绪论、第一章 植物的水分代谢
1、 植物生理学是研究植物生命活动的一门学科. 研究植物代谢、代谢与环境的相互关系。
理论基础：光合作用和固氮——能量转化，酶活性调节。发育调控——成花，衰老（包括果实）。信号传导——自然及生物等因素。植物逆境生理机理-抗性基因表达及调节。
2、 自由水（free water）：不与细胞的组分紧密结合，易自由移动的水分，称为自由水。其特点是参与代谢，能作溶剂，易结冰。
束缚水（bound water）：与细胞的组分紧密结合不易自由移动的水分，称为束缚水。其特点是不参与代谢，不能作溶剂，不易结冰。
3、水在植物生命活动中的重要作用：(1)原生质的组成成分，植物细胞原生质含水量一般在70-90%。(2)植物代谢过程中的重要原料。 (3)植物对物质吸收和运输的溶剂。(4)能保持植物的固有姿态。(5) 保持植物体内的正常温度。 4、 自由能是指能够作功的能量和参与反应的本领。
水势（Water potential）：水势是指在同温同压的一系统中，一偏摩尔体积（V）水（含溶质的水）的自由能(μw）与一摩尔体积（V）纯水的自由能(μ0w)的差值(Δμw)。Ψw=(μw / Vw) - （μ0w／Vw) =(μw-μ0w)／Vw =Δμw／Vw。代表水参与化学反应和移动的本领。
人为地设定在等温等压条件下，纯水的水势为零Ψw0=0。溶液的水势就小于0，为负值。溶液越浓，其水势的负值越大。Ψw的单位是MPa=106Pa=10bar。 5、 扩散：任何物质分子都有从某一浓度较高（化学势较高）的区域向其邻近的浓度较低（化学势较低）的区域迁移的趋势，这种现象称为扩散。
6、 Osmosis (渗透作用)是指溶剂分子通过半透膜(semipermeable membrane)的扩散作用。半透性膜：动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋。
7、 Osmotic potential (渗透势—Ψ? ，Solute potential、溶质势—Ψs ) 。 由于溶质的存在而降低的水势。Ψs(Mpa)= -0.0083iCT。其中i——渗系数，NaCl的i为1.80，CaCl2的i为2.60,蔗糖的i为1，C—溶质浓度 T—绝对温度。 8、 质壁分离：高浓度溶液中，植物细胞液泡失水，原生质体与细胞壁分离的现象。
质壁分离复原：低浓度溶液中，植物细胞液泡吸水，原生质体与细胞壁重新接触的现象。
意义：①原生质层具有选择透性。②判断细胞死活。③测定细胞液的溶质势，进行农作物品种抗旱性鉴定。④测定物质进入原生质体的速度和难易程度。 9、 植物细胞的水势 Ψw=Ψs+Ψp+Ψm
Ψs——溶质势:它取决于细胞内溶质颗粒(分子或离子)总和。植物叶Ψs为-1～-2 MPa，旱生植物叶片Ψs 达-10MPa。Ψs还存在着日变化和季节变化。
Ψp—压力势。由于细胞膨压的存在而提高的水势。一般为正值(Ψp>0) 。草本(温暖天气）下午为+0.3～+0.5MPa，晚上为+1.5MPa。特殊情况下，压力势会等于零或负值。如初始质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞的压力势会呈负值。
Ψm—衬质势。细胞内胶体物质（如蛋白质、淀粉、细胞壁物质等）对水分吸附而引起水势降低的值。为负值。干燥种子的Ψm可达-100MPa；未形成液泡的细胞具有明显的衬质势，已形成液泡的细胞（-0.01MPa左右），可以略而不
计。一般植物细胞水势:Ψw=Ψs+Ψp
10、 等渗溶液：溶液的Ψs等于细胞或细胞器的Ψw。
11、 Imbibition (吸胀作用)是亲水胶体吸水膨胀的现象。
只与成分有关：蛋白质>淀粉>纤维素> >脂类。豆科植物种子吸胀现象非常显著。未形成液泡的植物细胞，如风干种子、分生细胞主要靠吸胀作用。
11、代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分通过质膜而进入细胞的过程。
12、主动吸水：根系本身生理活动而引起植物吸收水分的现象。
13、伤流：汁液从伤口（残茎）的切口溢出的现象，流出的汁液叫伤流液。 14、根压:由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力。一般为0.1-0.2MPa。它大小和成分代表根生理活动和强弱。
15、Guttation (吐水)：土壤水分充足、大气温度和湿度较高的环境中或清晨，未受伤叶尖或叶缘向外溢出液滴的现象。荷叶、草莓及禾本科吐水较多。可利用吐水作为选择壮苗的一种生理指标。
16、Apoplast (质外体)是指原生质以外的包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等无生活物质互相连结成的一个连续的整体。水分子移动阻力小，移动速度快。
17、Symplast (共质体)是指活细胞内的原生质体通过胞间连丝及质膜本身互相连结成的一个连续的整体。水分在其间依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一个细胞。
18、被动吸水是指由于地上部的的蒸腾作用而引起根部吸水。
动力是蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使水分沿着导管上升的力。其大小与根系活力无关。通常植物以被动吸水为主。植物在蒸腾作用强烈时植株只有被动吸水，而植株在春季叶片尚未展开以及当植物蒸腾受抑制时，主动吸水才占主导地位。
19、Soil available water (土壤有效水或土壤可利用水）是指能被植物直接吸收利用，其含水量高于萎蔫系数(wilting coefficient)以上的水。
20、萎蔫系数是指当植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存的水分含量(以占土壤干重的百分率计)。
萎蔫(wilting)：植物体内水分不足时，叶片和茎的幼嫩部分下垂的现象。 21、Temporary wilting (暂时萎蔫)：当蒸腾作用大于根系吸水及转运水分的速度时，植物会产生萎蔫现象称暂时萎蔫。当蒸腾速率降低时，能消除萎蔫状态。如晚间、遮阴等。
Permanent wilting (永久萎蔫)：土壤中缺少有效水，根系吸不到水而造成的萎蔫叫做永久萎蔫。降低蒸腾，不能消除萎蔫状态。立即灌水可消除萎蔫状态。22、Transpiration (蒸腾作用)是指植物地上部分以气体状态的水向外界散失水分的过程。
意义：(1)蒸腾作用可以降低叶片的温度; (2)蒸腾作用是植物对水分的吸收和运输的一个主要动力。(3)促进植物对矿质和其它溶质在体内传导与分布。 23、小孔扩散的小孔定律水蒸汽通过多孔表面扩散的速率不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。在边缘处，扩散分子相互碰撞机会少，因此扩散速率就比在扩散面的中间部分要快。 24、Stomatal complex（气孔复合体）：保卫细胞与邻近细胞或副卫细胞共同组成。
25、(1) Transpiration rate (蒸腾速率)。植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量(g/m2?s) 。昼1.5-7.5，晚<0.3。
(2) Transpiration efficiency or transpiration ratio(蒸腾效率又名蒸腾比率)。 植物每消耗1kg的水所形成的干物质的g数。野生1-8g/kg，作物2-10g/kg。
(3) Transpiration coefficient or water require-ment (蒸腾系数又名需水量）。植物制造1 g干物质所需水分的克数。野生植物125-1000 g ，作物为100-500 g
26、Critical period of water (水分临界期)是指需水量不一定多，但植物对水分不足最敏感，最易受害的时期。花分母细胞减数分裂到四分体时期
禾谷类作物有两个水分临界期，即拔节期（相当于花分母细胞减数分裂到四分体时期）和灌浆期。
27、叶片相对含水量是指叶组织实际含水量占水分饱和时含水量的百分率。大于80％不必灌溉。
叶片相对含水量＝?（叶鲜重－干重）/叶鲜重?/?（叶充分吸水后鲜重－干重）/叶充分吸水后鲜重?×100%
第二章 植物的矿质营养
1、 Essential element (必需元素),简单地说就是植物生长发育必不可少的元素。三条标准:(1)全缺不能完成生活史。(2)有专一的缺素症状。(3)直接的营养功效。
2、 Macro element (Major element大量元素)是指植物需要量较大,在植物体内含量较高（>0.1%)的元素,C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S。
3、 Micro element (trace element微量元素)是指植物需要量较少, 在植物体中含量较低(<0.01%)的元素, Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。 4、Biomembrane (生物膜)是细胞中所有膜系统的总称。生物膜的化学组成 蛋白质约占50-75％，脂类约20-30(50)％，糖类(糖蛋白,糖脂)2-10％，微量核酸。
生物膜的生理功能：首先,生物膜可使细胞区室化,使各种代谢活动能在不同的细胞器区域内有条不紊地进行。其次,重重叠叠的膜系统也大大地增加了膜的作用表面,加速了各种反应和物质交换进程。第三,膜既是物质进出细胞器必要的屏障,也是许多内外信号的感受器。如多种载体或运转器;光感受器光敏素,植物激素受体及以受精识别反应,抗病原生物的过敏性反应等。此外,生物膜还可以分泌和内吞的方式使物质大分子如病毒等出入细胞。
5、 Passive absorption (被动吸收)是指因扩散作用或其它物理化学过程而引起的矿质元素的吸收, 又称非代谢性吸收。
6、 扩散：溶液中分子或离子从浓度高的场所向浓度低的场所移动的现象，叫扩散。离子扩散方向既取决于化学势梯度,也取决于膜内外的电势梯度(电位差),即取决于这种梯度的总和——电化学势梯度。 7、 细胞内可扩散的阴阳离子浓度的乘积等于细胞外可扩散的阴阳离子浓度的乘积时的状态,叫做杜南平衡。[K+in]×[Cl-in]=[K+out]×[Cl-out]
8、 植物细胞对矿质元素的主动吸收，主动吸收是指植物细胞需要能量的逆电化
学势吸收的过程。有载体理论、离子通道理论、离子泵理论、胞饮作用。 9、 单一盐类引起植物中毒的现象,称单盐毒害。 10、离子间相互消除单盐毒害的现象,称离子拮抗。
11、平衡溶液(balanced solution)含有适当比例的各种植物必需元素和pH值,能使植物生长发育良好的溶液。包括完全培养液、陆生植物的绝大多数的土壤溶液，以及对海洋植物的海水。
12、由于植物的选择吸收, 引起阳离子吸收量大于阴离子吸收量,使溶液变酸的这一类盐，称生理酸性盐；如NH4Cl、NH4SO4、KCl、CaCl等
13、植物对阴离子的吸收量大于阳离子的吸收量,使溶液pH上升的这一类盐,称生理碱性盐；如Ca(NO3)2、KNO3。 14、植物对其阴阳离子的吸收相等,不因植物的吸收引起溶液pH改变的盐类称生理中性盐,如NH4NO3。
15、离子间相互作用：协同：一种离子的存在促进另一种离子的吸收,从而提高了后者的有效性称协同作用。
拮抗:一种离子的存在能抑制植物对另一种离子的吸收,
16、在农业生产上常采用给植物地上部喷施肥料的措施,叫根外追肥或叶面营养(foliar nutrition)。
17、诱导酶(induced enzyme)，指组织本来不含（或很少有）此种酶,但在特定的外来物质(如底物)的影响下形成的酶并使酶的活性迅速提高。 18、 元素在一个部位使用后分解,移动到另一部位再次使用的现象称元素再利用,能被再利用的称可再利用元素,可再利用元素缺素症从老叶开始。这类元素有N、P、K、Mg、Zn,尤其是N和P最易被再利用。存在于胞质B库中的B在富含山梨糖醇的蔷薇科植物中形成B-糖复合物可以再利用。
19、 另一类元素被植物地上部分吸收后,即形成永久性细胞结构物质(如壁),即使叶片衰老也不能被分解,因此不能被再利用,称不能再利用元素。这类元素器官越老含量越大,缺乏时幼嫩部位先出现病症。它们是S、Ca、Fe、Mn、B、Cu、Mo等,其中以Ca最难再利用。
20、营养临界期:植物对缺乏矿质元素最敏感,缺乏后最易受害的时期,称为营养临界期——“麦浇芽” 。
21、营养最大效率期:施肥效果最好的时期,这个时期对矿质营养需要量大,吸收能力强,若能满足肥料要求,增产效果十分显著,称为营养最大效率期——“菜浇花” 。
第三章 植物的光合作用
1、光合作用：是指绿色植物在光下利用光能，把CO2和H2O同化成有机物，并放出氧气的过程。
光合作用的意义：(1)光合作用是把无机物变为有机物的重要途径。CO2——7×1011t/year(有机物5×1011t/year)——“绿色工厂”。(2)光合作用是一个巨大的能量转换过程。3×1021J/year。（3）光合作用能维持大气中O2和CO2的相对平衡。
2、叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下呈红色(叶绿素a为血红色,叶
绿素b为棕红色)的现象称为荧光现象。荧光的寿命很短,约为10-9s。光照停止,荧光也随之消失。在进行光合作用的叶片很少发出荧光。 3、叶绿素还会发出磷光,当叶绿素溶液停止光照后，仍能在一定的时间放出暗红
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色的光，这就是磷光。磷光的寿命为10～10秒,强度仅为荧光的1%。 4、原初反应是光合反应的序幕，包括光能的吸收,传递和光化学反应。 5、light-harvesting pigment(集光色素）或antenna pigment（天线色素)——只起吸收和传递光能,不进行光化学反应的光合色素，Chlb, carotenoids, Cha。 6、reaction centre pigment (作用中心色素）又名trap（陷井) ——吸收光或由集光色素传递而来的激发能后,生发光化学反应引起电荷分离的光合色素，Cha (a few)。
7、诱导共振(inductive resonance)是指当某一特定的分子吸收能量达到激发态,在其重新回到基态时,使另一分子变为激发态。
激发能的传递的形式：诱导共振、激子传递和电子迁移,但以诱导共振为主。 8、光化学反应是指反应中心色素分子受光激发引起的氧化还原反应。(P，pigment), (A,accepter)、(D,Donor)组成。
9、Photosynthetic unit(光合单位)：由250～300个叶绿素和其它集光色素分子构成的,能完成1个光量子吸收并转化的色素蛋白复合体。 10、小球藻红降现象和双光增益效应（爱默生效应）？？
11、PhotosystemⅠ (PSI, 光系统Ⅰ)。～?80?——～?110?,在类囊体垛叠和非垛叠区都有分布。PSI的作用中心色素是P700;原初电子供体 PC;原初电子受体A0;最终推动NADPH形成。
12、PhotosystemⅡ (PSⅡ，光系统Ⅱ)。～?110?——～?145?, 在类囊体膜的垛叠部分。 PSⅡ的作用中心色素是P680。原初电子受体Ph, 原初电子供体YZ；抗阿特拉津的植物；PSⅡ的功能常与放O2相联系。
13、Photosynthetic chain (光合链)。光合链是类囊体膜上由两个光系统(PSⅠ和PSⅡ)和若干电子传递体,按一定的氧化还原电位依次排列而成的体系。
在“Z”链的起点,H2O是最终的电子供体;在“Z”链的终点,NADP+是电子的最终受体。在整个链只有两处(P680→P680*, P700→P700*)是逆氧化还原电位梯度,需光能推动的需能反应。
14、光合传递链的组成:①PSⅡ及其集光色素复合体(LHCⅡ),②PSI及其集光色素复合体(LHCI),③细胞色素复合体(含Cytf、Cytb6和Fe-S蛋白),④偶联因子复合体(又名ATP合酶)。
15、PQ(plastoquinones，质体醌或质醌), 担负着传递氢(H+和e-)的任务。 16、PQ穿梭在光合电子传递过程中PQ使间质中H+不断转入类囊体腔,导致间质pH上升,形成跨膜的质子梯度。
17、PC(plastocyanin，质蓝素或质体菁),含铜蛋白质,PSI的原初电子供体。 18、Fd(Ferredoxin,铁氧还蛋白),把电子传给FNR后还原NADP为NADPH,或把电子传给Cytb6，进行环式光合电子传递。此外,Fd还在亚硝酸还原,酶活化等方面具有多种功能。
19、光合电子传递途径。(1)非环式光合电子传递和非环式光合磷酸化。涉及两个光系统。产生O2, NADPH和ATP，占总电子传递的70%以上。(2) 环式光合电子传递和环式光合磷酸化。只涉及PSI，能产生ATP, ATP的补充形式。占总电子传递的30%左右。(3) 假环式电子传递和假环式光合磷酸化。涉及两个光系统，形成超氧自由基O2·，对植物体造成危害。在强光下，CO2不足，NADPH过剩下发
植物生理学 基础复习资料
