植物生理学试题库第6章.pdf

第六 章 植物 体内有机 物质的运 输与分配 一、 练习题目 (一 )填 空 1植物体内有机物质短距离运输的途径 是 _、 _、 _。2植物体内有机物质长距离运输的途径 是 _。 3植物体内有机物 质运输的 最好形 式是 _。此外，蔷薇科果 树的运输 物质还有_。 4筛管汁液中，含量最高的有机物质是 _，含量最高的无机离子是 _。5证明有机物质长距离运输途径是韧皮 部筛管的最好方 法是： _、 _。 6植物体内有机物质运输的方向有 _、 _、 _。7有机物质总的分配方向是 _。 8有机物质被动运输的学说是 _，提出者是 _。9 H Devries认为，有机物质运输的动力可能是 _。 10载体参与有机物质向韧皮部装载的过 程，其依据是 _、 _、 _。11说明有机物质主动运输的学说有 _、 _、 _。 12根据源库关系， 当源大于 库时， 产量提高 受制于 _；当库大于源时， 产量提高受制于 _；增源增库均能增产的类型是 _。 13植物体内物质的分配是按 _进行的。14 水稻、 小麦抽穗后， 剪去部分叶片，穗部增重 _； 剪去穗后， 叶片光合产 物 输出 _，光合速率明显 _。15源叶 内 无机 磷 含量 高 时 ，促 进 光合 初 产 物从 _到 _的输出 ， 促进 细 胞内 _的合成。 16同化物 从绿 色 细胞 向韧 皮部 装 载的 途径 可能 是 :_ _ _韧皮 部筛管。 17 在 甜 菜 块 根 中 ， K+ Na+比例调节淀粉与蔗糖的变化。当比值高时，有利于 _ 的积累；当比值低时，有利于 _的增加。18营养生长期，供 N过多时，植物体内 _增多，而 _减少，因而容 易 引起植株徒长。 19叶片内的蔗糖分为两种状态： _、 _。 20刺激植物体内有机物质运输的激素有 _、 _、 _、 _。21 伴细胞与筛细胞通过胞间连丝相连，伴 细胞的作用是为筛细胞 _、 _、 _、 _。22影响同化物分配的外界条件是 _、 _、 _、 _。 23 昼夜温差对同化物分配产生明显影响， 凡 是 _， 同 化物向籽粒分配明显降 低 。24蔗糖在源端装载靠载体完成，有两种 模型是： _、 _。 25源一库单位包括 _、 _、 _。26 C N比值高时为 _代谢， C N比值低时为 _代谢。 27除蔗糖外，还可作为有机物质运输的 糖类尚有 _、 _、 _。28 _细胞的发现，支持了 Mnch的压力流动学说。 29在筛管汁液中存在的内源激素是 _。30通常，可将植物的产量分为 _、 _。 31甜菜叶内蔗糖浓度的阈值是 _。32要想提高经济产量，必须考虑的因素 是 _、 _、 _。 (二 )选 择1在筛管汁液中，含量最高的物质是 ( ) (1)葡萄糖、 (2)蔗糖 (3)果糖 (4)苹果酸2 P 蛋白存在于 ( ) (1)导管 (2)管胞 (3)筛管 (4)伴胞3在蔷薇科果树的筛管汁液中，含量最 高的物质是 ( ) (1)山梨醇 (2)松柏醇 (3)半乳糖 (4)葡萄糖4在筛管中蔗糖运输速率最快的植物是 ( ) (1)南瓜 (2)葡萄 (3)莱豆 (4)甘蔗5对有机物质运输贡献最大的细胞是 ( ) (1)通道细胞 (2)保卫细胞 (3)转运细胞 (4)分泌细胞6哪种实验表明筛管具有正压力，为压 力流动学说提供 证据 ( ) (1)伤流 (2)环割 (3)蚜虫吻针 (4)蒸腾7筛管细胞内外的 H+浓度是 ( ) (1)外高内低 (2)外低内高 (3)相等 (4)不一定8筛管细胞内外的 pH水平是 ( ) (1)外高内低 (2)外低内高 (3)相等 (4)不一定9筛管细胞内外的 K+浓度是 ( ) (1)外高内低 (2)外低内高 (3)相等 (4)不一定10属于代谢源的器官是 ( ) (1)根系 (2)果实 (3)嫩叶 (4)成叶11在筛管汁液中，含量最高的金属离子 是 ( ) (1)Mg2+ (2)Ca2+ (3)K+ (4)Zn2+12生长阶段 的大豆 叶片 ，相 当于全 叶 的 l 3 2 3之间，有机 物质的 运输 方向是 ( )(1)向内 (2)向外 (3)不动 (4)既向内又向外 13温度影响同化物运输的方向，当气温 高于土温时(1)利于向茎顶运输 (2)利于向根运输 (3)平均分配 (4)不一定 14在绿色细胞内，与同化物输出有直接 关系的酶类是 ( )(1)蔗糖酶 (2)蔗糖合成酶 (3)丙糖磷酸异构酶 (4)蔗糖 6 磷酸合成酶 (5)磷酸蔗糖磷酸酯酶15小麦具有源、库双重特性的器官或部位 是 ( ) (1)幼穗 (2)幼叶 (3)绿茎 (4)老茎 (5)绿色叶鞘16一年生植物在全部生命活动过程中， 具源库双重特性 的器官有 ( ) (1)根 (2)种子 (2)花 (4)叶片 (5)果实17压力流动学说不能很好解释的问题是 ( ) (1)双向运输 (2)能量供应 (3)植物体内实际压力势差 (4)高速率运输(5)长距离运输 18促进同化物运输分配的元素是 ( )(1)K (2)B (3)P (4)Ca (5)Mg 19秋季瓜果的品质风味好于夏季的原因 是 ( )(1)养分充足 (2)水分充足 (3)阳光充足 (4)昼夜温差较大 (5)湿度适宜 20韧皮部汁液中含有 ( ) (1)糖类 (2)有机酸 (3)氨基酸和酰胺 (4)多肽和蛋白质 (5)核苷酸和核酸21绝大多数有机物质在韧皮部，的运输 方向是 ( ) (1)从源到库 (2)从库到源 (3)纵向、双向运输 (4)横向运输 (5)无极性运输22解释有机物主动运输机理的学说有 ( ) (1)压力流动学说 (2)电渗学说 (3)细胞质泵动学说 (4)P 蛋白收缩学说(5)淀粉 糖互变学说 23水稻抽穗后，与穗组成源 库单位的叶片是 ( )(1)剑叶 (2)倒 2叶 (3)倒 3叶 (4)倒 4叶 (5)倒 5叶 24能促进植物体内同化物的运输与分配 的激素是 ( )(1)IAA (2)GA (3)CTK (4)ABA (5)ETH 25有机物在韧皮部的装载受载体调节的 依据有 ( )(1)被装载物无选择性 (2)被装载物有选择性 (3)需能量供应 (4)无饱和效应 (5)具饱和效应26植物体内有机物质分配的特点是 ( ) (1)按源 -库单位 (2)就近供应 (3)同侧运输 (4)优先分配生长中心(5)成熟叶片之间无供应关系 (三 )判 断l，单位时间内被运输溶质的总重量叫溶 质运输速度。 2木质部中的无机物只向上运输，韧皮 部中的有机物质 只向下运输。3叶片中的同化物所以能向筛管中转移 ，因为叶细胞蔗 糖浓度比筛管内 高。 4，早春未展叶之前，多年生草本植物的 根部是有机物质 输出的源。5小麦去穗后，旗叶光合速率明显提高 。 6硼能促进蔗糖的合成，提高可运态蔗 糖所占比例。7植物体内的同化物只能进行极性运输 。 8如将黄瓜的茎从 地上部切 去，从 切口处流 出很多 汁液，这 说明筛 管内有很 大的正压力。 9山梨糖是蔷薇科果树有机物质运输的 最好形式。10，最早进行环割实验的科学家是意大利 的 Malpighi。 11 K能促进糖类转化成淀粉，因此有利于同 化物的运输。 12 由 于蔗糖是有机物质运输的最佳形式， 所 以叶内蔗糖浓度的高低直接影响着运 输 的多少与快慢。 (四 )名 词转运细胞 压力流动学说 代谢源 生物产量 出胞现象 电渗学说 代谢库 经济产量环割或环剥 细胞质泵动学说 源一库关系 经济系数 比集运量 P蛋白收缩学说 源库单位 协同转移三元复合体 生长中心 (五 )问 题1有机物质运输在植物生活中有何意义 ? 2. 为什么说蔗糖是有机物质运输的最好形 式 ?3试列举山梨醇是木本蔷薇科果树有机 物质运输形式的 证据。 4试评价说明有机物质运输动力的几种 学说。5简述有机物质分配的基本规律。 6简述作物产量形成的源库关系。7什么是经济产量 ?其物质来源于何处 ?从光合产物分配的观点分析如何提高作 物的经 济产量。 8简述对有机物质运输影响最大的营养 元素的作用。 9简述植物激素对有机物质运输分配的 影响及其可能机 理。10 有 人 研 究 干 旱 对 灌 浆 期 小 麦 旗 叶 同 化 物 分 配 的 影 响 ， 测 定 结 果 列 于 表 6-1中 所给数据，你能得出什么结论 ?表 6 1 14C 同化物在供水与缺水小麦植株中的分配 状况 (旗叶引入 14CO2后 24h测定 ) 器官 供水植株 ( ) 缺水值株 ( ) 旗 叶 26.4 3.8 57.4 4.3 穗 34.7 3.9 33.7 3.5 上部节间 5.2 0.9 3.0 0.9 下部节间 17.5 2.1 2.9 1.2 根 16.3 2.7 3.1 0.6 11 一 株马铃薯在 100d内块茎增重 250g， 其 中有机物质占 24。 据估算， 地 下茎韧 皮部横截面积为 0.004cm 2，试求同化物运输的比集运量。 12 用 14C测得同化物运输速度为 0.6m /h ， 已 知被运汁液中同化物的浓度 为 10 (w/v)，并测得韧皮 部横截 面积 为 0.004cm 2，试问 80d内马铃薯块 茎可增 重至 多 少 g(假定马铃薯块 茎含水量为 70 )？13假定甘薯完全以蔗糖形式向块根输入 同化物，已知筛 管中蔗糖浓度 为 0.25m ol/L， 运输速度为 0.63m /h ，试计算甘薯同化物运输的比集运量 (蔗糖分子量为 342.3)， 二、 参考答案 (一 )填 空 1质外体途径、共质体途径、交替途径 13源 库单位2筛管 14缓慢、减少、降低 3蔗糖、山梨醉 15叶绿体、细胞质、蔗糖4蔗糖、 K+ 、 16共质体、质外体、共质体 5环割法、同位索示踪法 17淀粉、蔗糖6单向、双向、横向 18. 蛋白质、糖类 7源 库 19可运态、非可运态8压力流动学说、 Mnch 20 IAA、 GA、 CTK、 ABA 9 原 生质环流 21 提 供蛋白质、 提供 RNA、 维持筛 细10 对被装载物 (如蔗糖 )的选择、供能 胞间渗透平衡、调节同化物向筛 管 (ATP)、饱和效应 的装载与卸出11电渗学说、细胞质泵动学说、 P蛋 22温度、光照、水分、矿质 白收缩学说 23温差小12. 库容、 供源、 源库互作型 24 电中性载体模型、电负性载体膜 型 25源、库、输导系统 29 IAA26贮藏型、扩大型 30生物产量、经济产量 27棉子糖、水苏糖、毛蕊花糖 31 15m g cm -228转运 32源的推力、库的拉力、输导组织的运 输能力 (二 )选 择1 (2) 8， (2) 14 (4， 5) 21 (1， 3， 4， 5) 2 (3) 9 (2) 15 (1， 3， 5) 22 (2， 3， 4)3 (1) 10 (4) 16 (2， 4) 23 (1， 2， 3) 4 (4) 11 (3) 17 (1， 3) 24 (1， 2， 3， 4)5 (3) 12 (4) 18 (1， 2， 3) 25 (2， 3， 5) 6 (3) 13 (1) 19 (3， 4) 26 (1， 2， 3 4， 5)7 (1) 20 (1， 2， 3， 4， 5) (三 )判 断l 4 7 10 2 5 8 11 3 6 9 12 (四 )名 词转运细胞： 也叫转移细胞， 是 一种特化的薄壁细胞。 其内富含细胞质与细胞器， 细 胞 壁 与细胞膜向内伸入细胞质中， 形 成许多皱折，或呈现片层或类似囊泡， 扩 大了质膜的表面 积 ，其主要功能是将蔗糖装入或卸出筛管， 出胞现象：指转运细胞通过囊泡运动， 挤压胞内物质向 外分泌到输导系 统的现象。 环割或环剥： 环割指将树木的韧皮部绕茎切割一段， 上下断离， 叶 片的光合产物不能 下 运。 环 剥是环割的应用， 即在果树开花期， 将 枝条的韧皮部割断，使 光合产物运向花果， 利于座果及果实膨大。但环剥要注意切口 的深度与宽度。 比集运量：指有机物质在单位时间内通 过单位韧皮部横 截面积的量 (g cm -2 h-1)。三元复合体 ：指由 膜上 载体 与蔗糖 、 H+相结合而形 成的复 合体 ，依 靠膜两 侧电 势差与 化学势差而起到装载和卸出蔗糖的作用 。 压力流动学说： 由德国学者 Mnch于 1930年提出。 其 要点是， 从 源到库的筛管通道 中 存在着单向的呈密集流动的液流，其动力是源库之间的压力势差。即在源端 (叶片 )光合产 物源源不断地装入筛细胞，浓 度增加， 水 势降低， 细胞吸水膨胀， 压 力势升高， 推 动物质向 库 端流动；在库端 (如块茎 )， 运来的物质不断卸出，并以不溶性物质形式贮藏，使筛细胞中 溶质浓度降低， 压 力势亦随之降低： 这 样， 在 源库两端之间便形成压力势差，推 动筛管中的 物 质移动。 电渗学 说 ：指 在 ATP(由伴胞 提 供 )的驱使 下 ， K+在伴胞 和 跨筛 板 之间 进 行 快速 循 环移 动，克服筛孔的阻力，从而促进蔗糖分 子的移动。 细胞质泵动学说： 在 筛细胞内的细胞质呈现数条长丝， 形 成纵跨筛细胞的胞纵连束， 束 内呈现环状的蛋白质丝反复有节奏地收 缩与舒张， 产 生一种蠕动， 把细胞质长距离泵走， 糖分亦随之流动。 P蛋白质收缩学说： 呈束状贯穿于筛孔的 P蛋白具有收缩能力， 在 ATP的驱动下， P蛋白进行收缩与舒张运动，犹如蠕动的泵 ，推动集流运转 。 代谢源： 指能够合成或输出有机物质的组织、 器官或部位。 如 长成叶片、 萌 动种子的 胚 乳或子叶等。 代谢库： 指 接纳有机物质用于生长消耗或贮藏的 组织、器官或部位。 如 幼叶、 幼 果、 块 茎、块根等。 源库关系：指源输出同化物与库接纳同 化物的相互关系 。在作物产量形 成的源库关系 有三种类型： 源限制型： 源小库大的类型， 限制产量形成的主要因素是源的供应能力； 库限制型： 源大库小类型， 限 制产量形成的主要因素是库的接纳 能力； 源库互作型： 呈 现 过渡状态的中间类型，增源增库均能提 高产量。 ，源 -库单位： 包 括源 (叶片 )、 库 (贮藏器官 )及其连接二者的输导系统， 即 植物的营养物 质 在空间上按区运输与分配。 生长中心： 指植物在不同的生育期， 必 定有一个代谢旺盛、 生 长较快、 需 要养分较多 的 部位。例如，分蘖期的腋芽，授粉后的 幼穗、幼果。 生物产量：指植物在某一段时间内的光 合生产总量，通 常以全株植物重 量计算。 经济产量：指 对人类有直接经济价值的光合生产，如籽粒、 果实、 茎 秆、 叶 片、 块根 与块茎、纤维，等等。 经济系数：指经济产量与生物产量的比 值。 协同转移：即 载体跨膜运转蔗糖，在 由膜上 ATP酶所维持的膜内外 H+梯度下， H+进 入 筛细胞的同时，也将蔗糖协同运入筛细 胞。 (五 )问 题1.物质运输尤其是有机物质的运输是维持 植物生命活动与 生长发育的必需 条件， 保 证 细 胞的分裂，组 织的分化， 器官的形成， 株 体的生长。 明确分工，互 相协作： 根系为茎叶 供应水分与矿质营养，叶片为根茎提供有机营养，上下两大物质流使植物成为统一的有机整 体 ； 运输生理活性物质，如根系合成 的 CTK运至地上部，地上与地下都能合成 的 IAA、 GA、ABA等通过运输到达某 一器官或 部位， 刺激其生 长发育 ； 运输成花物质，许 多对光周 期 反应敏感的植物， 一 旦通过光周期诱导， 必 将叶片合成的成花物质运至茎顶，诱 导成花； 运输某些维生素与 生 物碱：例如，地上 部分供给 地下部 分维生 素 B 1，地下部分为地上 部分提供烟碱。 2蔗糖是主要的光 合产物之 一，也 是有机物 质最好 的运输形 式： 很高的水溶性 (0时 100gH 20中溶解 179g蔗糖 )； 很高的稳定 性 (非还原端保 护蔗糖 不被 分解 ，蔗糖 的糖苷键的键能较高 )，适 于 由 源 到 库 的 长 距 离 运 输 ； 较 高 的 能 量 ， 2分子葡萄糖氧化产生 76ATP， 1 分子蔗糖氧化产生 77ATP)； 很高的运输速率 (107cm h-1)。3山梨 醇 作为 木 本蔷 薇 科 果树 有 机物 质 运 输的 形 式， 其 证 据如 下 ： 利用 14C证 明 ， 该类植物韧皮部中的糖类物质主要是山 梨醇； 在由源至库的运输途径中， 存在着山梨醇 的浓度梯度； 山梨醇稳定，在韧皮部难于被代谢消耗，适 于长距离运输； 14C证明，山 梨 醇通过主动运输易于进入韧皮部。 4有机物质运输的动力是植物生理学中 的一个难题，曾 经提出过若干种 学说，但至今 尚未统一。这些学说是： 压力流动学说 (由 Mnch于 1930年提出 )：这是由源到库两端存在的压力势差而推动有机物质运输， 这 是一种不需能的物理过程。 该学说认为， 源 库两端 的 压力势差是维持筛管内集流移动的动力 。该学说为若干 实验所支持，韧 皮部中存在正压 力， 能很好解释由上向下运输。 但有两个问题难于解释： 一是无法解释同一筛管中同时存在的 双 向运输， 二 是根据理论计算， 植 物本身的实际压力势差无法推动液流 长距离移动。 电渗 学说：依靠 K+消耗 ATP在伴胞与跨筛板的快速环流而带动蔗糖 移动。可作为中间动力，但 缺 乏实验证据，而且电渗系统的维持需高 达 105V的电压，与实际相距甚远。 细胞质泵动学说： 依 靠纵跨筛细胞的胞纵连束中呈现环状的蛋 白质丝反复有节 奏的收缩与舒张， 促 动液 流 的移动。 可解释双向运输，但 仅在南瓜发现，是 否具有普遍性尚需做深入研究。 P蛋白 收缩学说： P蛋白组成轴索贯穿于筛孔，并在 ATP的启动下运动，犹如蠕动泵驱使集流移动 。 植物确实存 在 P蛋白，而且 能够收 缩运 动， 可解释 双向 运输 。目前 认为 ，来 自输导 系统两端的压力势 差 (物理过程 )是有机物质 运输的 基本 动力 ，而来 自中 间的 耗能过 程的 动力 (加油 站 )是辅助的，相互配合，共同推动有机物 质运转。 5 分配方向： 总的方 向是 由源 到库。 分配特点： 一是按 源 -库单位进行 分配； 二 是优先分配给生长中心；三是就近供应 ，同侧运输；四 是成龄叶片之间 无同化物供应关 系。 再分配再利用：衰老器官中的物质分解 运至生长中心， 再次被利用。 6作物产量形成的源库关系有三种类型： 源限制型：源小库大，限制产量形成的 主要因素是源的供应能力。由于源的供应 能力满足不了库 的需求，因而结 实率低，空壳率 高， 有时因库对源的同化物进行征调，导致叶片或根系早衰，或 因同化物供应不足引起落花落 果 。 库限制型：源大库小， 限制产量形成的主要因素是库的接纳 能力 (即总库容量 )。 由于源 叶 中的同化物输出受阻， 光 合产物积累， 导 致叶片光合速率明显下降。 源库互作型： 过 渡 状态的中间类型，其产量形成由源库协同调节， (自身调节能力强，可塑性大 )， 增源增库均 能 达到增产目的。 7 经济产量是指对人类有经济价值的光合 生产。 其物质来源有三：一是经济器 官 生长期间由功能叶片输入的； 二是经济器官形成之前在其它器官暂存的物质， 以 后经济器 官膨大时再输入；三是某些经济器官 (麦类的穗与芒 )自身合成的。其中， 以功能叶片输人的 光 合产物为最主要来源。 要想提高经济产量， 必 须使更多的光合产物输入经济器官。 一 是 源(输出器官 )的推力： 光合产物的输出随光合能力的加强而提高，因此各种栽培措施一定要 提 高作物的光合性能， 只 有扩大光合面积， 提 高光合能力， 延 长光合时间， 才 能促进光合产 物向经济器官运输与分配；二是库 (输入器官 )的拉力：在源的供应能力很强的情况下，增强 库 容及其拉力 (如生育后期喷 P、 K和生长调节剂 )均有助于经济器官的膨大与充实；三是 输导组织的运转能力：为此供水充足，喷 施 K、 B等营养元素，以利于光合产物的运输。 8对有机物质运输影响最大的营养元素 有四种： N：供 N必须适量，使 C N维持在适宜 的 比例 。 如 N过多， 导 致扩 大 型代 谢 ， 光合 产 物用 于 生 长较 多 ，用 于 茎 鞘贮 藏 少， 进而减少再度向粒的分配；供 N过少， 容易引起功能叶片早衰，减少光合产物向籽粒分配 。 P：供 P充足， 有利于叶绿体内的 TP(丙糖磷酸 )通过 Pi运转器进入 (叶肉 )细胞质， 进而 合 成蔗糖， 直接用于运输。 K： 一是促进碳水化合物的运输，二是促进已入库的蔗糖转化 为淀粉，从而提高源库间的压力势差。 B： 一是促进蔗糖的合成，提高可运态蔗糖所占的 比 例，二是以硼酸的形式与游离态 糖结合，以利透膜运输。9 除 ETH外， 其 它激素均有促进调节同化物运输与分配 的作用。通 常， 生 长中心之 所 以成为强库，常 常是促进的激素含量较高，具有 “ 吸引 ” 或 “ 动员 ” 营养物质的作用，因 而促进运输与分配。其 机理可能有三： 一是改变膜的理化性质，提 高膜的透性，如 IAA、 GA、 CTK均增加膜对葡萄糖的透性；二是在膜上 形成暂时通道： 如 IAA与质膜受体结合后，可使膜形成暂时通道 ，以利于 同化物 运输；三 是促 进 RNA 蛋白质的合成，不 但吸引氨 基酸 参入蛋白质中，而且合成与同化物运输 相关的酶类，以 利运输分配。 10 从表 6-1可以看出： 水分是制约植物体内同化物运输分配的 重要因子之一。供 水 植株旗叶内滞留的同化物 占 26.4%， 而缺水植株旗叶内滞留的同化物却高 达 57.4%（后者 是前者的 2倍多）， 由此说明，缺水时有机物质难于运输； 旗叶向穗运输分配同化物基本保 持稳定，两者差异不大，而且所占比例 较大。由此可以 看出，同化物优 先分配给生长中 心， 这在缺水植株更为明显； 在缺水条件下， 生 长中心以外的器官所得同化物的量更少， 容 易 导致早衰（尤其是根）， 势必引起整株植物生活力明显下降。 11按照公式： SMT=单位时间转移的物质量（ g h-1） /韧皮部横截面积（ cm 2） =（ 25024%） /（ 0.00424100） =6.25g cm -2 h-112 已知 V=0.6m h-1=60cm h-1 C=10%（ w/v） =0.1g cm -3 SMT=VC， SMT=单位时间转移的物质量 /韧皮部横截面积 单位时间内转移物质的量 =VC韧皮部横截面积 =600.10.004=0.024g h-1 故， 80天内增重 =0.0242480 （ 1-70%） =153.6（ g）13根据公式 SMT=VC进行计算 式中： V=0.63m h-1=63cm h-1 C=0.25m ol L-1=0.25342.3/1000g cm -3SMT=630.25342.3/1000=5.4g cm -2h-1