浙江杭州生物学竞赛集训营讲义植物生理学

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1、植物生理学一、植物的水分生理（一）关键概念水的偏摩尔体积在温度、压强及其他组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1摩尔水时，对体系体积的增量（VW）。水势相同温度下在一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差数（）。衬质势由于细胞亲水性物质和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值（）。压力势在植物组织细胞中由于静水压的存在而增加的水势值（）。渗透势由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值（）。代谢性吸水利用呼吸作用释放出的能量，使水分经过质膜而进入细胞的过程。蒸腾效率植物在一定生长期内积累的干物质与同时间内蒸腾消耗的水量的比值。一般植物蒸腾

2、失水1Kg约积累干物质1-8克。蒸腾系数植物在一定生长时期内的蒸腾失水量与其干物质积累量的比值，一般用产生1克干物质所需散失的水量克数表示，又称需水量萎蔫植物在水分亏损严重时，细胞失去膨胀状态，叶子和幼茎部分下垂的现象称为萎蔫。若降低蒸腾即能使萎蔫的植物消除水分亏缺，恢复原状的称为暂时萎蔫。如通过降低蒸腾仍不能使萎焉的植物消除水分亏缺、恢复原状的，称为永久萎蔫。萎蔫系数植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存留的水分含量（以土壤干重的百分率计）。萎蔫系数依土壤不同而异，粘土的萎蔫系数比砂土的高。水分临界期植物对水分不足特别敏感的时期。各种作物的水分临界期都是转向生殖的阶段

3、，如小麦是孕穗至抽穗期，玉米是开花至乳熟期。（二）解题指导1.用蔗糖溶液测知甲、乙两个细胞的初始质壁分离时的外液浓度分别为0.25M和0.35M，若两个细胞相邻，试判断在25℃条件下细胞间水分的移动方向，甲、乙两细胞的水势（）、渗透势（）和压力势（）分别为多少大气压？多少巴？答：初始质壁分离时，细胞浓度=外液浓度根据公式P=iCRTP甲细胞的=-6.11大气压=1.013×（-6.11）=-6.19（巴）乙细胞的×0.35×0.08207×(273+25)=-8.56大气压=1.013×(-8.56)=-8.67（巴）因为所以由于乙细胞水势低于甲细胞，所以水分从

4、甲细胞向乙细胞移动。2.一个细胞的巴，在初始质壁分离时的巴，设该细胞在初始质壁分离时比原来体积缩小4%，计算其原来的和各为多少巴？答：原细胞体积为100%，初始质壁分离时为原体积的96%，根据公式P1V1=P2V2100%·所以巴因为所以（巴）答：该细胞原来的渗透势为-15.36巴，压力势为7.36巴。18/183.土壤里的水从植物的哪部分进入植物，又从哪部分离开植物，其间的通道如何？动力如何？答：根毛→根的皮层→根中柱→根的导管→茎的导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙与气孔下腔→大气。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

5、细胞间的水分运输主要靠渗透。4.论述有关气孔开关的无机离子吸收学说？答：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+交换泵主动地把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。5.在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些？答：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，在农业生产中要根据

6、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。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。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，可作为灌溉用水量的参数。6.扼要回答下列问题：（1）植物如何维持其体温的相对恒定？（2）植物受涝后，叶子萎蔫或变黄的原因？（3）为什么在代谢旺盛的部位含自由水多？（4）低温抑制根系吸水的主要原因是什么？（5）植物叶片水势的日变化如何？答：（1）植物在阳光直接照射下，即使是在炎夏，只要

7、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。（2）作物受涝反而表现出摧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，因而阻障吸水；长时间受涝，就会导致根部形成无氧呼吸，产生和累积较多的酒精，根系中毒受伤，吸水更少，叶片萎蔫变质，甚至引起植株死亡。（3）在代谢旺盛的植物部位，其自由水含量高。这是因为自由水可使原生质是溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行。水是许多重要代谢过程（光合作用、呼吸作用、物质合成、降解等）的反应物质，

8、水又是酶催化和物质吸收和