河南大学2013年研究生招生入学考试复试笔试科目试卷

学科专业：植物学、细胞生物学、生化与分子      研究方向：

考试科目：植物生理学                    

1、    答案必须全部写在答题纸上，写在本试卷上一律无效。

2、    不准在答卷纸上作任何暗示性标记，否则以作弊处理。

3、    答题时必须用同一种颜色的笔。

一.    名词解释

1.组培

植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，取植物的部分组织或者单个细胞，在合适的培养基上经培育可以长成一株完整的植物。

2.自由水

不被植物细胞内胶体颗粒或大分子所吸附、能自由移动、并起溶剂作用的水。水在细胞中以自由水与束缚水两种状态存在，由于存在状态不同，其特性也不同。自由水占总含水量的比例越大，使原生质的粘度越小，且呈溶胶状态，代谢也愈旺盛。

3.荧光反应和磷光反应

叶绿素的可见光波段的吸收光谱，在蓝光和红光处各有一显著的吸收峰。吸收峰的位置和消光值的大小随叶绿素种类不同而有所不同。叶绿素a最大的吸收光的波长在420-663nm，叶绿素b 的最大吸收波长范围在460-645nm。当叶绿素分子位于叶绿体膜上时，由于叶绿素与膜蛋白的相互作用，会使光吸收的特性稍有改变。

叶绿素的酒精溶液在透射光下为翠绿色，而在反射光下为棕红色。

这个红 叶绿素的荧光现象光就是叶绿素受光激发后发射的荧光。这个现象就是荧光现象。其主要原理是由于叶绿素有两个不同的吸收峰。叶绿素吸收光的能力极强，如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。因此，在光谱上就出现了黑线或暗带，这种光谱叫吸收光谱。叶绿素吸收光谱的最强区域有两个：一个是在波长为640nm-660nm的红光部分，另一个在波长为430nm-450nm的蓝紫光部分。对其他光吸收较少，其中对绿光吸收最少，由于叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的，而在反射光下是棕红色的。 叶绿素溶液的荧光可达吸收光的10%左右。而鲜叶的荧光程度较低，指占其吸收光的0.1%-1%左右。

荧光效应在植物生理学中有广泛的应用。用这个效应可以研究植物的抗逆生理。因为在逆境下，植物的叶绿素会发生变换，研究其荧光，可以作为植物受逆境胁迫程度的指标。另外，还有一个磷光效应。就是当荧光出现后，立即中断光源，用灵敏的光学仪器还可在短时间内看到微弱红光，这就是磷光。

4.原初反应

原初反应(primary reaction)是指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止的过程，它包括光能的吸收、传递与光化学反应。原初反应与生化反应相比，其速度非常快，可在皮秒(ps，10－12s)与纳秒(ns，10－9s)内完成，且与温度无关，可在－196℃(77K，液氮温度)或－271℃(2K，液氦温度)下进行。由于速度快，散失的能量少，所以其量子效率接近1。

5.希尔效应

离体叶绿体在光下进行水解并放出氧气的反应称为希尔反应

大于680nm的远红光(far-red light)虽然仍被叶绿素吸收，但量子产额急剧下降，这种现象被称为红降现象(red drop)。

长波红光之外再加上较短波长的光促进光合效率的现象被称为双光增益效应，或叫爱默生增益效应(Emerson enhancement effect)。

双光增益效应可以证明有两个光合系统

6.巴斯的效应

在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制

发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。即呼吸抑制发酵的作用。

相比起足氧的情况，酵母在缺氧的情况下消耗更多的葡萄糖，生物细胞和组织中的糖发酵为氧所抑制，这种现象是巴斯德（L．Pasteur）1861年在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系中发现的，故称巴斯德效应。由于从呼吸（完全氧化）所得的能量，远大于等量糖发酵所得的能量，因此为了获得对维持生命活动所需的能量，在有氧情况下与无氧下相比，只消耗少量的糖即足。生物体根据氧的有无，来调节糖的分解量，而使能量得到节制。

7.离子通道

生物膜离子通道（ion channels of biomembrane）是各种无机离子跨膜被动运输的通路。生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输（顺离子浓度梯度）和主动运输（逆离子浓度梯度）两种方式。被动运输的通路称离子通道，主动运输的离子载体称为离子泵。生物膜对离子的通透性与多种生命活动过程密切相关。例如，感受器电位的发生，神经兴奋与传导和中枢神经系统的调控功能，心脏搏动，平滑肌蠕动，骨骼肌收缩，激素分泌，光合作用和氧化磷酸化过程中跨膜质子梯度的形成等。

8.光形态建成

光形态建成是植物依赖光来控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，即以光控制植物发育的过程，称为光形态建成（photomorphogenesis）。外界环境影响着植物的生长发育，其中以光影响最大。光对植物的影响主要有两个方面：photomorphism

9.乙烯三重反应

乙烯对植物的生长具有抑制茎的伸长生长、促进茎或根的增粗和形成顶端弯钩的三方面效应，这是乙烯典型的生物效应。

10.光稳态平衡

饱和光照条件下建立的Pfr和Pr平衡

二.简答题

1.描述乙烯合成途径

乙烯生物合成的主要途径可以概括如下：蛋氨酸 → SAM → ACC —（O2）→ 乙烯
这条途径的主要步骤分述如下：
1.蛋氨酸循环
植物体内的蛋氨酸首先在三磷酸腺苷（ATP）参与下，转变为S-腺苷蛋氨酸（简称SAM），SAM被转化为1-氨基环丙烷1-羧酸（简称ACC）和甲硫腺苷（简称MTA），MTA进一步被水解为甲硫核糖（简称MTR），通过蛋氨酸途径又可重新合成蛋氢酸。乙烯的生物合成中具有蛋氨酸 → SAM → MTA → 蛋氨酸这样一个循环。其中形成甲硫基在组织中可以循环使用。
2 ACC的合成
由于ACC是乙烯生物合成的直接前体，因此植物体内乙烯合成时从SAM转变为ACC这一过程非常重要，催化这个过程的酶是ACC合成酶，这个过程通常被认为是乙烯形成的限速步骤。
在从SAM转变为ACC这一过程中，受AVG（氨基乙氧基乙烯基甘氨酸）和AOA（氨基氧乙酸）的抑制。
3 乙烯的合成（ACC → 乙烯）。
从ACC转化为乙烯是一个酶促反应，也是一个需O2的氧化反应，ACC氧化酶（也称乙烯形成酶，EFE）是催化乙烯生物合成中ACC转化为乙烯的酶。缺氧、高温（＞35℃）、解偶联剂、某些金属离子等可抑制ACC转化为乙烯。从ACC转化为乙烯应在细胞保持结构高度完整的情况下才能进行。
4 丙二酰基ACC。
ACC除了转化为乙烯外，另一个代谢途径是与丙二酰基结合，生成ACC代谢末端产物丙二酰基ACC（简称MACC）。MACC的生成可看成是调节乙烯形成的另一条途径。
综上所述，乙烯在果蔬中的生物合成遵循蛋氨酸 → SAM → ACC —（O2）→ 乙烯途径，其中ACC合成酶是乙烯生成的限速酶，因为该酶的出现使果实大量合成ACC，并进一步氧化生成乙烯。EFE是催化乙烯生物合成中ACC转化为乙烯的酶。

2.组织培养在农业上的应用

1.单倍体育种：通过花药培养，从小孢子获得单倍体植株，染色体加倍后获得正常二倍体植株，这是一条育种的新途径。
2.胚培养、子房培养、胚珠培养：为了克服远缘杂交的不亲和性，可采用胚、子房、胚珠培养和试管受精等手段。
3.突变体的选择和应用：由于植物的单细胞培养成功，可以用这个方法诱发单细胞进行突变，通过筛选所需要的突变体，然后使细胞分化成植株，再通过有性世代使遗传性稳定下来，这是从细胞水平来改造植物的一种途径。
4.体细胞杂交和遗传工程,通过异种原生质体的相互融合（即体细胞杂交）为植物育种工作开阔新的途径。
5.通过组织培养可以做到植物快速繁殖.
6.通过组织培养可以进行无病毒植株的培育。
7.用组织培养可以生产的化合物有强心苷、吲哚生物碱、黄连素、辅酶Q10等次生代谢物.
8.人工种子的研究.

3.植物地上部分和地下部分有什么联系

根的主要作用是固定植物体，并从土壤里吸收水分和无机盐。

根吸收水分和无机盐的部分主要是根毛。根毛的细胞壁很薄，细胞质紧贴着细胞壁形成一薄层，细胞的中央是一个很大的液泡，里面充满着细胞液。这样的构造是适于吸收水分的。根毛在土壤里的生长状况，也适于吸收水分。根毛在土壤里跟土粘贴在一起，土粒之间含有水分，水里溶解着无机盐，形成了土壤溶液。细胞液和土壤溶液有不同的浓度，在一般情况下，根毛的细胞液总比土壤溶液要浓，在渗透压的作用下，土壤溶液中的水分能够透过细胞壁、细胞膜和细胞质进入到根毛的液泡里。土壤里的水分就这样被根毛吸收进去。土壤里的水分被根毛吸收后，并不停留在根毛和表皮里，而是经过表皮以内的层层细胞，逐步向里面渗入，最后进入导管，再由导管输送到植物的其他器官。

根是植物长期适应陆地生活而在进化过程中逐渐形成的器官，构成植物体的地下部分。它主要的功能是吸收作用。通过根，植物可以吸收到土壤里的水分、无机盐类及某些小分子化合物。根还能固着和支持植物，以免倒伏。根是由主根、侧根和不定根组成的，并且按根系的形态，可将植物分为直根系和须根系两大类。

茎是种子植物地上部分的骨干，是联系根、叶的轴状结构。其主要功能是输导和支持作用。根部从土壤中吸收的水分和溶于水的无机盐通过茎运送到地上各部。同时叶光合作用所制造的有机营养物质经过茎又运输到体内各部被利用或储藏。因此，茎的运输作用把植物体各部分的活动联成了一个统一体。

植物的根是植物主要的吸水器官，主要是靠渗透吸水的原理来吸收水分的。水分是从低浓度的一边流向高浓度的一边。也就是说，如果植物细胞液浓度低于外界土壤溶液的浓度，植物就通过渗透作用吸水，如果土壤浓度高于细胞液浓度，植物就通过渗透作用失水，这就是盐碱地不能种植植物的原因。

植物的根吸收矿质离子的过程叫做矿质代谢。植物所需要的元素主要有两大类，大量元素：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg等；微量元素：Zn、Fe、Cu、Mo、Cl等。除C、H、O外，其他元素叫矿质元素。根主要是通过交换吸附的原理吸收矿质元素的。空气中的二氧化碳溶解于水中形成碳酸，碳酸不稳定，电离成氢离子和碳酸氢根离子，离子在土壤中与矿质离子发生离子交换，被根吸收，就是交换吸附，交换吸附不需消耗能量，是植物吸收矿质离子的主要方式。

4.水在植物体内运输的动力

土壤->幼根根毛->根表皮->根中导管->茎中导管->叶脉中导管->叶肉->叶表皮的气孔->空气

1、水分在植物体内运输的动力是：蒸腾拉力。
2、影响水分在植物体内运输的动力的因素：气孔的开闭、温度、光照。
解析：蒸腾作用：指水蒸气通过气孔散失到大气中的过程。气孔的开闭直接影响水分的蒸腾。

5.光诱导ATP合成的过程

在光合作用的光反应中，除了将一部分光能转移到NADPH中暂时储存外，还要利用另外一部分光能合成ATP，将光合作用与ADP的磷酸化偶联起来，这一过程称为光合磷酸化。它同线粒体的氧化磷酸化的主要区别是：氧化磷酸化是由高能化合物分子氧化驱动的，而光合磷酸化是由光子驱动的。

6.ABA的生理作用

脱落酸作用：
一、促进器官脱落
脱落酸（ABA）能诱导许多植物落叶落果。外施脱落酸到完整的植物上，对花果的脱落作用较为有效。
二、促进气孔关闭
在干旱条件下，促进气孔关闭以控制水分散失，是脱落酸的一个重要的生理功能。因水分胁迫，使叶水势下降，增大叶绿体膜对脱落酸的透性，叶绿体渗出的脱落酸引起气孔关闭。叶肉组织叶绿体中储存的ABA下降后，会合成ABA进行补充。Harria等人1990年研究结果认为，水分胁迫至少引起ABA含量提高20倍，经水分胁迫的根系同样形成较高的ABA，而后通过木质部运输到叶片，使叶片气孔关闭。其作用效应是由于ABA在保卫细胞原生质膜外的自由空间起作用，关键是ABA降低了ATP-质子泵的活力，切断了H+和K+的交换通道，使水分外渗膨压降低，气孔关闭。一旦水势恢复正常，叶绿体停止释放ABA，ABA合成速率即显著下降。但有人试将干旱引起的棉花叶片气孔关闭的棉株的根系，一半置于水中，一半仍处于干旱状态，棉叶气孔仍不张开，说明部分根系干旱所形成的ABA足以使气孔关闭。着非队棉花双行畦栽培，其灌水穿沟过，可能不能解决气孔关闭问题，应值得考虑。从这个角度看，以单行畦为宜，有利灌水。
三、促进休眠
1、诱导芽休眠
Wareing和他的同事发现当芽休眠发生在日照相对短的夏末时，叶片和芽ABA水平相对提高。ABA直接施用到未休眠芽引起芽的休眠，说明ABA是一种芽休眠的激素，其在叶片内合成并转移到芽诱导休眠。用14C标记ABA试验表明，一旦进入休眠，由叶片运入芽内ABA数量就很少。
2、抑制种子萌发
在许多种植物中，ABA是种子萌发的一种有效抑制剂。如果实和种子成熟后含有ABA，而使种子萌发受到抑制，而当休眠打破时（如经曝光或低温处理）种子内ABA水平下降。
四、抑制生长和加速衰老