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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date植物生理学考研复习资料第一章-植物的水分生理第一章 植物的水分生理第一章 植物的水分生理一、名词解释1水势 2渗透势 3压力势 4衬质势 5自由水 6束缚水 7渗透作用 8吸胀作用 9代谢性吸水 10水的偏摩尔体积 11化学势 12自由能 13根压 14蒸腾拉力 15蒸腾作用 16；蒸腾速率 17蒸腾比率 18蒸腾系数 19水分临界期 20生理干旱 21内聚力学说 2
2、2初干 23萎蔫 24水通道蛋白二、写出下列符号的中文名称 1atm 2bar 3MPa 4Pa 5PMA 6RH 7RWC 8w 9Vw 10Wact 11Ws 12WUE 13 m 14p 15s 16w 17 18SPAC三、填空题1植物细胞吸水方式有 、 和 。2植物调节蒸腾的方式有 、 和 。3植物散失水分的方式有 和 。4植物细胞内水分存在的状态有 和 。5植物细胞原生质的胶体状态有两种，即 和 。6细胞质壁分离现象可以解决下列问题 、 和 。7自由水束缚水的比值越大，则代谢 ，其比值越小，则植物的抗逆性 。 8一个典型的细胞的水势等于 。 9具有液泡的细胞的水势等于 。10形成液
3、泡后，细胞主要靠 吸水。11干种子细胞的水势等于 。12风干种子的萌发吸水主要靠 。13溶液的水势就是溶液的 。14溶液的渗透势决定于溶液中 。15在细胞初始质壁分离时，细胞的水势等于 ，压力势等于 。16当细胞吸水达到饱和时，细胞的水势等于 ，渗透势与压力势绝对值 。17将一个p=s的细胞放入纯水中，则细胞的体积 。18相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的 。19在根尖中，以 区的吸水能力最大。20植物根系吸水方式有： 和 。 21根系吸收水的动力有两种： 和 。 22证明根压存在的证据有 和 。 23叶片的蒸腾作用有两种方式： 和 。 24水分在茎、叶细胞内的运输有两种途径： 。和
4、 。25小麦的第一个水分临界期是 。26小麦的第二个水分临界期是 。27常用的蒸腾作用的指标有 、 和 。28影响气孔开闭的主要因子有 、 和 。 29影响蒸腾作用的环境因子主要是 、 、 和 。30C3植物的蒸腾系数比C4植物 。31可以较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标有： 、 、 及 等。四、选择题1植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分降低体温，是因为( )。 A水具有高比热 B水具有高气化热 C水具有表面张力2 一般而言，冬季越冬作物组织内自由水束缚水的比值( )。 A升高 B降低 C变化不大3有一为水充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低10倍的溶液中，则细胞体只 ( )。 A
5、变大 B变小 C不变4已形成液泡的植物细胞吸水靠( )。 A吸胀作用 B渗透作用 C代谢作用 5已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原因是( )。 A衬质势很低 B衬质势不存在 C衬质势很高，绝对值很小6植物分生组织的细胞吸水靠( )。 A渗透作用 B代谢作用 C吸胀作用7风干种子的萌发吸水靠( )。 A代谢作用 B吸胀作用 C渗透作用8在同温同庄条件下，溶液中水的自由能与纯水相比( )。 A要高一些 B要低一些 C二者相等9外界溶液水势为-05MPa，细胞水势为-08MPa，则( )。 A细胞吸水 B细胞失水 C保持平衡状态10在气孔张开时，水蒸气分子通过气孔的扩散速度( )。 A与气
6、孔的面积成正比 B与气孔周长成正比 C与气孔周长成反比11一般植物成熟叶片的角质蒸腾，占总蒸腾量的( )。 A1% B5% C10%20%12蒸腾作用快慢，主要决定于( )。 A叶内外蒸气压差大小 B叶片的气孔大小 C叶面积大小13植物的保卫细胞中的水势变化与( )有关。 ACa B K CC114植物的保卫细胞中的水势变化与( )有关。 A糖 B脂肪酸 C苹果酸15根部吸水主要在根尖进行，吸水能力最大的是( )。 A分生区 B伸长区 G根毛区 16土壤通气不良使根系吸水量减少的原因是( )。 A缺乏氧气 B水分不足 CCO2浓度过高17土壤温度过高对根系吸水不利，因为高温会( )。 A加强根
7、的老化 B使酶钝化 C使生长素减少 18目前认为水分沿导管或管胞上升的动力是( )。 A下部的根压 B张力 C上部的蒸腾拉力 19水分在木质部中运输的速度比在薄壁细胞中( )。 A慢得多 B快得多 C差不多 20小麦一生中有两个水分临界期，它们是( )。 A分蘖前期 B孕穗期 C开始灌浆到乳熟末期21植物的水分临界期是指( )。 A对水分缺乏最敏感时期 B 需水最多的时期 C需水终止期22目前可以作为灌溉的生理指标中最受到重视的是( )。 A叶片渗透势 B叶片气孔开度 C叶片水势五、是非判断与改正1影响植物正常生理活动的不仅是含水量的多少，而且还与水分存在的状态有密切关系。( ) 2在植物生理
8、学中被普遍采用的水势定义是水的化学势差。( )3种子吸胀吸水和蒸腾作用都是需要呼吸作用直接供能的生理过程。( )4根系要从土壤中吸水，根部细胞水势必须高于土壤溶液的水势。( ) 5植物根系吸水快慢和有无决定于导管汁液与外界溶液之间伪水势差异的大小有无。( ) 6植物细胞吸水方式有主动吸水和被动吸水。( ) 7植物被动吸水的动力来自于根压。( ) 8在细胞初始质壁分离时(相对体积为1)，细胞水势等于压力势( )9在细胞为水充分饱和时(相对体积为15)，细胞的渗透势为零。( )10细胞水势在根部距离导管愈远，则越低。( )11细胞水势在叶片中距离叶脉越远，则越高。( ) 12蒸腾效率高的植物，一定
9、是蒸腾量小的植物。( ) 13蒸腾作用与物理学上的蒸发不同，因为蒸腾过程还受植物结构和气孔行为的调节。( ) 14水蒸气通过气孔的蒸腾速率与同面积的自由水面的蒸发速率相差不多。( )15通过气孔扩散的水蒸气分子的扩散速率与气孔面积成正比。( )16空气相对湿度增大，空气蒸气压增大，蒸腾加强。( )17低浓度的CO2促进气孔关闭，高浓度CO2促进气孔迅速张开。( )18糖、苹果酸和K+、Cl进入液泡，使保卫细胞压力势下降，吸水膨胀，气孔就张开。( )19由于水分子内聚力远大于水柱张力，可保证导管中的水柱连续性，而使水分不断上升。( )20水分在薄壁细胞中运输的速度比在木质部中要快得多。( )21
10、就利用同单位的水分所产生的干物质而言，C3植物比C4植物要多12倍。( )22干旱时细胞内磷酸酯酶活性减弱；硝酸还原酶活性增强。( )23在导管和管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中根压占主导地位。( )六、问答题 1水分子的物理化学性质与植物生理活动有何关系?2简述水分在植物生命活动中的作用。3植物体内水分存在的状态与代谢关系如何? 4植物水分代谢包括哪些过程?5植物细胞吸水有哪几种方式? 6利用细胞质壁分离现象可以解决那些问题？7已知三个相邻细胞甲、乙、丙的s和p，试求出个细胞的w？说明水流方向如何。 (附：甲细胞：s=09MPa、p=04MPa；乙细胞：s=08MPa、p=05MP
11、a；丙细胞：s=08MPa、p=04MPa) 8以下论点是否正确，为什么? (1)一个细胞放入某一浓度的溶液中时，若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等，则体积不变。(2)若细胞的p=s，将其放入0001molL的溶液中时，则体积不变。(3)若细胞的w=s，将其放入纯水中，则体积不变。(4)有一充分为水饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中，则体积不变。 9土壤温度过高为什么对根系吸水不利? 10蒸腾作用有什么生理意义?11气孔开闭机理如何?植物气孔蒸腾是如何受光、温度、CO2浓度调节的?12根据性质和作用方式抗蒸腾剂可分为哪三类?-各举例说明。13水分从被植物吸收至蒸腾到体外，需要经过哪
12、些途径?动力如何?14小麦整个生育期中哪两个时期为水分临界期?15糖液水势如何计算?(蔗糖液浓度为025molL)16空气中水蒸气的水势如何计算?17实验中测得数据如下表，请计算这些植物的蒸腾系数和蒸腾效率(为简化计算，干物质以CO2量计算)。 4种植物光合及蒸腾速率 植 物 光合速率(mgCO2m2s) 蒸腾速率(mgH2Om2s) 杉 树 油 茶 樟 树 马尾松 0196 0154 0132 0083 3224 3051 2155 2757参 考 答 案一、名词解释1水势（water potential）每偏摩尔体积水的化学势差。符号：w2渗透势（osmotic potential）由于溶
13、液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。符号：s用负值表示。亦称溶质势()。3压力势（pressure potential）由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。符号：p一般为正值。初始质壁分离时，p为0；剧烈蒸腾时，p会呈负值。4衬质势（matrix potential）细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值，以负值表示。符号：m。5自由水（free water）距离胶粒较远而可以自由流动的水分。6束缚水（bound water）靠近胶粒而被胶粒所束缚不易自由流动的水分。7渗透作用（osmosis）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。8吸胀作用（imbibit
14、ion）亲水胶体吸水膨胀的现象。9代谢性吸水(metabolic absorption of water) 利用细胞呼吸释放出的能量，使水分经过质膜进入细胞的过程。10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。符号：Vw。11化学势（chemical potential）一种物质每摩尔的自由能就是该物质的化学势。12自由能（free energy）指在温度恒定的条件下，用于做功的能量。13根压（root potential）植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。14蒸腾拉力 由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。
15、15蒸腾作用（transpiration）水分以气体状态通过植物体表面从体内散失到体外的现象。16蒸腾速率（transpiration rate）又称蒸腾强度。指植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水分量(gdm2h)。 17蒸腾比率（transpiration ratio）植物每消耗1kg水所形成的干物质重量(g)。18蒸腾系数（transpiration coefficient）植物制造1g干物质所需的水分量(g)。又称为需水量。它是蒸腾比率的倒数。19水分临界期（critical period of water）植物对水分不足特别敏感的时期。20生理干旱（physiologi
16、cal drought）盐土中栽培的作物，由于土壤溶液的水势低，吸收水分较为困难，或者是原产于热带的作物遇低于10的温度时，出现的萎蔫现象。21内聚力学说（cohesion theory）又称蒸腾流内聚力张力学说。即以水分的内聚力来解释水分沿导管上升原因的学说。22初干 在蒸腾失水过多或水分供应不足的条件下，细胞间隙及气孔下腔不再为水蒸气所饱和，这时即使气孔张开，蒸腾作用也受到抑制的现象。23萎蔫（wilting）植物在水分严重亏缺时，细胞失去膨胀状态，叶子和幼茎部分下垂的现象。24水通道蛋白（water channel protein）存在于生物膜上的具有通透水分功能的内在蛋白。也称水孔蛋白
17、（aquaporins，AQPs）。二、写出下列符号的中文名称1atm大气压 2bar巴 3MPa兆帕(斯卡) 4Pa帕(帕斯卡) 5PMA苯汞乙酸 6RH空气相对温度 7RWC相对含水量 8 w化学势 9Vw偏摩尔体积 10Wact实际含水量 11Ws水分饱和时的含水量 12WUE蒸腾效率13 m衬质势 14p压力势 15s溶质势 16w水势 17渗透势 18SPAC土壤植物大气连续体三、填空题 1渗透性吸水 吸胀吸水 代谢性吸水 2气孔的关闭 初干 暂时萎蔫 3蒸腾作用 吐水 4自由水 束缚水 5凝胶 溶胶 6判断膜的半透性 判断细胞死活 测定细胞渗透势 7越旺盛 越强 8 spm 9sp
18、 10渗透性 11m 12吸涨作用 13 s 14溶质颗粒总数 15s 零 16零 相等 17不变 18水势差异 19 根毛 20主动吸水 被动吸水 21 根压 蒸腾拉力 22吐水 伤流 23角质蒸腾 气孔蒸腾24经死细胞 经活细胞 25孕穗期 26灌浆始期至乳熟末期 27蒸腾速率 蒸腾比率 蒸腾系数 28光 温度 CO2 29光 空气相对湿度 温度 CO2浓度 30大 31叶片相对含水量 叶片渗透势 水势 气孔阻力或开度四、选择题 1B 2B 3B 4B 5C 6C 7B 8B 9A 10B 11B 12A 13B、C 14A、C 15C 16A、C 17A、B 18A、C 19B 20B、
19、C 21A 22C五、是非判断改错题1() 2()每偏摩尔体积水的 3()不需 4()低于 5() 6()植物根系 7()来自于蒸腾拉力 8()等于渗透势 9()水势为零 10()则越高 11()则越低 12()不一定是 13() 14()快得多 15()与小孔的边缘(周长)成正比 16()蒸腾减弱 17()促进气孔张开 促进气孔迅速关闭 18()水势下降 19() 20()慢得多 21()C4植物比C3植物要多12倍 22()增强 减弱 23()蒸腾拉力占主导地位 六、问答题1水分子的物理化学性质与植物生理活动有何关系?水分子是一个极性分子，可与纤维素蛋白质分子相结合。水分子具有高比热，可在
20、环境温度变化较大的条件下，植物体温仍相当稳定。水分子还有较高的气化热，使植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分就可降低体温，不易受高温为害。水分子是植物体内很好的溶剂，可参与有亲水基团的物质结合形成亲水胶体，水还具有很大的表面张力，产生吸附作用，并借毛细管力进行运动。2简述水分在植物生命活动中的作用。(1)水是细胞原生质的主要组成成分。 (2)水分是重要代谢过程的反应物质和产物。(3)细胞分裂及伸长都需要水分。(4)水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的一种良好溶剂。(5)水分能使植物保持固有的姿态。(6)可以通过水的理化特性以调节植物周围的大气湿度、温度等。对维持植物体温稳定和降低体温也有重
21、要作用。3植物体内水的存在状态与代谢关系如何? 植物体中水分的存在状态与代谢关系极为密切，并且与抗性有关。一般来说，束缚水不参与植物的代谢反应，在植物某些细胞和器官主要含束缚水时，则其代谢活动非常微弱，如越冬植物的休眠和干燥种子，仅以极弱的代谢维持生命活动，但其抗性却明显增强，能渡过不良的逆境条件。而自由水主要参与植物体内的各种代谢反应，含量多少还影响代谢强度，含量越高，代谢越旺盛。因此，常以自由水束缚水比值作为衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。4植物水分代谢包括哪些过程? 植物从环境中不断地吸收水分，以满足正常的生命活动的需要。但是，植物又不可避免地要丢失大量水分到环境中去。具体而言，植
22、物水分代谢可包括三个过程：(1)水分的吸收。(2)水分在植物体内的运输。(3)水分的排出。5植物细胞吸水有哪几种方式?植物细胞吸水有三种方式：(1)未形成液泡的细胞，靠吸胀作用去吸水。(2)液泡形成之后，细胞主要靠渗透性吸水。(3)与渗透作用无关，而与代谢过程密切相关的代谢性吸水。6利用细胞质壁分离现象可以解决哪几个问题? (1)说明原生质层是半透膜。(2)判断细胞死活。只有活细胞的原生质层才是半透膜，才有质壁分离现象。如细胞死亡，则不能产生质壁分离现象。(3)测定细胞液的渗透势。7求出甲、乙、丙细胞的w，并说明水流方向：丙乙甲 甲细胞：w =09+04=05(MPa) 乙细胞：w =08+0
23、5=03(MPa) 水流方向： 丙细胞：w =08+04=04(MPa)8以下论点是否正确，为什么? (1)该论点不完全正确。因为除了处于初始质壁分离状态的细胞(p=0)之外，当细胞内溶液浓度与外液浓度相等时，由于细胞p的存在，因而，细胞水势会高于外液水势而发生失水，体积就会变小。(2)该论点不正确。因为该细胞w =0，把该细胞放入任一溶液时，都会失水，体积会变小。(3)该论点不正确。因为当细胞的w=s时，该细胞p=0，而s为负值，即其w低于0，将其放入纯水(w =0)中，故细胞吸水，体积会变大。(4)该论点也不正确。因为充分为水饱和的细胞w =0，而任何稀溶液的，w总是低于0，故该细胞会失水
24、体积变小。9土壤温度过高为什么对根系吸水不利? 高温加强根的老化过程，吸收面积减少，吸收速率下降；同时，温度过高，使酶钝化；细胞质流动缓慢甚至停止。10蒸腾作用有什么生理意义?（1）是植物对水分吸收和运输的主要动力。(2)促进植物对矿物质和有机物的吸收 及其在植物体内的转运。(3)能够降低叶片的温度，以免灼伤。11气孔开闭机理如何?植物气孔蒸腾是如何受光、温度、CO2浓度调节的? 关于气孔开闭机理主要有两种学说： (1)无机离子泵学说 又称K+泵假说。光下，K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K+由保卫细胞进入副
25、卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。这是因为保卫细胞质膜上存在着H+ATP酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP，并将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发气孔开张。(2)苹果酸代谢学说 在光下，保卫细胞内的部分CO2被利用时，pH上升至8085，从而活化了PEP羧化酶，PEP羧化酶可催化由淀粉降解产生的PEP与HCO3结合，形成草酰乙酸，并进一步被NADPH还原为苹果酸。苹果酸
26、解离为2H+和苹果酸根，在H+K+泵的驱使下，H+与K+交换，保卫细胞内K+浓度增加，水势降低；苹果酸根进入液泡和C1共同与K+在电学上保持平衡。同时，苹果酸的存在还可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，该过程逆转。气孔蒸腾显著受光、温度和CO2等因素的调节。(1)光 光是气孔运动的主要调节因素。光促进气孔开启的效应有两种，一种是通过光合作用发生的间接效应；另一种是通过光受体感受光信号而发生的直接效应。光对蒸腾作用的影响首先是引起气孔的开放，减少内部阻力，从而增强蒸腾作用；其次，光可以提高大气与叶子温度，增加叶内外蒸气压差，加快蒸腾速率。(2)温度 气孔运动是与酶促反
27、应有关的生理过程，因而温度对蒸腾速率影响很大。当大气温度升高时，叶温比气温高出210，因而，气孔下腔蒸气压的增加大于空气蒸气压的增加，这样叶内外蒸气压差加大，蒸腾加强。当气温过高时，叶片过度失水，气孔就会关闭，从而使蒸腾减弱。(3) CO2 CO2对气孔运动影响很大，低浓度CO2促进气孔张开，高浓度CO2能使气孔迅速关闭(无论光下或暗中都是如此)。在高浓度CO2下，气孔关闭可能的原因是：高浓度CO2会使质膜透性增加，导致K+泄漏，消除质膜内外的溶质势梯度。CO2使细胞内酸化，影响跨膜质子浓度差的建立。因此，CO2浓度高时，会抑制气孔蒸腾。12根据性质和作用方式抗蒸腾剂可分为哪三类?各举例说明。
28、 (1) 代谢型抗蒸腾剂。如阿特拉津可使气孔开度变小。苯汞乙酸可改变膜透性使水不易向外扩散。(2)薄膜型抗蒸腾剂。如硅酮可在叶面形成单分子薄层，阻碍水分散失。(3)反射型抗蒸腾剂。如高岭土，可反射光，降低叶温，从而减少蒸腾量。13水分从被植物吸收至蒸腾到体外，需要经过哪些途径?动力如何?水分需要经过的途径：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气孔大气。在导管细胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主要地位，在活细胞间的水分运输主要为渗透作用。14小麦整个生育期中哪两个时期为水分临界期? 第一个水分临界期是分蘖末期到抽穗期(孕穗期)，第二个水分临界期是开始灌浆到乳熟末期。15糖液水势如何计算?(蔗糖液浓度025mol/L)根据公式 P=iCRT s=P=iCRT 则025mo1L蔗糖液的w为：(温度为25)w=s=P=10250082(27325)=611(atm)=6111013=619(bar)=0619(Mpa)16空气中水蒸气的水势如何计算?空气中水蒸气(气相)的水势可以用下列公式计算： w=ln,可简化为：w=107Tlg10()174种植物的蒸腾系数和蒸腾效率如下表： 植 物 蒸腾系数 蒸腾效率 杉 树 油 茶 樟 树 马尾松 164 198 163 332 61 51 61 30-