还剩4页未读,继续阅读
文本内容:
一、光合作用的气孔与非气孔限制,如何判断?气孔限制值的计算方法,优缺点气孔限制由于不良环境造成的气孔关闭,使气孔阻力增大,从而导致叶片光合速率下降非气孔限制不是由于气孔关闭引起的,由于同化力不足,叶肉光合活性下降等原因引起的光合速率变化气孔限制、非气孔限制的判据Ci和Ls的变化方向Ci卜降利Ls上升表明气孔导度降低是主要原因Ci上升和Ls下降表明主要原因是非气孔因素气孔限制值计算I、根据阻力值计算测出CO2扩散的总阻力、气孔阻力和叶肉阻力,则可算Ls Ls=l-Ci7Ca,(Ls变化在0~1之间)缺点只适用于C02供应为限制因子的情况,即Pn—C02曲线的直线上升阶段
2、根据光合值的计算Ls=l-A/A0(A为CT=Ca)优点计算值可以避免对气孔限制值的过分夸大缺点必须测出Pn-CI与Pn・C『两条曲线,手续麻烦;逆境下光合很弱,Pn值太小,计算误差太大,甚至难以计算
二、叶绿素荧光诱导动力学曲线,可以测定哪些叶绿素荧光参数?有何意义?叶绿素荧光诱导动力学曲线是指:经过暗适应后的叶片从黑暗中转入光下叶片的荧光产量随时间而发生的动态变化称Kautsky效应,荧光的这种动态变化所描绘出的曲线即Kautsky曲线暗适应的植物叶片的荧光诱导动力学曲线(A快相动力学B慢相动力学)可以测定的参数有Fo最小荧光(基础荧光或原始荧光),是PSI【反应中心处于完全开放时的荧光产量可以用Fo随温度的变化动态来反映高温对光合器的危害,并用来评价植物的抗热性Fo\光适应下初始荧光Fs稳态荧光Fm最大荧光,是暗适应的光合机构全部PS II中心处于完全开放时的荧光产量Fm可反映通过PSH的电子传递最大潜力Fm光适应下最大荧光Fv=Fm-Fo可变荧光,暗适应最大可变荧光,反映QA的还原情况Fv=Fm-Fo,光适应下可变荧光Fv/Fm暗适应下PSH最大光化学效率,反映PSU反应中心最大光能转换效率Fv,/Fm5光适应下PS II最大光化学效率反映有热耗散存在时PS II反应中心完全开放时的化学效率Fv/Fo代表PS II潜在的光化学活性,与有活性的反应中心数量成正比关系
①PSH(Fm-Fs)/FmPSH实际光化学效率反映在照光条件下PS II反应中心部分关闭的情况下的实际光化学效率qP=(Fm,-Fs)/(Fm,-Fo)光化学猝灭系数,反映了PS II反应中心的开放程度qN=(Fm-Fm,)/(Fm-Fo):非光化学猝灭系数,代表各种非光化学去激过程所耗散的能量
三、光合作用光抑制,衡量指标,植物的光保护机制光合作用的光抑制是指植物在强光下光合效率卜.降的现象表示光抑制的指标有两种
①量子效率弱光F Pn-PFD曲线的斜率
②PS II的光化学效率(Fv/Fm)光破坏防御机制(-)减少光能的吸收:叶片变小,变厚,被毛,蜡质层等叶片、叶绿体的引动,天线的减少,CO2同化能力的提高
(二)过剩光能的耗散光能被捕获后主要有三条相互竞争的出路光化学电子传递、叶绿素荧光发射和热耗散叶绿素荧光只消耗很少一部分光能;光化学途径产生的化学能通过碳同化、光呼吸、Mehler反应和N素还原来消耗;光能过剩时,热耗散就成为耗散过剩光能的主要途径
1.状态转换与光能分配通常当吸收的光能在两个光系统之间的分配处于平衡时,光能转换效率最高远红光下,PSI吸收的光能大于PSII,可诱导激发能向PS II分配的比例增加,称为“状态I”;红光下,PSH吸收的光能多于PSI,激发能向PSI分配的比例增加,称为“状态n”这就是状态转换,与PSH复合体蛋白可逆磷酸化有关
2.PS II反应中心功能的下调光合机构内约20-30%的PS II反应中心呈.非活性状态,主要特征是Q氧化速率极低(Fo升高),几乎不能进行5至Q,的电子传递,称为失活的反应中心这类失活的反应中心仍能进行电荷分离,但以失去放氧功能,主要进行热耗散以保护有活性的反应中心
3.依赖叶黄素循环的非发射能量耗散所谓的叶黄素循环是指光能过剩时,双环氧的紫黄质(V)在紫黄质脱环氧化酹(VDE)的催化卜,经过中间物单环氧的玉米黄质(A)转化为无环氧的玉米黄质(Z);在暗处,则反应在环氧化酶的作用下朝反方向进行,形成一个循环
(1)直接作用Z或A直接猝灭了铝塑的单线激发态
(2)间接作用类囊体膜的流动性随着玉米黄质的增加而增加,通过膜的固化使PSII复合体稳定,有利于叶绿素分子与玉米黄质分子靠近聚集;Z或促进LHCII构象改变,这二者都有利于热耗散
4.光呼吸干旱条件气孔关闭、COz供应受阻、光呼吸可以消耗部分过剩激发能,保护光合机构
5.Mchlcr反应与水一水循环低温抑制卡尔文循环,弱光下有光能过剩们就进行水一水循环,建立pH,启动叶黄素循环蛋白很可能对依赖叶黄素循环的能量耗散有调控作用)
6.活性氧清除系统的保护作用植物体内活性氧清除系统主要分为能促和非酹促两种他们的保护作用只有在保护酶及抗氧化物质的协同作用下通过Halliwell-Asada途径实现
7.D,蛋白周转的保护作用D,蛋白的修复可被看作是反应中心防御强光破坏的最后道防线光抑制对PSn的破坏与修复是同时发生的光抑制程度取决于PSII损伤与修复的速率.,PSn的修复必需D,蛋白的重新合成和插入
四、水孔蛋白种类功能把•系列Mr为25000〜30000,选择性地高效转运水分了•的膜水通道蛋白成为水孔蛋白根据水孔蛋白序列同源性分为液泡膜内在蛋白TIP;质膜内在蛋白PIP;NLM蛋白水孔蛋白的生理意义
1、参与种子的萌发
2、参与植物的渗透调节
3、参与维管束水分运输水分进出导管
4、水分共质体运输的理论依据
5、气孔调节
6、参与叶肉内CO2运输
7、凡02的运输
8、调节植物对中性分子和营养元素的吸收
五、渗透调节,植物相容性物质的作用机理渗透调节是指细胞渗透势变化所表现出的调节作用Osmoregulation orTurgor regulation意为通过细胞增加或减少溶质调节细胞渗透势以期与细胞外渗透势平衡如微生物Osmotic adjustment指高等植物对水分亏缺反应时溶质的积累相容性物质的作用机制一两种主要假说
1、表面结合假说其主要思想是,相容性物质与蛋白质表面特别是疏水表面结合,提高蛋白质表面水化程度Schobert认为,蛋白质表面的疏水区域是非常脆弱或敏感的部分,因为结合在这里的水分子结合能力非常弱,细胞在水分胁迫环境中将首先脱去这部分水相容性物质与蛋白质疏水区域结合后,将其转化为亲水表面
2、溶质排除假说这一假说认为,在蛋白质溶液中,相容性物质将首先溶解在大量的自由水中从而提高蛋白质分子表面的水化程度,而不是溶在蛋白质或其他生物大分子表面的结合水中,不参与生物大分子的直接作用
六、简述植物激素的研究进展,测定植物激素的方法,优缺点植物激素研究的某些进展I研究方法上的突破过去研究激素的生理作用及其作用机理,多采用外源施加或内源水平的检测,有很大的局限性,会受到吸收、转运和内外因素的干扰此外,对于激素引起的生理效应来说,仅仅在有激素受体分布的细胞内的激素浓度才有效近10年来,由于分子生物学和遗传学手段的运用,有较大发展A通过在自然界筛选或化学诱变的方法,得到了适合不同研究目的的突变体和营养缺陷型B通过基因工程的方法,成功的从农杆菌和假单胞中克隆出IAA和CTK的代谢基因,获得了转基因植物,使人们有可能改变植物体内IAA和CTK的浓度和分布,重新检测各种生理现象C在激素受体、激索感应和信号传导方面;在激素对基因的调控、激素确切的生理作用等方面都取得了重要进展原有的五大类激素的种类在增多2激素生物合成的新进展现在已知IAA的生物合成不一定要经过色氨酸,应用拟南芥营养缺陷型的试验表明IAA可由阻躲直接转化而来,色氨酸途径和非色氨酸途径并存现在已查明108种GA中,许多都是相互转化而来,只有几种才控制生长发育的关键,如GA1,GA3,GA4,GA7等类胡萝卜素是ABA的前体3激素受体的研究激索首先必须与其受体相结合,引起受体蛋白的激活,激活了的受体将引起某些特定的反应,IAA受体蛋白的研究较快,已分离出数种,其中三种位于质膜上4激素对基因表达的调控5转基因植物如耐储藏番茄等6信号传递与信号转导植物激素的测定方法1生物鉴定法确定某种物质是否是植物生长物质,最终仍然需要生物鉴定法结合利用植物突变体生物鉴定仍然有一定灵敏度2物理化学方法(HPLC,气-质联用)等往往存在以下缺点A进过繁琐的提取与纯化步骤后,激素的损失颇大B灵敏度低,尤其是用「CTK和种类繁多的GA类C不能用于准确的定位分析D需要使用昂贵的分析仪器和耗费大量的有机溶剂3免疫检测技术具有如下优点A灵敏度高,所需样品极少B专一性高C可对激素进行组织化学定位D能从初步纯化的提取液中同时测定多种激素E耗时短,易于对大批量样品进行同步测定F能有效测定激素载体、受体蛋白利有关海的活性
七、根系化学信号,植物感知土壤干旱信息并调节气孔运动根系化学信号是指能够感知和传递土壤干旱信息到地上部反应部位,进而影响植物生长发育进程的某种激素或除水以外的某些化学物质干旱诱导叶片内ABA积累并导致气孔关闭的途径
(1)局部土壤变干一接触干旱的根系-特别是根尖加快合成ABA-木质部上运输的ABA含量增加一地上部接收到更多的ABA并重点分配于叶片的气孔周围使气孔开度变小,准备节约用水,此时叶片水势尚未下降,全叶ABA无明显升高
(2)叶片开始失水但膨压未下降到一叶片细胞的胞质与质外体之间的pH梯度下降一胞质由ABA库变成ABA源一ABA移向保卫细胞外侧ABA受体一气孔开度变小,此时ABA在细胞内分配,全叶ABA含量未增加
(3)叶片失水较多,膨压降至0一叶肉细胞ABA合成急剧增加一全叶ABA含量显著上升确认根源逆境化学信号,应满足下列条件
1、信号强度的变化是对根系周围上壤环境变化做出的即时响应,并且能定量反映上壤环境的变化
2、信号物质浓度的变化能在数员和时间上解释由其引发的地上部生理过程的变化
3、地上部生理过程的改变只对信号物质的浓度而不是通量的响应
4、地上部叶片具有快速代谢该物质的能力根系产生的ABA可能是根源逆境信号物质
1、ABA的来源根源,叶源,保卫细胞自身合成
2、ABA的作用机理快速响应过程数分钟至数十分钟,如气孔运动对ABA的响应基本轮廓ABA-GC质膜上的受体一信号转导一GC内部信息一即转变成第二信使一激活多种离子通道和酶类一GC释放质子一质膜超极化一增加膜的负电位一抑制K+内向通道一气孔关闭慢速响应与生理过程改变有关的基因表达
八、次生代谢物,合成途径及生理功能植物次生代谢物是指植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物,其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性次生代谢物的合成途径
1、类异戊二烯途径——产生葩类化合物植物类异戊二烯的生物合成至少存在两种生物合成途径甲羟戊酸途径(MVA)在细胞质中进行并•糖酵解产物乙酰辅酶A作为原初供体,合成倍半砧、三砧和笛体类等丙酮酸/磷酸甘油醛途径(DXP),又称非依赖甲羟戊酸途径在质体中进行以丙酮酸和磷酸甘油醛为原料,合成胡萝卜素、单帮和二帮等
2、苯丙烷代谢途径——产生酚类化合物多种途径产生莽草酸途径高等植物合成酚类的主要方法丙二酸途径真菌和细菌
3、氨基酸代谢途径一含N生物碱化公物是由氨基酸转化而来次生代谢物的功能
1、生长发育的调控
2、提高抗逆性
3、抗氧化作用
4、信号物质
5、低于天敌的侵袭
6、增强抗病性
7、提高植物的种间竞争能力
8、维系植物与其他生物之间的互惠关系
九、植物热激蛋白,Lea蛋白质热激蛋白是一类在机体受到高温逆境刺激后大量表达的蛋白其中很大一部分属于监护蛋白监护蛋白是一类辅助蛋白分子,主要参与生物体内新生肽的运输、折叠、组装、定位以及变性蛋白的复性和降解通过控制底物的结合与释放来协助目标蛋白的折叠与组装,向亚细胞器的运输,或结合并稳定目标蛋白质的不稳定构型但监护蛋白木身不参与到目标蛋白的最终结构中ACPn60与CPn70的作用呈现接力性新生肽一旦从核糖体上露出几个氨基酸残基片段CPn70就马上与之结合,防止其发生聚集,形成二级结构一CPn60-三级结构B有机体在受到热激伤宙,体内变性蛋白急剧增加,CPn60和CPn70可与变性蛋白结合,维持他们的可溶性状态,在有Mg+和ATP存在下使解折叠的蛋白质从新折叠成有活性的构象,或者降解胚胎发育晚期丰富蛋白在已发现的低温诱导蛋白中Lea占据多数这是一种在种子胚胎发育晚期种子脱水时丰富表达的蛋白质它们多数是高度亲水的,并且在沸水稳定的可溶性戴白脱水是细胞在胞内结冰时必须忍受的次牛.胁迫,这类蛋白在低温诱导下的出现有助于提高植物在冰冻时忍受胁迫的能力多数也为干旱或外源ABA所诱导
十、盐胁迫对植物的伤害主要表现在哪两个方面?到目前为止参与植物耐盐的基因总共有哪几类?盐胁迫对植物的伤害
1.盐胁迫对植物形态发育的整体影响盐分抑制植物组织和器官的生长,加速发育进程,缩短营养生长期和开花期,减少禾本科植物的分糜数和籽粒数等长时间处于盐胁迫下,植物的叶面积缩小,生长受抑制光合下降,能耗增加,加速衰老,植物最终因饥饿和缺水而死亡
2.从细胞水平上看,盐胁迫对植物的伤害主要由于两个方面渗透伤害和盐离子毒害渗透伤害土壤中盐分降低植物吸水能力,植物生长减慢盐离子毒害盐分随蒸腾流进入叶肉细胞,对细胞造成伤害,进一步降低植物生长
(1)土壤中较高的盐离子浓度导致植物水分亏缺——渗透胁迫
(2)植物吸收较多的盐离子所带来的离子毒害——盐害盐胁迫对植物的伤害主要有渗透胁迫和离子毒害两个方面造成植物生长的受抑制最初由根系外部盐分所引起的渗透胁迫造成随后生长的进一步降低是盐分进入植物细胞造成伤害所致参与植物耐盐的基因根据功能分为三类1具有渗透或保护功能的基因;2控制盐分吸收、转运的基因;3使植物在盐上中加快生长的基因
十一、简述植物光系统的结构与功能光系统n复合体的结构它包括三部分
1、近侧天线系统一CP43和CP47两个色素蛋白复合体围绕PSII o远侧天线系统一主要由LHCII捕光复合体
2、由两个32kD多肽组成的D1一的蛋白,其中包括原初供体Yz;P680PheoQA;QB
3、由33,23及17kD三种外周多肽以及与放氧有关的镒簇和CI与钙离子组成的水氧化放氧系统PS II短波反应,主要特征是水的光解和放氧PSII反应中心色素分子吸收光能把水分解,夺取水中的电子供给PS I汇系统I复合体的结构由P700,电子受体和捕光天线三部分组成他们都结合在蛋白亚基上PSI—A利PSI—B两个大亚基,是由叶绿体基因编码的分子量为83kD和82kD的两条多肽,P700,原处电子受体A,Ai及Fx都存在在此大亚基中小亚基PS I—C也是由叶绿体基因编码的9kD多肽,它是铁硫中心FA和FB的所在部位三个小亚基PS I—D,PS I-E和PS I—F由核基因编码PS I长波反应,NADP还原细胞色素b6/f复合体是一种多亚基膜蛋白,它由4个多肽,即细胞色素f,细胞色素b6,Rieskc利一个17kD多肽他们在膜的疏水区,分子结构尚不清楚磷酸化了的LHC II在横向运动时,会伴随Cytb6/f从基粒到间质类囊体的同步移动,由此参与光能在两个光系统之间的均衡分配
十二、为什么说光敏素的发现是植物科学发展史中的重要事件
十三、抑制PHY在植物个体发育中有哪些作用?举例说明植物个体发育的整个过程都离不开光敏色素的作用
1、从调节种子萌发到幼苗胚芽鞘、中胚轴生长、幼叶的展开,或下胚轴的生长、弯钩伸直、两片子叶的展开和伸展
2、加叶片表面气孔的形成和活动到幼茎维管束的分化、表皮毛的形成
3、从植株地上部发育形态到根的生长和根冠比的调节
4、从叶绿体的发育到光合活性的调控
5、从贮藏淀粉、脂肪的降解到硝酸盐的还原同化,蛋白质、核酸的合成
6、从光周期控制花芽分化到叶片器官衰老的调节高等植物中一些由光敏色素控制的反应
1.种子萌发
2.弯钩张开
3.节间延长
4.根原基起始
5.叶分化和扩大
6.小叶运动
7.膜透性
8.向光敏感性
9.花色素形成
10.质体形成
11.光周期
12.花诱导
13.子叶张开
14.肉质化
15.偏上性
16.叶脱落
17.块茎形成
18.性别表现
19.单子叶展叶
20.节律现象
十四、简述PHY的三种反应类型;LFR、RLFR、HIR的作用特点LF(低辐射反应)lumol/mn的光即可启动这类反应1000umol/m,时达到饱和,反应可被一短暂的红闪光有效诱导并可被随后的远红光照射逆转,多数光形态建成是LFR VLFR(极低辐射反应)被lO-MVumol/m的红光或远红光诱导,氮红光反应不能被远红光逆转VLFR仅种了•吸涨或幼苗完全生长在黑暗中才能鉴别出来,即使实验室绿色安全光下也可发生反应VLFR的作用光谱峰在红光和蓝光区,说明其受体是光敏色素,而且可能是有蓝光受体参与HIR(高辐射反应)需要相对强的连续光照的反应,激活反应的光强需大「lOumol/m)达到饱和的光强度比LFR高100倍,是波长,辐照强度及光照时间的综合作用光照越强,光照时间越长,则反应越大幼苗下胚轴伸长的抑制,弯钩伸直,去黄化,及一些植物花色素苜的合成都是HIR此类反应的作用光谱在红光、远红光、蓝光/UV-A区,其受体可能有PHY和蓝光受体
十五、光敏色素的可能作用机理有哪些?举例说明三种假说
1、酶假说:PHY是一种酶,PFR是有活性的形式有人提出Phy可能是一种受光调节的蛋白激酶,即Phy既是光受体,又是蛋白激酶相反的观点认为蛋白激酶污染了Phy制品或Phy与蛋白激酶相连造成
2、腴透性假说Phy与细胞腴相互作用,转型后影响膜的透性,进而影响例子通透性和酹系活动等各方面Phy控制的快速反应支持此假说但缺乏直接的证据说明Phy和膜的作用能诱导某个反应
3、基因调控假说越来越多的科学家倾向于这种假说这个假说能解称Phy的慢反应需要较长的停滞期,形成各种蛋白质和酶
十六、植物的蓝光效应有哪些高等植物中主要有4类蓝光/UV-A反应
1、气孔开启蓝光通过激活保卫细胞中K+通道开放导致K+内流所致,而K+内流的动力来自跨质膜的质了•电化学势梯度
2、基因调控蓝光可以调节植物细胞中多种核及叶绿体的基因表达
3、茎和胚轴的抑制幼苗在暗中生长具有伸长的茎或胚轴,蓝光可以抑制茎或胚轴的伸长,暗中或红光下生长的幼苗经蓝光处理后生长速度减慢
4、向光弯曲引起植物向光弯曲最有效的光为蓝光和UV-A,向光弯曲反应的光受体为蓝光/UV-A受体红光虽然不能诱导向光弯曲,但有促进作用
十七、什么是植物的它感作用?它感作用在植物的生存和发展过程中可能有哪些作用?它感作用植物通过向环境释放化学物质,影响周围环境也称相生相克或异株克生作用生态系统中的它感作用:
1、植物自然分布
2、植物演替
3、种子保存
4、作物,杂草间的克制作用
5、农业生产中的相生现象它感作用在农业生产中的应用前景
1、杂草防治
2、利用植物有益组合
3、该经栽培耕作制度,减少它感负面影响
4、病虫害控制
5、生态控制与改良它感作用的生理响应和作用机理由于它感化合物是各种各样的化学物质,它们产生的生理作用也是各种各样的总的来说它们干扰初级代谢过程和生长调节系统
1、许多他感化合物抑制细胞分裂或伸K
2、对膜的伤害可能是它感化合物多种效应的起点
3、它感化合物改变激素水平或激素平衡
4、它感化合物影响对矿质元素的吸收
5、它感化合物影响呼吸作用
6、对气孔和光合作用的影响
7、抑制蛋白质合成,改变脂和有机酸代谢
8、改变许多酹的合成或功能
十八、你认为研究植物的它感作用有何意义(答案参考题十七)
十九、什么是离子吸收动力学曲线,其参数的意义是什么?
二十、K*的运输蛋白有哪几类,有何特点?
二十一、不同植物的铁吸收运输机制有何不同,有哪些基因参与?
二十二、影响植物对锌吸收、利用效率的因素有哪些?通过生物学学习,你认为采取何种途径可以提高植物的锌营养效率?
二十三、随着分子生物学技术在植物营养领域的广泛应用,你认为对植物营养学理论研究带来了哪些新的认识?目前存在的主要问题是什么?请举出1-2种可能的解决方案。