不对称,部分蛋白质与多糖相连

E、膜脂与膜蛋白是可以运动的

F、膜厚7—10nm

9.根部细胞吸收的矿质元素通过什么途径和动力运输到叶片?

10.在作物栽培时,为什么不能施用过量的化肥?

过量施肥时,可使植物的水势降低,根系吸水困难,烧伤作物,影响植物的正常生理过程。

同时,根部也吸收不了,造成浪费。

12.细胞吸收水分和吸收矿质元素有什么关系?有什么异同?

关系:水分在通过集流作用吸收时,会同时运输少量的离子和小溶质调节渗透势。

相同点:①都可以通过扩散的方式来吸收。②都可以经过通道来吸收。

不同点:①水分可以通过集流的方式来吸收。②水分经过的是水通道,矿质元素经过的是

离子通道。③矿质元素还可以通过载体、离子泵和胞饮的形式来运输。

第三章植物的光合作用(重点)

光合作用:绿色植物吸收阳光的能量,同化C02和水,制造有机物质并释放氧气的过程。

荧光现象:叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下呈红色。

磷光现象:叶绿素在光照去掉光源后,还能继续辐射出极微弱红光的现象。

光反应:必须在光下才能进行的,由光引起的光化学反应。

碳反应:在暗处或光处都能进行的,由若干酶所催化的化学反应。

光和单位:由聚光色素系统和反应中心组成。

聚光色素:没有光化学活性,只有收集光能的作用,将光能聚集起来传给反应中心色素。包

括绝大多数的色素。

原初反应:指光和作用中从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。

反应中心:是将光能转换为化学能的膜蛋白复合体。包括特殊状态的叶绿素a。

光和链:在类囊体摸上的PSII和PSI之间儿种排列紧密的电子传递体完成电子传递的总轨

道。

光和磷酸化:是指在光合作用中由光驱动并贮存在跨类囊体膜的质子梯度的能量把ADP和

磷酸合成为ATP的过程。

光和速率:单位时间、单位叶面积吸收C02的量或放出02的量,或者积累干物质的量。

同化力:由于ATP和NADPH用于碳反应中C02的同化,把这两种物质合称为同化力。

卡尔文循环:(Calvincycle)C02的受体是一种戊糖,C02的固定的出产物是一种三碳化

合物。

C4途径:C02固定最初的稳定产物是四碳化合物。

景天酸代谢途径:植物在夜间气孔开放,利用C4途径固定C02,形成苹果酸,贮存在液泡

中,白天气孔关闭,将夜间固定的C02释放出来,再经C3途径固定C02的过程。

光呼吸:植物的绿色细胞依赖光照,吸收02和放出C02的过程。

表观光合作用:没有把叶子的线粒体呼吸和光呼吸考虑在内的光和速率。

真正光和作用:表观光和作用+呼吸作用+光呼吸。

光饱和点:当达到某一光强度时,光和速率不再增加时的光强。

C02补偿点:当光和吸收的C02量等于呼吸放出的C02量,这时外界C02含量。

光补偿点:同一叶子在同--时间内,光和过程中吸收的C02与光呼吸和呼吸作用过程中放

出的C02等量时的光照强度。

光能利用率:指植物光合作用所积累的有机物所含的能量,占照射在单位地面上的日光能量

的比率。

1、植物光合作用的光反应和碳反应是在细胞的哪些部位进行的?为什么?

答:光反应在类囊体膜(光合膜)上进行的,碳反应在叶绿体的基质中进行的。

原因:光反应必须在光下才能进行的,是由光引起的光化学反应,类囊体膜是光合膜,为光

反应提供了光的条件;碳反应是在暗处或光处都能进行的,由若干酶催化的化学反应,基质

中有大量的碳反应需要的酶。

2、在光合作用过程中,ATP和NADPH是如何形成的?又是怎样被利用的?

答:形成过程是在光反应的过程中。

非循环电子传递形成了NADPH:PSII和PSI共同受光的激发,串联起来推动电子传递,从

水中夺电子并将电子最终传递给NADP+,产生氧气和NADPH,是开放式的通路。

循环光和磷酸化形成了ATP:PSI产生的电子经过一些传递体传递后,伴随形成腔内外II浓

度差,只引起ATP的形成。

非循环光和磷酸化时两者都可以形成:放氧复合体处水裂解后,吧H释放到类囊体腔内,

把电子传递给PSH,电子在光和电子传递链中传递时,伴随着类囊体外侧的H转移到腔内,

由此形成了跨膜的H浓度差,引起ATP的形成;与此同时把电子传递到PSI,进一步提高

了能位,形成NADPH,此外,放出氧气。是开放的通路。

利用的过程是在碳反应的过程中进行的。

C3途径:甘油酸-3-磷酸被ATP磷酸化,在甘油酸-3-磷酸激酶催化下,形成甘油酸-1,3-

二磷酸,然后在甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用下被NADPH还原,形成甘油醛-3-磷酸。

C4途径:叶肉细胞的叶绿体中草酰乙酸经过NADP-苹果酸脱氢酶作用,被还原为苹果酸。

C4酸脱竣形成的C3酸再运回叶肉细胞,在叶绿体中,经丙酮酸磷酸双激酶催化和ATP作

用,生成C02受体PEP,使反应循环进行。

4、光和作用的氧气是怎样产生的?

答:水裂解放氧是水在光照下经过PSH的放氧复合体作用,释放氧气,产生电子,释放质

子到类囊体腔内。放氧复合体位于PSH类囊体膜腔表面。当PSII反应中心色素P680受

激发后,把电子传递到脱镁叶绿色。脱镁叶绿素就是原初电子受体,而Tyr是原初电子供

体。失去电子的Tyr又通过镒簇从水分子中获得电子,使水分子裂解,同时放出氧气和质

子。

5.Rubisco的结构有何特点?它在光合碳同化过程中有什么作用?

6.光合作用的碳同化有哪些途径?试述水稻、玉米、菠萝的光合碳同化途径有什么不同?

答:有三种途径C3途径、C4途径和景天酸代谢途径。

水稻为C3途径;玉米为C4途径;菠萝为CAM。C3C4CAM

植物种类:温带植物热带植物干旱植物

固定酶:RubiscoPEPcase/RubiscoPEPcase/Rubisco

C02受体:RUBPRUBP/PEPRUBP/PEP

初产物:PGAOAAOAA

7.一般来说,C4植物比C3植物的光合产量要高,试从它们各自的光合特征以及生理特征

比较分析。

C3:叶片结构无花环结构,只有一种叶绿体

C4:有花环结构,两种叶绿体叶绿素

a/b:2.8+-0.43.9+-0.6C02固定酶RubiscoPEPcase/Rubisco

C02固定途径:卡尔文循环C4途径和卡尔文循环

最初C02接受体:RUBPPEP

光合速率:低高

C02补偿点:高低

饱和光强:全日照1/2无

光合最适温度:低高

竣化酶对C02亲和力:低高,远远大于C3

光呼吸:高低总体的结论是,C4植物的光合效率大于C3植物的光合效率。

8.从光呼吸的代谢途径来看,光呼吸有什么意义?

光呼吸的途径:在叶绿体内,光照条件下,Rubisco把RUBP氧化成乙醇酸磷酸,之后在磷

酸酶作用下,脱去磷酸产生乙爵酸;在过氧化物酶体内,乙醵酸氧化为乙醛酸和过氧化氢,

过氧化氢变为洋气,乙醛酸形成甘氨酸;在线粒体内,甘氨酸变成丝氨酸;过氧化物酶体内

形成羟基丙酮酸,最终成为甘油酸;在叶绿体内,产生甘油-3-磷酸,参与卡尔文循环。

意义:

A、在干旱和高辐射期间,气孔关闭,C02不能进入,会导致光抑制。光呼吸会释放C02,

消耗多余的能量,对光合器官起到保护的作用,避免产生光抑制。

B、在有氧条件下,通过光呼吸可以回收75%的碳,避免损失过多。

C、有利于氮的代谢。

9.卡尔文循环和光呼吸的代谢有什么联系?

卡尔文循环产生的有机物的1/4通过光呼吸来消耗。

氧气浓度高时,Rubisco作为加氧酶,是RUBP氧化,进行光呼吸;C02高时,Rubisco作

为竣化醐,使C02竣化,进行卡尔文循环。

光呼吸的最终产物是甘油酸-3-磷酸,参与到卡尔文循环中。

11.C3植物、C4植物和CAM在固定C02方面的异同。

C3C4CAM

受体:RUBPPEPPEP

固定酶:RubiscoPEPcase/RubiscoPEPcase/Rubisco

进行的阶段:C02竣化、C02还原、更新C02竣化、转变、脱竣与还原、再生

竣化、还原、脱竣、

C3途径初产物:PGAOAA0AA

能量使用:先NADPH后ATP

13.高02浓度对光合过程有什么影响?

答:对于光合过程有抑制的作用。高的02浓度,会促进Rubisco的加氧酶的作用,更偏向

于进行光呼吸,从而抑制了光合作用的进行。

第六章植物体内有机物的运输(重点)

压力流学说:筛管中溶液流运输是由源和库端之间渗透产生的压力梯度推动的。

韧皮部装载:指光和产物从叶肉细胞到筛分子-伴胞复合体的整个过程。

韧皮部卸出:装载在韧皮部的同化产物输出到库的接受细胞的过程。

1.植物叶片中合成的有机物质是以什么形式和通过什么途径运输到根部?如何用实验证明

植物体内有机物运输的形式和途径?

答:形式:主要是还原性糖,例如蔗糖、棉子糖、水苏糖和毛蕊糖,其中以蔗糖为最多。

运输途径:是筛分子-伴胞复合体通过韧皮部运输。

验证形式:利用蜘虫的吻刺法收集韧皮部的汁液。蛎虫以其吻刺插入叶或茎的筛管细胞吸

取汁液。当场虫吸取汁液时,用C02麻醉蜥虫,用激光将蛇虫吻刺于下唇处切断,切口处

不断流出筛管汁液,可收集汁液供分析。

验证途径:运用放射性同位素示踪法。

5.木本植物怕剥皮而不怕空心,这是什么道理?

答:叶片是植物有机物合成的地方,合成的有机物通过韧皮部向双向运输,供植物的正常生

命活动。剥皮即是破坏了植物的韧皮部,使有机物的运输收到阻碍。

第八章植物生长物质(重点)

植物生长物质:调节植物生长发育的物质。

植物激素:是指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

的微量有机物。

植物生长调节剂:指一些具有植物激素活性的人工合成的物质。

三重反应:指抑制茎的伸长、促进茎或根的增粗、使茎横向生长(使茎失去负向地性生长)

的三方面效应。

【8】•生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯在农业生产上有何作用?

生长素:1.促进杆插的枝条生根2.促进果实发育3.防止落花落果

赤霉素:1.在啤酒生产上可促进麦芽糖化。2.促进发芽。3.促进生长。4.促进雄花发生。

细胞分裂素:细胞分裂素可用于蔬菜、水果和鲜花的保鲜保绿。其次,细胞分裂素还可用于

果树和蔬菜上,主要作用用于促进细胞扩大,提高坐果率,延缓叶片衰老。

脱落酸:1.抑制生长2.促进休眠3.引起气孔关闭4.增加抗逆性

乙烯:1.催熟果实。2.促进衰老。

第九章光形态建成(重点)

光形态建成:依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变,最终汇集成组织和器官的建成。

暗形态建成:暗中生长的植物幼苗表现出各种黄化特征.

光敏色素:吸收红光-远红光可逆转换的光受体。

【1].什么是植物光形态建成?它与光合作用有何不同?

答:依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变,最终汇集成组织和器官的建成,就称为光

形态建成,亦即光控制发育的过程。光形态建成控制的是细胞的结构,光合作用控制的是物

质的形成;光形态建成中利用红光、远红光、蓝光和紫外光,光合作用中利用蓝紫光和红光;

光形态建成在植物的各个器官中进行,光合作用在叶片中进行。

【5】.按你所知,请全面考虑,光对植物生长发育有什么影响?

间接影响:主要通过光合作用,是一个高能反应。

直接影响:主要通过光形态建成,是一个低能反应。光在此主要起信号作用。

1)光形态建成的概念:光控制植物生长、发育和分化的过程。为光的低能反应。光在此起

信号作用。信号的性质与光的波长有关。植物体通过不同的光受体感受不同性质的光信号。

2)光形态建成的主要方面:

(1)蓝紫光对植物的生长特别是对茎的伸长生长有强烈的抑制作用。因此生长在黑暗中

的幼苗为黄化苗。光对植物生长的抑制与其对生长素的破坏有关。

(2)蓝紫光在植物的向光性中起作用。

(3)光(实质是红光)通过光敏色素影响植物生长发育的诸多过程。如:需光种子的萌

发;叶的分化和扩大;小叶运动;光周期与花诱导;花色素形成;质体(包括叶绿体)的形

成;叶绿素的合成;休眠芽的萌发;叶脱落等。

3)光信号受体:光敏色素、隐花色素、UV-B受体

第十章植物的生长生理

细胞周期:新生的持续分裂的细胞从第一次分裂形成的细胞至下一次再分裂成为两个子细胞

为止所经历的过程。

分化:分生组织的幼嫩细胞发育成为具有各种形态结构和生理代谢功能的成形细胞的过程。

脱分化:已有高度分化能力的细胞核组织,在培养条件下逐渐丧失其特有的分化能力的过程。

酸-生长假说:生长素诱导细胞壁酸化并使其可塑性增大而导致细胞伸长的理论。

细胞全能性:指植物体的每个细胞都携带着一套完整的基因组,并具有发育成完整植株的潜

在能力。

组织培养:指在控制的环境条件下,在人工配制的培养基中,将离体的植物细胞、组织或器

官进行培养的技术。

生长大周期:开始时生长缓慢,以后逐渐加快,达到最高点,然后生长速率又减慢以至停止。

相关性:植物各部分之间的相互制约与协调的现象。

向性运动:由外界刺激而产生,运动方向取决于外界的刺激方向。

向光性:植物随光照入射的方向而弯曲的反应。

向重力性:植物在重力影响下,保持一定方向生长的特性。

感性运动:由外界刺激或内部时间机制而引起的,外界刺激方向不能决定运动方向。

1.水稻种子或小麦种子在萌发过程中,其吸水过程和种子内有机物是如何变化的?

答:吸水过程分为三个过程:首先是急剧吸水,是由于细胞内容物中亲水物质所引起的吸胀

作用;其次是停止吸水,细胞利用已吸收的水分进行代谢作用;最后是再重新迅速吸水,由

于胚的迅速长大和细胞体积的加大,重新大量吸水,这时的吸水是与代谢作用相连的渗透性

吸水。

种子内有机物变化:淀粉被水解为葡萄糖;脂肪水解生成甘油和脂肪酸;蛋白质分解为小肽,

再被水解为氨基酸。

3.为什么植物具有向光性和向重力性生长?

第十一章植物的生殖生理

春化作用(vernalization):低温诱导植物开花的作用。

光周期:在一天之中,白天和黑夜的相对长度。

光周期诱导:植物只需要一定时间适宜的光周期处理,以后即使处于不适宜的光周期下仍然

可开花。

长日植物(LDP):是指在一定的发育时期内,每天光照时间必须长于一定时数并经过一定天

数才能开花的植物。如:小麦、胡萝卜、油菜。

短日植物(SDP):是指在一定的发育时期内,每天光照时间必须短于一定时数才能开花的植

物。如:大豆、水稻、棉花。

日中性植物(DNP):是指在任何日照条件下都可以开花的植物。番茄、黄瓜、辣椒。

临界日长:是指昼夜周期中诱导短日植物开花能忍受的最长日照或诱导长日植物开花所必须

的最短日照。

临界暗期:是指在昼夜周期中短日植物能够开花的最短暗期长度,或长日植物能够开花的最

长暗期长度。

群体效应:

第十二章植物的成熟和衰老生理(重点)

呼吸跃变:当果实成熟到一定程度时,呼吸速率首先是降低,然后突然升高,然后又下降的

现象。

单性结实(parthenocarpy):不经受精而雌蕊的子房形成无子果实的现象。

休眠(dormancy):成熟种子、鳞茎和芽在合适的萌发条件下暂时停止生长的现象。

生长素梯度学说(auxingradienttheory):决定脱落的不是生长素的绝对含量,而是相对

浓度,即离层两侧生长素浓度梯度起了调节脱落的作用。当远基(轴)端浓度高于近基(轴)

端时,器官不脱落;当两端浓度差异小或不存在时,器官脱落;当远基(轴)端浓度低于近

基(轴)端时,加速脱落。

程序性细胞死亡:

1.小麦种子和香蕉果实在成熟期间发生了那些生理生化变化?答:主要有机物的变化。可

溶性糖类转化为不溶性糖类,非蛋白氮转化为蛋白质,而脂肪则由糖类转化而来。呼吸速

率,有机物累迅速时呼吸作用也旺盛,种子接近成熟时,呼吸作用逐渐降低。植物激素的

变化,在种子成熟过程中,植物激素含量的高低顺序出现,可能与他们的作用有关,首先

是玉米素,可能是调节籽粒建成和细胞分裂,其次是赤霉素和生长素,

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