1、高级植物生理学复习题 2018-12-281、试述质子驱动力的产生过程及其作用。答：（1）质子驱动力的产生根据 ATP 的利用或形成主要包括以下两种类型：第一种产生方式是，水解 ATP 产生。质子泵通过水解 ATP 和 PPi，把 H+逆电化学势梯度泵入膜内，从而使得膜两测的电位不等，形成跨膜质子驱动力，该质子驱动力而后会驱动溶质的跨膜次级主动运输。如在液泡膜中的质子驱动力产生方式（H +-ATP 酶或 H+-焦磷酸酶作用）。第二种产生方式是，其他方式产生，但最终转化生成 ATP。如线粒体中氧化电子传递过程 NADH 释放的电势能在质子泵的作用下形成 H+的电化学梯度，产生质子驱动力；再如类囊
2、体膜光合电子传递过程中水分子裂解产生质子放在内囊体腔内，产生质子驱动力。最后线粒体和类囊体膜上产生的质子驱动力均利用 ATP 合成酶形成 ATP。（H +-ATP 酶作用）（2）作用：是驱动次级主动转运的动力来源，是液泡成为植物细胞内离子平衡的调节器的重要原因；为各种溶质(如阳、阴离子、氨基酸和糖类等 )分子的主动跨膜转运提供了动力；是驱动 ATP 生成最直接的因素；为各种养分离子的跨膜运输提供动力；有效的调节膜内外渗透压；有效地减少高浓度离子对植株造成的毒害作用。2、试述植物同化硝态氮的过程。答：植物吸收的硝态氮必须在体内经代谢还原同化成有机氮化合物才能被植物进一步加以利用。因为蛋白质的氮呈
3、高度还原状态，而硝酸盐的氮却是呈氧化状态的。NO 3-采用主动运输的方式通过细胞膜，植物体内 NO3-的还原反应是在细胞基质中（根部或叶片中）进行的。一般认为，硝酸盐还原按以下步骤进行：第一步，NO 3-在 NR（硝酸还原酶）的作用下被还原成亚硝酸盐。电子从 NAD(P)H 经 FAD、细胞色素b557 传至 Mo，最后还原 NO3-为 NO2-。第二步，NO 3-还原为 NO2-后，NO 2-被迅速转运到质体中，亚硝酸盐再经过 NiR（亚硝酸还原酶）催化还原生成 NH4+。还原过程需要消耗 H+，同时伴随产生 OH-，部分 OH-被排出体外，使外部介质 pH 升高。没有被还原的 NO3-则临
4、时贮存在液泡中。植物直接吸收的 NH4+与还原生成的 NH4+一起进入谷氨酸合成酶(GOGAT)循环反应生成谷氨酸(Glu)和谷氨酰胺(Gln)；进一步转化为天冬氨酸(Asp)和天安酰胺(Asn) ；最后形成体内其他所需的氨基酸或含氮化合物以供植物体的正常生长发育利用。3、质膜 NO3-转运系统的类型和作用特点。答：植物体内存在着 3 个主要的 NO3-吸收转运系统：（1）高亲和力 NO3-吸收转运系统 (HATS)作用特点：分为诱导型和组成型两种，诱导型对 NO3-有较高的亲和力，Km 和 Vmax 相对较高；组成型Km 和 Vmax 相对较低。（2）低亲和力 NO3-吸收转运系统 (LAT
5、S)作用特点：也存在诱导型继和组成型两种。表现出线性、无饱和的动力特征。（3）双亲和力 NO3-吸收转运系统。当外界 NO3-浓度较低时，根系吸收 NO3-主要依赖于 HATS；当外界 NO3-浓度高于 1mmol/L 时，主要依赖于LATS。HATS 和 LATS 存在相同的运输机制，都依赖 H+共运输的转运系统。4、土壤中磷的存在形式及植物根系对不同存在形式磷的吸收方式。答：（1）土壤中磷元素存在两种形式：有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的 20%50%；无机态磷：根据溶解度分为水溶性磷、弱酸溶性磷、难溶性的无机磷化合物（占全磷 50%80%）。（2）植物对磷的吸收：主动吸收
6、、被动吸收和胞饮作用。吸收方式：植物主要吸收无机磷，有机磷需要转化才能被吸收，在无机磷中正磷酸盐是其吸收的主要形式。H2PO4-最易被吸收，HPO 42-次之，PO 43-几乎不被吸收。植物在不同形态磷环境下，体内会形成相应的适应性机制。直接吸收偏磷酸和焦磷酸，被吸收后转化为正磷酸盐；直接吸收有机磷化合物。大麦、小麦和菜豆等作物能够吸收磷酸甘油和磷酸己糖，水稻能够吸收尿嘧啶、核苷酸和核酸。有的植物长有簇生根，簇生根能分泌质子、有机酸和酶类，从而活化土壤中难溶无机磷和有机磷，提高磷有效性，促进磷的吸收。5、离子通道运输的特点。答：离子通道是细胞膜上由通道蛋白形成的跨膜孔道结构，控制离子通过细胞膜
7、。属简单扩散。（1）顺电化学势梯度，不消耗能量，是一种被动的、单方向的跨膜运输；（2）对离子有选择透过性，一种通道通常只允许某一离子通过；（3）离子通过离子通道的扩散速率快，均在 106 个/s 以上；（4）通道蛋白多数不是持续开放的。通过对适应刺激做出响应控制开放与否。6、植物逆境蛋白的产生及其与抗性的关系。答：逆境蛋白是植物在各种逆境胁迫下诱导形成的或含量增加的蛋白质。逆境蛋白的产生是基因表达的结果，逆境条件使一些正常表达的基因被关闭，而一些与适应性有关的基因被启动，增强植物对逆境的适应性。从这个意义上讲，也是植物对多变外界环境的主动适应和自卫能力。植物在逆境条件下合成的逆境蛋白主要有：（
8、1）热激蛋白（HSPs），可以和受热激伤害后变性蛋白质结合，维持它们的可溶状态或使其恢复原有的空间构象和生物活性。热激蛋白也可以与一些酶结合成复合体，使这些酶的热失活温度明显提高。（2）低温诱导蛋白，亦称冷激蛋白，它与植物抗寒性的提高有关。由于这些蛋白具有高亲水性，所以具有减少细胞失水和防止细胞脱水的作用。（3）水分胁迫蛋白，有利于降低细胞的渗透势和防止细胞脱水，提高植物的抗盐性和抗旱性。（4）病程相关蛋白（PRs），与植物局部和系统诱导抗性有关，还能抑制真菌孢子萌发，抑制菌丝生长，诱导与其他防卫系统有关的酶的合成，提高其抗病能力。（5）其他逆境蛋白，缺氧环境下植物体内会产生厌氧蛋白；紫外线照
9、射会产生紫外线诱导蛋白；使用化学试剂会产生化学试剂诱导蛋白等等。逆境蛋白的产生也是交叉适应的结果，一种刺激（逆境）可使植物产生多种逆境蛋白。多种刺激可以使植物产生同样的逆境蛋白。但也有研究表明，逆境蛋白不一定就与逆境或抗性有直接关系。表现在以下方面：（1）有的逆境蛋白（如 HSPs）可在植物正常生长、发育的不同阶段出现，貌似与胁迫反应无关；（2）有的逆境蛋白产生的量与其抗性无正相关性。如同一植株上下不同叶片中病原相关蛋白量可相差达 11倍，但这些叶片在抗性上并没有显著差异；（3）许多情况下没有逆境蛋白的产生，但植物对逆境同样具有一定的抗性。7、植物的主动抗性的主要抗病因子及其作用。答：植物在环
10、境中受微生物持续攻击时不是被动的，一旦寄主的保卫屏障被破坏，植物也诱导细胞防卫反应，防止微生物定殖组织。主动抗性有三种形式：非亲和抗性；侵染诱发的抗病性；诱导抗性。无论是哪种形式的主动抗性，发挥抗病功能的都是防卫基因的产物。植物主动抗性的主要抗病因子有：（1）产生的抗菌物质：重新合成 植保素。一类低分子质量的抗病原微生物的化合物，可以抑制微生物的生长。普遍认为植物防御素的功能是专门起防御病斑扩散的作用。目前对类萜植物防御素和异黄酮类植物防御素研究最多。原有组分转化有毒物质。主要指由糖苷类化合物转化而成的抗菌物质。植物受伤后无毒糖苷由-葡糖苷酶水解成有毒内脂。诱导增加合成酚类物质。酚类物质有参与
11、植物生长和细胞壁的形成、抑制病原菌磷酸化酶、果胶酶、纤维素酶等的活性、参与合成植保素等的作用。（2）产生的水解酶类：几丁质酶、-1，3 葡聚糖酶等，几丁质酶和 -1 ，3 葡聚糖酶分别能够水解许多病原菌细胞壁的几丁质和 1，3-葡聚糖，轻则使菌丝停止生长，粗缩畸形，重则使菌丝消化。（3）细胞壁修饰产生：富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）、木质素和胼胝质，三种物质相互作用共同抵御病原菌入侵及进一步扩散。由于异黄酮类植物防御素、木质素以及酚类物质的生物合成都必须经过苯丙氨酸解氨酶的催化，所以苯丙氨酸解氨酶的活性与抗病性密切相关。（4）过敏反应 HR 涉及。脂氧合酶（LOX）的活性提高、活性氧的产生、防
12、卫反应基因的活化、膜损伤导致的细胞解体。最终使侵染部位组织迅速坏死，阻止病菌扩展。8、抗病基因与防卫反应基因的功能。答：防卫基因：直接或间接产物对病原增殖起限制作用；抗病基因：直接或间接产物与病原无毒基因产物认别，导致防卫基因的迅速表达。使植物表达抗病性的是防卫基因，而决定植物能否表现抗病性的是抗病基因。抗病基因功能：R 基因产物（ R 蛋白）识别 avr 基因编码蛋白（配体），识别后 R 蛋白再激活信号传导系统，从而启动植物的防卫反应来阻扰病原物的入侵。另外，R 基因应能迅速进化以适应病原新小种的出现。防卫反应基因功能：包括与抗病直接相关的基因和参与生长发育诱导防卫基因。防卫基因编码的蛋白质
13、参与植物对病原物的防卫反应。其不单单是为防卫反应而准备的，植物正常生活中也需定量表达。另外，抗病水平高低不仅要看防卫基因的表达时间和水平，还要看防卫基因的累加效应。抗病基因和防卫反应基因的区别还有：(1)抗病基因编码产物具有特异性，而防卫反应基因编码产物具有普遍性；(2) 抗病基因产物是植物防卫反应基因表达的直接或间接调节因子。9、植物细胞吸水的方式及细胞水势组成。答：（1）植物细胞吸水的方式：渗透性吸水主要方式。含有液泡的成熟植物细胞依赖这种渗透作用从细胞外吸水。吸涨吸水：在未形成液泡的细胞和干燥种子细胞中的亲水胶体靠吸涨作用吸水。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
14、胞的过程。成熟的植物细胞通过扩散、集流（依赖水孔蛋白）以及渗透作用吸水，未形成液泡植物细胞通过吸涨吸水。（2）细胞水势组成：一般认为，植物细胞水势（w ）至少受到三个组分的影响，即溶质势（s）、压力势（p）和衬质势（m ）。w= s+p+ms。指由于细胞液中的无机离子、糖类、有机酸、色素等溶质的存在降低了水的自由能而使细胞水势降低的值。恒为负值。p。由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值叫做细胞的压力势。一般情况下为政治。质壁分离时 p=0，剧烈蒸腾，质壁分离前夕 p0。m。由于细胞胶体物质（蛋白质、淀粉和纤维素等）的亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低的值。具有液泡的成熟细胞
15、m 趋于 0。但对于未形成中央大液泡的分生组织细胞、风干种子内细胞等，其 m 很低，是其水势组成的主要部分。10、气孔结构与功能的适应性表现。答：一般植物的气孔由一对保卫细胞围成，有些植物中保卫细胞与临近细胞或副卫细胞围组成气孔复合体。气孔结构与功能的适应性表现在以下几个方面：（1）大多数双子植物和许多单子叶植物、裸子植物、蕨类和藓类的保卫细胞为肾形，而禾本科植物和几种苔草(莎草科) 的保卫细胞为哑铃形。保卫细胞的壁有弹性，胞壁厚度不同、微纤丝与胞壁相连是保卫细胞不均匀膨胀和气孔运动中形状改变的主要决定因素。（2）保卫细胞壁的特化和气孔运动关系：果胶质。保卫细胞壁富含果胶质、胼胝质和木质素等，
16、对气孔运动中大量离子出入保卫细胞，特别是对K+的快速转运有重要意义。壁角质层。保卫细胞的蜡质沉淀少而角质层较厚，厚薄不一，通常在外侧壁厚，有阻止水分丢失的功能。胞间连丝和外壁胞质连丝。在保卫细胞发育时和相邻表皮细胞间存在胞间连丝，是同化物和离子交换的通道。（3）质膜。质膜有内向折叠，可能发生对离子或分子物质的胞饮或分泌作用。质膜形成的有被小泡和囊泡，在气孔开闭时可以调节质膜的表面积、控制质膜上的泵、离子通道、受体等的密度。质膜上存在多种特殊蛋白质，如各种结合蛋白、泵、离子通道等，这些特殊结构是保卫细胞接收和转导信号、控制离子出入的机构。（4）叶绿体。多数植物的保卫细胞中叶绿体，内含大量淀粉粒，
17、可参与渗透势调节。叶绿体的光合磷酸化也可为气孔运动提供部分能源。（5）线粒体。保卫细胞含大量线粒体，为气孔的开放和关闭提供能量。（6）细胞骨架微管和微丝。细胞骨架在保卫细胞发育和分化中起重要作用，微管决定保卫细胞壁纤维素微纤丝的走向（7）核。保卫细胞的体积小，核所占的体积比大。肾形保卫细胞的核通常位于细胞中部，靠近腹壁；哑铃形保卫细胞中有长形核，从球状部分的一端到另一端。（8）液泡。液泡的大小和形状随气孔运动发生变化；另外，液泡膜上有 Ca2+和 Mg2+等离子通道，在积累离子和产生膨压方面具有极其重要的功能。11、试述 WUE 的表达方式、提高作物 WUE 的技术途径。答：（1）水分利用效率
18、(WUE)也称水分生产率，是表示作物水分吸收利用过程效率的一个指标。植物本身的水分利用效率可分为三个层次来研究：叶片水平。取决于光合速率与蒸腾速率的比值，是植物消耗水分形成干物质的基本效率。是计算 WUE的基础。群体水平。为作物群体 CO2 净同化量与蒸腾量之比，也即群体 CO2 通量和作物蒸腾的水汽通量之比。产量水平。为单位耗水量的产量，产量可表示为净生产量或经济产量。（2）提高作物 WUE 的技术途径：减少地面水的蒸发、渗漏、流水，增强土壤根层水的入渗；增强对土壤根层储水的利用；提高植物 WUE。如选择抗旱作物品种、旱地施肥、补充灌溉以及应用抗蒸腾剂等举措均是上述技术途径的具体方法。总之，
19、提高作物 WUE 的途径有两个方面： 不降低作物产量的情况下大幅度减少作物的蒸腾量；不增加作物耗水情况下大幅度增加作物产量。12、列举描述植物水分状态的指标。答：植物水分状态的指标根据研究对象不同分为三类：（1）以土壤为对象：土壤水势或土壤相对含水量。（2）以环境为对象：蒸汽实际蒸发量。（3）以植物为对象：形态指标：叶色；叶角；叶片卷曲程度等。生理指标：叶、茎水势；叶片相对含水量；气孔平均开张度；蒸腾速率；叶温；植株生理电阻变化等。另外，植物木质部气穴现象可作为一个特殊的植物响应应用于自动灌溉系统的研发。13、光质对植物形态建成的调控作用。答：受光诱导和调节的发育过程称为植物的光形态建成。光质
20、生物学反应具复杂性，不同种类植物、不同发育年龄或器官对同一光质反应不尽相同。（1）红光：通过光敏色素影响植物生长发育的很多过程。如需光种子的萌发；抑制茎过度伸长，促进横向分枝；促进叶子展开；花色素、叶绿素形成等，解除黄化最有效。远红光可逆转红光的作用。（2）蓝紫光：对植物生长特别是茎的生长有强烈的抑制作用，缩小叶面积，降低相对生长率，因此生长在黑暗中的苗为黄化苗。也在植物的向光性中起作用；（3）紫外光：紫外辐射减少植物叶面积、抑制下胚轴伸长、降低光合作用和生产力，使植物易受病原体攻击，但是可以诱导类黄酮合成及防御机制。高山上的植物矮小就与紫外光抑制生长有关。光对植物生长和形态建成的直接作用（也
21、称光范型作用）是一种低能反应，只曝露短暂的光即可完成，与光敏色素有关。14、光受体的种类及其各自的功能。答：已知 3 种光受体：1)光敏色素。接收红光及远红光信号；包括 Pr 和 Pfr 两种类型。目前发现 60 多种酶或蛋白质受光敏色素调节，参与 200 多个反应，可参与调节光敏色素调节叶子的睡眠运动、监测日长、使植物适应光质的变化、满足籽粒小的种子萌发对 R:FR 的需求等。2)蓝光受体。接收蓝光和 330390nm 近紫外光；包括隐花色素、向光素和玉米黄质。蓝光受体可以参与调节植物的向光性、抑制茎的伸长、促进花色素积累、促进气孔张开、调节基因表达、调节昼夜节奏等活动。3)紫外光-B 受体
22、。接收 280320nm 紫外光。对生长有抑制作用。包括植株矮化、叶面积减小、气孔关闭、叶绿体结构破坏、Chl 和 Car 含量下降、PSII 电子传递受阻、类黄酮和花色素苷合成增强等。15、光敏素在植物生态适应中的作用答：光敏素在植物生态适应中的作用包括以下几个方面：（1）调节叶子的睡眠运动。叶子的睡眠运动称为感夜性，是光调节的近似昼夜节律，一旦启动，在持续暗中会保持下去；红光和蓝光可调节节律的相位；光可直接影响叶片的运动。（2）基因表达与昼夜节律。光敏色素可在基因表达水平上与昼夜节律相互作用。昼夜节律是植物适应环境的最优化的生长方式。昼夜节律与环境光-暗循环同步的植物在最适时间内进行营养生
23、长和生殖发育，使之具有更强的竞争力，争强植物进行的适应性。（3）监测日长。植物的所有光周期反应或许利用同样的光受体，随后由特异的信号途径调节不同的反应。（4）使植物适应光质的变化。光敏素能使植物感知其他植物的遮阴，诱导避阴反应。（5）影响籽粒小的种子萌发对 R:FR 的需求。籽粒小的种子通常为需光种子，萌发需要高的 R:FR 比值。植物株冠的遮阴水平也会影响它们的萌发。冠层的红光聚集可抑制多种小籽粒种子的萌发。光敏素间的相互作用是复杂的，这种复杂的相互作用有利于植物对变化光环境进行精细监控和做出反应。16、简述蓝光反应及其在植物形态建成、生态适应中的作用。答：蓝光反应的有效波长为蓝光和 330
24、390nm 近紫外光；其受体包括隐花色素、向光素和玉米黄质三种。高等植物典型的蓝光反应有植物的向光性、抑制茎的伸长、促进花色素积累、促进气孔张开、调节基因表达、调节昼夜节奏等活动。（1）调控向光反应：向光素调节向光性反应。Phot 1 和 phot 2 都参与了调节向光性反应；phot 1 在弱、强蓝光下都有作用，phot 2 主要在强蓝光下起作用。（3）激活叶绿体运动：蓝光受体诱导叶片改变细胞内叶绿体的分布控制对光的吸收，从而避免光的伤害。（4）促进气孔开放：气孔对蓝光的反应快且可逆，反应只发生在保卫细胞，贯穿植物的整个生活周期。（2）调控基因表达：特异的蓝光反应可诱导 rbcS 、LHC蛋
25、白、D2 亚基等基因的表达。（5）调节保卫细胞的渗透势：蓝光不仅能激活质子泵，还可通过促进有机溶质合成来调节保卫细胞的渗透势。蓝光在依赖光而发生的气孔运动中，保卫细胞的渗透调节中起了十分重要的作用。17、从叶绿素能级的角度解释红光和蓝光对植物光合作用的作用。答：叶绿素分子有红光和蓝光两个吸收区，叶绿素分子吸收光量子后，就由最稳定的、最低能量的基态跃迁为不稳定的、能量较高的激发态。如果叶绿素分子吸收能量较高的蓝光（430nm），就跃迁为能级较高的第二单线态；如果吸收能量较低的红光（670nm ），就跃迁为能级次高的第一单线态。单线态的电子自旋方向保持原状态。若电子在激发或退激过程中自旋方向改变，
26、则电子就进入能级较单线态更低的三线态。激发态不稳定，转变为低能级时能量以热量和再辐射形式耗散。叶绿素是以第一单线态参与光合作用的，吸收蓝光处于第二单线态的叶绿素分子具有的能量大于第一单线态的叶绿素分子，但超过部分的能量对光合作用是无效的，当它从第二单线态回到第一单线态时，多余的能量在降级的过程中是以热的形式释放的。因此在能量利用率方面红光高于蓝光。18、画出从水到 NADPH 的光合电子传递链途径。答：光合电子传递链 Z 方案：H2OP680脱镁叶绿素(Pheo)Qa Qb Cytb 6fPCP700铁硫中心铁氧还蛋白(Fd)NADPH当 PSII 反应中心色素 P680 吸光激发为 P680
27、*后，把电子传到脱镁叶绿素(Pheo)，Pheo 就是原初电子受体，依次传递电子给质体醌 QA、QB。通过醌循环，细胞色素 b6f 复合体把电子再传给质体蓝素(PC)，再传给 PSI 的 P700。之后按顺序将电子传给 A0(叶绿素) 、 A1(醌 )，再通过一系列膜结合铁硫蛋白(FeS) ，交给铁氧还蛋白(Fd)。可溶性黄素蛋白铁氧还蛋白-NADP 还原酶（FNR）将 NADP+还原为 NADPH。19、非环式和环式光合磷酸化的特点、在光合与逆境适应中的意义。答：（1）非环式：PSII 所产生的电子，即水光解释放出 O2 和 H+，H +留在类囊体腔内，而电子在光合链上经过一系列的传递时通过
28、 PQ 把 H+从叶绿体基质转运到囊腔中，产生的 pmf 驱动 ATP 的形成。与此同时把电子传递到 PSI，PSI 利用光能提高了还原电位，还原 NADP+为 NADPH。在此过程中，PSI、PSII 均受激发。电子传递是一个开放的通路，是主要途径，占总电子传递的 70%以上。（2）环式：只有 PSI 受光激发，产生电子经过一些传递体后，也产生 pmf 驱动 ATP 的形成，但不放 O2，也不产生 NADPH。电子经过一些列传递后降低了能位，最后经 PC 重新回到原来的起点，呈现闭合回路。是光合作用的 ATP 补充方式，占 30%左右。LEF 和 CEF 途径的电子分配在植物适应环境变化过程
29、中起重要作用。在光下，卡尔文循环激活可以加快 LEF，但当卡尔文循环受限时，CEF 会增加。当 LEF 受到抑制时，CEF 发挥作用，产生跨类囊体膜质子梯度，合成 ATP 用于修复 PSII。另外，环式光和磷酸化是植物本身具有的一种十分重要的光保护机制，对提高 ATP/NADPH 比例和保护光合系统免受因叶绿体过度还原而造成的伤害具有必不可少的作用；在干旱、强光、弱光、高温和低温等逆境胁迫下，植物可以激发 CEF 来适应环境胁迫。20、C4 植物和 CAM 植物碳同化的特点及在环境适应方面的意义。答：（1）C4 植物碳同化的特点： CO2 进叶肉细胞，在细胞质中，PEP 与 HCO3-由 PE
30、PC 催化生成OAA； OAA 运在 NADP-苹果酸脱氢酶催化生成苹果酸或在天冬氨酸转氨酶作用下和谷氨酸生成天冬氨酸；产物运到 BSC 脱羧成丙酮酸。丙酮酸再从 BSC 运回到叶肉细胞经丙酮酸双激酶（PPDK）催化再生PEP，四碳双羧酸在 BSC 中脱羧释放 CO2 参与 C3 途径。（2）CAM 植物碳同化特点：夜间气孔关闭，CO 2 进叶肉细胞，在细胞质中，PEP 与 HCO3-由 PEPC 催化生成 OAA；OAA 在 NADP-苹果酸脱氢酶催化生成为苹果酸并贮存在叶肉细胞大液泡。白天气孔关闭，夜间贮存的苹果酸从液泡转移到细胞质，被 NADP-苹果酸酶或羧激酶催化脱羧释放 CO2 再由
31、 C3 途径同化。意义：C4 途径是植物光和碳同化对热带环境适应的结果，四碳二羧酸从叶肉细胞转移到 BSC 内脱羧释放 CO2，使 BSC 内的 CO2 浓度比空气中高出 20 倍左右，相当于 CO2 泵的作用，能有效抑制光呼吸，提高 CO2 同化效率；PEPC 对 CO2 的亲和力高；BSC 中光合产物就近运入维管束，避免积累产生反馈抑制。在高温、强光、低 CO2 和干旱等逆境条件下，有显著高的 CO2 同化效率。CAM 植物白天气孔关闭，当夜间温度降低、相对湿度升高时气孔才开放，保存水分、提高水分利用效率，以适应高温干旱的生态环境。21、说明 PSI 和 PSII 组成及各组分的功能 。答
32、：（1）PSI。主要功能是把电子传递给 NADP+，产生 NADPH。由 3 部分组成：大亚基。大亚基含 PsaA 和 PsaB 两条多肽，Fe-S 中心桥连 PsaA 和 PsaB。A 0 是 P700 的直接电子受体；醌以与 PSI 结合的形式存在，包括一个标为 A1 的叶绿素醌，是中间电子载体。小亚基。小亚基含 C、D、E、F 等数条多肽。PsaC 含有两个额外的 Fe-S 中心和 PsaD、PsaE 一起位于作用中心复合体的基质侧，PsaD 是真核 PSI 中铁氧还蛋白结合部位，PsaF 为 PC 提供作用部位。LHC I。PSI 的主要光能捕集器。（2）PSII。主要由 4 部分组成
33、：捕光天线系统。由 CP43 和 CP47 两个色素蛋白复合体组成的近侧天线和主要由 LHC捕光复合体组成的远侧天线共同组成，用于捕获光能。反应中心的电子传递链。由两个交叉排列多肽 D1 和 D2，包括原初供体 Z、P680 、原初受体Pheo、QA、QB 和铁原子构成。主要参与电子传递过程。 D1 为各种辅助因子提供结合位点，维持 PS反应中心构象的稳定，而且还与原初电荷分离和传递有关。放氧复合体（OEC）。由三种外周多肽与锰、氯、钙结合组成。Mn 氧化水释放氧气和质子，三个外周蛋白对 PS的放氧活力的维持起重要作用。Cl -和 Ca2+浓度影响放氧反应。细胞色素 b559。由与 D1-D2
34、 多肽紧密结合的 和 两个多肽构成。原初电子供体相关联的后备电子供体，可以在强光条件下，限制剧烈电子传递的发生。22、植物细胞是如何把环境刺激信号转导为胞内反应？答：分 3 步：（1）刺激与感受。当存在刺激信号时，植物细胞受体感受并接受这些刺激。（2）信号转导。细胞通过细胞表面受体感受外界刺激以后，将胞外信号转化为胞内信号，并通过细胞内信使系统级联放大信号，调节相应酶或基因的活性。细胞内有离子通道连接受体、酶连受体、G 蛋白偶联受体参与信号的跨膜转换；胞内的信使系统有钙信使系统、肌醇磷脂信号系统和环核苷酸信号系统。（3）细胞反应。所有外界刺激都能引起相应的细胞反应：跨膜离子流动、细胞骨架变化、
35、代谢途径调控、相应的基因表达等。整合所有细胞的生理反应最终表现为植物体的生理反应。23、叙述生长素促进生长的信号转导过程。答：生长素通过调控 AUX/IAA 转录抑制子蛋白降解实现对基因的表达调控。当 IAA 浓度低时，AUX/IAA 抑制子与 ARF 激活子结合，抑制早期的基因转录，生长素响应基因不表达；当 IAA 浓度升高时，IAA 与受体 TIR1 结合，从而增强了对抑制子 AUX/IAA 蛋白的亲和力，进而被SCFTIR1 复合体识别并结合，泛素连接酶被活化，导致 AUX/IAA 蛋白泛素化，然后被蛋白酶体降解。ARF 游离， 诱导生长素响应基因的表达。24、钙信号如何对不同胞外刺激起
36、反应、并引起特定的生理效应？答：（1）钙信号本身具有特异性，从而决定生理反应的特异性。细胞对某种刺激产生独特的 Ca2+时空特异性变化方式，称为钙指纹。钙指纹信息：钙峰、钙波、钙振荡和钙信号空间定位等；不同刺激可以反映在钙峰峰值的高低及出现钙峰的早晚、钙振荡的振幅和频率以及钙振荡形状(正弦型、钉型或不对称型等) 、钙波的形状和形式、钙信号产生的细胞内局部空间定位等。（2）钙信号产生后通过下游的不同信号转导因子决定反应的特异性。如：通过下游相应的钙受体蛋白产生不同的生理效应。（3）CaM 异型基因表达的差异很大，在不同细胞内种类、含量的不同可能导致同一个刺激在不同细胞内产生不同的生理效应；而且，
37、不同的 CaM 亚型可以结合不同的靶酶，也可竞争结合相同的靶酶；此外，不同亚型对钙离子结合能力不同，因此，在调解靶酶及由此参与的钙信号转导途径也存在差异。（4）CaM 在不同细胞内不同区域的分布、含量不同也是不同形式的钙信号产生不同生理效应的另一种机制。25、简述赤霉素促进茎伸长、诱导淀粉酶合成的信号转导过程。答：（1）赤霉素促进茎伸长信号转导过程：GA 信号缺失时， DELLA 蛋白通过结合并阻止了 GA 响应转录活化因子的活性，抑制了转录过程。具有高活性的 GA 信号出现时，促进 SCFSLY1 泛素化复合体与抑制子结合，但需要可溶性蛋白 GID1 参与形成 SCFSLY1 与 DELLA
38、 蛋白的复合物；被泛素标记的抑制子被降解，GA 响应转录活化因子被激活，诱导 GA 响应基因的表达。（2）赤霉素诱导淀粉酶合成的信号转导过程：萌发时，胚产生的 GA 来自于原来形成的 GA 库，通过盾片分泌到糊粉层细胞质膜表面与受体结合。与 G 蛋白作用后，诱发两条信号转导途径：a.与钙调素和蛋白激酶有关的途径；b.不依赖 Ca2+的 cGMP 途径。激活含 F-box 的蛋白，然后进入细胞核，与 DELLA 阻抑蛋白结合；GA 也可直接进入核中，与可溶性受体结合，作用于 DELLA 蛋白，解除抑制。激活 GA-MYB 基因表达，产生 GA-MYBmRNA。在细胞质中，GA-MYBmRNA 与
39、 GA-MYB 转录因子作用，形成新的 GA-MYB 蛋白，再进入细胞核。进入核后，GA-MYB 蛋白与 - 淀粉酶的启动子结合，激活该酶的转录，合成 -淀粉酶 mRNA。运输到粗糙内质网，合成 - 淀粉酶，再通过高尔基体将 -淀粉酶分泌到胚乳中。26、简述 ABA 调控气孔运动的信号转导过程。答：（1）ABA 与受体结合后诱导产生活性氧(H 2O2 和 O2-)，激活质膜的 Ca2+通道，胞外 Ca2+流入胞内；ABA 也可使胞内环化 ADP 核糖 (cADPR)和 IP3 水平升高，激活液泡膜上 Ca2+通道释放 Ca2+。（2）Ca 2+流入可启动胞内钙震荡并促进液泡中 Ca2+的释放。
40、（3）Ca 2+浓度的升高可：阻断 K+流入，促进 Cl-跨质膜流出而使质膜去极化；抑制质膜质子泵，细胞内 pH 降低，发生去极化作用，进而导致 K+外流；K +和 Cl-从液泡释放到胞质，又通过质膜上 K+和阴离子通道向胞外释放，导致气孔关闭。27、叙述拟南芥中乙烯的信号转导过程。答：（1）缺乏乙烯时，内质网上 ETR1 和其它乙烯受体激活下游的丝/苏蛋白激酶 CTR1(组成型三重反应)的活性，导致乙烯响应途径被阻碣。（2）当乙烯信号出现时，乙烯与 ETR1 二聚体结合，使 CTR1 变为不活化，进而使跨膜蛋白 EIN2 活化。EIN2、EIN3/EILs 、EIN5 和 EIN6 位于 C
41、TR1 下游，是乙烯信号途径的正调控因子。 EIN2 活化，打开转录因子 EIN3 家族，诱导 ERF1（乙烯响应因子）表达，转录串联的活化导致基因表达大规模变化，最终实现细胞功能改变。ERF：乙烯响应因子EIN2-类似于跨膜通道蛋白RAF分裂原激活蛋白激酶激酶激酶(MAPKKK)28、测定水势的主要方法及原理。答：（1）小液流法原理：把植物组织放在外界溶液中，植物组织中的水分和外界溶液中的水分进行交流，从而使外界溶液的浓度发生变化。溶液浓度不同，比重不同，当两个不同浓度的溶液相遇时，低浓度溶液由于比重小而上浮，高浓度溶液由于比重大而下沉。通过观察液滴的升降情况而判断溶液浓度的变化，从而确定植
42、物组织的水势。（2）压力室法原理：将叶片切下，由于蒸腾拉力消失，水柱会从切口向内部收缩重新同到木质部。将待测枝条密封与压力室中，枝叶切口朝外，然后加压，直至小水柱重新回到切面上为止，这时所加的压力加上负号就是叶片的水势。（3）热电偶温度计法原理：由于植物样品和己知水势的溶液之间存在着水势差，从而会引起水分的移动(扩散或冷凝)，将已知水势值的标准溶液滴在热电偶的环形测温点上。若植物组织水势高于标准溶液，那么水分流向标准液滴，冷凝在热电偶上，温度升高；反之，热电偶温度降低。这样就可以通过热电偶测定标准溶液温度的变化来得出植物样品的水势。29、主要矿质元素的生理功能、过多或缺乏的症状。RAN1res
43、ponsiveto-antagonist 对拮抗剂答：（1）N。氮是植物体内如核酸、酶、磷脂、维生素、叶绿素以及能量载体 ATP 等许多重要化合物的组分，在植物生命活动具有重要的作用。过多症状：叶色深绿，成熟期延长，植物抵御不良环境能力差，易受病虫侵害，同时茎部机械组织不发达，易倒伏；缺 N 症状：较老的叶片先退绿变黄，有时在茎，叶柄或老叶上出现紫色。严重缺氮时，叶片脱落，植株矮小。（2）P。磷是细胞质、细胞膜和细胞核的组成成分； 磷在参与形成 ATP、FAD 、NADP +等代谢过程中的重要组成成分，参与光合、呼吸以及糖代谢等重要生理过程；植物细胞液中的磷酸盐在细胞渗透势的维持中起重要作用。
44、过多症状：叶片部位产生小焦斑，妨碍水稻等植物对 Si 的吸收，易导致缺锌；缺磷症状：首先表现在老叶上，分蘖、分枝减少，矮小，叶色深绿或紫红。（3）K。 作为酶的激活剂参与植物体内重要的代谢；促进合成蛋白质、糖类，也能促进糖类的运输；增加原生质体的水合程度，降低其黏性，从而植物抗旱性增强；影响溶质势和膨压，可参与控制细胞吸水、气孔运动等生理过程。过多症状：影响到对其他阳离子如镁的吸收；使植物过分木质化。缺钾症状：首先出现在老叶上，叶尖与叶缘先枯萎，逐渐呈烧焦状，生长缓慢，易倒伏。（4）Ca。 植物细胞壁胞间层果胶钙的成分； 与细胞的有丝分裂有关（纺锤体形成需要钙）；稳定生物膜； 与有机酸结合起解毒作用； 少数酶（ATP 水解酶等）激活剂。 第二信使。等。过多症状：叶肉颜色变淡，叶尖红色斑点或条纹斑出现。缺钾症状：顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先出现缺素症，易腐烂死亡，幼叶卷曲畸形，叶缘开始变黄并逐渐坏死。注：考试试题类型：8-10 个问答题。
