53、土壤里的水从植物的哪部分进入植物,双从哪部分离开植物,其间的通道如何?动力如何? 水分进入植物主要是从根毛——皮层——中柱——根的导管或管胞——茎的导管或管胞——叶的导管或管胞——叶肉细胞——叶细胞间隙——气孔下腔——气孔,然后到大气中去。在导管、管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压,其中蒸腾拉力占主导地位。在活细胞间的水分运输主要靠渗透。
54、植物受涝后,叶片为何会萎蔫或变黄?
植物受涝后,叶子反而表现出缺水现象,如萎蔫或变黄,是由于土壤中充满着水,短时期内可使细胞呼吸减弱,根压的产生受到影响,因而阻碍吸水;长时间受涝,就会导致根部形成无氧呼吸,产生和累积较多的乙醇,致使根系中毒受害,吸水更少,叶片萎蔫变质,甚至引起植株死亡。 55、植物如何维持其体温的相对恒定?
植物在阳光照射下,即使在炎夏,只要水分的吸收与蒸腾作用能正常进行,就可使植物体及叶面保持一定的温度而不受热害。这是因为水具有高比热、高汽化热,通过蒸腾作用可散失大量热量的缘故。
57、低温抑制根系吸水的主要原因是什么?
低温降低根系吸水速度的原因是(1)水分本身的粘度增大,扩散速度降低;原生质粘度增大。(2)水分不易透过原生质;呼吸作用减弱,影响根压;根系生长缓慢,有碍吸收表面积的增加。(3)另一方面的重要原因,是低温降低了主动吸水机制中所依赖的活力。
59、简述有关气孔开闭的无机离子(K+)吸收学说。
七十年代初期研究证明,保卫细胞中K+的积累量与气孔开关有密切的关系。在光照下保卫细胞内叶绿体通过光合磷酸化形成ATP,ATP在ATP酶的作用下水解,释放的能量可以启动位于质膜上的H+/K+交换主动地把K+吸收到保卫细胞中,保卫细胞内K+浓度增加,水势降低,促进其吸水,气孔就张开。在黑暗中,则K从保卫细胞中移出膜外,使保卫细胞水势增高,因而失水引起气孔关闭。
61、有A、B两个细胞,A细胞的4a=-10bPa,4p=4×105Pa, B细胞的4?=-b×105Pa,4p=3×105,请问:(1)A、B两细胞接触时,水流方向如何?(2)在28oC时,将A细胞放入0.12mol·kg-1(质量摩尔浓度)蔗糖溶液中,B细胞放入0.2mol·kg-1蔗糖溶液中。假设平衡时两细胞的体积没有变化,平衡后A、B两细胞的4w、4a和4p各为多少?如果这时它们相互接触,其水流方向如何?
(1)由于B细胞水势高于A细胞的,所以水从B细胞流入A细胞; (2)A细胞:4w =-3×105Pa,4?=-10bPa,4p=7×105Pa ;
B细胞:4w =-5×105Pa,4?=-b×105Pa,4p=105Pa, 水从细胞流向B细胞。
62、假定土壤的渗透势和衬质势之和为-105Pa,生产在这种土壤中的植物4w 、4s和4p各为多少?如果向土壤中加入盐溶液,其水势变为-5×105Pa ,植物可能会出现什么现象?
达到平衡时,根的4w =-105Pa ,4s=-10bPa,4p=9×105Pa。当土壤水势为-5×105Pa时,因为根中的水分流向土壤,植物可能全发生萎蔫。
64、简述植物叶片水势的日变化
(1)叶片水势随一天中的光照及温度的变化而变化。(2)从黎明到中午,在光强及温度逐渐增加的同时,叶片失水量逐渐增多,水势亦相应降低;(3)从下午至傍晚,随光照减弱和温度逐渐降低,叶片的失水量减少,叶水势逐渐增高;(4)夜间黑暗条件下,温度较低,叶片水势保持较高水平。
65、植物代谢旺盛的部位为什么自由水较多?
(1)因为自由水可使细胞原生质里溶胶状态,参与代谢活动,保证了旺盛代谢的正常进行;(2)水是许多重要代谢过程的反应物质和介质,双是酶催化和物质吸收与运输的溶剂;(3)水能使植物保持固有的姿态,维持生理机能的正常运转。所以,植物体内自由水越多,它所点的比重越大,代谢越旺盛。
66、简述气孔开闭的主要机理。
气孔开闭取决于保卫细胞及其相邻细胞的水势变化以及引起这些变化的内、外部因素,与昼夜交替有关。在适温、供水充足的条件下,把植物从黑暗移向光照,保卫细胞的渗透势显著下降而吸水膨胀,导致气孔开放。反之,当日间蒸腾过多,供水不足或夜幕布降临时,保卫细胞因渗透势上升,失水而缩小,导
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致气孔关闭。
气孔开闭的机理复杂,至少有以下三种假说:(1)淀粉——糖转化学说,光照时,保卫细胞内的叶绿体进行光合作用,消耗CO2,使细胞内PH值升高,促使淀粉在磷酸化酶催化下转变为1-磷酸葡萄糖,细胞内的葡萄糖浓度高,水势下降,副卫细胞的水进入保卫细胞,气孔便张开。在黑暗中,则变化相反。(2)无机离子吸收学说,保卫细胞的渗透系统亦可由钾离子(K+)所调节。光合磷酸化产生ATP。ATP使细胞质膜上的钾-氢离子泵作功,保卫细胞便可逆着与其周围表皮细胞之间的离子浓度差而吸收钾离子,降低保卫细胞水势,气孔张开。(3)有机酸代谢学说,淀粉与苹果酸存在着相互消长的关系。气孔开放时,葡萄糖增加,再经过糖酵解等一系列步骤,产生苹果酸,苹果酸解离的H+可与表皮细胞的K+交换,苹果酸根可平衡保卫细胞所吸入的K+。气孔关闭时,此过程可逆转。总之,苹果酸与K+在气孔开闭中起着互相配合的作用。
68、什么叫质壁分离现象?研究质壁分离有什么意义?
植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象称为质壁分离。在刚发生质壁分离时,原生质与细胞壁之间若接若离。称为初始质壁分离。把已发生质壁分离的细胞置于水势较高的溶液和纯水中,则细胞外的水分向内渗透,使液泡体积逐渐增大因而原生质层与细胞壁相接触,恢复原来的状态,这一现象叫质壁分离复原。
研究质壁分离可以鉴定细胞的死活,活细胞的原生质层才具半透膜性质,产生质壁分离现象,而死细胞无比现象;可测定细胞水势,在初始质壁分离时,此时细胞的渗透势就是水势(因为此时压力势为零):还可用以测定原生质透性、渗透势及粘滞性等。 70、分析产生下列实验结果的机理
生长旺盛的麦苗在适温、高温条件下:(1)加水,有吐水现象;(2)加20%Nacl无明显吐水;(3)冷冻处理,无明显吐水
(1)根吸水大于蒸腾,叶内水通过水孔排出;
(2)外液水势低,影响根系吸水,故不发生吐水现象;
(3)冷冻低温使根系呼吸降低、根系吸水减少,不发生吐水现象。 89、在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些?
(1)作物从幼苗到开花结实,在其不同的生育期中的需水情况不同。所以,在农业生产中根据作物的需水情况合理灌溉,既节约用水,又能保证作物对水分的需要。(2)其次,要注意作物的水分临界期,一般在花粉母细胞、四分体形成期,一定要满足作物水分的需要。(3)其三,不同作物对水分的需要量不同,一般可根据蒸腾系数的大小来估计其对水分的需要量。以作物的生物产量乘以蒸腾系数可大致估计作物的需水量,可作为汇聚灌溉用水量的参数。
77、支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据?并解释之。
(1)选择吸收。不同的离子载体具有各自特殊的空间结构,只有满足其空间要求的离子才能被运载过膜。由于不同的离子其电荷量和水合半径可能不等,从而表现出选择性吸收。例如,细胞在K+和Na+浓度相等的一溶液中时,即使二离子的电荷相等,但它们的水合半径不等,因而细胞对K+的吸收远大于对Na+的吸收。
(2)竞争抑制。Na+的存在不影响细胞对的K+吸收,但同样是第一主族的+1价离子Rb+的存在,却能降低细胞对K+的吸收。这是因为不仅Rb+所携带的电荷与K+相等,而且其水合半径也与K+的几乎相等,从而使得Rb可满足运载K的载体对空间和电荷的要求,结果表现出竞争抑制。 (3)饱和效应。由于膜上载体的数目有限,因而具有饱和效应。 78、N肥过多时,植物表现出哪些失调症状?为什么?
叶色墨绿,叶大而厚且易披垂、组织柔嫩、茎叶疯长、易倒伏和易感病虫害等。这是因为N素过多时,光合作用所产生的碳水化合物大量用于合成蛋白质、叶绿素和其它含氮化合物,使原生质含量大增,而用于合成细胞壁物质(纤维素、半纤维素和果胶物质等)的光合产物减少。这样一来,由于叶绿素的合成增加,因而表现出叶色墨绿;原生质的增加使细胞增大,从而使叶片增大增厚,再加上原生质的高度水合作
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用和细胞壁机械组织的减少,使细胞大而薄,且重,因而叶片重量增加,故易于披垂;由于光合产物大理用于原生质的增加,而用于细胞壁物质的合成减少,因而表现出徒长和组织柔嫩多汁,其结果就是易于倒伏和易感病虫害。
79、为什么将N、P、K称为肥料的三要素?
因为植物对N、P、K这三种元素的需要量较大,而土壤中又往往供应不足,成为植物生长发育的明显限制因子,对于耕作土壤更是如此。当向土壤中施加这三种肥料时,作物产量将会显著提高。所以,将N、P、K称为肥料的三要素。 80、肥料适当深施有什么好处?
因为表施的肥料氧化剧烈,且易于流失和挥发,对NH4?N肥尤其如此。所以,肥料适当深施可减少养分的流失、挥发和氧化,从而增加肥料的利用率,并使供肥稳而久。此外,植物根系生长具有趋肥性,所以肥料适当深施还可使作物根系深扎,植株健壮,增产显著。
81、为什么在石灰性土壤上施用NH4?N时,作物的长势较施用No3?N的好?
因为在石灰性土壤的高pH条件下,磷和大部分微量元素的有效性很低,而NH4?N一般为生理酸性盐,它可使根际的pH下降,增加这些元素的有效性,No3?N一般为生理碱性盐,它可使pH上升,进一步降低这此无元素的有效性,所以在石灰性土壤上施用NH4?N时,作物的长势较施用No3?N的好。
82、为什么叶中的天冬酰胺或淀粉含量可作为某些作物施用N肥的生理指标?
因为当N素供应过量时,某些作物就将多余的N以天冬酰胺的形式贮备起来,这也可消除NH3对植物的毒害作用;某些作物则大量消耗光合产物用以同化N,而用以合成淀粉的光合产物减少,叶中淀粉含量下降。当N素供应不足时,则叶中天冬酰胺的含量很低或难以测出,有的作物由于用于N同化的光合产物减少,结果叶中的淀粉含量增加。正因为某些作物叶片中的天冬酰胺或淀粉的含量随N素丰缺的变化而变化,所以,叶中的天科酰胺或淀粉含量可用为某些作物施用N肥的生理指标。
83、某实验室正在进行必需元素的缺素培养,每一培养缸中只缺一种元素,其中有三缸未注明缺乏何种元素,但缺乏症状已表现出来:
第一缸植物的老叶叶尖和叶缘呈枯焦状,叶片上有褐色斑点,但主脉附近仍为绿色。 第二缸植株的老叶叶脉间失绿,叶脉清晰可见;
第三缸植株的症状也是老叶失绿,但失绿叶片的色泽较为均一,只是叶尖和中脉附近较严重些。 根据上述缺素症状,你能判断出各培养缸中最可能缺乏的元素吗? 第一缸缺K;第二缸缺Mg;第三缸缺N;
84、举出10种元素,说明它们在光合作用中的生理作用。 (1)N:叶绿素、细胞色素、酶类和膜结构等的组成成分。
(2)P:NADP为含磷的辅酶,ATP的高能磷酸键为光合碳循环所必需;光合碳循环的中间产物都是含磷酸基因的糖类,淀粉合成主要通过含磷的ADPG进行;促进三碳糖外运到细胞质,合成蔗糖。 (3)K:气孔的开闭受K+泵的调节,K+也是多种酶的激活剂。 (4)Mg:叶绿素的组成成分,一些催化光合碳循环酶类的激活剂。
(5)Fe:是细胞色素、铁硫蛋白、铁氧还蛋白的组成成分,促进叶绿素合成。 (6)Cu:质兰素(PC)的组成成分。 (7)Mn:参与氧的释放。 (8)B:促进光合产物的运输。
???????(9)S:Fe-S蛋白的成分,膜结构的组成成分。
(10)C:光合放氧所需(或Zn :磷酸酐酶的组成成分等)。
85、NO3-进入植物之后是怎样运输的?在细胞的哪些部分、在什么酶催化下还原成氨?
植物吸收NO3-后,可以在根部或枝叶内还原,在根内及枝叶内还原所占的比值因不同植物及环境条件而异,苍耳根内无硝酸盐还原,根吸收的NO3-就可通过共质体中径向运输。即根的表皮 皮层 内皮层 中柱薄壁细胞 导管,然后再通过根流或蒸腾流从根转运到枝叶内被还原为氨,再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质,在光合细胞内,硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下,在细胞质内进行的,亚硝酸还原为氨则在亚硝酸还原酶催化下在叶绿体内进行。在农作物中,硝酸盐在根内还原的量依下列顺序递减;大麦 >向日葵>玉米>燕麦。同一植物,在硝酸盐的供应量的不同时,其还原部位不同。例如在豌豆的枝叶及根内硝酸盐还原的比值随着NO3- 供应量的增加而明显升高。 86、是谁在哪一年发明了溶液培养法?它的发明有何意义?
1859年克诺普和费弗尔创立了溶液培养法,变称水培法,是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。由于溶液培养法对每一种矿质元素都能控制自如,所以能准确地肯定植物必需的矿质元素种类,从确定了植物的16种必需元素,为化学肥料的应用奠定了理论基础。这种培养技术不仅适用于实验室研究用,并逐渐广泛用于农业生产。如在沙漠地带采用溶液培养法生产蔬菜,以满足人民生活的需要。 87、固氮酶有哪些特性?简述生物固氮的机理。
固氮酶的特性:(1)由Fe-蛋白和Mo-Fe-蛋白组成,两部分同时存在才有活性。(2)对氧很敏感,氧分压稍高就会抑制固氮酶的固氮作用,只有在很低的氧化还原电位的条件下才能实现固氮过程。(3)具有对多种底物起作用的能力。(4)是固氮菌的固氮作用的直接产物。NH3的积累会抑制固氮酶的活性。
生物固氮的机理可归纳为以下几点:(1)固氮是一个还原过程,要有还原剂提供电子,还原一分子N2为两分子NH3,需要6个电子和6个H+。在各种固氮微生物中,主要电子供体有丙酮酸、NADH、NADPH、H2,电子载体有铁氧还蛋白(Fd)、黄素氧还蛋白(Fld)等。(2)固氮过程需要能量。由于N2具有键能很高的三价键(N≡N),要打开它需要很大的能量。大约每传递两个电子需4—5个ATP,整个过程至少要12—15个ATP。(3)在固氮酶作用下,把氮素还原成氨。 88、设计一个实验证明植物根系对离子的交换吸附。
(1)选取根系健壮的水稻(可小麦等)幼苗数株,用清水漂洗根部,浸入0.1%甲烯蓝溶液中2—3分钟,将已被染成蓝色的根系移入盛有蒸馏水的烧杯中,摇动漂洗数次,直到烧杯中的蒸馏水不再出现蓝色为止。
(2)将幼苗分成数量相等的两组,一组根系浸入蒸馏水中,另一组根浸入10%氯化钙溶液中,数秒钟后可见氯化钙溶液中的根系褪色,溶液变蓝,而蒸馏水中的根系不褪色,水的颜色无变化或变化很小。这说明根系吸附的带正电荷的甲烯蓝离子与溶液中的钙离子发生了交换吸附,甲烯蓝离子被交换进入溶液中,使溶液变蓝。
89、在含有Fe、K、P、Ca、B、Mg、Cu、S、Mn等营养元素的培养液中培养棉花,当棉苗第四片叶展开时,在第一片叶上出现了缺绿症,问该缺乏症是由于上述元素中哪种元素含量不足而引起的?为什么?
是由于Mg的含量不足而引起的。在上述元素中能引起缺绿症的元素有Mg、Cu、S、Mn。这四种元素中只有Mg是属于再利用元素,它的缺乏症一般表现在老叶上;而Cu、S、Mn属于不能再利用元素,它们的缺乏症表现在嫩叶上。当棉苗第四叶(新叶)展开时,在第一片叶(老叶)上出现了缺绿症,可见缺乏的是再利用元素Mg而不是其它。
90、Levitt提出的植物矿质元素主动吸收的四条标准是什么?
(1)转动速度超过根据透性或电化学势梯度所推算出的速度。(2)当转动已达到最终的稳衡状态时,膜两侧的电化学势并不平衡:(3)被转动离子或分子的量与所消耗的代谢能之间有一定的量的关系;(4)转动的机理一定依赖于细胞的活动。
91、钾在植物体内的生理作用是什么?举例说明。
钾不是细胞的结构成分,但它是许多酶的活化剂。目前已知K+在细胞内可作为60多种酶的活化剂。
例如谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、苹果酸脱氢酶、丙酮酸激酶等,所以K+在蛋白质代谢、碳水化合物代谢及呼吸作用中有重要作用。钾在细胞中是构成渗透势的重要成分,对水分的吸收、转动有重要作用;K+还能调节气孔开闭,从而调节蒸腾作用。此外,在光合电子传递和线粒体内膜电子传递中,K+可用对应离子向相反的方向转移到膜的一侧,从而维持了跨膜的H+梯度,促进了光合磷酸化和氧化磷酸化的进行。K+可以促进碳水化合物的运输,特别是对块茎,块根作物施用K+肥可有效提高块根、块茎的产量。钾还可以提高作物的抗旱性和抗倒伏能力。
95、溶液培养的番茄在第一朵花开放4周后,用50μg/gβ-萘氧乙酸(NOA)+30μg/gGA3处理其花序。或者,先用10μg/g玉米素(Z)处理蓓蕾,在开花4周后再50μg/g(NOA) +30μg/g处理花序。生长一段时间后,测定番茄根和果实的鲜重,结果如图A、B、C所示,请从此项研究中得出适当结论。
对照实验表明,番茄根和果实的鲜重成负相关,主要原因是二者竞争有限的营养物质;B实验表明NOA和GA3处理不能改变对照中果实与根竞争营养的关系;C实验表明,玉米素处理后,根和果实的鲜重成正相关,由此可见,玉米素影响营养物质的分配。
96、研究结果如下图所示,豌豆上胚轴细胞的膜电势因为用氰物化处理(A)和随后除去氰化物(B)而发生变化,你如何解释这一研究结果?
(1)氰化物可逆降低膜电势;(2)膜电势中,约-70mV对氰化物敏感,另一部分(约—60mV)则不敏感;因为氰化物抑制细胞的呼吸作用,所以,膜电势的高低可能与细胞的能量代谢有关。
97、在250C下,将小麦根浸在含苞K+、Na+、NO3-、Cl-等离子混合液中,24小时达平衡状态。测得根与外部溶液之间的电势差为-110mV 。其中K+、Na+ 在根组织中的实际浓度分别为73和8μg/g。请计算 判定根对 K+、Na+是主动或被动吸收(1.865之反对数值为73)?
K+:被动吸收; Na+:主动吸收;
98、如何用楞斯特方程判断一个转运过程是主动吸收还是被动吸收?
一种方法是在已知外界溶液中各种离子浓度的情况下,测定植物根内部与外界溶液之间的电势差,然后根据楞斯特方程计算根内离子的浓度。方法是在250C 下,将离体根浸在溶液中24小时,使达到稳衡状
EZ态后,再进行化学分析。计算公式如下:lg内部浓度/外部浓度=-59。如果测得的数值与计算值相等或相近,即不发生主动吸收;如果测得的数值大于计算值,则表示发生了这种离子的主动积累;如果实测值小于计算值,则表示发生了主动排出。另外,也可以在已知外界盐溶液浓度的水溶液中,经过一段时间后,分析测定细胞内的各种离子浓度,并根据楞斯特方程计算原生质膜和液泡膜内外两侧的电势差(⊿E),同时直接测定它们的⊿E ,如果⊿E 的实测值与计算值相等,就表示没有主动传递。即发生了被动吸收;如果两者不等,那么一定发生了主动传递(主动积累或主动排出)。
99、为什么在生产实际中常将磷肥,特别是过磷酸钙或钙镁磷肥作为基肥或种肥而不作为追肥? 因为过磷酸钙或钙镁磷肥效很慢,一进难于被植物吸收利用,但磷肥易于吸附在土壤胶体上而不易被淋失,其有效性可以保持很长时间。所以,磷肥特别是肥效很慢的过磷酸钙或钙镁磷肥在生产实际中常用用基肥或种肥而不用作追肥。
100、影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些?
1、温度,在一定温度范围内,随土温升高而加快;
2、通气状况,在一定范围内,氧气代应越好,吸收矿质越多; 3、溶液浓度,在较低浓度范围内,随浓度升高而吸收增多。 101、何为根外营养?其结构基础是什么?它有何优越性?
植物地上部分吸收矿物养料之过程叫做根外营养。其结构基础是外连丝。其优越性表现在:在作物生育后期吸肥能力衰退时,或营养临界期时,可以之外补充营养;可避免一此肥料(如磷肥)的土壤固定;补充植物所需微量元素,此法用量少、见效快。