第七章 植物的生长生理复习思考题与答案
(一) 名词解释
1、生命周期(life cycle)
生物体从发生到死亡所经历的过程称为生命周期。 2、生长(growth)
在生命周期中，植物的细胞、组织和器官的数目、体积或干重的不可逆增加过程称为生长。例如根、茎、叶、花、果实和种子的体积扩大或干重增加都是典型的生长现象。
3、分化(differentiation)
从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程称为分化。它可在细胞、组织、器官的不同水平上表现出来。例如：从受精卵细胞分裂转变成胚；从生长点转变成叶原基、花原基；从形成层转变成输导组织、机械组织、保护组织等。这些转变过程都是分化现象。 4、发育(development)
在生命周期中，生物的组织、器官或整体，在形态结构和功能上的有序变化过程。它泛指生物的发生与发展 5、极性(polarity) 细胞、器官和植株内的一端与另一端在形态结构和生理生化存在差异的现象。如扦插的枝条，无论正插还是倒插，通常是形态学的下端长根，形态学的上端长枝叶。
6、组织培养（plant tissure culture）
植物组织培养是指植物的离体器官、组织或细胞在人工控制的环境下培养发育再生成完整植株的技术。根据外植体的种类，又可将组织培养分为：器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等。 7、细胞克隆(cell clone) 克隆(clone)源于希腊文(klon)
原意是指幼苗或嫩枝以无性繁殖或者营养繁殖的方式培养植物。现指生物体通过体细胞进行无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群的过程。细胞克隆就是指体细胞的无性繁殖。被克隆的细胞与母体细胞有完全相同的基因。 8、外植体（explant）
用于离体培养进行无性繁殖的各种植物材料。 9、脱分化(dedifferentiation)
植物已经分化的细胞在切割损伤或在适宜的培养基上诱导形成失去分化状态的、结构均一的愈伤组织或细胞团的过程。 10、再分化（redifferentiation)
由处于脱分化状态的愈伤组织或细胞再度分化形成不同类型细胞、组织、器官乃至最终再生成植株的过程。愈伤组织的再分化通常可发生两种类型，一类是器官发生型，分化根、芽、叶、花等器官，另一类是胚状体发生型，分化出类似于受精卵发育而来的胚胎结构--胚状体。 11、胚状体（embryoid)
在特定条件下，由植物体细胞分化形成的类似于合子胚的结构。胚状体又称体细胞胚（somatic embryo) 或体胚。胚状体由于具有根茎两个极性结构，因此
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可一次性再生出完整植株。 12、人工种子(artificial seeds)
将植物组织培养产生的胚状体、芽体、及小鳞茎等包裹在含有养分的胶囊内，这种具有种子的功能,并可直接播种于大田的颗粒称为人工种子，又称人造种子或超级种子。
13、生长大周期(grand period of growth)
植物器官或整株植物的生长速度表现出\慢-快-慢\的基本规律，即开始时生长缓慢，以后逐渐加快，然后又减慢以至停止。这一生长全过程称为生长大周期。 生长曲线 以植物(或器官)体积、干重、高度、表面积、细胞数或蛋白质含量等参数对时间作图得到的曲线。生长曲线表示植物在生长周期中的生长变化趋势，典型的有限生长曲线呈S形。 14、温周期现象(thermoperiodicity)
植株或器官的生长速率随昼夜温度变化而发生有规律变化的现象 15、生物钟(biological clock)
生命活动中有内源性节奏的周期变化现象。亦称生理钟(physiological clock)。由于这种内源性节奏的周期接近24小时，因此又称为近似昼夜节奏(circadian rhythum)。
16、根冠比(root top ratio，R/T)
植物地下部分与地上部分干重或鲜重的比值，它能反映植物的生长状况以及环境条件对地上部与地下部生长的不同影响。 17、顶端优势(apical dominance)
植物的顶芽生长占优势而抑制侧芽生长的现象。 18、协调最适温度
能使植株生长最健壮的温度。协调最适温度通常要比生长最适温度低。 19、光形态建成(photomorphogenesis)
由光调节植物生长、分化与发育的过程称为植物的光形态建成,或称光控发育作用。
19、光敏色素(phytochrome，Phy)
一种对红光和远红光的吸收有逆转效应、参与光形态建成、调节植物发育的色素蛋白。
20、隐花色素(cryptochrome) 又称蓝光受体(blue light receptor)或蓝光/紫外光A受体(BL/UV-A receptor)。它是吸收蓝光(400～500nm)和近紫外光(320～400nm)而引起光形态建成反应的一类光敏受体。 21、向性运动 (tropic movement)
植物器官对环境因素的单方向刺激所引起的定向运动。根据刺激因素的种类可将其分为向光性(phototropism)、向重性(gravitropism)、向触性(thigmotropism)和向化性(chemotropism)等。并规定对着刺激方向运动的为\正\运动，背着刺激方向的为\负\运动。所有的向性运动都是生长运动，都是由于器官不均等生长引起的。
22、感性运动(nastic movement)
无一定方向的外界因素均匀作用于植株或某些器官所引起的运动。感性运动多数属膨压运动(turgor movement)，即由细胞膨压变化所导致的。常见的感性运动有感夜性(nyctinasty)、感震性(seismonasty)和感温性(thermonasty)。
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（二）写出下列符号的中文名称，并简述其主要功能或作用 1、PPB
早前期带(preprophase band)，在细胞分裂即将开始时，微管有序地沿质膜内侧环绕核而成带状聚集的结构。它决定细胞的分裂部位与分裂面。 2、UV-B
紫外光-B (Ultraviolet-B)。指波长为280～320nm的紫外光。它对植物生长有抑制作用。UV-B破坏核酸分子结构，使多种蛋白质变性、IAA氧化、细胞的分裂与伸长受阻，从而使植株矮化、叶面积减少；UV-B还能降低叶绿素和类胡萝卜素的合成，破坏叶绿体的结构，钝化Rubisco和PEPC等光合酶的活性，使光合速率下降，从而使植物生长量减少。 3、Pr、Pfr
光敏色素的两种形式。Pr型是吸收红光(最大吸收峰在红光区的660nm)的生理钝化型，Pfr型吸收远红光(最大吸收峰在远红光区的730nm)的生理活化型。这两种光敏色素被光照射后可以互相转化，照射白光或红光后，没有生理活性的Pr型可以转化为具有生理活性的Pfr型；相反，照射远红光后，Pfr型转化为Pr型。Pfr参与光形态建成、调节植物发育等过程。 4、RGR
相对生长速率(relative growth rate)，在单位时间内植株或器官的增量占原有植株或器官数量的比值。RGR可作为植株生长能力的指标。 5、LAR
叶面积比(leaf area ratio)是总叶面积除以植株干重的商。LAR代表了植物光合组织与呼吸组织之比。 6、NAR
净同化率(net assimilation rate)为单位叶面积、单位时间内的干物质增量。NAR代表实际的光合效率。
(三) 问答题
1．生长、分化和发育三者之间有何联系？
答：生长、分化和发育三者之间既有区别又有联系。生长是量变，是基础；分化是质变，是变异生长；而发育则是有序的量变与质变。一般认为，发育包含了生长和分化。如花的发育，包括花原基的分化和花器官各部分的生长；果实的发育包括了果实各部分的生长和分化等。这是因为发育只有在生长和分化的基础上才能进行，没有营养物质的积累，细胞的增殖、营养体的分化和生长，就没有花和果实的发育。但生长和分化又受发育的制约，植物的某些部位的生长和分化往往要在通过一定的发育阶段后才能开始。如水稻幼穗的分化和生长必须在通过光周期的发育阶段之后才能进行。
2.微管是如何控制细胞分裂和细胞生长的？
答：早在细胞分裂开始前，微管沿质膜内侧环绕核成带状聚集成早前期带，早前期带的位置决定了细胞的分裂部位与分裂面（子细胞的细胞板与母细胞相结合的位置与早前期带早先所在的位置相一致）。在细胞分裂中，有丝分裂器-纺缍体是由微管组成，它与染色体的着丝点相连，并牵引染色单体移向两极。其后成膜体的扩展、细胞板的形成也有微管参与，因为组成成膜体的囊泡在赤道板上排列与移动都由微管控制。细胞的生长和形状与组成细胞壁的纤维素微纤丝的取向和沉
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积有关，而纤维素微纤丝的取向又由周质微管决定，周质微管排列在质膜内侧，象轨道一样引导着合成纤维素微纤丝的复合体在膜中移动，从而控制微纤丝沉积的方向。
3.细胞的分化受哪些因素控制？ 答：（1）遗传基因的表达 细胞分化是具有相同基因的细胞有着不同蛋白质产物的表达结果。基因表达要经过两个过程，即转录与翻译。然而在细胞分化时的基因表达控制主要发生在转录水平上，因此，细胞分化的本质就是不同类型的细胞专一地激活了某些特定基因，再使它转录成特定的mRNA的过程。
（2）细胞极性 极性是细胞分化的前提，细胞极性的建立会引发不均等分裂，使两个子细胞的大小和内含物不等，由此引起分裂细胞的分化。
（3）环境条件 光照、温度、营养、pH、离子、电势以及地球的引力等环境条件都能影响细胞的分化。如短日照处理，可诱导菊花提前开花；低温处理，能使小麦通过春化而进入幼穗分化；对作物多施氮肥，则能使其延迟开花。
（4）植物激素 植物激素能诱导细胞的分化，如IAA有诱导维管组织分化的作用；改变培养基中生长素和细胞激动素的比例，可改变愈伤组织的向根还是向芽的分化。
4. 试述植物组织培养的意义，以及组织培养一般的步骤？ 答：(1)植物组织培养意义：
①组织培养是研究植物生长和分化规律的重要手段 组织培养是在人工控制条件下培养外植体再生器官或植株的技术，可以在不受植株体其它部分干拢下研究被培养部分生长和分化的规律，并可以利用各种培养条件影响它们的发育进程。因此组织培养已成为研究植物细胞、组织生长分化以及器官形态建成的规律的不可缺少的手段，有力地推动了生物科学中植物生理学、生物化学、遗传学、细胞学、形态学等学科的进展。
②组织培养是开展生物工程的基本技术 随着分子生物学的发展，在植物组织培养和细胞培养的基础上建立了各种基因转移和基因重组技术，利用组织培养使用生物工程来改良作物品种正在变本现实。
③组织培养可快速繁殖植物种苗 目前组织培养在无性系的快速繁殖、无病毒种苗培育、新品种的选育、人工种子和种质保存、药用植物和次生物质的工业化生产等方面的应用已十分广泛。
组织培养在基础理论研究和生产实践中发挥的作用与日俱增，可望为造福人类作出更大的贡献。
(2)植物组织培养的一般步骤为：①培养基制备，②材料准备与接种，③愈伤组织的诱导，④器官分化或体细胞胚的发生，⑤小苗移栽等。其中器官分化或体细胞胚的发生最为关键，因为它关系到组织培养能否成苗。
5. 试述种子萌发三阶段，以及各阶段的代谢特点。
答：根据萌发过程中种子吸水量，即种子鲜重增加量的\快-慢-快\的特点，可把种子萌发分为三个阶段：
(1) 吸胀吸水阶段 依赖原生质胶体吸胀作用的物理吸水。通过吸胀吸水，活种子中的原生质胶体由凝胶状态转变为溶胶状态，使那些原在干种子中结构被破坏的细胞器和不活化的高分子得到伸展与修复，表现出原有的结构和功能。
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(2) 迟缓吸水阶段 经前阶段的快速吸水，原生质的水合程度趋向饱和，酶蛋白恢复活性，细胞中某些基因开始表达，转录成mRNA，\新生\的mRNA与原有\贮备\的mRNA一起翻译与萌发有关的蛋白质。与此同时，酶促反应与呼吸作用增强。子叶或胚乳中的贮藏物质开始分解，转变成葡萄糖、氨基酸等可溶性化合物，可溶性的分解物运入胚后为胚的发育提供营养。
(3)生长吸水阶段 在贮藏物质转化转运的基础上，胚根、胚芽中细胞的组成成分合成旺盛，细胞吸水加强。胚细胞的生长与分裂引起了种子外观可见的萌动。当胚根突破种皮时，新生器官生长加快，表现为种子的(渗透)吸水和鲜重的持续增加。
6. 简述植物地下部分和地上部分的相关性。在生产上如何调节植物的根冠比？ 答：植物的地上部分和地下部分处在不同的环境中，两者之间有维管束的联络，存在着营养物质与信息物质的大量交换。根部的活动和生长有赖于地上部分所提供的光合产物、生长素、维生素等；而地上部分的生长和活动则需要根系提供水分、矿质、氮素以及根中合成的植物激素(CTK、GA与ABA)、氨基酸等。另外，根冠间进行着信息交流。如在水分亏缺时，根系快速合成并通过木质部蒸腾流将ABA（逆境信号）运输到地上部分，调节地上部分的生理活动。如缩小气孔开度，抑制叶的分化与扩展，以减少蒸腾来增强对干旱的适应性。叶片的水分状况信号，如细胞膨压，以及叶片中合成的化学信号物质也可传递到根部，影响根的生长与生理功能。因此，植物地下部分和地上部分具有相关性。一般地说，根系生长良好，其地上部分的枝叶也较茂盛；同样，地上部分生长良好，也会促进根系的生长。
生产上通过降低地下水位，增施磷钾肥，减少氮肥，中耕松土，使用三碘苯甲酸、整形素、矮壮素、缩节胺等生长抑制剂或生长延缓剂等措施来加大植物的根冠比；而通过增施氮肥，提高地下水位，使用GA、油菜素内酯等生长促进剂等措施来降低根冠比。此外，运用修剪与整枝等技术也可调节根冠比。
7. 产生顶端优势的可能原因是什么？ 举出实践中利用或抑制顶端优势的2～3个例子。
答：关于顶端优势产生的原因，有多种假说用来解释，但一般都认为这与营养物质的供应和内源激素的调控有关。
(1)\营养\假说 认为顶芽是一个\营养库\，它在胚中就形成，发育早，输导组织也较发达，能优先获得营养而生长，侧芽则由于养分缺乏而被抑制。
(2)\激素抑制\假说 认为顶端优势是由于生长素对侧芽的抑制作用而产生的。植物顶端形成的生长素，通过极性运输，下运到侧芽，侧芽对生长素比顶芽敏感而使生长受抑制。
(3)营养转移假说 认为：生长素既能调节生长，又能控制代谢物的定向运转，植物顶端是生长素的合成部位，高浓度的IAA使其保持为生长活动中心和物质交换中心，将营养物质调运至茎端，因而不利侧芽的生长。
(4)细胞分裂素假说 认为细胞分裂素能促进侧芽萌发，解除顶端优势。已知生长素可影响植物体内细胞分裂素的含量与分布。顶芽中含有高浓度的生长素，其一方面可促使由根部合成的细胞分裂素更多地运向顶端；另一方面，影响侧芽中细胞分裂素的代谢或转变。
(5)原发优势假说 认为器官发育的先后顺序可以决定各器官间的优势顺序，
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第八章植物的生长生理复习思考题与答案
