胡锦江
1、
简述分析生物学与植物生理学的关系
答：一、生命的复杂性 1、
组分之间存在着广泛的相互作用2、具有次序和层次3、整体
大于部分之和4、生命系统具有开放性。 二、分子生物学对植物生理学的影响
1、随着DNA双螺旋结构的揭示及遗传密码的破译，分子生物学迅速参透到生命科学的各个领域。使植物生理学对生命现象的认识更加的深刻，从过去的个体，器官等水平向生物大分子的结构功能以及代谢过程和性状控制的原初原因，基因表达调控探索前进 了一大步。 2、生物物理、化学和分子生物学的研究成果促使逆境生理的研究向深层次的发展。如植物膜组成、结构和功能与植物抗逆性的关系等。 3、分子生物学的迅速发展对传统的植物生理学提出了严峻的挑战，许多植物生理学家转向从事生物学的研究。 三、植物生理学与分子生物学的关系
1、植物生理学作为一门独立的学科，有它特殊的研究领域和范畴，植物在自然界中的生存与繁衍是以个体为单位体现出来的，植物各个器官的生命活动必须在个体的水平上进行整合，才能称为一个完整的植物体。分子生物学使从过去的个体，器官等水平向生物大分子的结构功能以及代谢过程和性状控制的原初原因，基因表达调控探索前进 了一大步。
2、植物整体生理学的研究正借助现代分子生物学的成就不断的取得
新的进展。如源流库间无知的装入和卸出的研究在理论上有了重大突破，增加了产量。
3、分子生物学在近半个世纪虽然取得了显著的成就，但并没有完全揭示生命的奥秘。生命之复杂性是简单生命科学研究方法难以解决的，植物生理学作为整体系统中的研究方法是分子生物学不能替代的。
4、当今，生命科学研究的总体特征是精细分析与广阔综合的统一，要进行全方位的研究，并呼唤学科之间的整合以及系统生物学、理论生物学等新学科的出现，从而使生命系统的复杂问题得以解决。 2、简述高等植物基因结构的基本特征
① 真核基因是单顺反子（cistron），一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链。原核生物是单顺反子。
② 真核基因组是以染色体（质）形式存在，小部分DNA是裸露的。 ③ 真核基因组中存在着高度重复序列。
④ 真核基因属于断裂基因，编码序列中存在有内含子。
⑤ 真核生物能够根据生长发育阶段的需要进行DNA的重排和基因扩增。 ⑥ 真核基因转录调控区很大，可远离启动子上千个碱基。 ⑦ 真核基因的表达——转录和翻译存在着时间和空间间隔。
⑧ 真核基因表达的调控可从染色体结构至翻译后加工多个层次（水平）上进行。
3、简述病原菌相互作用中植物的防卫反应
植物病原菌是一类能侵染植物组织的寄生菌，植物与病原物的相互作用可分为
识别和表达两个阶段，识别的结果决定植物抗病功能的表达。
识别模式包括交叉桥结构模式（植物与病原物表面分子结构互作识别）和激发子—受体模式（主动抗性反应中信号分子的识别），激发子是诱导植物产生防卫反应的各类生物和非生物型物质，包括外源激发子（来自病原）和内源激发子（来自植物）。低聚糖（含2~20个单糖分子的一系列低聚糖）是一类十分有效的生物类激发子。低聚糖激发子的诱导机制在于它能以信号分子激活植物的防卫反应，如：
（１）合成植保素
植保素是植物受侵染而产生的一类低Mr的抗病原物的化合物，主要有两大类：类萜植保素（茄科、旋花科）和类黄酮植保素（豆科植物）。植保素在植物体的积累有以下特点：①抗性与感性植株都可以积累植保素，但是抗性植株植保素形成的速度快，在感病初期就达到高峰，产生过敏性反应；②植保素只局限在受侵染的细胞周围积累，并不运输到其他部位。在侵染细胞周围起化学屏障作用，阻挡病原菌的进一步侵染。③ 病原物对植保素的诱导是非专一性的，致病的病原菌和非致病的小种都能诱导植保素的形成。一些非生物的因子(如紫外光、重金属等)也可能诱导植保素形成。 （２）积累木质素
感病时植物细胞壁的木质化，为阻止病原菌进一步侵染提供了有效的保护圈。木质化增强了寄主细胞的抗酶溶解作用；木质化限制真菌酶和毒素从真菌向寄主扩散，同时限制了水和营养物质从寄主向真扩散；木质素增加了细胞壁抗真菌穿透能力；木质素形成过程产生的低Mr酚类前体、多聚作用时产生的游离基能钝化真菌的膜、酶和毒素；
（３）促进PR积累
植物感病侵染初期，正常氮代谢被破坏，植物蛋白质含量增加，同时合成新蛋白— ―病程相关蛋白‖（PR）。 （４）合成次生代谢酶如PAL等。
PAL（苯丙氨酸脱氨脱氢酶）是次生代谢中的重要调节酶，其活性受许多内、外因素的控制。病菌侵染会引发PAL基因加速表达，促进酚类物质的合成，增强抗病能力。
这些抗性物质和酶有的能增强植物细胞壁的强度，有的能分解病菌细胞壁，有的对病菌有毒性，因而起到强化自身的保护结构以及杀灭或抑制病菌生长的作用。
4、逆境蛋白的产生于植物抗性
高等植物的生存依赖于它们适应环境的能力、受环境影响改变基因表达的模式以及对外界信息做出的应答。低温、干旱、盐渍、紫外辐射、病原体侵染、机械损伤等都会诱导植物防御基因表达，并通过这些基因产物来适应或抵抗各种逆境。
①HSP 基因：编码 80~90、65~75、15~30kD几种热激蛋白。热胁迫时，HSF单体在核内组装成三聚体，与DNA的HSE（热激元件）结合，刺激HSP-mRNA转录，翻译成HSP。HSP参与生物体内新生肽的运输、折叠、组装、定位以及变性蛋白的复性和降解。HSP维持变性蛋白质的可溶性，使变性蛋白重新折叠成有活性的构象，提高蛋白质（酶）热稳定性。
②低温诱导基因：植物经低温诱导能使某些特定的基因活化，表达合成一组新蛋白。同工蛋白（isoform）、抗冻蛋白（AFP）、类脂转移蛋白（LTP）、胚胎发育
晚期丰富蛋白（LEA）、抗冻蛋白（AFP）等。
抗冻蛋白能降低细胞间隙体液冰点的糖蛋白。拟南芥中的冷调节蛋白 COR6.6、油菜的BN28 蛋白与鱼类抗冻蛋白有同源性，体外实验表明冷调节蛋白能减少冻融过程对类囊体膜伤害。拟南芥叶绿体的 CORl5 蛋白在体外能有效地防止乳酸脱氢酶因冰冻而失活，其效率较蔗糖高出106倍，较其它蛋白高102倍～103倍 。 ③水分逆境诱导的基因：水分胁迫会诱导一些特定的基因表达，合成新蛋白质——水分胁迫蛋白(water stress protein)。这类蛋白质多数是高度亲水的，能增强原生质的水合度，起到抗脱水的作用。水分胁迫蛋白的功能可能还包括对膜结构的保护、恢复一些蛋白质的活性和形成特定的水、离子通道 (如水孔蛋白)，改变或调节液泡和细胞质中的ψs等。
④创伤诱导的基因： 植物受伤后一些基因往往被诱导表达，如土豆中的蛋白酶抑制剂II基因，其表达产物抑制多种微生物和昆虫蛋白酶活性。
⑤病菌感染诱导的基因：病原物侵染能刺激植物致病相关基因表达，合成与正常组织不同的新蛋白，称为―病程相关蛋白‖（PR）。几丁质酶基因、葡聚糖酶基因、PAL基因 、CHS基因等。 5、简述高等植物的基因结构
高等植物基因主要由4个结构区域组成：①5’上游区；②5’非翻译区；③编码区；④3’非翻译区。