3-第3章-植物的矿质营养--复习材料+自测题.pdf

福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 312第 第 3 3 章 植物的章 植物的矿质营养 矿质营养 一、教学大纲基本要求一、教学大纲基本要求 了解高等植物矿质营养、植物必需元素的概念及其在植物体内的生理作用、植物缺乏必需元素所出现的特有症状；理解营养离子跨膜运输的机理、植物根系吸收养分的过程、特点以及根外营养的意义；了解NO3、NH4+在植物体内 的同化过程、同化部位，以及营养物质在体内的运输方式；了解影响植物吸收矿质养分的环境因素、作物生产与矿质 营养的密切关系并理解合理施肥的生理基础，能够提出合理施肥的措施。二、本章知识要点二、本章知识要点 矿质元素和水分一样，主要存在于土壤中，由根系吸收进人植物体内，运输到需要的部位加以同化，以满足植物 生命活动的需要。植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为矿质营养。植物体内的化学元素并非全部是植物生命活动所必需的，只有其中一部分为植物生命活动所不可缺少。要确定植 物体内各种元素是否为植物所必需，只根据灰分分析得到的数据是不够的。通过溶液培养或砂基培养，并按照 Arnon&Stout 于 1939 年提出的植物必须元素的标准：1）如缺乏该元素，植物生育发生障碍，不能完成生活史；2）除去该元素，则表现出专一的病症，而且这种缺乏症是可以预防和恢复的；3）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果，绝不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变而产生 的间接效果。目前已经明确钾、钙、镁、硫、磷、氮、氯、铁、锰、硼、锌、铜、钼、镍、及碳、氢、氧等 17 种元素为大多数 高等植物所必需的，其中碳、氧、氢、氮、钾、钙、镁、磷、硫等 9种元素植物需要量相对较大，称为大量元素；其 余氯、铁、硼、锰、锌、铜、镍和钼等 8 种元素植物需要量极微，稍多即发生毒害，故称为微量元素。必需的矿质元素在植物体内的生理作用有3个方面：是细胞结构物质的组成成分，如N，P，S等；是植物 生命活动的调节者，参与酶的活动，如Mn，Mg，Fe等；起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷 中和等，如 K+。可被植物吸收的氮素形态主要是铵态氮和硝态氮。氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的 16%18%。此 外，核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、叶绿素等化合物中都含有氮，而某些植物激素、维生素和生物碱等也含有氮。因此，氮在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生命元素。磷是以正磷酸盐(H2P04)形式被植物吸收。当磷进入植物体后，大部分成为有机物，有一部分仍保持无机物形式。磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，磷是核苷酸衍生物(如 ATP、FMN、NAD+、NADP+和 COA等)的组成成分，其在糖 类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着极其重要的作用。K+既是植物的吸收形态又是在植物体内的存在形态，与氮、磷相反，钾不参与重要有机物的组成。钾主要集中在 植物生命活动最活跃的部位，如生长点、幼叶、形成层等。钾对于参与活体内各种重要反应的酶起着活化剂的作用，是 40 多种酶的辅助因子。钾促进呼吸进程及核酸和蛋白质的形成。钾对糖类的合成和运输有影响。SO42进入植物体后，一部分保持不变，大部分被还原成硫，进一步同化为含硫氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸和 蛋氨酸等，而这些氨基酸几乎是所有蛋白质的构成分子。硫也是 CoA的成分之一，氨基酸、脂肪、糖类等的合成等都 和 CoA有密切关系。植物体内的钙有呈离子状态的，有呈盐形式的，还有与有机物结合的。钙主要存在于叶子或老的器官和组织中。它是一个比较不易移动的元素。钙在生物膜中可作为磷脂的磷酸根和蛋白质的羧基间联系的桥梁，因而可以维持膜结 构的稳定性。钙是构成细胞壁的一种元素，细胞壁的胞间层是由果胶酸钙组成的。胞质溶胶中的钙与可溶性的蛋白质 形成钙调素(简称 CaM)。CaM 和 Ca2+结合，形成有活性的 CaCaM 复合体，在代谢调节中起“第二信使”的作用。镁主要存在于幼嫩器官和组织中，植物成熟时则集中于种子。镁是叶绿素的组成成分之一。在光合和呼吸过程中，镁可以活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶。同样，镁也可以活化 DNA和 RNA的合成过程。铁进入植物体内处于被固定状态，不易转移。铁是许多重要氧化还原酶的组成成分。铁在呼吸、光合等氧化还原 过程中(Fe3+Fe2+)都起着重要的作用。铁影响叶绿体构造形成，和叶绿素的合成。锰是糖酵解和三羧酸循环中某些酶的活化剂，所以锰能提高呼吸速率。锰是硝酸还原酶的活化剂。在光合作用方 面，水的裂解需要锰参与。硼能与游离状态的糖结合，使糖带有极性，从而使糖容易通过质膜，促进运输。硼对植物生殖过程有影响。硼具 有抑制有毒酚类化合物形成的作用。缺锌植物失去合成色氨酸的能力，而色氨酸是吲哚乙酸的前身，因此缺锌植物的吲哚乙酸含量低。福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 313铜是某些氧化酶的成分，影响氧化还原过程。铜又存在于叶绿体的质体蓝素中，后者是光合作用电子传递体系的 一员。钼是硝酸还原酶的金属成分，起着电子传递作用。钼又是固氮酶中钼铁蛋白的成分，在固氮过程中起作用。氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。根和叶的细胞分裂需要氯。镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解成 C02和 NH4+。镍也是固氮菌脱氢酶的组成成分。每种元素缺乏时都会使植物出现特有的症状和出现部位，根据这些可以进行缺素的简单诊断，比较准确的方法是 化学分析法。植物细胞吸收离子的方式可分为被动吸收和主动吸收，其中被动吸收的机理被理解为简单扩散和离子通道运输，主动吸收是通过离子泵和离子载体实现的。主动吸收的突出特点是可逆电化学梯度进行，因此要消耗能量。除了上述 两种吸收方式外，植物细胞还可以通过胞饮方式吸收矿质养分，但这种方式不具有选择性。植物体吸收矿质元素可通过叶片进行，但主要是通过根部，而且主要吸收部位为根毛区。盐分和水分被植物的吸 收是相对的，既有关、又无关。有关，表现在盐分一定要溶解于水中，才能被根部吸收；无关，表现在两者的吸收机 理不同。植物吸收离子的特点表现在 3个方面：根系对矿质元素和水分吸收的相对性；对离子的吸收具有选择性；单盐会对植物造成伤害。根部吸收溶液中的矿物质经过以下几个步骤：离子吸附在根部细胞表面；离子进入根部内部；离子 进入导管。温度、土壤通气状况、土壤溶液浓度、土壤 pH值等环境因素均对植物根系吸收矿质营养有影响。植物地上部分也可以吸收矿物质，这个过程称为根外营养。根外施肥的优点是：作物在生育后期根部吸肥能力衰 退时，或营养临界时期，可根外喷施N素等以补充营养；某些肥料(如磷肥)易被土壤固定，而根外喷施无此问题，且 用量少；补充植物所缺乏的微量元素，效果快，用量省。植物从土壤中吸收铵盐后，即可直接利用它去合成氨基酸。如果吸收硝酸盐，则必须经过还原才能利用。硝酸盐 还原大致分为两步：硝酸盐还原为亚硝酸盐，在细胞质中进行；亚硝酸盐还原为氨，在前质体或叶绿体中进 行。上述过程分别由硝酸还原酶和亚硝酸还原酶催化，其中硝酸盐还原酶为底物诱导酶。根部吸收的无机氮化物，大部分在根内转变为有机氮化物，所以氮的运输形式主要是氨基酸(主要是天冬氨酸，还 有少量丙氨酸、蛋氨酸、缬氨酸等)和酰胺(主要是天冬酰胺和谷氨酰胺)等形式运输。硫的运输形式主要是硫酸根离子，但有少数是以蛋氨酸及谷胱甘肽之类的形式运输的。金属离子则以离子状态运输。根部吸收的矿质元素进入导管后，随着蒸腾流一起上升，叶片吸收的离子在茎部的运输途径是韧皮部。韧皮部与 木质部可进行横向物质交流。矿物质在地上部的分布，以离子在植物体内是否参与循环而异。某些元素(如钾)进入地上部后仍呈离子状态；有 些元素(如氮、磷、镁)形成不稳定的化合物，不断分解，释放出的离子又转移到其他需要的器官去。这些元素便是参 与循环的元素。另外有一些元素(如硫、钙、铁、锰、硼)在细胞中呈难溶解的稳定化合物，特别是钙、铁、锰，它们 是不能参与循环的元素。凡可再利用元素的缺素病征，都发生在老叶；而缺乏不可再利用元素的生理病征，都出现在 嫩叶。虽然每种作物都需要各种必需元素，但不同作物对三要素(氮、磷、钾)及其他必需元素所要求的绝对量和相对比 例都不一样。即使是同一作物，其三要素含量也因品种、土壤和栽培条件等而有差异。同一作物在不同生育时期中，各有明显的生长中心，对矿质元素的需要和吸收情况也是不一样的。合理追肥可以根据植株的长相和叶色等形态指标进行；也可以根据植株内部的生理状况去判断。常用的指标有：营养元素含量；酰胺含量；酶活性。三、自测题 三、自测题（一）名词解释：（一）名词解释：1.矿质营养 2.灰分元素 3.必需元素 4.大量元素 5.微量元素 6.有利元素 7.水培法 8.砂培法 9.离子的被动吸收 10.离子的主动吸收 11.单盐毒害 12.离子对抗 13.平衡溶液 14.生理酸性盐 15.生理碱性盐 16.生理中性盐 17.胞饮作用 18.叶片营养 19.诱导酶 20.可再利用元素 21.生物固氮 22.易化扩散 23.通道蛋白 24.载体蛋白 25.转运蛋白 26.植物营养临界期 27.植物营养最大效率期 28.缺素症福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 314（二）写出下列符号的中文名称：（二）写出下列符号的中文名称：1.AFS 2.Fd 3.FeEDTA 4.NiR 5.NR 6.WFP 7.GOGAT8.GS 9.GDH 10.NFT11.PCT 12.FAD（三）填空题（三）填空题：1矿质元素中植物必需的大量元素包括、。2植物必需的微量元素有、。3植物体中，碳和氧元素的含量大致都为干重的%。4除了碳、氢、氧三种元素以外，植物体内含量最高的元素是。5植物体干重 0.01%为铁元素，与铁元素含量大致相等的是。6必需元素在植物体内的生理作用可以概括为三方面：(1)物质的组成成分，(2)活动的调节者，(3)起 作用。7氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的。8可被植物吸收的氮素形态主要是 和。9N、P、K 的缺素症从 叶开始，因为这些元素在体内可以。10通常磷以 形式被植物吸收。11K+在植物体内总是以 形式存在。12氮肥施用过多时，抗逆能力，成熟期。13植物叶片缺铁黄化和缺氮黄化的区别是，前者症状首先表现在 叶而后者则出现 在 叶。14白菜的“干心病”、西红柿“脐腐病”是由于缺 引起。15缺 时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良，会出现“花而不实”的现象。16必需元素中 可以与 CaM 结合，形成有活性的复合体，在代谢调节中起“第二信使”的作用。17植物老叶出现黄化，而叶脉仍保持绿色是典型的缺 症。是叶绿素组成成分中 的金属元素。18植株各器官间硼的含量以 器官中最高。硼与花粉形成、花粉管萌发和 过程 有密切关系。19以叶片为材料来分析病株的化学成分，并与正常植株化学成分进行比较从而判断植物是否缺素的 诊断方法称为 诊断法。20 植物体内的离子跨膜运输根据其是否消耗能量可以分为 运输和 运输两种。21简单扩散是离子进出植物细胞的一种方式，其动力为跨膜 差。22离子通道是质膜上 构成的圆形孔道，横跨膜的两侧，负责离子的 跨膜运 输，根据其运输方向可分为、两种类型。23载体蛋白有 3 种类型分别为、和。24质子泵又称为 酶。25研究植物对矿质元素的吸收，不能只用含一种盐分的营养液培养植物，因为当溶液中只有一种盐 类时即使浓度较低，植物也会发生。26营养物质可以通过叶片表面的 进入叶内，也可以经过角质层孔道到达表皮细胞，进 一步经 到达叶细胞内。27根瘤菌等侵染豆科植物根系形成的根瘤固氮系统称为 固氮系统。28矿质元素主动吸收过程中有载体参与，可以从 现象和 现象两 现象得到证实。福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 31529 植物吸收(NH4)2SO4后会使根际pH值，而吸收NaNO3后却使根际pH值。30植物体内硝酸盐还原速度白天比夜间。31果树“小叶病”是由于缺 的缘故。32植物体内与光合放氧有关的微量元素有、和。33植物对养分缺乏最敏感的时期称为。34土壤中含铁较多，一般情况下植物不缺铁。但在 性土或石灰质土壤中，铁易形成不 溶性的化合物而使植物缺铁。缺铁最明显的症状是 叶缺绿发黄，甚至变为黄白色。35钼是 酶的组成成分,缺钼则硝酸不能还原，呈现出缺 病症。36 在自然固氮中约有%是通过微生物完成的，某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含 氮化合物的过程，称为。（四）选择题（四）选择题：1植物生长发育所必需的矿质元素有（）种。A9 种 B.13 种 C.14 种 D.17 种 2在下列元素中属于矿质元素的是（）。A铁 B.钙 C.碳 D.磷 3在下列元素中属于植物生长发育所必需的微量元素是（）。A磷 B.锰 C.铜 D.氯 4在下列元素中属于植物生长发育所必需的大量元素是（）。A氮 B.铁 C.铜 D.钾 5植物缺硫时会产生缺绿症，表现为（）。A叶脉缺绿而不坏死 B.叶脉间缺绿以至坏死 C叶脉缺绿而坏死 D.叶脉间缺绿而不坏死 6植物缺铁时会产生缺绿症，表现为（）。A叶脉仍绿 B.叶脉失绿 C全叶失绿 D.全叶不缺绿 7高等植物的嫩叶出现缺绿症，可能是缺乏（）。A镁 B.磷 C.硫 D.铁 8高等植物的老叶先出现缺绿症，可能是缺乏（）。A锰 B.氮 C.钙 D.硫 9植物根部吸收离子较活跃区域是（）。A分生区 B.伸长区 C.根毛区 D.根冠 10影响植物根细胞主动吸收无机离子最重要的因素是（）。A土壤溶液 pH 值 B.土壤氧气分压 C.土壤盐含量 D.土壤微生物 11植物细胞主动吸收矿质元素的主要特点是（）。A消耗代谢能量 B.无选择性 C.逆浓度梯度吸收 D.需要转运蛋白参与 12植物细胞对离子吸收和运输时，膜上起电致质子泵作用的是（）。ANADH 脱氢酶 B.过氧化氢酶 C.ATP 酶 D.磷酸酶 13植物吸收矿质元素和水分之间的关系是（）。A正相关 B.负相关 C.既相关又相互独立 D.无相关性 14水稻培养液中的钙、镁浓度会逐步升高，这说明水稻吸收钙、镁的速率比吸水（）。A慢 B.快 C.一般 D.快或慢 15在下列盐类中属于生理酸性盐的是（）。ANH4NO3B.（NH4）2SO4C.NaNO3D.Ca（NO3）216硝酸还原酶分子中含有（）。AFAD 和 MnB.FMN 和 MoC.FAD 和 MoD.FMN 和 Mn福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 31617植物根部吸收的无机离子向地上部运输是通过()。A.韧皮部 B.质外体 C.胞间连丝 D.木质部 18反映植株需肥情况的形态指标中,最敏感的是()。A.株高 B.节间长度 C.叶色 D.株型 19能反映水稻叶片氮素营养水平的氨基酸是()。A.蛋氨酸 B.天冬氨酸 C.丙氨酸 D.甘氨酸 20占植物体干重()以上的元素称为大量元素。A.百分之一 B.千分之一 C.万分之一 D.十万分之一 21硒、钠、硅等元素一般属于()。A.大量元素 B.微量元素 C.有利元素 D.有害元素 22除了碳、氢、氧三种元素以外,植物体中含量最高的元素是()。A.氮 B.磷 C.钾 D.钙 23果树的小叶症和丛叶症是由缺乏元素()引起的。A.硼 B.铜 C.锰 D.锌 24()是豆科植物共生固氮作用中不可缺少的 3 种元素。A锰、铜、钼 B.锌、锰、铁 C.铁、钼、硫 D.氮、锌、硅 25用溶液培养的番茄在其幼嫩部分表现出营养缺乏症,这种番茄显然是缺()。A.氮 B.磷 C.钾 D.钙 26已经发现,在全部已知的天然元素中,()元素存在于植物体中。A.不多于 50 种 B.约 70 种 C.80 种 D.全部 27被称为肥料三要素的植物必要元素是（）。AC、H 和 OB.Fe、Mg 和 CuC.B、Mo 和ZnD.N、P 和 K28水稻新叶生长过程中，可以从老叶中获得（）等元素。A.N、P、K、CaB.N、K、Mg、FeC.N、P、K、MgD.N、P、K、Mn29为了防止水稻、小麦后期贪青晚熟，在生长后期不能偏施（）。A.氮肥 B.磷肥 C.钾肥 D.微肥 30植物体内的生命元素是指（）。A.NB.PC.FeD.K31下面四种元素中（）参与了生长素的生物合成代谢。A.MgB.CaC.ZnD.Mn32作为细胞壁结构成分的金属元素是（）。A.KB.CaC.MnD.Mg33与植物体内氧化还原反应密切联系的矿质元素是（）。A.Fe 和 MgB.Mg 和 CuC.Cu 和 FeD.Mg 和 Zn34在下列溶液中对植物发生单盐毒害的是（）。A.0.1mol/LNH4ClB.0.1mol/LKClC.0.05mol/LCaCl2+0.05mol/LKClD.0.1mol/LCaCl235.亚硝酸盐在叶肉细胞中被还原部位是（）内。A.细胞质 B.叶绿体 C.线粒体 D.高尔基体 36光合电子传递体质体蓝素所含的金属元素为（）。ACuB.KC.CoD.Mn37在植物体内具有第二信使作用的金属离子是（）。ACa2+B.Mg2+C.Mn2+D.Fe3+38由于（）技术的大量使用使植物细胞吸收矿物质研究有了突破性进展。A电镜 B.冰冻蚀刻 C.膜片-钳 D.同位素示踪 39在糖溶液中加少量（）盐后，单糖容易被叶表面吸收。福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 317A硫酸盐 B.硝酸盐 C.硼酸盐 D.碳酸盐 40在溶液培养过程中，营养液的 pH 一般应控制在（）之间。A4.55.5B.5.56.5C.6.57.5D.7.58.5（五）简答题（五）简答题：1植物体内灰分含量与植物种类、器官及环境条件关系如何？2植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？用什么方法、根据什么标准来确定的？3简述植物必需矿质元素在植物体内的生理作用。4为什么把氮称为生命元素？5植物吸收矿质元素的方式有那些？6设计两个实验，证明植物根系吸收矿质元素是主动的生理过程。7简述植物吸收矿质元素的特点。8简述根部吸收矿质元素的过程。9外界溶液的 pH 值对根系吸收矿质元素有何影响？10为什么土壤温度过低，植物吸收矿质元素的速率下降？11举出 8 种元素的任一生理作用。12白天和夜晚植物还原硝酸盐的速度是否相同？为什么？13为什么土壤通气不良会影响作物对肥料的吸收？14喷硼为什么可以促进开花结实？（六）论述题（六）论述题：1硝态氮（NO3-）进入植物体之后是怎么样运输的？如何还原成氨（NH4+）的？2试述植物细胞对矿质元素的被动吸收和主动吸收的机理。3钼为什么能提高豆科植物的产量？4根外营养有什么优点？5合理施肥增产的原因是什么？6.试述矿质元素在光合作用中的生理作用。7试分析植物失绿（发黄）的可能原因。8.为什么在叶菜类植物的栽培中常多施用氮肥，而栽培马铃薯和甘薯则较多地施用钾肥？自测题 参考答案 自测题 参考答案（一）名词解释（一）名词解释 1.矿质营养(mineral nutrition)：是指植物对矿质元素的吸收、运输与同化的过程。2.灰分元素(ashelement)：也称矿质元素。将干燥植物材料燃烧后，剩余一些不能挥发的物质，称为灰分元素。3.必需元素(essentialelement)：是指在植物完成生活史中，起着不可替代的直接生理作用的、不可缺少的元素。4.大量元素(majorelement)：在植物体内含量较多，占植物体干重达千分之一以上的元素。包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁等 9 种元素。5.微量元素(minor element,microelement)：植物体内含量甚微，占植物体干重达万分之一以下，稍多即会 发生毒害的元素。包括铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍等 8 种元素。6.有利元素(beneficial element)：也称有益元素。指对植物生长表现有益作用，并能部分代替某一必需元素的 作用，减缓缺素症的元素。如钠、硅、硒等。7.水培法(waterculturemethod)：也称溶液培养法、无土栽培法。是在含有植物所需的全部或部分营养元素、并具有适宜 pH 的溶液中培养植物的方法。8.砂培法(sandculturemethod)：也称砂基培养法。在洗净的石英砂或玻璃球等惰性物质的支持中，加入营养液 培养植物的方法。9.离子的被动吸收(ionpassiveabsorption)：是指细胞通过扩散作用或其他物理过程而进行的矿物质吸收，也称 非代谢吸收。福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 31810.离子的主动吸收(ionactiveabsorption)：细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质元素的过程。11.单盐毒害(toxicityofsinglesalt):植物培养在单种盐溶液中所引起的毒害现象。单盐毒害无论是营养元素 或非营养元素都可发生,而且在溶液浓度很稀时植物就会受害。12.离子对抗(ion antagonism):也称离子颉颃,就是在发生单盐毒害的溶液中加入少量价数不同的其它金属离 子,即能减轻或消除这种单盐毒害,离子之间的这种作用称为离子对抗。13.平衡溶液(balance solution):将植物必需的各种元素按一定比例一定浓度配成混合溶液,对植物生长发育 有良好作用而无毒害的溶液,叫平衡溶液。14.生理酸性盐(physiologicallyacidsalt):植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度增加的盐类。如对 于(NH4)2 SO4,根系对于NH4+吸收多于SO4 2-,由于NH4+同H+交换吸附,导致溶液变酸,这种盐类叫生理酸性盐。15.生理碱性盐(physiologicallyalkalinesalt):植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度减低的盐类。如对于 NaNO3,根系对于 NO3-吸收多于 Na+,由于 NO3-同 OH-或 HCO3-交换吸附,导致溶液 pH升高,这种盐类叫 生理碱性盐。16.生理中性盐(physiologically neutral salt):对于 NH4NO3,植物吸收其阴离子与阳离子的量几乎相等,不改变周 围介质的 pH 值,故称这类盐为生理中性盐。17.胞饮作用(pinocytosis)：吸附在质膜上的物质,通过膜的内折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。18.叶片营养（foliarnutrition）:也称根外营养，是指植物地上部分，尤其是叶片对矿质元素的吸收过程。19.诱导酶（inducedenzyme）:又称适应酶，指植物体内本来不含有，但在特定外来物质的诱导下诱导生成的 酶。如硝酸还原酶可为 NO3-所诱导生成。20.可再利用元素(repetitioususeelement):也称参与循环元素。某些元素进入植物地上部分以后，仍呈离子状态 或形成不稳定的化合物，可不断分解，释放出的离子又转移到其他器官中去，可反复被利用，称这些元素为 可再利用元素。如：氮、磷、钾。21.生物固氮（biologicalnitrogenfixation）:某些微生物把空气中游离氮固定转化为含氮化合物的过程。22.易化扩散（facilitateddiffusion）:又称协助扩散。是小分子物质经膜转运蛋白顺化学势梯度或电化学势梯度 跨膜运转过程。膜运转蛋白可分为通道蛋白和载体蛋白。23.通道蛋白（channelprotein）:是细胞膜中一类内在蛋白构成的孔道。通道蛋白可由化学方式及电化学方式 激活，控制离子通过细胞膜顺电化学势梯度流动。24.载体蛋白（carrierprotein）:又称传递体、透过酶、运输酶。是一种跨膜物质运输蛋白。载体蛋白属膜整合 蛋白，它有选择性地在膜一侧与分子或离子结合，形成载体物质复合物，通过载体蛋白构象变化，透过膜 把物质释放到膜的另一侧。25.转运蛋白（transportprotein）：具有物质转运功能的膜内在蛋白的统称。包括通道蛋白和 载体蛋白。26.植物营养临界期（criticalperiodofplantnutrition）:又称需肥临界期。在作物生育期当中对矿质元素缺乏最 敏感时期称为植物营养临界期。27.植物营养最大效率期（maximumefficiencyperiodofplantnutrition）:又称最高生产效率期。在作物生育期当 中施肥的营养效果最佳时期叫营养最大效率期。28.缺素症(elementdeficiencysymptom):当植物缺乏某些营养元素时表现出的特征性病症。（二）写出下列符号的中文名称（二）写出下列符号的中文名称 1AFSL：表观自由空间 2.Fd：铁氧还蛋白 3FeEDTA：乙二胺四乙酸铁盐 4NiR：亚硝酸还原酶 5NR：硝酸还原酶 6WFS：水分自由空间 7GOGAT：谷氨酸合酶 8GS：谷氨酰胺合成酶 9GDH：谷氨酸脱氢酶 10NFT：营养膜技术 11.PCT：膜片钳技术 12.FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸（三）填空题（三）填空题1 N，P，K，Ca，Mg，S2Fe，Cl，Cu，Zn，Mn，B，Mo，Ni3454氮5氯6细胞结构，植物生命，电化学 716%18%8铵态氮，硝态氮 9老叶，移动 10H2P0411离子12减弱,延迟 13新,老 14钙 15B 16Ca2+17Mg，Mg 18花,受精 19化学 20主动，被动21电化学势 22内在蛋白,单向,内向,外向 23单向运输载体、同向运输器，反向运输器24H+ATP 酶25单盐毒害26气孔,外连丝 27共生 28离子竞争抑制,饱和29降低,升高 30快31锌32 Mn，Cl，Ca33养分临界期34碱，幼 35硝酸还原，氮36 90，生物固氮。福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 319（四）（四）选择题选择题（包括单选与多选（包括单选与多选）1.C 2.A,B,D 3.B,C,D 4.A,D 5.A 6.A 7.C,D8.B 9.C 10.B11.A,C,D 12.C 13.C 14.A15.B 16.C 17.D 18.C 19.B 20.B21.C 22.A 23.D 24.C 25.D 26.B27.D28.C 29.A30.A31.C 32.B33.C 34.B,D35.B36.A37.A38.C 39.C40.B（五）简答题（五）简答题 1 植物体内灰分含量与植物种类1 植物体内灰分含量与植物种类、器官及环境条件关系如何、器官及环境条件关系如何？答：一般水生植物的灰分含量最低，占干中的 1%左右；而盐生植物最高，可达 45%以上；大部分中生植物为 5%15%，不同器官之间，以叶子的灰分含量最高；不同年龄而论，老年的植株或部位的含量大于幼年的的植株或部位。凡在养分含量较高，质地良好的土壤中栽培的作物其灰分含量都较高。2.植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？用什么方法、2.植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？用什么方法、根据什么标准来确定的根据什么标准来确定的？答：植物进行正常生命活动需要的必需的矿质（含氮）元素有 13 种，它们是氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、铜、硼、锌、锰、钼、氯（也有文献将钠和镍归为必需元素）。根据国际植物营养学会的规定，植物必需元素有三条标准：第一，由于缺乏该元素，植物生长受阻，不能完成其生活史；第二，除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症 可用加入该元素的方法预防或恢复正常；第三，该元素在植物营养生理上能表现直接的效果，而不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。确定植物必需矿质元素的方法通常采用溶液培养法或砂基培养法，可在配制的营养液中除去或加入某一元素，观 察该元素对植物的生长发育和生理生化的影响。如果在培养液中，除去某一元素，植物生长发育不良，并出现特有的 病症，或当加入该元素后，病状又消失，则说明该元素为植物的必需元素。反之，若减去某一元素对植物生长发育无 不良影响，即表示该元素为非植物必需元素。3.简述植物必需矿质元素在植物体内的生理作用3.简述植物必需矿质元素在植物体内的生理作用。答：1）是细胞结构物质的组成部分。2）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。3）起电化学作用，即离子 浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等。有些大量元素同时具备上述二、三个作用，大多数微量元素只具有酶促功能。4.为什么把氮称为生命元素4.为什么把氮称为生命元素？答：氮在植物生命活动中占据重要地位，它是植物体内许多重要化合物的成分，如核酸（DNA、RNA）、蛋白质（包括酶）、磷脂、叶绿素、光敏色素、维生素B、IAA、CTK、生物碱等都含有氮。同时，氮也是参与物质代谢和 能量代谢的 ADP、ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+、铁卟啉等物质的组分。上述物质有些是生物膜、细胞质、细胞核的结构物质，有些是调节生命活动的生理活性物质。因此，氮是建造植物体的结构物质，也是植物体 进行能量代谢、物质代谢及各种生理活动所必需的重要元素。5.植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些？5.植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些？答：1）被动吸收：包括简单扩散、易化扩散。不消耗代谢能量。2）主动吸收：有载体和质子泵参与。需要消耗代谢能量。3）胞饮作用：是一种非选择性物质吸收。6.设计两个实验6.设计两个实验，证明植物根系吸收矿质元素是主动的生理过程。，证明植物根系吸收矿质元素是主动的生理过程。答：1）用放射性同位素（如 32 P）示踪。用32P 饲喂根系，然后用呼吸抑制剂处理根系，在呼吸抑制剂处理前后测 定地上部分32P 的含量，可知呼吸被抑制后，32P 的吸收即减少。2）测定溶液培养植株根系对矿质吸收量与蒸腾速率之间不成比例，说明根系吸收矿质元素有选择性，是主 动的生理过程。7.简述植物吸收矿质元素的特点。7.简述植物吸收矿质元素的特点。答：1）植物根系吸收盐分与吸收水分之间不成比例。植物对盐分和水分两者的吸收是相对的,既相关,又有相对独立性。2）植物从环境中吸收营养离子时，还具有选择性，即根部吸收的离子数量不与溶液中的离子浓度成比例。3）植物根系在任何单一盐分溶液中都会发生单盐毒害，在单盐溶液中，如再加入少量价数不同的其它金属离 子，则能消除单盐毒害，即离子对抗。8.简述根部吸收矿质元素的过程。8.简述根部吸收矿质元素的过程。答：1）通过离子吸附交换,把离子吸附在根部细胞表面。这一过程不需要消耗代谢能,吸附速度很快。福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 3202）离子进入根内部。离子由根部表面进入根内部可通过质外体，也可通过共质体。质外体运输只限与根的 内皮层以外；离子和水分只有转入共质体才可进入维管束。共质体运输是离子通过膜系统（内质网等）和胞间连丝，从根表皮细胞经过内皮层进入木质部。3）离子进入导管。可能是主动地、有选择性地从导管周围薄壁细胞向导管排入，也可能是离子被动地随水 分的流动而进入导管。9.外界溶液的9.外界溶液的 pH 值对矿物质吸收有何影响？值对矿物质吸收有何影响？答：1）直接影响。由于组成细胞质的蛋白质是两性电解质，在弱酸性环境中，氨基酸带正电荷，易于吸附外界 溶液中阴离子。在弱减性环境中，氨基酸带负电荷，易于吸附外界溶液中的阳离子。2）间接影响。在土壤溶液碱性 的反应加强时Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态，能被植物利用的量极少。在酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解，但 植物来不及吸收易被雨水冲掉，易缺乏。而 Fe、Al、Mn 的溶解度加大，植物会受害。在酸性环境中，根瘤菌会死亡，固氮菌失去固氮能力。10.为什么土壤温度过低，植物吸收矿质元素的速率下降？10.为什么土壤温度过低，植物吸收矿质元素的速率下降？答：温度低时,代谢弱,能量不足,主动吸收慢；细胞质粘性增大,离子进入困难。其中,对钾和硅酸的吸收影响最大。11.举出11.举出 8 8 种元素的任一生理作用。种元素的任一生理作用。答：1)N：叶绿素、细胞色素、膜结构的组成部分。2)P：Co、ATP 及光合作用中间产物中含磷。3)K：气孔开闭受 K+泵的调节，K+也是多种酶的激活剂。4)Mg：叶绿素的组成部分，酶激活剂。5)Fe：细胞色素、铁硫蛋白等的组成部分。6)Ca：细胞壁果胶质的组成成分。7)Mn：参与光合放氧反应。8)B：促进光合产物的运用。12.白天和夜晚植物对硝酸盐的还原速度是否相同？12.白天和夜晚植物对硝酸盐的还原速度是否相同？为什么为什么？植物对硝酸盐的还原速度白天显著较夜晚快。这是因为白天光合作用产生的还原力及丙糖能促进硝酸盐的还原。13.为什么土壤通气不良会影响作物对肥料的吸收？13.为什么土壤通气不良会影响作物对肥料的吸收？答：根系吸收肥料是一种生理活动，它需要能量的供应。能量来自呼吸作用中产生的 ATP（三磷酸腺苷）。没有 氧气，根系呼吸作用不能进行，能量也就不能产生，必然影响到肥料的吸收。另外，当土壤通气不良时，由于厌氧微 生物的活动，有机物质被分解并放出二氧化碳，这时二氧化碳不能从土壤中扩散出去，大量积累在土壤中，当超过一 定量时，也将抑制根系的呼吸。在冷水田和低洼烂泥田中，由于地下水位高，土壤通气不良，还产生硫化氢（H2S）等还原性物质，这些物质可危害根的生长，甚至引起烂根和死根。因此，加强旱地中耕松土和水田落干晒田是增加土 壤通气，促进根系发育和吸收肥料的重要措施。14.喷硼为什么可以促进开花结实？14.喷硼为什么可以促进开花结实？答：硼是一种微量元素，有多方面的生理功能。如，提高光合作用强度，促进糖分的运输和分配，提高植物对磷 的吸收利用等，但最突出的生理功能是对开花结实的促进。我国有些地区，曾出现过大面积的甘蓝型油菜的“花而不 结实”；也出现过棉花的“蕾而不花”等问题，在生产上造成很大的损失。经过喷硼后，消除了这些病症，取得了较 好的收成。硼促进开花结实的原因，在于促进花粉的发育。缺硼的植株，花药和花丝萎缩，绒毡层组织被破坏，花粉 发育不良。硼还能促进受精作用，硼营养好的植株，花粉发育好，花粉管生长快、受精顺利、受精后的子房发育正常，结实率高。（六）论述题（六）论述题 1.硝态氮进入植物体之后是怎样运输的1.硝态氮进入植物体之后是怎样运输的？如何还原成氨的？如何还原成氨的？答：植物吸收 NO3后，可以在根部或枝叶内还原。在根内及枝叶内还原所占的比值，因不同植物及环境条件而 异。如，苍耳根内无硝酸盐还原。根吸收的 NO3就可通过共质体中径向运输，即根的表皮皮层内皮层中柱薄 壁细胞导管，然后在通过蒸腾流从根转运到枝叶内被还原成为氨，再通过酶的催化作用形成氨基酸、蛋白质。在光 合细胞内，硝酸盐还原为亚硝酸盐是在硝酸还原酶催化下在细胞质内完成的；亚硝酸还原为氨则是在亚硝酸还原酶催 化下在叶绿体内完成的。硝酸盐在根内还原的量以下列顺序递减：大麦向日葵玉米燕麦。同一作物在枝叶与根内 硝酸盐还原的比值，随着 NO3供应量增加而明显升高。福建农林大学 2014 级茶学等专业植 物 生 理 学复习材料之 3212.试述植物细胞对矿质元素的被动吸收和主动吸收的机理2.试述植物细胞对矿质元素的被动吸收和主动吸收的机理 答：被动吸收是指细胞不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它物理过程而进行的吸收过程。O2、CO2、NH3等 气体分子可以穿过膜的脂质双分子层，以简单扩散方式进入细胞，扩散动力是膜两侧的这些物质的化学势差。而带电 荷的离被动吸收是顺着电化学势梯度进行的，不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它子不能穿过膜的脂质双分子层，其扩散需要转运蛋白质的协助，所以叫协助扩散或易化扩散，扩散动力是这些离子在膜两侧的电化学势差。离子通道 运输就是离子顺着电化学势梯度，通过质膜上由通道蛋白构成的圆形孔道，以易化扩散的方式，被动地和单方向地跨 膜运输。单向运输载体也可以催化离子顺着电化学势梯度跨膜运输。主动吸收是指细胞利用代谢能量逆着浓度梯度吸收矿质元素的过程。主动吸收需要转运蛋白的参与。转运蛋白有 通道蛋白和载体蛋白之分。载体蛋白又分为单向运输载体、同向运输载体和反向运输载体。单向运输载体催化分子或 离子单向跨膜运输。可以是主动的，也可以是被动的。质膜上已知的单向运输载体有 Fe2+、Zn2+