【高分复习笔记】潘瑞炽《植物生理学》（第7版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

目录

内容简介

目录

绪论

。1复习笔记

0.2课后习题详解

0.3考研真题详解

第一篇水分和矿质营养

第一章植物的水分生理

1.1复习笔记

1.2课后习题详解

1.3考研真题详解

第二章植物的矿质营养

2.1复习笔记

2.2课后习题详解

2.3考研真题详解

第二篇物质代谢和能用转换

第三章植物的光合作用

3.1复习笔记

3.2课后习题详解

3.3考研真题详解

第四章植物的呼吸作用

4.1复习笔记

4.2课后习题详解

4.3考研真题详解

第五章植物同化物的运输

5.1复习笔记

5.2课后习题详解

5.3考研真题详解

第六章植物的次级代谢产物

6.1复习笔记

6.2课后习题详解

6.3考研真题详解

第三篇植物的生长和发育

第七章细胞信号转导

71复习笔记

7.2课后习题详解

73考研真题详解

第八章植物生长物质

8.1复习笔记

8.2课后习题详解

8.3考研真题详解

第九章植物的生长生理

9.1复习笔记

9.2课后习题详解

9.3考研真题详解

第十章植物的生.殖生.理

10.1复习笔记

10.2课后习题详解

10.3考研真题详解

第卜一章植物的成熟和衰老生理

11.1复习笔记

11.2课后习题详解

11.3考研真题详解

第十二章植物的抗性生理

12.1复习笔记

12.2课后习题详解

12.3考研直题详解

绪论

0.1复习笔记

一、植物生理学的定义、内容和任务

植物生理学的定义和内容

(1)定义

植物生理学是指研究植物生命活动规律的科学。

(2)内容

①生长发育与形态建成

②物质与能量转化

③信息传递和信号转导(植物适应环境的关键环节)

a.信息传递(message

transportation)是指信息感受部位将信息传递到发生反应部位的过程。

b.信号转导(signal

transduction)是指单个细胞水平上，信号与受体结合后，通过信号转导系统，产生生理反

应。

2植物生理学的任务

植物生理学的任务是研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机制，并将

研究成果应用于植物生产实践中。

二、植物生理学的产生和发展

表0-1植物生理学的产生和发展

①荷兰的vanHelmont进行柳树枝条实蛉，探索植物长大的物质来

源，是最早进行植物生理学实蛉的学者；

②英国的S.Hales研究蒸腾，从理论上解释水分吸收与运转的道理；

植物生理学的孕肓时期

③英国的IPriestley发现小晶在密封钟罩内不久即死，小鼠与绿色

16世纪至17世纪

植物一起放在钟置内则不死；

④荷兰的工Ingenhousz了解到绿色植物在日光下才能清洁空气,初

步建立起空气营养的观念

①Sachs被称为植物生理学的奠基人，Sachs和Pfeffar被称为植物

植物生理学的奠基与成长时期

生理学的两大先驱；

13世纪至19世纪

②自然科学的三大发现一细胞学说、进化论和能量守恒学说

植物生理学发展的时期分析结果更加精细和准确；多种学科的交叉渗透，植物生理学的各

20世纪至今个方面都有突破性的进展

三、植物生理学的展望

。植物生理学的发展特点

（1）研究层次越来越宽广；（2）学科之间相互渗透；（3）理论联系实际；（4）研究手

段现代化。

当前我国植物生理学在国民经济建设中的主要任务

（1）深入基础理论研究：（2）大力开展应用基础研究和应用研究。

0.2课后习题详解

一、汉译英并解释名词

植物生理学生长发育代谢

答：（1）植物生理学的英文名称是plant

physiology,是指研究植物生命活动规律的科学。植物生理学其目的在于认识植物的物质

代谢、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及植物体内外环境条件对其生

命活动的影响。包括光合作用、植物代谢、植物呼吸、植物水分生理、植物矿质营养、植

物体内运输、生长与发育、抗逆性和植物运动等研究内容。

（2）生长的英文名称是growth,在植物学中是指增加细胞数目和扩大细胞体积而导致植

物体积和质量的增加的现象。

（3）发育的英文名称是development,是指细胞不断分化，形成新组织、新器官，即形态

建成，具体表现为种子萌发，根、茎、叶生长，开花，结实，衰老死亡等过程。

（4）代谢的英文名称是metabolism,是指物质转化与能量转化紧密联系，构成的统一整

体，是生物体内所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应的总称。这些反应进程

使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对外界环境做出反应。

二、思考题

植物生理学的定义是什么？根据你所知的事实，举例分析讨论。

答：（1）植物生物学是指研究植物生命活动规律的科学。植物生理学其目的在于认识植

物的物质代谢、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及植物体内外环境条

件对其生命活动的影响。包括光合作用、植物代谢、植物呼吸、植物水分生理、植物矿质

营养、植物体内运输、生长与发育、抗逆性和植物运动等研究内容。

（2）植物生理学的内容大致可分为生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递和

信号转导等3个方面。以植物的信息传递为例：

信息传递是指信息感受部位将信息传递到发生反应部位的过程。土壤干旱（物理信号）时

，根系迅速合成脱落酸，运送到叶片，使气孔关闭，以适应干旱，完成信息传递妁过程，

其中的反应原理和机制属于植物生理学的范畴。

为什么说“植物生理学是农业的基础学科”？

答：之所以说“植物生理学是农业的基础学科”，是因为植物的生长发育是农业生产和林业

生产的中心过程，主要表现在：

（1）植物通过光合作用，利用光能同化CO?和其他无机物，形成有机物，作为动物（包

括人类）和微生物的食物和能量来源。

（2）植物体内的光合产物，通过转变形成各式各样的有机化合物（其中有些是次生物质

）,是工业、医药原料或中草药的有效成分。

（3）植物对地表、水域和大气的化学成分产生着巨大的影响，占大气体积21%的氧气就

是植物光合过程中释放出来的。

（4）植物遗体参与土壤形成的过程。

（5）豆科植物与固氮微生物共生的生物固氮，大大丰富了生物圈中流通和积累的总氮量。

（6）植物根部吸收矿质元素，对岩石和水流中某些无机元素也起到了集聚作用。

有些学生反映：“植物生理学是一门引人入胜但不易学好的课程“，你同意这种看法吗？

为什么？

答：我同意这种说法。这是由植物生理学本身的特点决定的。植物生理学的发展有四大特

点：

（1）研究层次越来越宽广。由于科学发展，植物生理学研究水平从个体水平深入到器官

、组织、细胞、细胞器一直到分子水平，向微观方向发展；此外，根据生态平衡，农林

生产需要，则从个体水平于展到群体、群落水平向宏观方向发展。防止环境污染、保持

生态平衡和提高农林生产等问题，都需要从宏观方面研究环境和植物的相互影响、植物

（作物）成为群体时的生理生化变化等。

（2）学科之间相互渗透。随着科学发展，学科与学科之间相互渗透、相互借鉴的现象越

来越多。植物生埋学不断引进相关学科新的概念、新的方法以增强本学科的活力，解决

理论问题和实际问题。从学科间的相互关系上看，植物生理学正是基因水平与性状表达

之间的“桥梁”。

（3）理论联系实际。植物生理学虽是一门基础学科，但其任务是运用理论于生产实践，

满足人类的需要。植物生理学的研究成果对一切以植物生产为对象的事业具有普遍性和

指导性的作用。例如，对农业、林业和海洋业的植物，植物生理学不只是为它们的栽培

和育种提供理论依据，而且不断提供新的和有效的手段，为进一步提高产量和改良品质

以及综合利用作出贡献.

（4）研究手段现代化。由于数学、物理和化学等学科的发展，实验技术越来越先进，仪

器设备越来越精密和自动化。层析、电泳、分级离心、放射性同位素示踪、分光光度计

等已是实验室的基本设备或必须掌握的技术。气相色谱仪、高效液相色谱仪、质谱仪、

电子显微镜等仪器的应用逐渐普遍；分析仪与计算机配合，可以自动地分析蛋白质中各

种氨基酸的含量和序列，以及其他物质等。基因组学、蛋白质组学、代谢组学等研究手

段的现代化，使研究数据精确可靠，而且获得速度快，大大促进了植物生理学的发展。

由此可见，植物生理学在社会主义建设中和实现农业现代化过程中的任务非常艰巨，虽引

人入胜但不易学好。任重道远，我们要勇挑重担。

注：此题为开放题，言之有理即可。

0.3考研真题详解

选择题

新中国成立后，我国植物生理学的研究成果众多，其中比较突出的是（）关于光合磷

酸化高能态的研究。［浙江农林大学2012研］

A.汤佩松

B.殷宏章

C.沈允钢

D.娄成后

【答案】C

【解析】新中国成立后，我国植物生理学取得的比较突出的研究成果有：A项，

汤佩松等首先提出呼吸的多条途径的论证；B项，殷宏章等的作物群体生理研究；C项，

沈允钢等证明光合磷酸化中高能态存在的研究；D项，娄成后等对细胞原生质的胞间运转

的深入研究。

第一篇水分和矿质营养

第一章植物的水分生理

1.1复习笔记

一、植物对水分的需要

0植物的含水量

（1）不同植物的含水量有很大的不同。

（2）同一种植物生长在不同环境中，含水量有差异。

（3）在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异很大。

植物体内水分存在的状态（表1-1）

水分存在状态特点和与植物生长的关系

自由水自由水是指距禺胶粒较远而可以自由流动的水分，其含量制约看

(freewater)植物的代谢强度

束缚水束缚水是指靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分，不

(boundwater)参与代谢作用，其含蚩与植物抗性大小有密切关系

表1-1植物体内水分存在的状态

水分在植物生命活动中的作用

（1）水分是细胞质的主要成分；

（2）水分是代谢作用过程的反应物质；

（3）水分是植物对物质吸收和运输的溶剂;

（4）水分能保持植物的固有姿态。

二、植物细胞对水分的吸收

水分跨膜运输的途径

「跨膜脂双分子层的扩散

水分跨膜运愉的途径-

L跨膜水孔蛋白的扩散

水分跨膜运输的原理

(1)自由能和水势

①系统中的总能量=束缚能+自由能

其中，束缚能是不能用于做功的能量；自由能是在温度恒定的条件下可用于做功的能量。

②水势(waler

人热水的化学势N*m・mol"2

水的偏摩小体积m'•mol'1

potential)是每偏摩尔体积水的化学势差。纯水的水势最高，在25℃下，纯水水势为0。

(2)渗透作用的定义

渗透作用是指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。

(3)证明植物细胞是一个渗透系统的现象

质壁分离(plasmolysis)和质壁分离复原(deplasmolysis)。

(4)细胞的水势

①典型细胞水势(网)组成：Ww=W、+\|/p+Wg+Wm

式中小为溶质势，%为压力势，网为重力势，甲口为衬质势。

②在有液泡的细胞或细胞群中，典型细胞水势组成公式可简化为；\八一\|/、+切

细胞间的水分移动

(1)相邻两细胞，水分从水势高的细胞中向水势低的细胞流动。

(2)当有多个细胞连在一起时，水分从水势高的一端流向水势低的一端。

三、根系吸水和水分向上运输

径向运输(radial

transport)是指水分从土壤溶液中运输至木质部导管的过程，即根系吸水。

轴向运输(axial

transport)是指水分在木质部导管向上运输至植物顶部的过程，即水分向上运输。

「重力水：指在重力作用下通过土填颗粒间的孔隙下降的水分

土城中的水分•毛细管水：指存在于土埸颗粒间毛细管内的水分

I束缚水：指土填颗粒或土填胶体的亲水表面所吸附的水合层，植物一般不能利用

土壤中的水分

根系吸水（表1-2）

根的主要吸水部位是根尖根尖中，根毛区的吸水能力最大，根冠、分生区和伸

吸水部位J

长区较小

①质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞后的部分移动，阻力小，

移动速率快J

②蹲膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，霭两次经过底膜，还需通过液

吸水途径

泡膜的途径3

③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，移动速率较慢

①根压：指靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力；由于根压作用引起液体外泌

的现象：伤流（从受伤或折断的植物组织溢出港体）和吐水（从未受伤叶片尖端

或边缘向外溢出潜滴力

②蒸腾拉力：叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸瞒失水而使水势下降，

吸水动力

需要从旁边细胞取得水分，旁边细胞又从另一个细胞取得水分，因此靠近气孔下

腔的细16需要从相翎的远离气孔下腔的细胞取得水分，最终从导着要水，导致根

都从环境吸收水分，这木强及水的能力完全是由蓼幡拉力所引起的，是由枝叶形成

的力量传到根部而引起的植动吸水

影响根系

吸水的土①土鹰中可用水分3②±1S通气状况；③土珊温度；④土集溶液浓度

埴条件

表1-2根系吸水

水分向上运输

（I）速率

水分运输速率由植物输导组织隔膜大小决定，在木质部中运输的速率〉在薄壁细胞中的运

输速率。

（2）动力

①水分沿导管上升的动力为根压和蒸腾拉力（一般情况下为主要动力）。

②内聚力学说（cohesioniheory）：又称蒸腾-内聚力・

拉力学说，是指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。

四、蒸腾作用

蒸腾作用（transpiration）是指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶片），从

体内散失到体外的现象。

蒸腾作用的生理意义、部位和指标（表1-3）

①幼小植物：暴露在空气中的全部表面都能蒸腾；

部位

②成熟植物：反孔蒸腾及叶片（绝大部分）上的角质膜蒸腾和气孔蒸腾（最主要形式）

①蒸腾速率：指植物在一定时间内单位叶面积蒸鹘的水量；

②蒸腾比率（艰）：指植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化C6的物质的量（mol）比

值：

指标蒸腾散失H2O的物质的量（mol）

光合同化CO则物质的量（mol）

③水分利用效率（WUE）:WUE是IR的倒数

①蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力；

生理意义②矿质盐类要溶于水中才能被植物吸收和运转，而蒸腾作用又是水分吸收和流动的动力；

③蒸腾作用能够降低叶片的温度

表1-3蒸腾作用的部位、指标和生理意义

气孔蒸腾

（I）气孔运动

①双子叶植物：保卫细胞呈肾形，吸水膨胀时，薄外壁伸长向外扩展，微纤丝难以伸长，

于是将力量作用于内壁，把内壁拉过来，气孔张开。

②禾本科植物：保卫细胞呈晒铃形，吸水膨胀时，微纤丝限制两端胞壁纵向伸长，而横向

膨大，将两个保卫细胞的中部推开，气孔张开。

（2）气孔运动的机理

①气孔运动主要由保卫细胞的液泡水势进行调节。

②保卫细胞水势的渗透调节物及其代谢途径：

a.K-：K+通过保卫细胞膜上的钾通道进入保卫细胞，伴随着K，的进入，苹果酸和C1-也

不断地进入，以维持电中性。保卫细胞中积累较多K-和C1-,水势降低，水分进入，气孔

张开。

b.苹果酸：淀粉水解或通过卡尔文循环形成的中间产物转变为蔗糖进入保卫细胞（同时

也形成苹果酸）。

c.蔗糖：叶肉细胞产生的蔗糖，从质外体进入保卫细胞。

（3）影响气孔运动的因素：光照、水、温度、CCh等。

影响蒸腾作用的因素

（1）外界条件：光照、空气相对湿度、温度、风。

（2）内部因素：气孔、气孔下腔、叶片内部面积。

五、合理灌溉的生理基础

水分平衡（waterbalance）是指植物吸水量足以补偿蒸腾失水量的状态。

，作物的需水规律

（1）作物需水量因作物种类而异。

（2）同一作物在不同生长发育时期对水分的需要量有很大的差别。

艮合理灌溉的指标

（I）灌溉形态指标：茎叶颜色、生长速率等。

（2）灌溉生理指标：叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势和气孔开度等。

1.2课后习题详解

一、汉译英并解释名词

水势渗透势压力势质外体共质体渗透作用根压蒸腾作用蒸腾速率

蒸腾比率水分利用率内聚力学说水分临界期

答：（1）水势的英文名称是water

potential,是指每偏摩尔体积水的化学势差。水溶液的化学势（即）与纯水的化学势（*

）之差（Apw）,除以水的偏摩尔体积（卒，）所得的商，称为水势。细胞的水势可表示

2=2+2+巾+2

Tw「pgm

为：

（2）渗透势的英文名称是osmotic

potential,又称溶质势，是指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。在标准压力下，溶液的渗透势等于溶液的水势。溶液的渗透势

取决于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。

（3）压力势的英文名称是pressure

potential,是指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力，与此同时引起富有

弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。压力势是由于膨压和细胞壁压力

的存在而增加水势的值。压力势往往是正值。

（4）质外体的英文名称是apoplast,又称非原质体，是指植物体原生质外的非生命部分，

在解剖学上包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等部位所构成的整体。组成质外体的

物质主要是纤维素、木质素、果胶质等，由这些物质组成的结构，空隙大、阻力小、水

分和溶质分子在其中可自由扩散，这一区域也被称为自由空间。

（5）共质体的英文名称是symplast,是指组成植物体的各细胞的原生质通过胞间连丝相

互朕系，组成的一个相互联系、执行生理功能的系统。

（6）渗透作用的英文名称是。smosis,是指两种不同的溶液用半透膜隔离后，水分子或其

他溶剂分子从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动，或水分子从低浓度的溶液

通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。渗透作用是水分跨膜运输动力。

（7）根压的英文名称是root

pressure,是指靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。在正常情况下，因根部细胞生理

活动的需要，皮层细胞中的离子会不断地通过内皮层细胞进入中柱（内皮层细胞相当于

皮层与中柱之间的半透膜），于是中柱内细胞的离子浓度升高，渗透势降低，水势也降

低，便向皮层吸收水分。

（8）蒸腾作用的英文名称是transpiration,是指水分以气体状态，通过植物体的表面（主

要是叶片），从体内散失到体外的现象。蒸腾作用是植物吸收和运输水分的主要动力，

矿物质也是随着水分的吸收而被吸收，蒸腾作用还能够降低叶片的温度。

（9）蒸腾速率的英文名称是transpiration

rate,是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。蒸腾速率是衡量蒸腾作用常用的指

标之一，一般用每小时每平方米叶面积蒸腾水量的质量（g）表示［g/（m'h）|o

（10）蒸腾比率的英文名称是transpiration

ratio,简称TR,是指植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化CO?的物质的量（mol）比值

_蒸腾散失H?O的物质的量（mol）

一光合同化CO』勺物质的量（mol）

。蒸腾比率的公式表示为：

（11）水分利用率的英文名称是waleruse

efficiency,简称WUE,是指植物光合作用同化CO2的物质的量（mol）与蒸腾作用丧失水

分的物质的量（mol）的比值，是蒸腾比率（TR）的倒数。

（12）内聚力学说的英文名称是cohesionIheory,又称蒸腾•内聚力-

拉力学说，是指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。该学说阐述了植物体内水分向上输送的机理，植物体内水分的上

升，是由叶的吸引产生的上部动力，使从叶到根一直连续的水柱被吸引而上升，即水分

上升的动力是蒸腾作用引起的吸水力，但向上吸引水柱时，水必须有相当大的内聚力，

水柱才不致被拉断，所以称为内聚力学说。

（13）水分临界期的英文名称是criticalperiodof

water,是指植物对缺水最敏感的生长发育时期。在水分临界期内水分不足，会对植物的

生长发育造成明显的影响，产量和品质下降。这一时期一般是生殖器官形成和发育时期

,应对植物是否缺少水分应引起特别注意。

二、思考题

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：（1）将植物细胞放在纯水中，由于细胞水势低于纯水水势，细胞会吸收水分。具体

变化如下：

①渗透势变大；②压力势变大；③水势变大；④细胞体积变大。

（2）将植物细胞放在lmo"L的蔗糖溶液中，由于细胞水势高于lmol/L的蔗糖溶液水势，

细胞会失去水分。具体变化如下：

①渗透势变小；②压力势变小；③水势变小；④细胞体积变小。

从植物生理学角度，分析农谚”有收无收在于水”的道理。

答：从植物生理学的角度，农谚”有收无收在于水”说明水分在植物生命活动中的作用十分

重要，主要体现在以下几个方面：

（1）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。

（2）水分是代谢作用过程的反应物质。水分在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分

解的过程中，都有水分子参与。

（3）水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物

质，这些物质只彳「溶解在水中才能被植物吸收，各种物质在植物体内的运输，也要溶解

在水中才能进行。

（4）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

），而使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体，也使花朵张开，有利于传粉。

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？

答：水分跨膜运输到细胞内以满足正常的生命活动需要的途径有两种：

（1）跨膜脂双分子层扩散

单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散入细胞内，速率较慢。

（2）跨膜水孔蛋白扩散

许多水分子通过膜的水通道呈线形扩散，水分流速快。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。

水分是如何进入根部导管？水分又是如何运输到叶片？

答：（1）水分进入根部导管的三条途径

①质外体途径

水分通过细胞型、细胞间隙等没有细胞质的部分移动，阻力小，移动速率快。

②跨膜途径

水分从一个细胞移动到另一个细胞，需两次通过质膜，还要通过液泡膜的途径。

③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，移动速率较慢。

（2）水分运输到叶片的方式

根系以根压和蒸腾拉力为动力吸水，其中蒸腾拉力是根系吸水的主要动力。蒸腾拉力要使

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。而水分子具有较大的内聚力

,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。

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？

答：植物叶片的气孔在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭的原因如下：

（I）在光照条件下，保卫细胞的叶绿体在光合作用下会形成蔗糖，并累积在液泡中，使

细胞的渗透势降低，保卫细胞吸水膨胀，气孔张开。

（2）在黑暗条件下，保卫细胞进行呼吸作用，消耗细胞中的有机物，使液泡的渗透势升

高，于是保卫细胞失水，气孔关闭。

G气孔的张开与保卫细胞的叶么结构有关？

答：植物叶片的气孔能够运动与保卫细胞的结构特点有关。

（1）保卫细胞的胞壁有伸缩性，细胞体积能可逆性地增大40%〜100%（因植物种类而异

）o由于保卫细胞壁的厚度不同，加上纤维素微纤丝与胞壁相连，所以会导致气孔运动。

（2）双子叶植物和单子叶植物的保卫细胞结构存在差异，其气孔的张开与保卫细胞结构

的具体关系如下：

①双子叶植物

保卫细胞呈肾形，内壁（靠气孔一侧）厚而外壁薄，微纤丝从气孔呈扇形辐射排列。当保

卫细胞吸水膨胀时，较薄的外壁易于伸长，向外扩展，但微纤丝难以伸长，于是将力量作

用于内壁，把内壁拉过来，于是气孔张开。

②禾本科植物

保卫细胞呈哑铃形，中间部分的胞壁厚，两头薄，微纤丝径向排列。当保卫细胞吸水膨胀

时，微纤丝限制两端胞壁纵向伸长，而改为横向膨大，这样就将两个保卫细胞的中部推开

,于是气孔张开。

节水农业工程对我国的农业生产有什么意义？

答：节水农业工程对我国农业生产的意义如下：

（1）节约土地

以往传统的灌溉方法是水通过干渠、支渠、斗渠、毛渠输送到田间的，而在田间还要挖大

量的展、畦、沟渠，这样真正有效的种植面积只有70%〜80%,而采用喷、滴灌取消了田

境、沟渠，可增加15%〜20%的种植面积，使土地得到节约。

（2）提高经济效益，增加产量

①采用节水灌溉节约的水能扩大可灌溉的农田面积，以此来增加产量；

②采用节水灌溉有利于运用科学的方法进行灌溉，因为采用节水灌溉是可以根据作物生长

的需求按时按量进行灌溉，有利于作物的生长，因此总的说来采用节水灌溉技术能显著增

加农业产量。

（3）减轻工作量，促进了农业现代化的发展

采用传统的地面沟灌、畦灌、自流漫灌，需要大量平整土地，因此加大了农田水利基本建

设的工作量，采用喷灌后，土地基本不需平整，种地实现了“三无”，即无渠、无沟、无填

,大大减轻了水利建设的，作量，有力促进了农业向机械化、产业化、现代化方向的发展。

（4）有利于保护环境

渠道防渗，田间实行节水灌溉，就能有效地防止由大水漫灌造成的土壤次生盐碱化，缓解

了由地下水超采和大量引用河水带来的环境问题。

在栽培作物时，如何才能做到合理灌溉？

答：在作物栽培时，合理灌溉的方法如下：

（1）了解作物的需水规律，进行适时适量的灌溉。不同作物的需水量不同，而同种作物

在不同的生长发育时期对水分的需要量也存在很大差异。

（2）根据作物的灌溉形态指标和灌溉生理指标进行灌溉。灌溉的形态指标包拈茎叶的颜

色、生长速率等，灌溉的生理指标包括叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势和气孔开度等

,可以根据这些观察到的形态指标或测量得到的生理指标来确定灌溉的时期。

（3）采用节水的灌溉方法，如喷灌、滴灌、调亏灌溉、控制性分根交替灌溉。

①喷灌是指利用喷灌设备将水喷到作物的上空成雾状，再降落到作物或土壤中。

②滴灌是指在地下或土表装上管道网络，让水分定时定量地流出到作物根系的附近。

③调亏灌溉是在作物的非临界期减少灌水（亏缺），处于干旱胁迫状态，减少蒸腾耗水和

延缓营养生长，而把有限的水量集中供给作物的水分临界期，满足生殖器官形成和生长的

要求。

④控制性分根交替灌溉技术：一方面使部分根系处于土壤干燥的区域（干燥区）中，作物

受到水分胁迫，根部形成大量ABA,传送到叶片，气孔开度减少，降低蒸腾耗水量；另

一方面使部分根系处于灌水的区域（湿润区）中，作物从土壤中吸收水分，满足正常的生

理活动的需要。干燥区和湿润区交替灌溉。交替胁迫后次生根大量增加，根系吸水吸肥能

力增加，水分利用效率明显提高。

B设计一个证明植物具有蒸腾作用的实验装置。

答：证明植物具有蒸腾作用的实验装置（两种）如下：

（1）选择一株生长正常的植物，用塑料袋将植株某一枝条套住，袋口收紧于枝干上，注

意避免植物以外部分（如栽培基质）位于袋内，将该植物放巴于阳光下一段时间，观察

塑料袋内壁上是否有水珠产生。如果内壁有小水珠，则证明该植物具有蒸腾作用。

（2）在（1）装置中的塑料袋上安装一个空气湿度测量仪，将植物套住后，测量袋内空气

相对湿度，将该植物转移到阳光下一段时间，再次测量袋内空气相对湿度。如果空气相

对湿度变大，则证明该植物具有蒸腾作用。

设计一个测定水分运输速率的实验。

答：测定水分运输速率的实验及各步骤如下：

（1）准备一株生长健康的植株（最好是水培法种植的植物）；

（2）准备两个刻度精准并能够测量微量水分变化的容器（庆和8）；

（3）将准备好的植物根部清洗干净，尽量不要损伤植物的根尖区域；

（4）在A、B两个容器中加入相同量的水，并放置在相同的环境之中；

（5）将植物放入到A容器中，使根部完全浸在水中，记录此时水量V。，并计时；

（6）经过时间t之后，分别测量容器A中水的体积V、和容器B中水的体积VB;

水分运输速率=（乂-\\）"（乂一工）

t

（7）该植物水分运输速率为:

如何将作物水分亏缺的生理变化应用于农业生产，以达到节水高产双赢目的？

答：将作物水分亏缺的生理变化应用于农业生产，以达到节水高产双赢目的的方法：

作物水分亏缺的生理变化包括叶片的水势降低，细胞汁液浓度增加，渗透势降低，气孔闭

合等。可以把作物的这些生理变化作为客观反映灌溉需要的、灵敏的生理指标，以作为确

定灌溉时期的依据。根据这些灌溉生理指标的变化在不影响产量的前提下适时适量地进行

灌溉，以达到节水高产双赢的目的。

1.3考研真题详解

一、选择题

E植物叶片在气孔张开时，水蒸气分子通过气孔的扩散速度是（）。［华中农业大学20

15研］

A.与气孔面积成正比

B.与气孔周长成反比

C.与气孔面积无关，与周长有关

D.取决于大气孔的数量

【答案】C

【解析】气体扩散的小孔定律表明气体通过小孔表面的扩散速率不是与小孔的面

积成正比，而是与小孔的周长成正比。

将*=—0.8Mpa的植物细胞放入川=一0.3Mpa的水溶液中，观察到细胞水分外流，由此

可判断在放入水溶液前该细胞的％（）o［农学联考2015研］

A.等于OMpa

B.大于0.5Mpa

C.等于0.5Mpa

D.小于0.5Mpa

【答案】B

【解析】细胞的吸水情况决定于细胞水势，队=平+5。细胞间的水分移动是由

水势高处流向水势低处。细胞水分外流，说明细胞内的水势大。即在放入水溶液前该细胞

的5大于0.5Mpa。

|植物吐水现象说明（）。［农学联考2014研］

A.水分向上运输的动力是蒸腾拉力

B.根系水势高于土壤溶液水势

C.内聚力保持了导管水柱的连续性

D.根系中存在使水分向上运输的压力

【答案】D

【解析】吐水现象是由根压引起的。由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压

力称为根压。在自然条件下，当植物吸水大于蒸腾时（如早晨、傍晚），往往发生吐水现

象。

将一充分吸水饱和的植物细胞放入比其细胞液浓度低100倍的溶液中，其体积（）。

［南京林业大学2013研］

A.不变

B.变小

C.变大

D.无法判断

【答案】A

【解析】在细胞中，水分会由水势高的细胞往水势低的细胞流动。细胞液的浓度

高于溶液浓度，细胞水势低于溶液，故细胞会吸水膨胀。但是由于该植物细胞已经充分吸

水饱和，受细胞壁的限制，细胞体积不会变大。

6植物体内水分长距离运输的主要途径是（）。［农学联考2013研］

A.筛管和伴胞

B.转移细胞

C.胞间连丝

D.导管和管胞

【答案】D

【解析】植物长距离运输主要是导管和管胞（被子植物两者都有，裸子植物只有

管胞）0A项，筛管和伴胞主要是有机物（如糖类）的运输；B项，转移细胞的作用是增

加溶质内外转运的面积；加速物质的分泌或吸收。C项，胞间连丝主要是细胞间的物质运

输和信息传递。

。下列关于植物水孔蛋白的叙述，错误的是（）。［农学联考2013研］

A.水孔蛋白是一种跨膜蛋白

B.水孔蛋白活性受磷酸化/去磷酸化调节

C.水通道由水孔蛋白构成

D.水分通过水孔蛋白的运输是主动运输

【答案】D

【解析】水分在植物细胞内外的运输主要依赖的方式是主动扩散，即被动运输。

主动扩散是一种自发的，不需要能量的运输方式，根据内外的渗透压来确定运输方向。

将一处于质壁分离状态的薄壁细胞放入纯水中，水分交换达到平衡时该细胞的（）

。［农学联考2013研］

A.压力势变大、体积变小

B.压力势变小、体积变大

C.压力势变小、体积变小

D.压力势变大、体积变大

【答案】D

【解析】植物细胞的水势由渗透势、压力势和衬质势组成。渗透势又称溶质势，

即溶液的水势；渗透势是指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；压力势是指由于细胞壁压力的存在而增加的水势。衬质势是指细胞胶体物质和

毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值。发生质壁分离的细胞放入纯水中，将会发生质

壁分离的复原，细胞吸水，溶质浓度降低，因此渗透势增大；水进入细胞，使细胞体积膨

大，增加水分细胞向外移动的潜能，因而压力势也增加。

g自由水/束缚水比值越大，植物（）越弱。［浙江农林大学2012研］

A.抗性

B.代谢

C.能量

D.物质

【答案】A

【解析】自由水参与各种代谢作用，其含量制约着植物的代谢强度。自由水占总

含水量的比例越大，则植物代谢越旺盛。束缚水不参与代谢作用，但植物要求低微的代谢

强度去渡过不良的外界条件，含量与植物抗性大小有密切关系。

0根系吸水的主要部位是（）。［浙江农林大学2012研］

A.伸长区

B.分生区

C.根冠

D.根毛区

【答案】D

【解析】根的吸水主要在根尖进行，其中根毛区吸水能力最大，根冠、分生区和

伸长区较小。

下列学说中，不属于解释气孔运动机理的是（）。［农学联考2010研］

A.K+累积学说

B.压力流动学说

C.淀粉-糖互变学说

D.苹果酸代谢学说

【答案】B

【解析】气孔运动是由于保卫细胞的膨压变化而引起的，而保卫细胞的膨压变化

是由于离子和有机物质进入保卫细胞使细胞的渗透势发生改变，细胞水势也发生改变，从

而引起水进出保卫细胞，保卫细胞膨压发生变化。保卫细胞中，K-、苹果酸、蔗糖的积

累可调节保卫细胞渗透势的改变。K+累积学说、苹果酸代谢学说、淀粉-

糖互变学说是解释气孔运动机理的主要学说，而压力流动学说则是解释韧皮部运输机制的

主要学说。

血干种子的吸水力取决于种子的（）。［农学联考2009研］

A.重力势

B.压力势

C.衬质势

D.渗透势

【答案】C

【解析】植物细胞的水势是由渗透势、压力势、重力势和衬质势（基质势）组成

0干种子中，细胞原生质处于凝胶态，大部分水分为束缚水，此时，压力势、重力势为零

,其水势即衬质势。

值某植物制造100g干物质消耗了75kg水，其蒸腾系数为（）。［农学联考2008研］

A.750

B.75

C.7.5

D.0.75

【答案】A

【解析】蒸腾系数是指植物制造1g干物质所消耗的水分（g）。因此，某植物制造

100g干物质消耗了75kg水，其蒸腾系数是750。

二、填空题

冬季杨树吸水的动力主要来自于o［南京林业大学2013研］

【答案】根压

【解析】杨树冬季叶片脱落，蒸腾作用十分有限，因此根压成为杨树吸水的主要

动力。

E植物细胞处于临界质壁分离时其水势5=；当吸水达到饱和时其水势上=o［

浙江农林大学2012研］

【答案】渗透势；0

【解析】植物细胞质壁分离临界期是水势等于渗透势，吸收饱和后水势为0,不再

从外界吸收水分。

，叶片蒸腾方式有二种：和o［浙江农林大学2012研］

【答案】气孔蒸腾；角质蒸腾

【解析】蒸腾作用是水分从活的植物体表面（主要是叶子）以水蒸汽状态散失到

大气中的过程，叶片蒸腾方式主要有气孔蒸腾和角质蒸腾两种。

二、名词解释题

水通道蛋白【中国科学院大学2013研］

相关试题：水孔蛋白［华中农'上大学2015研］

答：水通道蛋白又称水孔蛋白，是指一种位于细胞膜上的内在膜蛋白，在细胞膜上组成“

孔道”，可控制水在细胞的进出。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。

:水势I浙江农林大学2012研］

答：水势是指每偏摩尔体积水的化学势奉水溶液的化学势（肉）与纯水的化学势（艮&

）之差（△%,），除以水的偏摩尔体积（歹的）所得的商，称为水势。细胞的水势可表示

为Ww=W、+WP+5+Wm0

四、简答题

试述影响气孔运动的外界因素。［江西农业大学2015研］

答：影响气孔运动的外界因素包括：

（I）光照。在温室栽种的蚕豆，其气孔运动与太阳辐射到叶面的强度基本一致。蓝光也

会刺激气孔张开。

（2）水分。水是影响气孔运动最大的外界因素。水分多少直接与水势大小有关，当水势

下降时，直接影响气孔开度。

（3）温度。气孔开度一般随温度的上升而增大。

（4）CO,浓度。低浓度CCM足进气孔张开，高浓度CO?能使气孔迅速关闭。

为什么通过质壁分离及复原现象可以判断植物细胞的死活，试述其原理。［南京林业大学

2013研］

答：通过质壁分离及复原现象判断植物细胞死活的原理如下：

（I）植物细胞的细胞壁主要是由纤维素分子组成，是一个水和溶质都可以通过的透性膜。

（2）质膜和液泡膜是选择透性膜，允许水和非极性小分子物质透过，而大分子的溶质和

极性物质较难通过。可以将原生质体（包括质膜、细胞质和液泡膜）看成一个选择透性

膜。

（3）液泡里的细胞液含有许多物质，具有一定的水势，细胞液与环境中的溶液之间会发

生渗透作用。

（4）活的植物细胞可与周围溶液构成一个渗透系统，当周围溶液浓度高于细胞液浓度时

,细胞由于水势较高而失水，原生质体收缩最终与细胞壁分离，即发生质壁分离现象；

如果质壁分离后使周围溶液的浓度降低到足够程度，细胞吸水，发生质壁分离的复原。

（5）死亡的细胞由于原生质体失去功能，没有选择透过性，不会发生质壁分离的现象。

简述在生物体内水分存在的两种形式，以及它们的生理意义。［中国科学院研究生院2012

研］

答：（1）在生物体内水分存在的两种形式

水分在植物体内存在自由水和束缚水两种形式。束缚水是指靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不

易自由流动的水分，自由水是指距离胶粒较远而可以自由流动的水分，两种状态的水分划

分是相对的，两者之间不存在明显的界限°

（2）自由水和束缚水的生理意义

①自由水参与各种代谢作用，其含量制约着植物的代谢强度。自由水占总含水量的比例越

大，植物代谢越旺盛。

②束缚水不参与代谢作用，但植物要求低微的代谢强度去渡过不良的外界条件，因此束缚

水含量与植物抗性大小有密切关系。

有哪些研究证据表明气孔运动的非光合调节主要受蓝光控制？［中国科学院研究生院2012

研I

答：表明气孔运动的非光合调节主要受蓝光控制的研究证据：

双光实验的结果可以证明气孔对光的反应是由完全不同的系统推动。在双光实验中，红光

被用于使光合反应饱和，在红光的饱和效应完成以后再加蓝光。结果蓝光引起明显的气孔

进一步开张，而增加红光并不能引起相同的效应。对这种气孔开张效应的作用光谱的研究

结果也说明这是典型的蓝光效应。

试述气孔运动的机理。［浙江农林大学2012研］

答：关于气孔运动的机理，目前存在三种学说：

（1）淀粉-糖转化学说

该学说认为保卫细胞的叶绿体在光照下进行光合作用，消耗CO-使细胞内pH值升高，淀

粉磷酸化酶便水解淀粉为葡萄糖-1-

磷酸，细胞内葡萄糖浓度提高，水势下降，副卫细胞（或邻近细胞）的水分进入保卫细胞

，使保卫细胞膨胀，气孔便张开。黑暗则相反，呼吸产生COJ吏保卫细胞pH值下降，淀粉

磷酸化酶把葡糖

磷酸合成为淀粉，细胞水势升高，水分从保卫细胞向副卫细胞（或邻近细胞）排放，使保

卫细胞失去膨压，气孔关闭。该学说有一定的局限性：无法解释植物保卫细胞中无叶绿体

气孔仍可开闭，以及景天科植物的气孔白天关闭夜间开放的现象；植物保卫细胞叶绿体中

无Rubisc。不依赖于通常的CO2的固定光合作用；保卫组胞内淀粉和糖的转化缓慢，无法解

释气孔的快速启闭。

（2）无机离子吸收学说（K+学说）

保卫细胞的质膜上具有光活化的H，泵ATPSS，分解氧化磷酸化或光合磷酸化产生的ATP

,使H+分泌到细胞壁，同时驱动K-进入保卫细胞，引起保卫细胞水势下降，导致副卫细

胞（或邻近细胞）的水分进入保卫细胞，使保卫细胞膨胀气孔便张开。黑暗则相反。

（3）苹果酸生成学说

保卫细胞的苹果酸是在细胞内合成的。当保卫细胞内的部分CCh被利用时，pH值上升，剩

余的CO?转变成重碳酸盐（HCOr）。而淀粉则通过糖醉解作用产生磷酸烯静式丙酮酸（

PEP）,在PEP酸化酶作用下，PEP与HCO厂作用，产生草酰乙酸，进一步还原为苹果酸

o苹果酸除在保卫细胞中起着提供H"Ki交换所需的HI及平衡胞内K-所需的阴离子外，

还可作为渗透物，降低保卫细胞水势，使气孔开放。

简述光促进气孔开放的机制。|农学联考2012研］

答：光促进气孔开放的机制包括以下内容：

（1）气孔在光下开放是两个不同光响应系统综合作用的结果，一个是保卫细胞的光合作

用，另一个是光受体感受蓝光信号激活H+-ATPase的作用。

（2）上述两个系统共同作用促进保卫细胞中蔗糖、苹果酸的形成，以及保卫细胞对K卜、

的吸收，这些渗透调节物质的积累使保卫细胞渗透势下降，细胞吸水膨胀，气孔张开。

①由于保卫细胞中淀粉和蔗糖转化而形成的渗透势改变而引起气孔运动，淀粉水解转化为

蔗糖会对保卫细胞的渗透势产生影响，此时保卫细胞的渗透势降低，水进入细胞使细胞膨

压增加，气孔张开；当蔗糖合成淀粉时，保卫细胞的渗透势增加，水流出细胞，使细胞膨

压降低，气孔关闭。

②在光下，保卫细胞叶绿体通过光合磷酸化合成ATP,活化了保卫细胞质膜上的H+-

ATPase,在Hk

ATPase作用下，质子被保卫细胞排出，保卫细胞内的pH升高，同时保卫细胞的质膜发生

超极化。在保卫细胞质膜

ATPase质子泵建立的质子梯度推动下，K-从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的K+通道进入

保卫细胞，再进入液泡。保卫细胞中积累较多的K+,水势降低，水分进入保卫细胞，气

孔张开。在黑暗中，K+从保卫细胞扩散出来，保卫细胞水势增高，失水引起气孔关闭。

③此外，在光下，保卫细胞内的CO,被利用，pH升高，使PEP竣化酶活化，PEP经钱化结

合CO2形成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸，苹果酸进入液泡，水势降低，水分进入保卫

细胞，气孔张开。同时，进入液泡的苹果酸根和C1-共同与K+在电学上保持平衡。

（3）通过以上三个方面的渗透调节，保卫细胞中溶质增加，保卫细胞水势下降，从周围

细胞吸水，气孔张开。反之，气孔关闭。

简述环境因素对蒸腾作用的影响。［农学联考2009研］

答：环境因素对蒸腾作用影响，主要有以下四个方面：

（1）光照：光照能提高大气和叶片的温度，光照也促使气孔张开，从而增强蒸腾作用。

（2）大气相对湿度：大气相对湿度低，植物的蒸腾作用增强；大气相对湿度高，植物的

蒸腾作用减弱。

（3）温度：在大气相对湿度不变时，温度增岛，蒸腾作用增强。

（4）风速：微风能降低气孔外的水蒸气，从而降低空气湿度，因此可促进蒸腾作用；强

风使气孔张开阻力增大，引起气孔关闭，蒸腾作用减弱。

五、论述题

请论述气孔复合体的结构、影响气孔运动的内外在因素及气孔运动过程中的信号转导过程

。［中国科学院大学2013研］

答：（1）气孔复合体的结沟

气孔一般由两个保卫细胞围成。保卫细胞通常呈肾形或哑铃形。双子叶植物肾形的保卫细

胞中位于气孔内侧的细胞壁较厚，坚韧而有弹性；外侧的细胞壁较薄，可胀缩；禾本科植

物哑铃形的保卫细胞其两端壁薄，中间壁厚。有些植物，在保卫细胞的四周还有一或多个

副卫细胞。

(2)影响气孔运动的内外在因素

①外因

a.光照。在温室栽种的蚕豆，其气孔运动与太阳辐射到叶面的强度基本一致。蓝光也会

刺激气孔张开。

b.水分。水是影响气孔运动最大的外界因素。水分多少直接与水势大小有关，当水势下

降时，直接影响气孔开度。

c.温度。气孔开度一般随温度的上升而增大。

d.CCh浓度。低浓度CO?促进气孔张开，高浓度CCh能使气孔迅速关闭。

②内因

脱落酸促使气孔关闭。

(3)气孔运动过程中的信号转导过程

气孔的运动受保卫细胞的液泡水势调节。调节保卫细胞的水势的渗透调节物有钾离子、苹

果酸、蔗糖。当保卫细胞水势降低时，保卫细胞吸水膨胀，气孔张开；当保卫细胞失水时

气孔则关闭。

六、实验题

用小流液法测定某种植物叶片的水势，得到如下实验数据。

试首卖巨123456

笑理溶液浓堂(mol-L-1)00.200/00.600.801.0

A

小波海移动倚沃1VVftt

表1-4

请回答：

(1)已知R=0.0083MPaLmoiKf,t等于27℃。请计算出被测定植物叶片的水势。如

果要获得更精确的结果，为然采用小液流法应该怎样进行进一步的实验？(写出简要的

实验思路即可)

(2)小液流法测定植物组织水势的原理是什么？［农学联考2011研］

答：(1)被测定植物叶片的水势Ww=L245MPa。

要获得更精确的结果，采用小液流法的实验思路：将溶液浓度的梯度缩小，例如设置为0.

10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.35,0.40,0.45等系列浓度梯度。

(2)小液流法测定植物组织水势的原理

将植物组织放入一系列已知不同浓度的溶液（如蔗糖、甘露醇等）中，一段时间后，植物

细胞或组织放在外界环境中时，由于其渗透压发生了改变，会发生水分交换。通过测定溶

液在浸泡植物材料前后的比重的变化，确定与植物组织间水分交换达到动态平衡的溶液，

通过溶液的浓度计算溶液渗透势，可得出植物组织的水势。

第二章植物的矿质营养

2.1复习笔记

一、植物必需的矿质元素

植物体内的元素

（I）灰分

将烘干的植物体充分燃烧后余下一些不能挥发的残烬称为灰分。

（2）矿质元素

矿质元素又称灰分元素，是指以氧化物形式存在于灰分中的元素。

植物必需矿质元素的确定

（1）必需元素的标准

①完不可缺少；②不可替代；③作用直接。

（2）方法

①土培法：根据灰分分析数据而确定植物必需元素的方法。

②水培法：又称溶液培养法，是指在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。

（3）分类

①大量元素：②微昂元素。

，植物必需矿质元素的生理作用

（I）植物必需矿质元素的主要生理作用

①细胞结构物质的组成成分，如N、S、P等。

②植物生命活动的调节者，参与酶的活动，如K-、Ca^o

③起电化学作用，即离子浓度的平衡、氧化还原、电子传递和电荷中和，如K+、Fe?+、Cl

o

④作为细胞信号转导的第二信使，如CML

（2）植物必需矿质元素的生理作用及缺乏病征（表2-1）

表2-1植物必需矿质元素的生理作用及缺乏病征

元素生理作用和缺乏加

①氮是氨基酸、酰胺、蛋白质、核酸等的组成元素，叶绿素、某些植物激素、维生素和生物

氮碱等也含有氮；

②玦氮：植株搂小，叶小色淡或发红，分枝少，花少；籽实不饱满，产量低

①磷在RP的反应中起关键作用，在梗类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要的作用：

磷②缺磷：新细胞质和细胞核形成较少，生长缓慢；叶小；分枝或分篇减少，植株倭小；叶色

暗绿，某些植物叶子有时呈红色或紫色，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱

①活化呼吸作用和光合作用的酶活性，是40多种酶姗甫助因子，是形成细胞膨胀和维持细

胞内电中性的主要阳离子,能促进糖分转化和运输，使光合产物迅速运到块茎、块根成种子，

钾

促进块茎、块根膨大，种子饱满；

②跳钾：茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗塞性均差；叶色变黄，逐渐坏死

①硫是福辛酸、辅酶A、硫胺素焦磷酸、谷胱甘肽、生物素、腺苜酰硫酸和腺苜三磷酸等的

硫组成；

②块硫：跳球、矮化、积累花色素苗

①钙在生物膜中可作为磷脂的磷酸根和蛋白质的短基间联系的桥梁，维持膜结构稳定性；细

胞质基质中的钙与可溶性的蛋白质钙调蛋白（C*D结合，形成的Ca?♦CaM复合体在代

钙谢调节中起“第二信使”的作用；是构成细胞壁的一种元素，细胞壁的胞间层是由果胶酸钙

组成的；

②缺钙：出现多核细胞，严重时幼嫩器宫（根尖、茎端）溃烂坏死

①镁在光合和呼吸过程中，可活化各种磷酸变位酶和碳酸激酶；可活化DXA和RNA的合

镁成过程；是叶球素的组成成分之一；

②块镁：不能合成叶绿素，叶脉仍绿而叶脉之间变黄，有时呈红紫色，严重时形成褐斑坏死

©^参与光合作用、生物固氮不睥吸作用中的细胞色素和非血红素铁蛋白的组成，在代谢方

铁面的氧化还原过程中起着电子传递作用；叶绿体的某些叶球素-蛋白质复合体合成需要铁；

②玦铁：嫩叶叶脉间缺绿，缺铁过甚或过久时，叶脉也缺绿，全叶白化

①镜是细胞中许多酶（如脱氢酶、脱狡酶和激酶）的活化剂，能够影响糖鹘解和三竣酸循环；

镒使光合中水裂解为氧5

②抉猛：叶脉间缺绿，产生小坏死点

①硼与甘露醇、甘霰聚糖、多聚甘露糖醛酸和其他细胞壁成分组成稳定复合体，这些复合体

是细胞壁半纤维素的组成成分；影响植物生殖过程，各器官中硼的含量以花最高；可抑制有

1毒酚类化合物的形成；

②玦硼：花药和花丝萎缩，花粉发育不良，形成油菜“花而不实”、棉花“有蕾无铃嫩芽

和顶芽坏死，丧失顶端优势，分枝多

g锌是乙醇脱氢酶、谷氨酸脱氢胸和碳酸酎酶等的组成成分之一；是叶绿素生物合成的必需

锌兀素;

②兼锌：茎部节间短，蓬丛状，叶小且变形，叶缺绿

①铜是某些氧化酶的组成成分，影响氧化还原过程；存在于叶球体的质体蓝素中参与光合作

用电子传递；

铜

②块铜：叶黑球，有坏死点，发病起于嫩叶叶尖，后沿叶绿扩展到叶基部，叶卷皱或畸形，

严重时叶脱落

①相是硝酸还原酶的金属成分，起电子传递作用；是固氮酶中铝铁蛋白的成分，在固氮过程

铝中起作用J

②缺粗：老叶叶脉间玦绿，坏死。花椰菜缺铜时，叶领卷甚至死亡，不开花或延迟开花

①氧在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的混放;根和叶的细胞分裂需要氧；

氯

②块氯：植株叶小，叶尖干枯、黄化，最终坏死；根生长慢，根尖粗

①银是厥酶的金属成分；在生物固氮中产生氢气起作用；

银

②玦银：叶尖积累较多的眼，出现坏死现象

①钠在a和CAM植物中催化PEP的再生，在a途径中促使维管束鞘与叶肉细胞之间丙酮

钠酸运输；

②玦钠：叶片黄化和坏死，甚至不能开花

珪珪与多酚类物质形成复合物成为胞壁，避免病菌和害虫侵袭，防止倒伏

钻钻是共生固氮:前的宿主，非共生固氮菌，包括蓝细菌也需要钻

作物缺乏必需矿质元素的诊断方法

(1)病征诊断法：缺少任何一种必需矿质元素都会引起特有的生理病征。

(2)化学分析诊断法：通过化学分析诊断，常用的对象是刚成熟的叶片。

一、细胞对矿质元素的吸收

植物细胞与外界环境进行的一切物质交换，都必须通过各种生物膜，特别是质膜，这一过

程称为跨膜运输。

生物膜

生物