植物生理學(xué)習(xí)題大全—5章植物同化物的運(yùn)輸

1、第五章植物同化物的運(yùn)輸一.名詞解釋P-蛋白(P-protein):亦稱(chēng)切皮蛋白(phloem-protein),是在細(xì)胞質(zhì)中存在的構(gòu)成微管結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，可以利用ATP的能量，推動(dòng)微管的收縮，從而推動(dòng)物質(zhì)的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。胞間連絲(plasmodesmata)：連接兩個(gè)相鄰細(xì)胞的胞質(zhì)通道，行使水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、小的信號(hào)分子，以及大分子的胞質(zhì)運(yùn)輸能力。韌皮部裝載(phloemloading)：指光合產(chǎn)物從韌皮部周?chē)娜~肉細(xì)胞裝到篩分子-伴胞復(fù)合體的整個(gè)過(guò)程。韌皮部卸出(phloemunloading)：裝載在韌皮部的同化物輸出到庫(kù)的接受細(xì)胞。輸出(export)：糖分和其他溶質(zhì)從源運(yùn)走的過(guò)程。運(yùn)輸速率(

2、velocity):單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)木嚯x，用m/h或m/s表示。集流運(yùn)輸速率(masstransferrate)：?jiǎn)挝唤孛娣e篩分子在單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸物質(zhì)的量，常用g/(m2?h域g/(mm2?s炭示。有機(jī)物質(zhì)裝載(organicmatterloading)：指同化物從篩管周?chē)娜~肉細(xì)胞裝載到篩管中的過(guò)程。有機(jī)物質(zhì)卸出(organicmatterunloading)：指同化物從篩管卸出到庫(kù)細(xì)胞的過(guò)程。共質(zhì)體(symplast)：無(wú)數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，通過(guò)胞間連絲連成一體，構(gòu)成共質(zhì)體。質(zhì)外體(apoplast)：質(zhì)體是一個(gè)連續(xù)的自由空間，包括細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙、導(dǎo)管等。質(zhì)外體途徑(apoplastpa

3、thway)：糖從某些點(diǎn)進(jìn)入質(zhì)外體到達(dá)韌皮部的過(guò)程。共質(zhì)體途徑(symplastpathway)：糖從共質(zhì)體經(jīng)胞間連絲到達(dá)韌皮部的過(guò)程。運(yùn)輸糖(translocatedsugar)：由光合作用形成的磷酸丙糖進(jìn)一步形成的糖，如蔗糖和水蘇糖。代謝源(metabolicsource)：指產(chǎn)生和供應(yīng)有機(jī)物質(zhì)的部位與器官。代謝庫(kù)(metabolicsink)：指貯藏與消耗有機(jī)物質(zhì)的部位與器官。配置(allocation)：指源葉中新形成同化物轉(zhuǎn)化為貯藏利用和運(yùn)輸用。分配(partitioning)：是指形成的同化物在各種庫(kù)之間的分布。生長(zhǎng)中心(growthcenter)：指生長(zhǎng)旺盛、代謝強(qiáng)的部位，如莖生

4、長(zhǎng)點(diǎn)。壓力流動(dòng)學(xué)說(shuō)(pressureflowtheory)：其基本論點(diǎn)是有機(jī)物在篩管中隨著液流的流動(dòng)而移動(dòng)，其動(dòng)力是由于輸導(dǎo)系統(tǒng)兩端的壓力勢(shì)差引起的。細(xì)胞質(zhì)泵動(dòng)學(xué)說(shuō)(cytoplasmicpumpingtheory)：該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，篩管分子內(nèi)腔的細(xì)胞質(zhì)呈幾條長(zhǎng)絲，形成胞縱連束，縱貫篩管分子，在束內(nèi)呈環(huán)狀的蛋白質(zhì)反復(fù)地、有節(jié)奏地收縮與舒張，把細(xì)胞質(zhì)長(zhǎng)距離泵走，糖分隨之流動(dòng)。收縮蛋白學(xué)說(shuō)(contractileproteintheory)：該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，篩管分子的內(nèi)腔有一種由微纖絲相連接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，微纖絲由收縮蛋白的收縮絲組成。收縮蛋白分解ATP,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)收縮與舒張進(jìn)行同化物的長(zhǎng)距離

5、運(yùn)輸。協(xié)同轉(zhuǎn)移(symport)：指質(zhì)子促進(jìn)糖穿過(guò)膜進(jìn)入韌皮細(xì)胞的過(guò)程，即在同化物的裝載過(guò)程中，質(zhì)子與糖一同進(jìn)入韌皮部細(xì)胞。轉(zhuǎn)移細(xì)胞(transfercells)：在共質(zhì)體與質(zhì)外體的交替運(yùn)輸過(guò)程中，起吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的某些特化薄壁細(xì)胞。這種細(xì)胞的細(xì)胞壁與質(zhì)膜向內(nèi)延伸，形成許多皺褶，擴(kuò)大了物質(zhì)轉(zhuǎn)移的表面，有利于物質(zhì)在細(xì)胞間的轉(zhuǎn)移。庫(kù)-源單位(source-sinkunit)：源的同化產(chǎn)物主要供給相應(yīng)的庫(kù)。相應(yīng)的源與庫(kù)以及二者之間的輸導(dǎo)系統(tǒng)，共同構(gòu)成一個(gè)源-庫(kù)單位。供應(yīng)能力(supplyability)：指源內(nèi)有機(jī)物質(zhì)能否輸出以及輸出多少的能力。競(jìng)爭(zhēng)能力(competeability)：指庫(kù)中能否輸

6、入同化物以及輸入多少的能力。運(yùn)輸能力(transportability)：指有機(jī)物質(zhì)輸出和輸入部分之間的網(wǎng)絡(luò)分布、暢通程度及距離遠(yuǎn)近。溢泌現(xiàn)象(overflowphenomenon)：韌皮部篩管被刺穿后，從傷口處有汁液流出。庫(kù)容量(sinkvolume)：是指庫(kù)的總質(zhì)量(一般是干重)。庫(kù)活力(sinkactivity)：是指單位時(shí)間單位干重吸收同化物的速率。庫(kù)強(qiáng)度(sinkstrength)：庫(kù)容量和庫(kù)活力的乘積。二.簡(jiǎn)答題1. 同化物運(yùn)輸溶質(zhì)的種類(lèi)。研究方法：蚜蟲(chóng)吻刺法，蚜蟲(chóng)以其吻刺插入葉或莖的篩管細(xì)胞吸取汁液；當(dāng)蚜蟲(chóng)吸取汁液時(shí)，用二氧化碳麻醉蚜蟲(chóng)后，以激光將蚜蟲(chóng)吻刺于下唇處切斷，切口不斷流

7、出篩管汁液，可收集汁液供分析。溶質(zhì)種類(lèi)：還原糖(葡糖糖、果糖、甘露糖)，非還原糖(蔗糖、棉子糖、水蘇糖)，氮化物(硝酸鹽、含氮有機(jī)物如天冬氨酸和谷氨酰胺，可溶性蛋白(蛋白激酶)，礦質(zhì)元素(K+、Mg2+、Cl-)、激素(除乙烯外的四大激素)。2. 韌皮部裝載步驟。 白天，葉肉細(xì)胞光合作用形成的磷酸丙糖，從葉綠體運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)接著轉(zhuǎn)變?yōu)檎崽?；晚上，葉綠體內(nèi)的淀粉可能以葡萄糖狀態(tài)離開(kāi)葉綠體，后來(lái)轉(zhuǎn)變?yōu)檎崽恰?葉肉細(xì)胞的蔗糖運(yùn)到葉片細(xì)脈的篩分子附近，這種運(yùn)輸常常只有兩三個(gè)細(xì)胞的距離。 糖分運(yùn)輸?shù)胶Y分子和伴胞，即篩分子裝載。3. 葉片制造的有機(jī)物是如何裝載到韌皮部篩管分子的？并說(shuō)明其過(guò)程為主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程

8、？有機(jī)物韌皮部裝載存在兩條途徑：質(zhì)外體途徑和共質(zhì)體途徑。質(zhì)外體途徑：葉片制造的光合產(chǎn)物蔗糖釋放到質(zhì)外體，然后蔗糖分子進(jìn)入篩分子-伴胞復(fù)合體。質(zhì)外體的蔗糖進(jìn)入篩分子-伴胞復(fù)合體是通過(guò)蔗糖-質(zhì)子同向運(yùn)輸?shù)?，即在篩分子-伴胞復(fù)合體膜中的ATP酶，不斷地將H+泵到質(zhì)外體；因此，質(zhì)外體的H濃度比共質(zhì)體高，形成質(zhì)子梯度，作為推動(dòng)力，蔗糖和質(zhì)子沿著質(zhì)子梯度經(jīng)過(guò)蔗糖-質(zhì)子同向運(yùn)輸器一起進(jìn)入篩分子-伴胞復(fù)合體。所以，該途徑也是主動(dòng)運(yùn)輸途徑，而且該途徑只能運(yùn)輸蔗糖。共質(zhì)體途徑：共質(zhì)體通過(guò)胞間連絲把細(xì)胞（包括篩分子-伴胞復(fù)合體）聯(lián)系起來(lái)形成一個(gè)連續(xù)的整體，葉片制造的有機(jī)物通過(guò)這個(gè)連續(xù)的整體到達(dá)韌皮部篩管分子。該途徑

9、不僅能運(yùn)輸蔗糖，還可以運(yùn)輸棉子糖和水蘇糖。4. 多聚體-陷阱模型解釋糖分運(yùn)輸有選擇性和逆濃度梯度積累的現(xiàn)象。葉肉細(xì)胞合成的蔗糖運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞，經(jīng)過(guò)眾多的胞間連絲，進(jìn)入居間細(xì)胞，居間細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸蔗糖分別與1或2分子半乳糖結(jié)合成棉子糖或水蘇糖，這兩者糖分子大，不能擴(kuò)散回維管束鞘細(xì)胞，只能運(yùn)輸?shù)胶Y分子。5. 同化物的韌皮部卸出途徑。共質(zhì)體途徑卸出：同化物通過(guò)胞間連絲沿濃度梯度從篩分子-伴胞復(fù)合體釋放到庫(kù)細(xì)胞。主要是通過(guò)擴(kuò)散和集流的方式進(jìn)行。質(zhì)外體途徑卸出：篩分子-伴胞復(fù)合體與庫(kù)細(xì)胞之間的某些位置不存在胞間連絲，同化物從篩分子-伴胞復(fù)合體通過(guò)擴(kuò)散被動(dòng)的或在運(yùn)輸載體主動(dòng)的運(yùn)輸至質(zhì)外體，再由質(zhì)外體進(jìn)入庫(kù)

10、細(xì)胞。6. 何為壓力流學(xué)說(shuō)？實(shí)驗(yàn)依據(jù)是什么？不足之處？壓力流動(dòng)學(xué)說(shuō)又叫集流學(xué)說(shuō)，其要點(diǎn)是同化物在篩分子-伴胞(SE-CC)復(fù)合體內(nèi)隨著液流的流動(dòng)而移動(dòng)，而液流的流動(dòng)是由于在源庫(kù)兩端之間SE-CC復(fù)合體內(nèi)滲透作用所產(chǎn)生的壓力勢(shì)差引起的。在源端(葉片)，光合產(chǎn)物被不斷地裝載到SE-CC復(fù)合體中，濃度增加，水勢(shì)降低，從鄰近的木質(zhì)部吸水膨脹，壓力勢(shì)升高,推動(dòng)物質(zhì)向庫(kù)端流動(dòng)；在庫(kù)端，同化物不斷地從SE-CC復(fù)合體卸出到庫(kù)中去，濃度降低，水勢(shì)升高，水分則流向鄰近的木質(zhì)部，從而引起庫(kù)端壓力勢(shì)下降，于是在源庫(kù)兩端便產(chǎn)生了壓力勢(shì)差,推動(dòng)物質(zhì)由源到庫(kù)源源不斷地流動(dòng)。其實(shí)驗(yàn)依據(jù)是：溢泌現(xiàn)象表明，篩管內(nèi)有正壓力的存在

11、；在接近源、庫(kù)的兩端存在著糖的濃度梯度，這種梯度的大小與運(yùn)輸相一致；生長(zhǎng)素實(shí)驗(yàn)表明生長(zhǎng)素的運(yùn)輸能夠隨著篩管內(nèi)集流流動(dòng)。其不足之處是：無(wú)法解釋篩管中有機(jī)物質(zhì)的雙向運(yùn)輸問(wèn)題；物質(zhì)在篩管進(jìn)行集流運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度很快，需要的壓力差并非篩管兩端的蔗糖濃度差所能給出的。7. 述說(shuō)收縮蛋白學(xué)說(shuō)與細(xì)胞質(zhì)泵動(dòng)學(xué)說(shuō)的主要內(nèi)容， 收縮蛋白學(xué)說(shuō)認(rèn)為，篩管分子的內(nèi)腔有一種由微纖絲相連接的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，微纖絲由收縮蛋白的收縮絲組成。收縮蛋白分解ATP,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)收縮與舒張進(jìn)行同化物的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。 細(xì)胞質(zhì)泵動(dòng)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，篩管分子內(nèi)腔的細(xì)胞質(zhì)呈幾條長(zhǎng)絲，形成胞縱連束，縱貫篩管分子，在束內(nèi)呈環(huán)狀的蛋白質(zhì)絲反復(fù)地、有節(jié)

12、奏地收縮與舒張，把細(xì)胞質(zhì)長(zhǎng)距離泵走，糖分隨之流動(dòng)。 這兩個(gè)學(xué)說(shuō)共同的特點(diǎn)是，認(rèn)為有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸需要能量供應(yīng)，同時(shí)解決了篩管中有機(jī)物質(zhì)的雙向運(yùn)輸問(wèn)題。8. 植物激素如何調(diào)節(jié)有機(jī)物的運(yùn)輸與分配？植物激素對(duì)有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸分配有著重要的影響。除ETH以外，其他幾種激素都有促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)淖饔?。IAA有吸引有機(jī)物質(zhì)向它所在的器官積累的功能。關(guān)于植物激素促進(jìn)有機(jī)物運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理有以下幾個(gè)方面的解釋?zhuān)?激素與質(zhì)膜上的受體結(jié)合，產(chǎn)生去極化作用，降低膜勢(shì)； 植物激素改變膜的物理、化學(xué)性質(zhì)，提高膜透性； 植物激素促進(jìn)RNA與蛋白質(zhì)的合成，合成某些與同化物運(yùn)輸有關(guān)的酶。9. 何謂源-庫(kù)單位?為什么在有機(jī)物質(zhì)的分配問(wèn)題

13、上會(huì)出現(xiàn)源-庫(kù)單位的現(xiàn)象?源的同化產(chǎn)物主要供給相應(yīng)的庫(kù)。相應(yīng)的源與庫(kù)以及二者之間的輸導(dǎo)系統(tǒng)，共同構(gòu)成一個(gè)源-庫(kù)單位。源-庫(kù)單位的形成首先符合器官的同伸規(guī)律（相應(yīng)部位的根、莖、葉、蘗在生長(zhǎng)時(shí)間上的同步性）；其次還與維管束的走向、距離遠(yuǎn)近有關(guān)，它決定了有機(jī)物質(zhì)分配的特點(diǎn)。10. 有機(jī)物質(zhì)的分配與產(chǎn)量的關(guān)系如何?作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量=生物產(chǎn)量選濟(jì)系數(shù)，而經(jīng)濟(jì)系數(shù)與同化物的分配有關(guān)。在一定的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)該促使光合產(chǎn)物盡可能地分配到產(chǎn)品器官上，提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，否則，生物產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量并不一定高。11. 為什么“樹(shù)怕剝皮”?因?yàn)楦敌枰厣喜抗?yīng)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，而葉片制造的有機(jī)物質(zhì)正是通過(guò)韌皮部向下運(yùn)輸?shù)?。?shù)

14、剝皮后，韌皮部被破壞，影響了有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)影響根系的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響地上部的生長(zhǎng)。12. 試述環(huán)境因素對(duì)有機(jī)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)挠绊?溫度：糖的運(yùn)輸速率以2030c最快，高于或低于這個(gè)溫度范圍，運(yùn)輸速率下降。光照：光照可以通過(guò)光合作用，影響同化物的運(yùn)輸與分配。功能葉白天的輸出率高于夜間。水分：水分虧缺脅迫使水勢(shì)降低，光合作用降低，葉片中可運(yùn)態(tài)蔗糖的濃度降低，影響輸出速率。礦物質(zhì)：如氮、磷、鉀、硼等都會(huì)對(duì)有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸產(chǎn)生影響。氮多，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺，不利于物質(zhì)向產(chǎn)品器官輸出；氮少則會(huì)引起葉片的早衰，C/N值適中對(duì)運(yùn)輸有利。磷可以促進(jìn)光合，促進(jìn)可運(yùn)態(tài)蔗糖濃度的提高，促進(jìn)ATP的合成，所以可以促進(jìn)物

15、質(zhì)的運(yùn)輸。鉀能促進(jìn)庫(kù)內(nèi)蔗糖向淀粉的轉(zhuǎn)化，維持庫(kù)源兩端的壓力差，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸。硼與糖結(jié)合成復(fù)合物，有利于透過(guò)質(zhì)膜，從而有利于物質(zhì)的運(yùn)輸。13. 試述作物產(chǎn)量形成的庫(kù)-源關(guān)系。作物產(chǎn)量形成的庫(kù)-源關(guān)系有三種類(lèi)型：源限制型；庫(kù)限制型；源庫(kù)協(xié)調(diào)型。源與庫(kù)共同存在于一個(gè)統(tǒng)一體中，兩者相互依賴(lài)、相互制約。要高產(chǎn)不僅需要有大的源與大的庫(kù)，還要源與庫(kù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。同時(shí)，庫(kù)大會(huì)促進(jìn)源，源大會(huì)促進(jìn)庫(kù)；庫(kù)小會(huì)抑制源，源小會(huì)抑制庫(kù)。兩者相互依賴(lài)、相互制約。適當(dāng)?shù)卦鲈椿蛟鰩?kù)以及協(xié)調(diào)二者之間的關(guān)系，都會(huì)達(dá)到增產(chǎn)的效果。14. 植物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)運(yùn)輸分配的規(guī)律如何?有機(jī)物質(zhì)的分配受供應(yīng)能力、競(jìng)爭(zhēng)能力及運(yùn)輸能力的影響。 供應(yīng)

16、能力：供應(yīng)能力是指源的同化物能否輸出以及輸出的多少。當(dāng)源的同化物產(chǎn)生較少，本身生長(zhǎng)又需要時(shí)，基本不輸出；只有同化物形成超過(guò)自身需要時(shí)；才能輸出。且生產(chǎn)越多，外運(yùn)潛力越大。源似乎有一種“推力”，把葉片制造的光合產(chǎn)物的多余部分向外“推出”。 競(jìng)爭(zhēng)能力：競(jìng)爭(zhēng)能力是指庫(kù)對(duì)同化物的吸引和“爭(zhēng)調(diào)”的能力。生長(zhǎng)速度快、代謝旺盛的部位，對(duì)養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)的能力強(qiáng)，得到的同化物多。 運(yùn)輸能力：源與庫(kù)之間的輸導(dǎo)系統(tǒng)的聯(lián)系、暢通程度和距離遠(yuǎn)近有關(guān)。源、庫(kù)之間聯(lián)系直接、暢通，且距離又近，則庫(kù)得到的同化物就多。在這三個(gè)因素中，競(jìng)爭(zhēng)能力起著重要作用。15. 植物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)運(yùn)輸和分配的特點(diǎn)? 優(yōu)先供應(yīng)生長(zhǎng)中心； 就近供應(yīng)，同向運(yùn)

17、輸； 功能葉之間無(wú)同化物供應(yīng)關(guān)系； 同化物與營(yíng)養(yǎng)元素的再分配與再利用。16. 糖濃度和能量供應(yīng)狀況如何調(diào)節(jié)有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸？葉片中蔗糖的濃度對(duì)輸出速率有明顯的調(diào)節(jié)作用。葉片內(nèi)蔗糖濃度高，在短期內(nèi)可促進(jìn)同化物從功能葉輸出的速率，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，葉片內(nèi)高濃度的蔗糖則會(huì)抑制光合作用。同化物的主動(dòng)運(yùn)輸需要消耗能量。ATP的作用可能有兩個(gè)方面：一是作為直接動(dòng)力，二是通過(guò)提高膜的透性而起作用。在ATP合成受抑制的情況下，會(huì)對(duì)同化物運(yùn)輸產(chǎn)生抑制作用。17. 葉片同化物的配置方向。 代謝利用，新形成的同化物立即通過(guò)代謝配置給葉本身需要； 合成暫時(shí)貯藏化合物； 從葉輸出到植株其他部分。18. 胞間連絲的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？它在植物體內(nèi)有什么功能？結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：胞間連絲的外圍由質(zhì)膜包圍著；胞間連絲的中央是連絲微管，它是由光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化而成，連絲微管的中心有中心柱；胞間連絲質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)與連絲微管的外側(cè)連接著球狀蛋白；胞間連絲的直徑20-40nm。功能：胞間連絲是連接兩個(gè)相鄰植物細(xì)胞的胞質(zhì)通道；可進(jìn)行物質(zhì)交換；可進(jìn)行信息傳遞。19. 如何了理解植物體內(nèi)有機(jī)物分配的“庫(kù)”與“源”的關(guān)系？ 源是制造同化物的器官，庫(kù)是接受同化物的部位，源庫(kù)共存于同一植物體。 源是庫(kù)的供應(yīng)者，而庫(kù)對(duì)源具有一定的調(diào)節(jié)作用。