植物生理學(xué)練習(xí)題及實驗操作指導(dǎo)引言植物生理學(xué)作為生命科學(xué)的重要分支，旨在探究植物生命活動的規(guī)律與機制，從分子、細胞、組織、器官到整體水平揭示植物的生長發(fā)育、物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換及信息傳遞等過程。掌握植物生理學(xué)的基本理論、實驗技能與科學(xué)思維方法，對于深入理解植物與環(huán)境的相互關(guān)系、推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)保護及植物資源可持續(xù)利用具有重要意義。本材料匯編了植物生理學(xué)核心知識點的練習(xí)題與關(guān)鍵實驗操作指導(dǎo)，以期為學(xué)習(xí)者提供系統(tǒng)性的輔助，強化理論認知，提升實驗動手能力與分析解決問題的能力。第一部分練習(xí)題第一章植物細胞生理與水分生理一、名詞解釋1.水勢：衡量水分在植物體內(nèi)移動趨勢的物理量，是水分具有的能夠用于做功的能量。2.滲透作用：水分通過半透膜從水勢較高的區(qū)域向水勢較低的區(qū)域擴散的現(xiàn)象。3.質(zhì)壁分離與復(fù)原：植物細胞在高滲溶液中，原生質(zhì)體因失水而收縮與細胞壁分離的現(xiàn)象稱為質(zhì)壁分離；若將已發(fā)生質(zhì)壁分離的細胞置于低滲溶液中，原生質(zhì)體又會因吸水而恢復(fù)原狀，稱為質(zhì)壁分離復(fù)原。4.吸脹作用：親水膠體（如蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等）吸水膨脹的現(xiàn)象，是無液泡植物細胞吸水的主要方式。二、簡答題1.簡述植物細胞吸水的主要方式及其各自的特點與發(fā)生條件。2.試述氣孔運動的機理（至少闡述兩種主要學(xué)說），并分析影響氣孔運動的環(huán)境因素。3.植物根系吸水的動力是什么？簡述其產(chǎn)生過程及影響因素。三、論述題1.詳細論述水分在植物體內(nèi)運輸?shù)耐緩?、動力及其調(diào)控機制，并分析水分運輸對植物生長發(fā)育的重要性。2.結(jié)合生產(chǎn)實際，論述如何根據(jù)植物的水分生理特性進行合理灌溉，以提高作物產(chǎn)量和水分利用效率。第二章植物礦質(zhì)營養(yǎng)一、名詞解釋1.必需礦質(zhì)元素：植物生長發(fā)育必不可少的元素，缺乏時會導(dǎo)致植物生長發(fā)育受阻，且其作用不能被其他元素替代。2.主動吸收：植物細胞利用代謝能量逆濃度梯度吸收礦質(zhì)元素的過程。3.單鹽毒害與離子拮抗：將植物培養(yǎng)在單一鹽溶液中，即使該鹽為植物必需元素，植物仍會表現(xiàn)出毒害現(xiàn)象，稱為單鹽毒害；在發(fā)生單鹽毒害的溶液中，加入少量其他不同價態(tài)的金屬離子，可減輕或消除毒害作用，這種現(xiàn)象稱為離子拮抗。二、簡答題1.確定植物必需礦質(zhì)元素的標準是什么？目前公認的植物必需礦質(zhì)元素有哪些（至少列舉10種）？2.簡述植物根系吸收礦質(zhì)元素的過程及其影響因素。3.什么是植物的缺素癥？簡述幾種主要大量元素（如N、P、K、Ca、Mg）缺乏時的典型癥狀。三、論述題1.論述礦質(zhì)元素在植物光合作用、呼吸作用及生長發(fā)育等生理過程中的生理功能（選擇3-4種重要元素進行詳細闡述）。2.結(jié)合植物礦質(zhì)營養(yǎng)理論，談?wù)勅绾魏侠硎┓室詼p少環(huán)境污染并提高肥料利用率。第三章植物光合作用一、名詞解釋1.光合作用：綠色植物利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物質(zhì)，并釋放氧氣的過程。2.光反應(yīng)與暗反應(yīng)：光合作用中，需要光才能進行的、發(fā)生在類囊體膜上的光化學(xué)反應(yīng)稱為光反應(yīng)；不需要光（但需要光反應(yīng)提供的ATP和NADPH）、發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中的碳同化過程稱為暗反應(yīng)。3.光合磷酸化：在光合作用過程中，利用光能驅(qū)動ADP與Pi合成ATP的過程。4.光補償點與光飽和點：光合作用吸收的二氧化碳量與呼吸作用釋放的二氧化碳量相等時的光照強度稱為光補償點；當光照強度增加到某一數(shù)值后，光合速率不再隨光照強度的增加而提高，此時的光照強度稱為光飽和點。二、簡答題1.簡述葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能，及其與光合作用的關(guān)系。2.什么是光合作用的光反應(yīng)中心？簡述其主要組成和功能。3.卡爾文循環(huán)（C3途徑）可分為哪幾個主要階段？各階段的主要生理意義是什么？三、論述題1.詳細論述影響植物光合作用的內(nèi)外因素，并討論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中如何通過調(diào)控這些因素來提高作物的光合產(chǎn)量。2.比較C3植物、C4植物和CAM植物在光合碳同化機制上的異同，并分析其生態(tài)適應(yīng)性。第四章植物呼吸作用一、名詞解釋1.有氧呼吸：植物細胞在有氧條件下，將有機物質(zhì)徹底氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，并釋放大量能量的過程。2.無氧呼吸：植物細胞在無氧條件下，將有機物質(zhì)分解為不徹底的氧化產(chǎn)物，并釋放少量能量的過程。3.呼吸鏈：位于線粒體內(nèi)膜上，由一系列電子傳遞體按一定順序排列組成的，能將電子從NADH或FADH2傳遞給氧的電子傳遞系統(tǒng)。二、簡答題1.簡述糖酵解的主要過程及其生理意義。2.比較有氧呼吸和無氧呼吸的異同點。3.簡述影響植物呼吸作用的主要環(huán)境因素及其調(diào)控措施。三、論述題1.論述植物呼吸作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系（如種子貯藏、果蔬保鮮、作物栽培等方面）。2.為什么說呼吸作用是植物代謝的中心？第五章植物激素與生長調(diào)節(jié)物質(zhì)一、名詞解釋1.植物激素：植物體內(nèi)合成的、能從產(chǎn)生部位運輸?shù)阶饔貌课?、對植物生長發(fā)育有顯著調(diào)節(jié)作用的微量有機物質(zhì)。2.生長素的極性運輸：生長素只能從植物形態(tài)學(xué)的上端向形態(tài)學(xué)的下端運輸?shù)默F(xiàn)象。3.三重反應(yīng)：乙烯對黃化豌豆幼苗產(chǎn)生的抑制莖的伸長生長、促進莖或根的橫向增粗以及使莖失去負向地性而橫向生長的現(xiàn)象。二、簡答題1.簡述生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯的主要生理作用。2.簡述生長素促進細胞伸長的酸生長理論。3.植物激素在植物種子萌發(fā)、營養(yǎng)生長、開花結(jié)實和衰老脫落等過程中如何發(fā)揮調(diào)控作用？三、論述題1.論述植物激素間的相互作用（協(xié)同、拮抗等）及其在植物生長發(fā)育調(diào)控中的意義。2.舉例說明植物生長調(diào)節(jié)劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及其可能存在的問題。第六章植物逆境生理一、名詞解釋1.逆境：對植物生長發(fā)育不利的各種環(huán)境因素的總稱，如干旱、鹽堿、低溫、高溫、病蟲害等。2.滲透調(diào)節(jié)：植物在逆境條件下，通過主動積累某些溶質(zhì)，降低細胞滲透勢，從而維持細胞吸水能力，保護原生質(zhì)體的過程。3.植物抗逆性：植物對逆境的適應(yīng)和抵抗能力。二、簡答題1.簡述植物在干旱脅迫下的主要生理生化變化。2.植物如何感知和傳遞逆境信號？3.簡述植物體內(nèi)主要的抗氧化保護系統(tǒng)及其功能。三、論述題1.論述植物在低溫脅迫（包括冷害和凍害）下的傷害機理及適應(yīng)機制。2.結(jié)合所學(xué)知識，談?wù)勅绾翁岣咦魑锏目鼓嫘砸詰?yīng)對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)。第二部分實驗操作指導(dǎo)實驗一植物組織水勢的測定（小液流法）一、實驗?zāi)康?.掌握小液流法測定植物組織水勢的原理和方法。2.理解植物組織水勢與植物水分狀況的關(guān)系。二、實驗原理當植物組織與一系列已知濃度的溶液接觸時，如果植物組織的水勢低于溶液的水勢，組織吸水，使溶液濃度升高；反之，組織失水，使溶液濃度降低；若二者水勢相等，則溶液濃度保持不變。將與植物組織達到水分平衡的溶液滴入其原來濃度的溶液中，根據(jù)液滴的浮沉情況可判斷溶液濃度的變化，從而確定與植物組織水勢相當?shù)娜芤簼舛?，再根?jù)公式計算出植物組織的水勢。三、實驗材料與用具1.材料：新鮮植物葉片（如菠菜、小麥葉等）。2.用具：試管、小燒杯、移液管、毛細吸管、刀片、鑷子、培養(yǎng)皿、記號筆、直尺、恒溫箱（或室溫放置）。3.試劑：系列濃度的蔗糖溶液（如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mol/L等）、甲烯藍粉末。四、實驗步驟1.系列蔗糖溶液的配制與標記：取6支試管，分別編號，用移液管依次加入上述不同濃度的蔗糖溶液各約10毫升。2.植物組織樣品的制備：取新鮮葉片，用刀片切成大小相近的小塊（避開主脈），每組濃度重復(fù)3次。3.實驗組的建立：向每個盛有蔗糖溶液的試管中放入等量的葉片小塊（約5-10片），并加入少許甲烯藍粉末，使其溶液呈淺藍色。4.平衡：輕輕搖動試管，使甲烯藍均勻分散。將試管置于室溫下靜置約30-60分鐘，期間可輕輕搖動幾次。5.觀察與判斷：用毛細吸管從各試管中依次吸取少量藍色溶液（注意勿攪動葉片），小心地將吸管尖端插入對應(yīng)濃度（未加葉片）的蔗糖溶液中部，緩慢放出一小滴藍色液流，觀察藍色液滴的移動方向。*若藍色液滴向上浮，表明原試管中溶液濃度升高，植物組織吸水，組織水勢低于該溶液水勢。*若藍色液滴向下沉，表明原試管中溶液濃度降低，植物組織失水，組織水勢高于該溶液水勢。*若藍色液滴基本不動，則表明植物組織與該溶液水勢相等，該溶液的水勢即為植物組織的水勢。五、實驗結(jié)果與記錄記錄不同濃度蔗糖溶液中藍色液滴的移動方向，找出與植物組織水勢相等的蔗糖溶液濃度。根據(jù)公式計算水勢：ψw=-iCRT其中：ψw為水勢（單位：MPa）；i為解離系數(shù)（蔗糖為非電解質(zhì)，i=1）；C為蔗糖溶液濃度（mol/L）；R為氣體常數(shù)（0.____MPa·L/(mol·K)）；T為絕對溫度（T=273+t℃）。六、實驗討論與思考題1.影響本實驗準確性的因素有哪些？如何控制？2.如果沒有找到液滴完全不動的濃度，如何處理實驗數(shù)據(jù)？3.不同植物或同一植物不同部位、不同生長時期的組織水勢是否相同？為什么？七、實驗注意事項1.毛細吸管每換一種溶液必須清洗干凈，或?qū)Ｓ靡恢А?.甲烯藍粉末加入量不宜過多，以免影響觀察。3.吸取藍色溶液時，應(yīng)從試管中同一位置吸取，以保證濃度的代表性。實驗二植物光合速率的測定（改良半葉法）一、實驗?zāi)康?.掌握改良半葉法測定植物光合速率的原理和操作技術(shù)。2.理解光合速率的表示方法及影響因素。二、實驗原理植物葉片的主脈兩側(cè)對稱部分的結(jié)構(gòu)和生理功能基本一致。將葉片一側(cè)半葉遮光或取下置于暗處，另一側(cè)半葉留在光下進行光合作用。一段時間后，比較兩側(cè)半葉單位面積的干重差異，后者減去前者的干重增量即為該段時間內(nèi)光合作用的積累量（扣除呼吸消耗），據(jù)此可計算光合速率。本方法簡便易行，不需要復(fù)雜儀器，適合田間測定。三、實驗材料與用具1.材料：生長健壯、葉齡一致的植物葉片（如棉花、玉米、大豆等）。2.用具：剪刀、打孔器、鑷子、稱量皿、烘箱、電子天平（感量0.0001g）、不透光的軟木片或錫紙、標簽、鉛筆、夾子。四、實驗步驟1.選擇葉片與標記：在同一植株上選擇生長健壯、葉齡相似的葉片若干片。用鉛筆在葉片主脈兩側(cè)對稱地劃上標記（或用打孔器預(yù)先打好小圓片位置標記，但不打下）。2.暗處理與取樣（初始干重測定）：*對于需測定初始干重的處理：在葉片一側(cè)（如左側(cè)）半葉，用打孔器打下一定數(shù)量的小圓片（如10-20個），立即放入稱量皿中，標記為“初始樣品”。*或采用另一種方法：將葉片一側(cè)半葉用不透光的軟木片或錫紙嚴密遮光（注意不要損傷葉片和葉柄），使其不能進行光合作用，僅進行呼吸作用。3.光下照射：將植株置于光下（自然光或人工光源）照射一定時間（如1-2小時）。4.取樣（光合后干重測定）：*若采用初始小圓片法：在光照結(jié)束后，在葉片另一側(cè)（右側(cè)，光下部分）對稱位置打下相同數(shù)量的小圓片，標記為“光合樣品”。*若采用半葉遮光法：光照結(jié)束后，迅速剪下遮光半葉和受光半葉，分別在對稱位置打下相同數(shù)量的小圓片，分別標記為“暗處理樣品”和“光處理樣品”。5.烘干與稱重：將所取的各組小圓片樣品分別放入烘箱中，先在105℃下殺青15分鐘，然后在80℃左右烘干至恒重。取出后放入干燥器中冷卻，用電子天平分別稱重。五、實驗結(jié)果與記錄1.計算初始干重（W1）：初始樣品小圓片總干重/小圓片數(shù)=平均每片初始干重（mg/片）。2.計算光合后干重（W2）：光合樣品（或光處理樣品）小圓片總干重/小圓片數(shù)=平均每片光合后干重（mg/片）。3.計算干重增量（ΔW）：ΔW=W2-W1（若采用半葉遮光法，則ΔW=光處理樣品平均干重-暗處理樣品平均干重）。4.計算光合速率：光合速率（mgCO2·dm-2·h-1）=（ΔW×1.5）/（S×t）其中：1.5為將干物質(zhì)（假設(shè)為葡萄糖）換算為CO2的系數(shù)（葡萄糖分子量180，6CO2分子量264，264/180=1.33，此處取1.5為近似值，或根據(jù)實際情況計算）；S為測定小圓片的總面積（dm2）；t為光照時間（h）。六、實驗討論與思考題1.改良半葉法測定的光合速率是凈光合速率還是總光合速率？為什么？2.葉片殺青的目的是什么？3.如何提高本實驗測定結(jié)果的準確性？七、實驗注意事項1.選擇的葉片應(yīng)盡量平整，避免主脈過粗或葉片過于卷曲。2.打孔時應(yīng)避開主脈，且各組小圓片的大小和數(shù)量應(yīng)一致。3.遮光必須嚴密，防止漏光。4.烘干至恒重是實驗結(jié)果準確的關(guān)鍵之一。實驗三植物呼吸速率的測定（小籃子法）一、實驗?zāi)康?.掌握小籃子法測定植物呼吸速率的原理和方法。2.了解植物材料呼吸強度的差異。二、實驗原理植物進行呼吸作用時吸收氧氣，釋放二氧化碳。用堿液（如氫氧化鋇或氫氧化鈉）吸收植物呼吸釋放的二氧化碳，然后用已知濃度的酸滴定剩余的堿，根據(jù)酸的消耗量可計算出呼吸過程中釋放的二氧化碳量，進而計算呼吸速率。反應(yīng)式如下：