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植物生理学甲双语复习资料.doc Chapter 1 Water Relationship in Plant 一、Term definition: 1、Water potential (Ψw): Water potential is defined as the difference in free energy per unit volume, between matrically -bound, pressurized, or osmotically- constrained water and pure water. 水势就是每偏摩尔体积水的化学势差。 2、Apoplast (质外体)是指原生质以外的包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等无生活物质互相连结成的一个连续的整体 3、ansymplast 是指活细胞内的原生质体通过胞间连丝及质膜本身互相连结成的一个连续的整体. 4、Free water (自由水) It does not tightly bind to components of cell and it moves freely in plant.距离细胞质胶体微粒远而可以自由流动的水分。 5、bound water(结合水): It tightly binds to components of cell and cannot move freely in plant. 靠近细胞质胶体微粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。 6、Bleeding伤流 汁液从伤口(残茎)的切口溢出的现象 7、Guttation吐水 土壤水分充足、大气温暖、湿润的环境中或清晨，未受伤叶尖或叶缘向外溢出液滴的现象 8、Root pressure 由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力。 9、Soil available water(土壤有效水或土壤可利用水) 是指能被植物直接吸收利用，其含水量高于萎蔫系数(wilting coefficient)以上的水 10、Temporary wilting 暂时萎焉 当蒸腾作用大于根系吸水及转运水分的速度时，植物会产生萎蔫现象称暂时萎蔫。 当蒸腾速率降低时，能消除萎蔫状态。如晚间、遮阴等and 11、permanent wilting 永久萎焉 土壤中缺少有效水，根系吸不到水而造成的萎蔫叫做永久萎蔫。 12、Transpiration pull蒸腾拉力 由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使水分沿着导管上升的力 13、Transpiration coefficient (water requirement) (蒸腾系数又名需水量) 植物制造1 g干物质所需水分的克数。 14、Transpiration efficiency (ratio) 植物每消耗1kg的水所形成的干物质的g数。 15、Transpiration rate 2植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量(g/m,s) 16、Critical period of water(水分临界期) 是指需水量不一定多，但植物对水分不足最敏感，最易受害的时期 17、Transpiration-cohesion-tension theory (蒸腾,内聚力,张力学说) ——用水分子由于蒸腾作用和分子间内聚力大于张力，来解释水分在导管内连续不断向上输送的学说 18、Osmosis absorption 19、imbibition absorption 20、metabolism absorption 21、Semipermeable membrane半透膜 水分子能通过而大分子物质不能通过的膜 22、Plasmolysis 高浓度溶液中，植物细胞液泡失水，原生质体与细胞壁分离的现象 23、Deplasmolysis 质壁分离复原 低浓度溶液中，植物细胞液泡吸水，原生质体与细胞壁重新接触的现象 • Ψs——solute potential:渗透势是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因 而其水势低于纯水水势的水势下降值。 • Ψp——pressure potential:由于细胞膨压的存在而提高的水势。 • Ψ——matric potential: 细胞内胶体物质(如蛋白质、淀粉、细胞壁物质等)m 对水分吸附而引起水势降低的值 • Water channel proteins or aquaporins指细胞膜或液泡膜上，可减少水分跨膜运 输阻力，加快水分进出生物膜的一类蛋白质 • Stomatal transpiration植物通过气孔将水蒸气从体内排到体外的蒸腾过程，气孔 蒸腾是作物蒸腾的主要途径。 • Law of micro-pore diffusion?perimeter diffusion小孔条件下面积、周长与水 分扩散的关系 • Stomatal complex(气孔复合体)——保卫细胞与邻近细胞或副卫细胞共同组成 二、 key points 1.Understand water relationship between plant tissue and the surrounding water status. 回答:当外界环境浓度高于细胞液浓度时，细胞失水; 当外界环境浓度低于细胞液浓度时，细胞吸水; 当外界环境浓度等于细胞液浓度时，细胞不吸水也不失水。 2.Distingush two kinds of wilting. 回答: 暂时萎焉:是由于蒸腾作用过强引起的萎焉。遮阴、增加空气湿度可以消除。 永久萎焉:是因为缺乏土壤有效水引起的的萎焉。浇水可以消除。 三、Questions: 1. Why do we often see that some plants wilt at noon but recover to normal at night in the sunny summer day? And what should you do to avoid this wilting? 回答:: 夏天中午气温很高，植物蒸腾作用十分强烈，吸水的速度没有蒸腾来得快，植物出现暂时萎蔫。 遮阴，增加空气湿度。 2. Why should we not apply a large number of fertilizers to plant in one time? 回答: 一方面:在外界溶液浓度较低的情况下，随着浓度的增高，根部吸收离子的数量也增多，两 者几乎成正比。而当一次性施肥过多时，造成土壤浓度增高，根系吸收例子的速率与外界溶 液浓度无紧密联系，原因是离子载体和通道数量有限。所以一次性施肥过多，造成了肥料的 浪费。 另一方面:土壤溶液浓度增加，渗透势低，水势低，而植物细胞内的水势就相对高，水分交 换是从水势高处流向水势低处，导致植物细胞失水即根系吸水困难，从而产生“烧苗”现象 Because the application of a large number of fertilizer to plant in one time may result in the rapid increase of soil solute concentration. Since the root absorbs water from the soil only when the water potential of the root cell is lower than that of the soil solution, the high soil solute concentration means very low water potential of soil solution, which prevent the absorption of water by the root. It can bring about the deficiency of water and wilting of plant, which damages the plant. 3. How to improve water utilization efficiency in production. 回答:根据作物的需水规律，制定合理的灌溉指标。 喷灌 滴灌 调亏灌溉 控制性分根交替灌溉 第二章 1.Essential elements (必须元素)and all element names 所有元素的名称 Essential elements, in brief, is necessary for plants to grow and develop, and a deficiency of the element makes it impossible for the plant to complete a normal life cycle. 必需元素就是植物生长所必不可少的元素。三个特性:不可缺失性、不可替代性、直接性。 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mm、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni Iron/copper/zinc/manganese/molybdenum/chlorine/nickel/boron 2. Macroelements (Major elements)大量元素 是指植物需要量较大的元素，在植物体内含量较高，占干重的0.1%以上。它们是C、H、O、 N、P、K、Ca、Mg The elements are in large quantity required by plants and are higher contents(higher than 0.1% of the dry weight) in plant body, including„ 3. Microelements (Trace elements)微量元素 是指植物需要量较少，在植物体中含量较低，常占干重的0.01%一下。它们是Fe、Mm、B、 Zn、Cu、Mo、Cl、Ni The elements are in small quantity required by plants and are lower contents(lower than 0.01% of dry weight)in plant body, including„ 4.Beneficial elements 有益元素 有益元素是指能促进植物生长发育，但不为植物普遍所需的，或在一定条件下为植物所必须，或只有某些植物生长所必须的元素。例如Si、Al、Na等 A group of elements to enhance plant growth and development, but they are not necessary for plants. It can become necessary for special plants or conditions, like Si required by rice, Al by tea, and Na by beet. 5.Physiologically acid , alkaline and neutral salts 生理酸性盐、生理碱性盐、生理中性盐 由于植物的选择性吸收，引起阳离子吸收量大于阴离子吸收量使溶液变酸的这一类盐，称为生理酸性盐，如氯化铵，硫酸铵等 相反，植物对阴离子的吸收量大于阳离子的吸收量，溶溶液pH上升的这一类盐，称为生理碱性盐。如硝酸钾，硝酸钙 还有一类盐，植物对其阴阳离子的吸收相等，不因植物的吸收引起溶液pH的改变，称为生理中性盐，如硝酸铵。 6. Solution (water) culture (hydroponics) 水培法 It is a kind of method to identify plant essential elements and study for function of the elements and mechanism of its absorption. 是把植物生长所需的各种元素按一定的比例，适宜的pH配制成溶液，用以培养植物的方法。 7.Critical period of nutrition 营养临界期 植物对缺乏矿质元素最敏感，缺乏后最易受害的时期。 8.Nutrition maximum period 营养最大效率期 这个时期对矿质元素需要量最大，吸收能力强，若能满足肥料需求，增产效果十分显著。 9.Hydrophyte 水生植物 指那些能够长期在水中正常生活的植物。 10.Ion antagonism 离子拮抗作用 离子键相互消除单盐毒害的现象。 11.Halophyte盐生植物 能在盐含量较高的环境中正常生活的植物。 12.Deficient symptoms缺乏症 植物因缺少某种元素所 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出的症状 13.Chlorosis萎黄病 14.Biomembrane 生物膜 生物膜式细胞内所有膜系统的总称，包括脂膜和所有细胞器膜。 15.Donnan equilibrium 杜南平衡 细胞内可扩散正负离子浓度乘积等于细胞外液可扩散正负离子浓度乘积时的状态 16.Ion active transport 利用呼吸释放的能量才能逆电化学梯度吸收离子。 17.Carrier theory 载体学说 载体蛋白是一类跨膜转运物质的内在蛋白。 18.Ion channel theory 离子通道学说 通过细胞膜中一类具有选择性功能的横跨膜两侧的孔道蛋白进行运输。 19Ion pump theory 离子泵学说 一些膜载体蛋白具有ATP水解功能，能利用ATP的能量将离子逆电化学势梯度进行跨膜 运输的膜载体蛋白。 20.Root hair 根毛 21.Ion intereaction 离子间相互作用 22.Antagonism and synergism 拮抗作用和协同作用 离子键相互消除单盐毒害的现象。 一种离子的存在促进另一种离子的吸收，从而提高了后者的有效性称为协同作用。 23..Nitrate reductase 硝酸还原酶 催化硝酸盐还原为亚硝酸盐的酶 24.Nitrite reductase 亚硝酸还原酶 催化亚硝酸盐转化为铵的酶 25.Rhizosphere根区 二、Key points 1. Symptoms of N, P, K ,Fe and Mg deficiency in plant. 回答: deficient symptoms, N, 1)Growth stun, roots show thinner and longer, less branches and tillerings 2) Older leaves turn yellow 3) Base of stem appears vinicolor in N-deficient maize(anthocyanin accumulation) 植物细胞分裂及生长受阻，发育停滞，植株矮小，分枝或分蘖少或无，根系老化细 长;老叶发黄; P, Extremely stun，young leaves appear dark-green in color and older leaves and base of stem exhibit vinicolor. 叶色暗绿;叶小，分枝或分蘖少，根系发育不良，植株特别矮小(发僵);叶色暗绿; 影响开花期和成熟期。 K, Stem weak, lodging easily, less resistance to stresses. Older leaves develop mottling or chlorosis, followed by necrotic lesions at the leaf margins.——“焦边”. Leaf margin (dicots) or leaf tip (monocots) appeared yellow spots to brown necrotic lesions ——“焦边”. 茎秆柔弱，易倒伏，缺钾前期叶色略深，后期老叶出现坏死黄斑，逐渐×褐色烧焦状。 ——与光合产物的运输到块茎块根有关。 Fe, Leaf chlorosis in vein islets. Thereafter, the young leaves become yellowish to white. The leaves are thinner and flaccid (薄而光滑)with less pubescences (表皮毛). 首先幼叶叶脉间失绿，叶脉仍为绿色;严重时整片新叶变为黄白甚至灰白，叶薄而柔软， 表面茸毛很少。 Mg, 1.Chlorosis in the vein islet of old leaf appears in netlike veins (网状脉) in dicots) or Striato-reticulate veins (串珠状脉) in monocots. 2.Sometimes the plant exhibits reddish in stem base. 3.It produces large area necrosis in severely Mg-deficient. 老叶脉间失绿，叶脉仍绿而脉间变黄，常可见到明显的绿色网状脉(双子叶植物)和条 状脉(单子叶植物)，叶脉有时呈紫红色;严重缺镁，形成坏死斑块。 2.How does plant cell take up mineral nutrition? 回答: 被动吸收passive absorption 1.扩散diffusion; 2.杜南平衡Donnan equilibrum;3.离子交换 主动吸收active absorption 1.载体Carrier theory;2.离子通道Ion Channel theory ;3离子 泵学说Ionic pump theory ;4胞饮作用pinocytosis;5溶质在液泡中的积累。 3.Distingush the different physiologically salts 回答: 1) Physiologically acid salts:the salts can result in solution acidification, as uptake of cation by plant is larger than that of anion. NH4Cl、NH4SO4、KCl、CaCl2 etc. 2)Physiologically alkaline salts:the salts can result in solution alkalinization, as uptake of anion by plant is larger than that of cation. Ca(NO3) 2、KNO3. 3)Physiologically neutral salts: uptake of cations is equal to uptake of anions, pH keeps stable. NH4NO3. 1.生理酸性盐:由于植物的选择吸收，引起阳离子吸收量大于阴离子吸收量使溶液变酸 的这一类盐。NH4Cl、NH4SO4、KCl、CaCl2 etc. 2.生理碱性盐:由于植物的选择吸收，引起阴离子吸收量大于阳离子吸收量使溶液pH 值上升的这一类盐。Ca(NO3) 2、KNO3. 3.生理中性盐:植物对阴阳离子的吸收相等，不因植物吸收引起溶液pH值改变的盐类。 NH4NO3. 三、 Questions 1、 What are the mineral nutrients with deficient symptoms appearing on older leaves or younger leaves? 回答: N, older leaves turn yellow; P, young leaves appear dark-green in color and older leaves and base of stem exhibit vinicolor. K,Older leaves develop mottling or chlorosis, followed by necrotic lesions at the leaf margins. ——“焦边”. Ca, Notch in young leaf Mg, Chlorosis in the vein islet of old leaf appears in netlike veins (网状脉) in dicots) or Striato-reticulate veins (串珠状脉) in monocots. S, young leaf exhibits chlorosis to white Fe, the young leaves become yellowish to white N，老叶发黄枯死，新叶色淡 P，新叶暗绿，老叶和茎等花色素甘积累，呈(紫)红色; K，老叶出现缺绿斑点，叶缘(双子叶)或叶尖(单子叶)出现坏死黄斑; Ca，幼叶先表现症状，叶尖与叶缘变黄，有缺刻状; Mg，老叶脉间失绿，叶脉仍绿而脉间变黄，常可见到明显的绿色网状脉(双子叶植物) 和条状脉(单子叶植物)，叶脉有时呈紫红色;严重缺镁，形成坏死斑块。 S，新叶均一失色，直到黄白色; Fe，幼叶先表现症状，叶脉间失绿，叶脉仍为绿色;严重时整片新叶变为黄白甚至灰白; 老组织先出现症状 新组织先出现症状 N P K Mg Zn B Ca Fe S Mo Cu 2、How to improve fertilizer utilization efficiency. 回答: (1)Key stages for fertilizer application (2)Nutrients application based on crop types Leaf vegetables、mulberry、tea、fiber crops——much application of N. N fertilizer inhibits N fixation. Potato, sweet potato and beet--- much application P, K, B. And so on. (3)According to the principles for fertilizer application, Nutrient Return Theory (养分归还说), Law of Minimum(最小养分律), Law of diminishing yield increment (报酬递减律); (4)Choose the Physiologically acid salts or alkaline salts or Physiologically neutral salts; 一、根据作物一生的需肥特点施肥:营养临界期和营养最大效率期是作物一生中施肥的两个 关键时间。在这两个关键时间必须保证有适当的养料供应; 二、根据不同作物收获对象施肥:叶菜类、桑、茶。麻等以生产茎叶类的作物，对N的需 求量大，应多施氮肥;豆科植物对P、K、Ca需求较多;甘薯、甜菜、马铃薯等块根，块茎 类作物应多施P、K、B以利光合产物向地下器官运输;禾谷类、棉花等需要N、P、K配合 使用，适当增磷可以使谷粒籽粒饱满，等等; 三、结合施肥原则、规律进行施肥:养分归还说，最小养分律，报酬递减律; 四、根据土壤酸碱性，选择生理酸性盐或生理碱性盐或生理中性盐。 Chapter3 Photosynthesis in Plant 娜娜 葛航 巧燕 一、Term definition 1.Greenhouse effects CO及CH会造成温室效应。透过太阳短波辐射，反回地球长波辐射，地球散失能24 量减少，地球变暖。 The sun emits short-wave radiation which passes though atmospheric layer, but the earth emits long-wave radiation which difficultly passes though it, making the earth warmer and warmer, which likes in the greenhouse. 2.Reaction center pigments 中心色素又名陷井——少数特殊状态的叶绿素a，吸收集光色素传递而来的激发 能后，发生光化学反应引起电荷分离的光合色素。 Reaction center pigment or trap——can absorb light energy (or accept the energy transferred from the antenna pigment) and then convert that into electric energy. Include a few Chla in special conditions.. 3.Light harvesting pigments (Antenna pigments) 集光色素或天线色素——只起吸收和传递光能的作用，不进行光化学反应的光合 色素，包括叶绿素b，类胡萝卜素，大部分叶绿素a。 Light-harvesting pigment or antenna pigment——only play roles in light absorption and transfer but does not undertake photochemical reaction. Include all the Chlb, carotenoids, most Chla. 4.Photosynthetic chain 光合链是类囊体膜上由两个光系统(PS?、PS?)和若干电子传递体，按一定的氧 化还原电位依次排列而成的电子传递系统。 Photosynthetic chain:A system consists of two photosystems and some electron (or hydrogen) transporters, which are exactly arranged in thylakoid membrane according to their oxidative-reductive electric potentials. ?注: 光合链的主要成分: 1. PS?及其集光色素复合体(LHC?) 2. PSI及其集光色素复合体(LHCI) 3. 细胞色素复合体(含Cytf、Cytb6和Fe-S蛋白) 4. 偶联因子复合体(又名ATP合成酶) Main complexes consisting of photosynthetic chain: PS?and its light-harvesting complex (LHC?) ? ? PSI and its light-harvesting complex (LHCI) ? Cytochrome complex (Cytf、Cytb6 and Fe-S protein), ATP synthase (Cofactor complex) ? 5.PQ shutter +PQ穿梭:在光合电子传递过程中PQ使间质中H不断转入类囊体腔，导致间质pH 上升，形成跨膜的质子梯度。 +PQ shutter: H is pumped into thylakoid lumen from stromal side, which causes the increase of pH in the stroma, while photosynthetic electron is transported in photosynthetic chain. ?注: +-PQ(质体醌或质醌):担负着传递氢(H和e)的任务。 +-PQ (plastoquinones):hydrogen (H and e) transporter. 6.Photophosphorylation 光合磷酸化:绿色植物光下催化ADP和Pi形成ATP的过程。 Photophosphorylation:A process, in which generation of ATP by using ADP and Pi is accompanied with photosynthetic electron transport, is called photophosphorylation (PSP). ?注: 包括非环式PSP、环式PSP和假环式PSP. 7.Assimilatory power 光合作用前两阶段结束形成活跃的化学能ATP和NADPH合称为―同化力‖。 Both ATP and NADPH. 8.Photorespiration 光呼吸:是指高等植物的绿色细胞在光下吸收O放出CO的过程。 22 A process is carried out for uptake of O and release of CO under light. 22 ?注: 光呼吸底物——乙醇酸glycolic acid; 条件,,光; 乙醇酸的生物合成及其氧化代谢过程，完成全过程依次涉及到叶绿体、过氧化物体和线粒体三种细胞器。 光呼吸的生理功能: (1) Protection of photosynthetic apparatus from damage by high intensity of light . 防止高光强对光合器的破坏。同化力的过剩易引发超氧自由基，或单线态氧(1O2)对光合器官有很强的氧化破坏作用。 (2) Avoiding inhibition of O to photosynthetic carbon assimilates 22+防止O2对光合碳同化的抑制作用。维持RuBP羧化酶活化状态(E-CO-Mg)。 2(3) Limiting glycolic acid poison and amend partial amino acid (Ser and Gly). 消除乙醇酸毒害和补充部分氨基酸:甘氨酸和丝氨酸。 9.Quantum efficiency 量子效率:每吸收一个光量子所能同化的CO(释放的O)的分子数。 22 Quantum efficiency:The plant assimilates number of CO by absorption of 1 molecule 2 of quantum. ?注: C3途径——3ATP和2NADPH。量子需要量是8-10，量子效率则是1/8-1/10。蓝紫光——高达15-20%。 1/8 ~ 1/10 for C3 plants. 10.Quantum requirement 量子需要量:光合作用中每同化一分子CO(放出一分子O)所需的光量子数。 22 Quantum requirement:During photosynthesis plant requires number of quantum for assimilating 1 molecule of CO2(or releasing 1 molecule of O). 22 8-10 for C3 plants (3ATP and 2NADPH). 11.CO compensation and saturation points 2 CO补偿点:净光合率等于0时的环境CO浓度称CO补偿点。 222 CO compensation point:Environmental CO concentration at which Pn is equal to 22 zero. CO饱和点:在一定范围内，光合速率随CO浓度而增加当CO浓度达到一定222数值，光合速率不再增加，这时环境的CO浓度称为CO饱和点。 22 CO saturation point:photosynthetic rate rises no longer, even if CO concentration 22further increases. This point of CO concentration is called CO saturation point. 22 ?注: C4植物与C3的CO饱和点和补偿点不同。大气中的CO浓度对于C4植物来说，22 光合作用已接近饱和，这是因为C4植物的PEPCase能强烈地固定CO。CO饱22和点与光照强度有关。 12.Light compensation and saturation points 光饱和点:净光合速率达到最大时的光强叫光饱和点。 光补偿点:净光合速率等于零时的光强，叫做光补偿点。 LSP (Light saturation point):the light intensity at which Pn reaches maximum. LCP (Light compensation point): the light intensity at which Pn is zero. 13、Noncyclic, cyclic and pseudo-electron transports 是光合电子传递途径(Photosynthetic electron transport pathways)的三种方式。 Noncyclic:Photosynthetic electrons are transported in photosynthetic chain (H2O…? PSII…? PSI…? NADP). Results: O2 evolving, NADPH2 and ATP formation，>70% of total photosynthetic electron transport。产生O2，NADPH和ATP，占总电子传递的70%以上。 Cyclic: PSI …? … PSI ，only generate ATP, 能产生ATP, ATP的补充形式。占总电子传递的30%左右。 Pseudo:形成超氧自由基，对植物体造成危害。在强光下，CO2不足，NADPH过剩下发生。It happens under high irradiation, CO2-deficiency and superfluous NADPH2. 14、Red drop 小球藻能大量吸收波长>690nm的长波红光，但光合作用的效率却很低，这种现象红降现象。 波长大于680nm的光照射植物引起的量子场量急剧下降的现象。 15、Emerson enhancement effect 红降出现，如果加入辅助的短波红光(650nm)则光合效率大增，并且比这两种波长单独照射的总和还要高，这种现象双光增益效应(爱默生效应)。 在远红光照射的基础上再加一个短波红光，使量子产量增加的现象。 15、Hill reaction希尔反应 离体叶绿体(类囊体)加到有适宜氢受体(A)的水溶液中，照光后即有O2放出，并使氢受体(A)还原。 Hill reaction.With the isolated chloroplasts and artificial electron acceptors (ferricyanide), light-driven reduction of the electron acceptors was accompanied by O2 evolution. 水在OEC中被氧化，生成质子，放出氧气的反应。 16、Photosynthetic pathway C3 photosynthetic pathway (Calvin cycle, RPPP),C4 photosynthetic pathway (C4途径，C4-dicarboxylic acid pathway),Crassulacean acid metabolism (CAM) pathway. C3 pathway is a photosynthetic pathway, in which the initial product of CO2 fixation is C3 compound. 详见后面大题。 17、Carboxylation CO与受体结合，固定在植物体内的过程。(待定) 2 18、dicarboxylic acidC4途径 C4-dicarboxylic acid pathway.固定CO2后的初产物是OAA，——四碳二羧酸,故称该途径为C4途径或C4二羧酸途径。 19、mesophyll cell 叶肉细胞 20、Chloroplast chloroplasts in higher plants look like flat balls. 高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形,直径约3,6μ,厚约2,3μ.shade leaves>sun leaves.50,200/cell. 外被膜—permeability 被膜(envelop) 内被膜—selective permeability (HO,O,CO— 222 Free, Pi,TP,aa--Transporters) 叶绿体 膜—光合色素、光合链——原初反应、电子传递和光合磷酸化(Chloroplast) 类囊体 (光合膜 photosynthetic membrane) (thylacoid) 腔—光合放Owater photolysis and 2 oxygen evolve 间质 ——光合碳循环酶(Rubisco )—CO固定(同化) 2 (stroma) DNA，RNA，核糖体70S——部分遗传自主 21、Envelope被膜 包裹叶绿体的生物膜 22、Thylakoid类囊体 由单层膜围起的扁平小囊，是光反应的场所。 23、Stroma间质 被膜以内的基础物质，以水为主体，内含多种离子，低分子的有机物以及多种核酸和蛋白质等。 24、 Rubisco 1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶，依CO2/O2比值决定RuBP进行加氧反应还是羧化反应。 25、Carotenoid类胡萝卜素类 植物体中的一种色素，主要吸收蓝紫光。可猝灭激发态叶绿素分子或以叶黄素循环耗散能量，减少或避免强光的损害。 26、Xanthophyll叶黄素 植物体中的一种色素，主要吸收蓝紫光。可猝灭激发态叶绿素分子或以叶黄素循环耗散能量，减少或避免强光的损害。 27、Primary reaction 指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，包括光化学反应和光物理反应两部分 28、Glucoprotein糖蛋白 29、Porpyrin卟啉 叶绿素类有带极性的头部:镁卟啉——Mg-porpyrin hydrophilic,?head‖ with color. 30、Phytol叶醇 叶绿素类有无极性的尾部:叶醇——phytol(diterpene),hydrophobic―tail‖. 31、Fluorescence and phosphorescence 荧光现象(Fluorescence):If a sufficiently concentrated solution of either Chl a or Chl b or mixture of chloroplast pigments is illuminated, a red light called fluorescence can be seen. It is light production accompanying rapid decay of electrons in the excited state. 10-9s.叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色(叶绿素a为血红 色，叶绿素b为棕红色)的现象。荧光的寿命很短,约为10-9s。光照停止，荧光也随之消失。在进行光合作用的叶片很少发出荧光。荧光的产生是由于Chl分子吸收光能后，重新以光的形式释放所产生的。 磷光现象(phosphorescence):在暗处叶绿素还会发出弱光，磷光的寿命为10-2,103秒，强度仅为荧光的1%。 32、Photochemical reaction光化学反应 Photochemical reaction is defined as the oxidative and reductive reaction of pigments (Chla680 or Chla700) driven by photon. 光化学反应是指中心色素分子受光激发引起的氧化还原反应。 作用中心包括原初电子供体(D，Donor)、原初电子受体(A，accepter)、和作用中心色素(P，pigment) 组成。 使反应中心色素分子与P与原初电子受体A之间发生电子转移 33、Carbon dioxide assimilation碳同化 光和生物将二氧化碳转化为碳水化合物的过程。二氧化碳固定与还原过程。活跃的化学能转变为稳定的化学能。 34、Accepter电子受体 35、Donor电子供体 36、Excited state激发态 色素分子吸收光能后能量增大,激发到高能状态。 37、Inductive resonance(诱导共振): Inductive resonance is referred as a neighboring pigment molecule is excited, while an excited-state pigment molecule return to its ground state. 指当某一特定的分子吸收能量达到激发态，在其重新回到基态时，使另一分子变为激发态。 诱导共振传递，能量逐步下降。 能量传递效率:Chla,b几乎100%传给作用中心色素，Carotenoids约20-50%传给作用中心色素。 38、Photosystem Two photosystems(两个光系统) (1) Photosystem? (PSI, 光系统?)。 • ,,80Å——,,110Å，在类囊体垛叠和非垛叠区都有分布。 • PSI‘ reaction center pigment is P700; • Primary electron donor is PC; • Primary electron receptor is A0; • PSI can drive NADPH formation。 • PSI的作用中心色素是P700,，原初电子供体 PC, 原初电子受体A0 ， 最终推动NADPH形成。 (2) Photosystem? (PS?，光系统?)。 • ,,110Å——,,145Å, 在类囊体膜的垛叠部分。 • PS? reaction center pigment is P680 ; • Primary electron donor is YZ; • Primary electron receptor is Ph 。 • Function is involving O2 evolution。 • The sensitivity to herbicides and photoinhibition is relevant to D1 of PSII • PS?的作用中心色素是P680。 • 原初电子受体Ph，原初电子供体YZ • PS?的功能常与放O2相联系。 38、Cytochrome complex细胞色素复合体 细胞色素复合体(含Cytf、Cytb6和Fe-S蛋白)，光合链的主要组成部分。 39、ATP synthase 偶联因子复合体(又名ATP合成酶)，光合链的主要组成部分。 40、Plastoquinone质醌 PQ (plastoquinones，质体醌或质醌), hydrogen (H+ and e-) transporter.担负着传递氢(H+和e-)的任务。 41、Plastocyanin 质兰素 PC (plastocyanin，质蓝素或质体菁),Cu-protein as primary donor for PSI.含铜蛋白质，PSI的原初电子供体。 42、Ferredoxin 铁氧还蛋白 Fd(Ferredoxin，铁氧还蛋白),把电子传给FNR后还原NADP为NADPH，或把电子传给Cytb6，进行环式光合电子传递。此外，Fd还在亚硝酸还原，酶活化等方面具有多种功能。 43、Photoinhibition Pn declines when light intensity excesses the requirement of photosynthesis. 光抑制 (Photoinhibition): 光合作用的光抑制现象表现为强光下光合速率降低，当光照强度大于植物的光能利用量时引起的光合效率降低的现象。 光抑制是过剩光能对光系统的破坏，以及产生的活性氧对光合膜的损伤。 44、Oxygen evolving complex(OEC)放氧复合物 PSII光系统的组成部分,可以从水中获得电子,将水裂解生成质子,并放出氧气。 45、Crassulacean acid metabolism(CAM) 夜间CAM植物气孔开放, C4途径固定CO2，淀粉减少，苹果酸增加，细胞液变酸。白天气孔关闭，利用光能，C3途径同化CO2，苹果酸减少，淀粉增加，细胞液pH上升(pH6.0左右)。 At night stomata open, CAM plant fix CO2 by C4 pathway. Starch?, malate?and pH?. During daytime stomata close, C3 pathway assimilate CO2， malate?, Starch , and pH?. 46、Peroxisome过氧化体 光呼吸需要经过的一个场所。O的消耗是在叶绿体和过氧化体中进行。 2 47、Mitochondrion线粒体(在呼吸作用一章中详细解释) 48、Glycolic acid乙醇酸 光呼吸的底物 49、Solar energy utilization 光能利用率 Efficiency for solar energy utilization (SEU) 光能利用率:单位时间、单位土地面积上作物光合产物中贮存的能量占同时间同 面积上接受太阳辐射能的百分数。 二、Key points 1. Structure and function of chloroplast in details ,6μ,厚约2,3μ。chloroplasts in 高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形,直径约3 higher plants look like flat balls.shade leaves>sun leaves.50,200/cell. 外被膜—permeability 被膜(envelop) 内被膜—selective permeability (HO,O,CO— 222 Free, Pi,TP,aa--Transporters) 膜—光合色素、光合链——原初反应、电子传递和光合磷酸 叶绿体 化(光合膜 photosynthetic membrane) 类囊体 (Chloroplast) (thylacoid) 腔—光合放Owater photolysis 2 and oxygen evolve 间质 ——光合碳循环酶(Rubisco )—CO固定(同化) 2 (stroma) DNA，RNA，核糖体70S——部分遗传自主 2.How is light energy absorbed, transferred and converted? Reaction center pigment can absorb light energy (or accept the energy transferred from the antenna pigment). Light energy transferred by inductive resonance between pigment molecules.(It will result in declination of the energy.) Then light is converted into electric energy in primary reaction. Electric energy is converted into actively chemical energy(ATP and NADPH)in photophosphorylation. 改:光能的吸收、传递和转换过程是通过原初反应(primary reaction)完成的。首先，聚光 色素(Light harvesting pigments)吸收光量子被激发，吸收聚集光能，光能在色素分子间以 诱导共振方式进行传递，将吸收聚集的光能迅速传递到反应中心，反应中心包括反应中心色 素分子(P)、原初电子受体(A)和原初电子供体(D)，进行氧化还原反应，将光能转换为 电能，并且累积起来。 3.CO assimilation pathway, its location and first receptors and enzymes. 2 C3途径、C4途径和CAM途径。其中C3途径是最基本和最普遍的。 Pathway locatioFirst receptors enzymes n C3 ?RuBP羧化?叶绿体RuBP Rubisco PGA 还原?基质 3-磷酸甘油酸激酶(PGAK)、NADP -3- RuBP再生 磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH) ,磷酸丙糖异构酶 醛缩酶、1，6-二磷酸果糖磷酸酶 (FBPase)转酮酶 1，7-二磷酸景天庚酮糖磷酸酶 (SBPase) 5-磷酸核糖异构酶 5-磷酸核酮糖表异构酶 5-磷酸核酮糖激酶 C4 ?羧化 叶肉细PEP PEPC ?还原或转氨 胞、维NADP-苹果酸脱氢酶、天冬氨酸转氨酶 ?脱羧 管束鞘NADP-苹果酸酶、NAD-苹果酸酶、PEP ?底物再生 细胞 羧激酶 磷酸丙酮酸二激酶(PPDK) CAM ?磷酸烯醇式叶肉细光下RuBP PEPC、Rubisco +丙酮酸羧化酶脱氢酶 胞 暗中PEP ,NAD +的羧化 ,NADP苹果酸酶 ?Rubisco羧化 ?Rubisco同化 CO 2 ?磷酸烯醇式 丙酮酸羧化酶 的羧化 4.How does plant and environmental factors influence photosynthesis? Internal factors affecting photosynthetic capacity(影响光合能力的内部因子): 种和品种，叶龄(幼叶，成长叶，老叶)和叶位等的差异，叶位与叶龄和光强有关。 (1)Capacity of light absorption, transfer and conversation.光能的吸收、传递和转化能力。?光合色素的含量，尤其是叶绿素总量及叶绿素a/b的比值;?叶绿体片层结构的发达与否。 (2)Activities of photosynthetic electron transport and photophosphorylation.电子传递和光合磷酸化活力。 (3)CO fixation pathways.CO固定途径。C4大于C3大于CAM植物。 22 (4)Activities of enzyme for COfixation—— Rubisco, PEPase etc.固定CO有关酶的活力。 2 2 (5) Relationship of photoassimilate between source and sink.光合产物供求关系——源库关系。 During flowering and setting (root or stem tuberization)--Pn?;removing heads, flowers or fruits, Pn?at once.Removing part of leaves, the left leaves‘ Pn?.开花结实(块根、块茎、膨大)——叶片光合速率提高。去除穗、花果等——光合速率立即下降。去除部分叶片,剩余叶片的光合速会由于需求的增加而上升。 Environmental factors affecting photosynthetic capacity(影响光合作用的环境因子): (1)Light ?光——能量来源; ?光影响叶绿体发育和叶绿素合成; ?光影响调节光合碳循环某些酶的活性; -Light intensity光强(强光导致光抑制) -Light quality光质:Red light has highest efficiency,blue light second, green light lowest. 不同波长光对光合速率的影响，红光光合效率最高，蓝紫光次之，绿光最差。 (2)CO 2 光合作用的原料。(饱和点和补偿点) (3)Temperature 光合作用温度三基点: C4植物:5-10—35-45—50-60? C3植物:(中生植物)-2-5—20-35—35-50? (寒生植物)-7-3— 5-25—25-35? 一般C3植物最适温度25,30?，C4植物(玉米)35,37?，因为PEPCase 最适温度高于RuBPCase 高温不利:1 破坏叶绿体和细胞质的结构 2 高温失水过多，使气孔关闭或开度减小 3 呼吸最适温高于光合的，温度升高，呼吸速率增加大于光合增加 (4)Water ?气孔因子。这时光合速率的下降与气孔导度和胞间CO浓度分别呈线性正相关。 2 ?缺水影响叶绿体的生理活性 ?缺水影响叶面积的大小 水分亏缺光合下降，幼叶光合降低受缺水影响更大。 (5)O 2 O对光合作用产生抑制作用，这种现象称为瓦布格效应。 2 (6) Mineral nutrition ?光合器官的组成成分。N、Mg——叶绿素，Fe、Cu——光合链电子递体，Zn——碳酸酐酶。 ?参与酶活性的调节。Mg——RuBPCase和PEPCase等，Mn、Cl和Ca与放O有关。 22+++?参与光合磷酸化。Pi——ATP,Mg、K作为H的对应离子。 ?参与光合碳循环与产物运转。P、K、B ?此外，钾离子能调节气孔开闭，对光合作用影响也很大。 5.Enhance light energy utilization efficiency in physiology and production. 植物光能利用率低的原因:(1)漏光损失。(2)叶片反射及透射损失。(3)光饱和现象的存在。 So the metod to increase in solar energy utilization efficiency in physiology is to reduce the loss of respiration,leakage,leaf reflection and transmission and enhance the rate of light transformation. (一)延长光合时间:1.提高复种指数;2.补充人工光照。 (二)增加光合面积:1.合理密植;2.改变株型。 (三)提高光合效率:1.增加CO浓度;2.降低光呼吸。3、施用亚硫酸氢钠。4.高光效育2 种;5、合适的水肥管理(可防止早衰，延长叶片高光合持续期)。 三、 Questions 1.Why can we say that Rubisco is a key enzyme for photosynthesis? Rubiscos具有双重功能，既能与CO2结合起羧化反应，也可以与氧起加氧反应。当CO2与O2的比值高时，启动C3循环，反之，启动C2循环即光呼吸。只有启动C3循环才能进行C同化，积累有机物。 首先，Rubisco是整个C途径中唯一的一步把无机CO变为有机物的酶，即C途径的羧化323阶段，使RuBP和CO结合形成3-PAG,所以称之为RuBP羧化酶;其次，Rubisco能催化RuBP2 与O结合，生成磷酸乙醇酸，为光呼吸提供原料，光呼吸通过一系列的反应又把有机物变2 为CO所以又称之为RuBP加氧酶。 2 当CO与O的比值高时，启动C循环;反之，启动C循环即光呼吸。 2232 并且C途径是光合作用中最根本的途径，所以，Rubisco是光合作用中一个关键的酶。 3 2. How to improve photosynthetic productivity in physiology and production, respectively ? 从影响光合作用的阳光、温度、CO、水、矿质营养五个方面来看。 2 1. 适当提高光照强度，但不宜过高，否则C3植物会形成光抑制;选用能被天线色素 吸收的红蓝光照射。 2. 对于C3植物，可以提高CO2的浓度，以增加Rubisco的活性。 3. 保持适宜的温度使光合最用各步骤的酶有适宜的反应温度，适当增加昼夜温差增加 光合积累 4. 保持适当的水分，水分亏缺使气孔导度下降、光合产物输出变慢、光合机构受损、 光合面积扩展受抑制。水分过多也间接影响光合作用。 5. 补充光合作用需要的矿质元素，N、P、S、Mg是叶绿体中构成叶绿素、蛋白质、 核酸以及片层膜不可缺少的部分;Cu、Fe、Mn、Cl等是电子传递链中各复合体不 可缺少的元素;磷酸是磷酸化的原料;Rubisco的活化需要锰。 生产上，通过合理密植、改变株型来增加光合面积;通过提高复种指数(轮作、间作和套作)、延长生育期、补充人工光照来延长光照时间。使用大棚、施肥等措施控制影响管和作用的5个因素。 3.Why may we say that C3 pathway is fundamental pathway for plant kingdom? (1)、植物界是植物进行光合作用来产生有机物维持的，而光合作用合成有机物主要靠的是CO的同化将CO转变为糖类。 22 (2)、植物界固定C0的生化途径有3条:C途径、C途径和CAM途径。其中只有C途径2343才具备合成淀粉的能力，其它两条途径只能起到固定、转运CO的作用，不能形成淀粉等产2 物。 所以C途径是最基本的途径。 3 4.What is photosynthetic mechanism divided into, and how does each step carry out ? 光合反应分为原初反应、电子传递和光合磷酸化、碳同化三个步骤。 ?原初反应包括光物理反应和光化学反应两部分。首先聚光色素(绝大部分叶绿素a和全部叶绿素b)吸收光能并通过共振的方式传递到反应中心色素(一部分叶绿素a上)，使叶绿素a从基态变为激发态，色素激发态将电子传递给次级电子受体，再从次级电子供体获得电 子。如此反复，推动电子在电子传递体之间传递。 ?电子传递链由PSI、Cytb6f、PSII3个复合体组成。当PSII的反应中心色素P680被激发时将电子依次传递到Pheo(去镁叶绿素)，QA、QB、PQ，到Cytb6f复合体，再经由PC(质 +蓝素)传递到PSI的反应中心色素P700上，再经一系列电子传递体传递到NADP，.形成NADPH。此外，在OEC(放氧复合体)中水被裂解为氧气，和质子;在PQ穿梭中，伴随着电子的传递，将膜外的质子泵入膜内，因此形成了没内外的质子梯度，而ATP合酶利用 +质子动力将H的转运和光合磷酸化偶联形成ATP。 ?碳同化是指将CO2转化为残水化合物的过程，基本途径为C3途径，分为三步:1.羧化阶段，CO2与受体RuBP结合，形成PAG。2.还原阶段，PAG经ATP、NADPH等还原力的作用被还原为GAP。3。再生阶段，GAP再度转化为RuBP。 Chapter 4 Respiration in plant 巧燕 娜娜 葛航 一、Term definition 1、Respiratory quotient (呼吸商RQ): Referred as the ratio of moles (or volumes) of released CO2 to absorbed O2 by plant tissue at the same time. 是植物组织在一定时间内释放的CO2与吸收的O2的mol(或V)数的比值，表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。 释放的CO2摩尔(或体积) R.Q.,———————————— 吸收的O2 摩尔(或体积) 呼吸底物 例子 RQ=1 糖类 糖类完全氧化，即有氧呼吸 RQ<1 富含氢的物质，如脂肪或蛋白质 脂肪转换为糖 比糖类含氧多的物质，如已局部氧化的RQ>1 1、无氧呼吸 2、糖转换为脂肪 有机酸 2、Temperature coefficient(Q10)温度系数: 0由于温度升高10C而引起的反应速率的增加。 Q10 = Rate at (t+10? ) / Rate at t? 3、Respiratory climacteric (呼吸跃变) In some species, fruit respirations begin to decline with maturation of the fruits, but abruptly increase to a peak in the post ripening stage and decrease again. Such as apple, peach, pear, banana, strawberry etc. 部分果实成熟过程呼吸渐渐下降，但在成熟前呼吸又急剧升高，达到一个小高峰后再下降的现象。。 果实可根据有无呼吸跃变分成两大类，一是跃变型果实,如苹果、梨、香蕉等, 称跃变型果实;另一类果实在成熟前，呼吸上升不明显的为非跃变型果实，如西瓜、柑桔、瓜类、菠萝等 4、Oxidative phosphorylation(氧化磷酸化) A process in which ATP is synthesized with ADP and Pi, while the respiratory electron is transferred along respiratory chain to O2 当底物脱下的氢经呼吸链(氢和电子传递体)传至氧的过程中,伴随着ADP和Pi 合成ATP的过程称氧化磷酸化。 19、P/O ratio P/O is referred to number of ATP formation, while each one of atom of oxygen is consumed during respiration. P/O:指每消耗1个氧原子所形成的ATP个数。 NADH2……? P/O=3(or 2.5)，FADH2……? P/O=2(1.5) 18、Terminal oxidase(末端氧化酶): Terminal oxidases are enzymes by which the electron derived from substrate is transferred to molecular O2 , and H2O or H2O2 is formed. 处在呼吸作用的最末端，所以叫末端氧化系统，参与其中的酶叫末端氧化酶。酶的作用是把底物的电子传递到分子氧并形成H2O或H2O2 5、Cytochrome oxidase (细胞色素氧化酶) 线粒体上的是一种含铁和铜的氧化酶，含细胞色素a及a3，细胞色素氧化酶把细胞色素a的电子传给 末端氧化酶 O2，使其激活，与质子结合形成水。 6、Alternative oxidase (Cyanide-resistant respiration )——交替氧化酶(抗氰氧化酶) 不受CN—和N3—及CO等呼吸抑制剂所抑制的呼吸被称为抗氰呼吸。 在抗氰途径中将电子直接交给氧的氧化酶，对氧气的亲和力高，不受抗霉素A，氰化物、叠氮化物、CO的抑制。 20、Polyphenol oxidase(PPO)酚氧化酶 线粒体外的在细胞受到轻微破坏时与酚发生反应，将酚氧化为醌。在植物体内普遍存在，如荔枝变褐色 末端氧化酶 一类含铜的酶，存在于质体、微体中，催化分子氧对多种酚的氧化，使之变成醌。 21、Ascorbic acid oxidase (AAO)抗坏血酸氧化酶 一种含酮的氧化酶，可以催化抗坏血酸的氧化。普遍存在于植物中，与植物的受精过程密切相关，有利于胚珠的发育。 7、Energy charge regulation(EC)能荷调节: 细胞内通过腺苷酸之间的转化来调节呼吸代谢，代表了细胞的能量水平，细胞内腺苷酸中有多少相当ATP。 EC reflects the energy levels in cell, and the following formula is often represented: [ATP]+1/2[ADP] 能荷(EC)= —————————— [ATP]+[ADP]+[AMP] 细胞的腺苷酸 ATP ADP AMP 能核 1 0.5 0 8、Pasteur effect (巴斯德效应): O2 inhibits anaerobic respiration or glucolysis. 氧对发酵作用的抑制现象，或O2对无氧呼吸的抑制。 氧浓度的增加会使酒精发酵作用逐渐减弱以及糖的消耗速率下降。 9、Aerobic respiration (有氧呼吸) In the presence of molecular oxygen (O2), living cell makes respiratory substrates degrade (oxidize) thoroughly, companied with release of CO2 , formation of H2O and unlocking of energy. 指生活细胞在O2的参与下，可把某些有机物质彻底氧化分解，放出CO2并形成H2O， 同时释放能量的过程。呼吸底物:糖、脂肪和蛋白质。常用的呼吸底物是G。 C6H12O6+6O2?6CO2+6H2O+Energy ?G'=2870kJ(686kCal)/mol 10、Anaerobic respiration(无氧呼吸) In the absence of O2, living cell makes respiratory substrates degrade partly, companied with unlocking of less energy. Fermentation in microbes. 在无氧条件下，生活细胞的呼吸底物降解为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。微生 物——发酵。 C6H12O6 ? 2C2H5OH(乙醇)+2CO2+Energy ?G`=100kJ/mol C6H12O6? 2CH3CHOHCOOH(乳酸)+Energy ?G`=100kJ/mol 11、Respiratory pathway(呼吸代谢途径) 呼吸作用实际上是细胞内的糖类物质降解氧化的过程。高等植物呼吸代谢途径包括3种:糖 酵解(EMP)、三羧酸循环(TCA)、戊糖磷酸途径(PPP)、乙醇酸循环、乙醛酸氧化途径。 分别在胞质溶胶(cytosol)、线粒体基质(mitochondrial matrix)、胞质溶胶和质体(cytosol)、 乙醛酸循环体、内进行。 EMP pathway can be summed up as following reaction equation: C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi?2CH3COCOOH+2NADH2+2ATP+2H2O TCA total equation: 2Pyr+8NAD +2FAD+2ADP+2Pi +4H2O?6 CO2+2ATP+8NADH2+2FADH2 PPP is a process in which G6P is directly decarboxylated and dehydrogenated, and CO2 releases in the cytosol. 最初脱下的CO2中C6/ C1比值。全为PPP时C6/ C1为0;全为EMP-TCA，C6/ C1为1。 如比值在0-1之间，说明两条途径都有。 initial ratio, C6/ C1; if only PPP, theC6/ C1 is 0; if only EMP-TCA, C6/ C1 is 1.If the ratio is >0<1，both happen. 12、Glycolysis------ EMP pathway(糖酵解) A process in which hexose is degraded to pyruvate in cytosol. 糖酵解指在细胞质中己糖降解成丙酮酸过程。 13、Citrate cycle (Tricarboxylic acid cycle )TCA循环: TCA cycle is a program carried out in mitochondrial matrix under available O2, in which pyruvate is , step by step, degraded by oxidation into H2O and CO2 发生在细胞的线粒体中，丙酮酸在有氧条件下, 逐步氧化分解，最终形成水和CO2的过程。 14、Pentose phosphate pathway(PPP磷酸戊糖途径) PPP is a process in which G6P is directly decarboxylated and dehydrogenated, and CO2 releases in the cytosol. PPP是发生在细胞质中的G-6-P直接脱H、脱羧氧化, 放出CO2的过程，是不经过无氧呼吸 生成丙酮酸而进行有氧呼吸的途径。 (1)G6P后经两次脱氢，一次脱羧形成Ru5P。 (2)6Ru5P通过分子重排(C3、C4、C5、C7)重新形成G6P(每1循环实际消耗1G)。 15、Biological oxidation(生物氧化) intensive definition:The process in living cell, under normal temperature and pressure, catalyzed by enzyme and releasing stored energy step by step, includes organic substrate degradation by oxygenation, O2 consumption, CO2 and H2O production and release of stored energy to form ATP。 广义上指在活细胞内，有机物质氧化降解，并消耗O2，生成CO2和水及放出能量的总过程。 Special definition: respiratory electron transport and oxidative phosphorylation and O2uptake and H2O formation. 狭义上指呼吸作用的电子传递与氧化磷酸化相偶联，吸氧和产生H2O的过程。 16、Mitochondria(线粒体): matrix(基质) and cristae(嵴) 线粒体由两层膜包被,外膜平滑,内膜向内折叠形成嵴,两层膜之间有腔,线粒体中央是基质 线粒体能为细胞的生命活动提供场所，是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所,有细胞" 动力工厂" (power plant)之称。 基质:TCA循环酶类——TCA cycle，DNA,RNA, Ribosome——部分遗传自主性 嵴:含ATP 合成酶，进行电子传递和氧化磷酸化 Cristae:with respiratory chain, ATP synthase; function as respiratory electron transport and oxidative phosphorylation. 17、Respiratory chain(呼吸链) Respiratory chain is a system in cristae of mitochondrion, consist of a series of H2 and e- transporters, which are in order arranged in the base of their oxidative-reductive potentials. 呼吸链是指在线粒体内膜上按氧化还原电位高低有序排列的一系列氢及电子传递体构成的 链系统。 22、Optimum respiration temperature(呼吸作用的最适温度) is defined as the temperature at which highly respiratory rate can maintain for a long time. 是指能维持长时间高呼吸速率的温度。 二、key points 1.Distingush aerobic and anaerobic respiration(比较有氧呼吸和无氧呼吸) 区别 有氧呼吸 无氧呼吸 底物 糖、脂肪、蛋白质 糖 氧化程度 彻底 不彻底 产物 CO、HO 酒精或乳酸 22 产生的ATP 多 少 反应方程HO?2CHOH(乙醇)+2CO+Energy C6126252CHO+6O?6CO+6HO+Energy 6126222式 CHO? 2CHCHOHCOOH(乳酸)+Energy 61263 范围 高等植物 微生物发酵、高等植物缺氧时 应用 发酵作用 2. Structure and function of mitochondrion in details(线粒体的结构和功能) 线粒体呈球形或短杆状,直径为0.5,1.0μm,长约1,2μm, 500,2000/cell。 外膜——透性大 被膜 线粒体 内膜——强选择透性，有呼吸链， ―动力站‖ (嵴) ATP 合成酶，电子传递和氧化磷酸化 间质 TCA循环酶类——TCA cycle DNA,RNA, Ribosome——部分遗传自主性 3. Respiration and production. (呼吸和生产的联系) 一、呼吸与作物栽培 通过影响作物的无机营养和有机营养，影响物质的运输和改变，最终导致新细胞和器官的形成。播种——育苗——中耕。 1、充足的氧气——水稻的露田、晒田，中耕(保证根系得到充分的氧气)，适时排水 (防止无氧呼吸烂根，且水田中有毒物质过多时会破坏细胞色素C氧化酶和多酚氧化 酶的活性，抑制呼吸)。 2、适宜的温度——早稻浸种发芽使用温水。低温会破坏线粒体结构，引起代谢紊乱。 二、呼吸与粮食贮藏 (1) 充分干燥种子。晒干种子--低于安全含水量。适于周年长期保管的种子含水量称 为“安全含水量”。 (2) 降低粮温。 -4 —4 ?。 超低温保存新技术(-193?) (3) 调节气体成分。——充氮.充二氧化碳或密封自行缺氧。 三、呼吸与果蔬贮藏 原理:设法降低呼吸，推迟呼吸跃变。 (1)低温。低温下，果实的呼吸作用减弱，果实内的有机物质储存的时间较长。但是要注意防冻。 (2)适宜的湿度。保证果实含水量不致于干瘪。 (3)气体调控。CO2/O2高时，果实的呼吸作用降弱，推迟果实的呼吸跃变的到来。 (4)尽量减少机械损伤。 机械刺激，呼吸暂时上升。而且会引发微生物的生长，加快水果腐烂。 (5)降低乙烯在储藏室的浓度。因为乙烯会增加果皮细胞的通透性，加强内部氧化过程，促进果实呼吸，加速果实成熟。 (6) 生物技术转基因。成功例子ACC合酶反义突变体tomato。 三、Questions 1.How to use the respiratory principle in production? (怎样在生产上利用呼吸原理) 与上面一题类似 2. Compare the similarity and difference between respiration and photorespiration (比较呼吸和光呼吸的相同以及不同) 不同点 光呼吸 呼吸(以有氧呼吸为代表) 底物 乙醇酸 葡萄糖、脂肪和蛋白质 条件 光照 细胞 能进行光合作用的绿色植物细胞 所有活细胞(包括动、植物) 细胞器 叶绿体、过氧化物体和线粒体 线粒体 酶 乙醇酸氧化酶 参与糖酵解和三羧酸循环的酶 糖酵解和三羧酸循环、戊糖磷酸途径、途径 乙醇酸代谢途径 乙醛酸循环、乙醇酸氧化途径 有无碳损失 有 无 速率 是呼吸的3-5倍 提供植物生命活动所需要的大部分能防止高光强对光合器的破坏、防止量、降解过程的中间产物为其他化合物生理功能 O2对光合碳同化的抑制作用以及消的合成提供原料以及增强植物的抗病除乙醇酸毒害和补充部分氨基酸 性 大棚种植、利用光呼吸抑制剂增产农业生产上的种子安全含水量以及水应用 以及筛选低光呼吸品种等方面 果贮藏等方面 相同点 都是活细胞吸收O2放出CO2的过程 Chapter5 Translocation and partitioning of photoassimilates 彩雯 罗诚 一、Term definition: 1) Metabolic source代谢源 指制造或输出同化物的部位或器官(成熟叶，发芽时块根) 2) Metabolic sink代谢库 消耗或贮藏同化物的部位或器官(如根系形成中种子，幼果，膨大中块根块茎等)。 3) Growth center生长中心(分配中心) is a part growing fast and getting assimilate easily at the special time. 是指在某一特定的生长期中，生长最迅速，最易获得同化物的部位。 4) Allocation配置 指的是源叶中新形成的同化产物的代谢转变，供叶体本身代谢利用、合成、暂时贮 藏化合物和运到植株其他部分。 5) Partition 分配 指新形成的同化产物在各种库间的分布，其分配方向主要决定库的强度，库强度等 于库容量与库活力的乘积。 6) Transfer cell A group of specific cells exist in the terminal of conduct tissue, flower or fruits.Large surface area of cell because cell wall and plasmamembrane show rugocity (ingrowth). Abundant cytosol and organelles, high metabolic activity . 是指主要分布在输导组织未端及花果器官等同化物装入或卸出部位的一些特化细 胞，其特点是胞壁和质膜内凹，使表面积增大，此外胞质浓厚，细胞器发达，代谢 旺盛，有利于物质的吸收和排出。 功能:源端装入，库端卸出。 7) Phloem transport韧皮部运输 phloem loading and phloem unloading。 8) Compartmentation区室化,区室作用 可指发育时一系列从大区室到小区室越分越细的过程, 9) Conduct tissue疏导组织，又称为维管组织，分木质部和韧皮部。 10) Sieve element 筛分子无细胞核，但有质膜、线粒体、 质体、光滑内质网，是活细胞，含P-蛋白， 质膜和胞壁之间含胼胝质。 11) Girdling环割 指的是环绕植株的枝干，剥去一定宽度树皮，主要是割断韧皮部以阻止上部的光合 物向根系输送。 12) Pressure flow hypothesis压力流动假设 推动韧皮液流动的动力在于“源”“库”两端的压力差 13) Phloem loading and unloading韧皮部装载和卸出 Loading同化产物从“源”Source cell到sieve element-companion cell complex 的过程 S——传递细胞分泌到质外体——SE/CC进入筛管。S装入是逆浓度的需要能量的过 程，呈双相饱和动力学。 Unloading 把同化物输出到Recevie cell 卸出——装入的逆过程，幼叶同化物的卸出——共质体途径。 14) Sugar and proton co-transport 糖和质子共运输 ++外侧形成S-H-C’蔗糖质子—载体复合体?内移?S-H-C水解?S.H进入筛管?C’ 返回重新形成蔗糖和质子，载体复合体 15) Amylose 直链淀粉 直链淀粉是由葡萄糖以α-1,4-糖苷键结合而成的链状化合物，能被淀粉酶水解为麦芽糖。在淀粉中的含量约为10~30%。能溶于热水而不成糊状。遇碘显蓝色。 16) Amylopectin 支链淀粉 支链淀粉中葡萄糖分子之间除以α-1,4-糖苷键相连外，还有以α-1,6-糖苷键相连的。所以带有分支，约20个葡萄糖单位就有一个分支，只有外围的支链能被淀粉酶水解为麦芽糖。在冷水中不溶，与热水作用则膨胀而成糊状。遇碘呈紫或红紫色 17) Plasmodesma 胞间连丝Intercellular transport pathway Substance transport and information transduction. Less resistance to substance transport cell by cell because of no trans membrane transport. 结构，质膜、压缩的内质网、丝状蛋白质连接球蛋白(,3nm)组成, 可通行<800-1000D物质(病毒10000D)。 功能:传递物质、信息等。 胞间连丝(plasmodesma)是贯穿两个相邻的植物细胞的细胞壁，并连接两个原生质体的胞质丝。植物细胞壁中小的开口，相邻细胞的细胞膜伸入孔中，彼此相连，两个细胞的滑面形内质网也彼此相连，构成胞间连丝。 二、Key points 1.Transport system and sieve element structure and function. (1)Transportation systems of assimilate in plant(植物体内的同化物运输系统) 1) Transport system in long distance 短距离运输 • (1)胞内运输?扩散，原生质环流，运转器—Pi。 • (2)胞间运输: apoplast and symplast • 1。质外体运输:物理过程 • 2。共质体运输,,,,胞间连丝Plasmodesmata • (3) Alternate transport between apoplast and symplast(质外体与 • 共质体之间的交替转移) • 1。Transfer cell(转移细胞) 2) Transport systems in short distance长距离运输 ——Conduct tissue (输导组织) (1)Pathway for transport in phloem韧皮部运输 (a)Sieve tube and companion cell(筛管和伴胞)——被子植物 (b)Sieve cell and albuminous cell(筛胞和蛋白细胞)——蕨类 和裸子植物 方向: (1)双向运输，由“源”到“库” (2)横向运输(侧向运输)。 (3)同化物不同运转通导。 3) Pathway for transport in vessel木质部导管运输 方向:向上运输 (2) sieve element structure and function. 筛管分子的结构和功能 筛板—筛孔—P-蛋白(胞间联络束)—胼胝质。 寿命:大多一个生长 季。被子植物特有。 筛分子成管状,壁薄,活细胞,具有细胞质,但无核。 1) 筛板:细胞上,下相接处的细胞壁上有许多小孔(筛孔)——筛管细胞间 的细胞质可经筛孔相连通. 2) P-蛋白:呈管状或纤维状——堵塞受伤筛分子的筛孔使韧皮部汁液不 外流。 3) 胼胝质callose:一种ß-1,3-葡萄糖——堵住筛孔，当外界胁迫等解除 后，会消失，恢复运输 作用:将叶制造的有机养分运送到根,茎或其他部位利用或储藏. 2.Relationship sink and source源库关系 回答: 1) Sink-source is variable: Young leaf—sink, half-developed leaf—sink and source, well developed leaf—source. Developing seed, tuber—sink; germinating seed—source. 2) Sink-source are promoted and inhibited by each other. Small source?small sink， small sink inhibits source activity. Such as shading leaf，grain number?，empty?，small fruit. Too strong source makes sink?and too strong sink results in decrease in source activity and causes premature of source. “Full source，large sink and high transloaction”——high yield physiology. (1) “源”和“库”的可变性。幼叶是库，半成长叶“源”和“库”，成熟叶 “源”。 发育中的种子和块根——“库”，萌发时为“源”。绿色的果实和幼穗，总的来看是 代谢“库”。但绿色角果、芒(长)可提供1/3-1/2干物质。 (2). “源”“库”相互促进和抑制。源小?库小，库小?源活性下降。遮光或去叶， 穗粒数?，空穗?，果实变小。 源过大了，库?，库过大，源活力降低，导致早衰。 “源足，库大，流畅”——高产生理。 三、Questions 1、What factors determine whether the product of the PCR cycle will be converted to starch in the chloroplast or sucrose in the cytosol? the photosynthetic carbon reduction (PCR) cycle 哪些因素决定PCR循环产物转变成叶绿体中的淀粉还是胞质中的蔗糖, 回答: 影响其配置的因素有: 主要是蔗糖磷酸合酶(SPS)活性。SPS活性的上升可能是决定叶片由库到源转变的 关键因子 SPS活性高时，光合作用形成的丙糖磷酸分配到细胞质多，合成蔗糖多，因此分配到 叶绿体的就少了，合成淀粉少。 1.叶龄——嫩叶是库，成熟叶是源。嫩叶新形成的同化产物主要供给本叶的生长需要，而成 熟叶形成的蔗糖则输送到植株的其他部分。此时叶片中的SPS活性稳定上升。成 熟叶输入的同化产物减少而转为合成蔗糖以供输出。 2.光照——SPS是一个光调节酶。白天，光照强，SPS活性增强，蔗糖含量高，同化 物输出高; 晚上或光合弱的时候，SPS的活性下降，蔗糖含量低，同化物输出少，此时贮藏淀粉 的分解是同化物配置的主要因素。 3.SPS还受渗透调节，高渗溶液可提高该酶的活性。 4.PH——SPS催化反应所需的最适pH为中性。 2. What is the law of assimilate distribution? How to use the principle in production? 同化物分配规律——(供应能力，竞争能力，运输能力) (1) 由“源”到“库”,优先供应生长中心。 如水稻在抽穗期会割除一定量的稻叶。生产上果树可采用轻度环割或“开甲”。 Source to sink prior to growth center。 (2) 同侧运转，就近供应。近库先分，远库后分。 生产上保护旗叶和果穗叶。 Ipsi-lateral transport, near supplication prior to the sink next to source.Maintaining flag leaf and fruit leaf. (3)源库单位(Source and sink unit)在某一发育时期一个叶片的同化物主要供应其邻近 的器官或组织，它们之间在营养上互相依赖，这些叶片(源)和器官或组织(库)称为 源库单位。 (4)同化物再分配再利用 衰老器官向幼年器官的转移、营养器官(茎叶)向生殖器官(籽粒)的转移。 北方——玉米三蹲棵，油菜、水稻等——割倒后延迟脱粒。 施肥灌溉、整枝打顶、抹赘芽、打老叶、疏花疏果、催熟、贮藏保鲜等 Chapter 6 Plant hormone 罗诚 彩雯 一、Term definition: 1、Plant hormones Plant hormones are naturally occurring organic substance that can be transported from the synthetic tissue to a specific target tissue where, at low concentration,exert a profound influence on physiological process. 是由植物自身代谢产生的一类有机物质，并自产生部位移动到作用部位，在极低浓度下就有明显的生理效应的微量物质 2、Plant growth regulators Plant growth regulators (调节剂) are normally used to denote synthetic compounds that exhibit plant hormonal activity. 是指人工合成的具有植物激素相同的生理功能化合物 3、Polar transport 极性运输 极性运输就是物质只能从植物形态学的上端向下端运输，而不能倒转过来运输。比如生长素的极性运输:根尖产生的生长素会向上运输，而茎尖产生的生长素向下运输。这种生长素的极性运输可以逆浓度梯度进行。极性运输其实也是主动运输，也需要载体和能量。 IAA Polar transport极性运输(IAA特有，从形态学顶端到基端):IAA is only one plant hormone transported unidirectionally from apical end to basal end. IAA Polar transport:胚芽鞘合成的IAA只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输，而不能倒过来运输。地一部——向基运输。根——向顶运输。根外施——沿木质部上升至植物全身。成熟的叶片合成可沿韧皮部向上或向下移动。 4、Triple reaction 乙烯的三重反应。“三重反应”。 由乙烯产生的典型生理反应，它指乙烯对茎伸长的抑制，茎的加粗和横向生长，偏上(性)生长。 5、Plant growth-promoters Indole derivatives :IPA、IBA, naphthalene derivatives :NAA、NOA, chlorophenol derivatives: 2.4-D、2.4.5-D, 吲哚衍生物:IAA,IPA,IBA.萘的衍生物:NAA,NOA.氯代苯的衍生物.2.4-D,2.4.5-D, 2.4.6- 三氯苯甲酸, 2.3.6-三氯苯甲酸. 细胞分裂素类:KT,二苯脲,6—BA. 7、Growth inhibitors Compounds resistant to IAAs in function and inhibit the growth of the apical meristem. The inhibitory effect can be reversed by IAA, but not by GA. 植物生长抑制剂是一类抗IAA物质，作用只能为IAA所恢复，不能被GA恢复。 8、Growth retardants • (生长延缓剂) • Compounds resistant to GAs in function and inhibit the growth of the subapical meristem. The inhibitory effect can be reversed by GA, but not by IAA. 人工合成的具有抗赤霉作用的化合物，它们对植物生长有矮化作用，但不影响器官分化的一类化合物叫,。 9、Auxin, Indole-3-acetic acid (IAA) IAA是Indole-3-acetic acid的简称，化学名称为为吲哚乙酸，生物学名称为生长素，是一种植物激素。 酸生长理论 IAA活化质膜ATP酶，引起H+从细胞质流向细胞壁，细胞壁酶活化，细胞壁水解，松驰，吸水——快反应。 10、Gibberellic acid (GA) 赤霉酸。是一个广谱性植物生长调节剂，可促进作物生长发育，使之提早成熟、提高产量、改进品质;能迅速打破种子、块茎和鳞茎等器官的休眠，促进发芽;减少蕾、花、铃、果实的脱落，提高果实结果率或形成无籽果实。也能使某些2年生的植物在当年开花。 11、Cytokinin(CTK) 细胞分裂素:具有和激动素相同生理活性的所有天然的和人工合成的化合物都叫,细胞分裂素 细胞分裂素(cytokinin)是一类促进细胞分裂、诱导芽的形成并促进其生长的植物激素。 12、Abscisic acid (ABA) 脱落酸(abscisic acid，ABA)别名:天然脱落酸。一种抑制生长的植物激素，因能促使叶子脱落而得名。广泛存在植物体中，以休眠、脱落器官为高。除促使叶子脱落外尚有其他作 13、Ethylene(Eth) 可用作水果和蔬菜的催熟剂，是一种已证实的植物气体激素。 14、Brassinolide(BR，油菜素内酯)油菜素甾醇类(Brassinosteroids) 促进细胞伸长和分裂，延缓叶片衰老，提高抗性，增加产量 天然的植物生长物质 15、Jasmonic acid 茉莉酸，Me-JA 天然的植物生长物质 Inhibit growth，promote senescence and tuberization 抑制生长，叶片衰老 促进:乙烯合成、叶片衰老、脱落、气孔关闭、呼吸作用、蛋白质合成、块茎合成 抑制:种子萌发、营养生长、花芽叶绿素形成、光合作用 二、Key pionts 1.Spcial function, transport of plant hormones. Function见excel transport GA CTK IAA ABA Eth IAA Polar transport:GA是双向运输。 根合成的CTK不存在极性。可在SAM能溶于胚芽鞘合成的IAA只根尖合成的沿着经由木质部随木质部，也可在韧水，可能是能从植物体的形态学导管向上运输，嫩蒸腾流向地上皮部运输，大部分乙烯在植物上端向形态学下端运叶形成的则沿着部分运输，外源在韧皮部。 体内从合成输，而不能倒过来运筛管向下运输。运CTK直接施于部位扩散到输。地一部——向基输速度不大 叶片或侧芽上其他部位的运输。根——向顶运不能移动, 但一种形式。 输。根外施——沿木注入叶片主脉 质部上升至植物全部位, 则可进 身。成熟的叶片合成入输导系统进 可沿韧皮部向上或向行双向运输。 下移动。 极性运输的特点: 0.5-1.5cm/h,薄壁组织 运输。需要能量，逆 浓度梯度。 2.hormones’ signaling. 1 通过磷酯酶C、钙泵、IP3和CaM调节蛋白磷酸激酶活性起作用(见图)。 2 通过对基因表达的各个环节的调节起作用。 3 植物激素受体(结合蛋白):ABP1——IAA，CTR、EIN2——Eth、 IAA的信号转到途径: IAA反应分 早期反应和晚期反应，前者包括膜上离子流动，后者包括细胞伸长，细胞分裂和胚胎形成。两者反应均有基因表达参加，分为早期基因和晚期基因。早期基因的表达式原有基因活化刺激所致，所需时间短。晚期基因表达需要重新合成蛋白质。 生长素受体:ABP1 TIR1 GA受体:GID1 CTK受体:CKII Eth受体:ETR1 EIN2 EIN3 三、Questions 1.Describe the relationship between plant hormone and flower. Some plant hormone are synthesized in flower, such as GAs. While, some plant hormone make effect to flowering. Plant hormone includes IAA, GA, CTK, ABA and Eth. IAA enhances female flower formation and inhibit flower abscission. GA enhances male flower formation and control sexual differentiation. ABA enhances flower abscission. Eth enhances female flower formation 1赤霉素可以促进抽苔、开花。对于某些长日植物(如天仙子、金光菊、黑眼菊)可代替光 照，在非诱导的短日条件在开花;对于某些冬性长日植物(如胡萝卜、甘蓝)又可以代替低 温，即不经过春化即可开花。另外，赤霉素可以控制性别分化，如促进黄瓜多开雄花。GA enhances male flower formation and control sexual differentiation. 2生长素可以促进菠萝开花;控制性别分化，如促进黄瓜多开雌花。IAA enhances female flower formation and inhibit flower abscission 3细胞分裂素有利于雌花的分化，如可以使葡萄雄株中产生雌蕊。 4乙烯可以诱导某些植物花的形成，如促进菠萝开花;也可以促进两性花中的雌花形成Eth enhances female flower formation 5.多按可以促进苹果花芽分化、受精，增加坐果率。 6 ABA enhances flower abscission。 2. How does stresses induce the changes in plant hormones? . 一、在任何逆境下，如低温、高温、干旱、腌渍、水涝等等，植物体内的ABA含量均会增加 以提高抗性。例如:低温能增加叶绿体膜对ABA的头型，触发了合成系统合成ABA，同时低 温也会促使根部合成更多的ABA运到叶片。或者是在干旱情况下，植物所能得到的水分少， 必须减少蒸腾作用，抑制气孔的张开，其ABA 的含量增加来进行抗旱。 总结ABA在逆境下含量增多的原因有三点: 1、减少膜的伤害 2、减少自由基对膜的破坏 3、改变体内代谢，如促进合成脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质来提高抗性 二、冷害、旱、涝、机械损伤会促进乙烯的生成。 三、低温处理可以促进合成GA，应用于低温处理种子萌发。 抗冷性: 低温，水分丢失，ABA合成运输受阻， dormancy appears. 抗热性: ABA? 抗冻性: ABA?Eth?。ABA减少冷害对膜的损伤。.植株进入休眠阶段，提供抗寒力。 抗旱性: ABA?。植物所能得到的水分少，必须减少蒸腾作用，抑制气孔的张开，其ABA 的 含量增加来进行抗旱。 Eth?，会使植物部分叶片脱落来减少蒸腾，增强抗性。 抗涝性:ABA?，IAA and CTK ?，ACC合酶增强，Eth?。 GA增多，向上伸长使植株露出 水面 抗盐性:ABA?。 抗病性:形成各种植物激素，其中吲哚乙酸的变化最明显。例如小麦植株的锈病能提高其植 株吲哚乙酸的含量。而小麦丛矮病使得小麦植株的赤霉素含量下降。 3.How to distinguish hormone and growth regulator? Plant hormone are naturally occurring organic substance that can be transported from the synthetic tissue to a specific target tissue where at low concentration, exert profound influence on physiological process. Growth regulators are organic compounds made by people to exhibit plant hormonal activity. They are not synthesized by the plant. 区别 植物激素 植物生长调节剂 来源 由植物体内的不同器官合成 人工合成 关键 必不缺少的物质 可有可无 内源激素 外源激素 含量少 可以合成很多 特征 不同的植物激素由不同的器官合成并转外施植物生长调节剂，转运到作用部运到植物体内其他部位，在植物体内移位 动的速率方式不同 化学结构 天然的化学结构 与植物激素相似或不同 生理功能 具有调节植物生长的功能 具有和植物激素相同的调节功能 生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、植物生长促进剂、植物生长抑制剂和分类 乙烯和脱落酸类 植物生长延缓剂 4.How to distinguish inhibitors and retardants 植物生长抑制剂是一类抗IAA物质，作用只能为IAA所恢复，不能被GA恢复。 植物生长延缓剂是一类抗GA类物质，是GA生物合成的抑制剂。其作用部位为亚顶端分生组织，其效果不能被IAA所恢复，但可被GA恢复。 • PS:英文版——激素功能 IAA (1)Enhancing elongation of cell and organ (2)Enhancing cell division and organogenesis (3)Enhancing fruit setting and parthenocarpy (4) Maintaining apical dominance (5) Enhancing abscission (6) Inhibiting sprouting (7) flowering and sexual differentiation. (8) As a herbicide GA (1) Promoting elongation of stem and division of cell (2) Breaking dormancy and promoting germination of seed (3) Promoting bolting抽苔 and flowering (4) Enhancing fruit setting and parthenocarpy 单性结实 (5) Controlling sexual differentiation CTK (1) Enhancing cell division and enlargement (2) Inducing organ differentiation (3) Delaying senescence (4)Inhibiting dominance and enhancing lateral sprout (5) Enhancing germination of light-favored seed ABA (1) Inducing stomata closure (2) Inducing bud dormancy and inhibiting seed germination (3) Enhancing organ abscission and senescence. (4) Increase in resistance as a stress hormone Eth (1) Triple responses (三重反应):A typical reaction of plant to ethylene represents inhibition and swelling of hypocotyl, inhibition of elongation , and exaggeration of the curvature (leaf epinasty). (2) fruit ripening (3) Inducing abscission (4) Enhancing female flower formation (5) Enhancing secretion of secondary products Chapter 7 Plant Growth physiology 罗怡文 俊杰 一、Term definition: 1、Growth, differentiation and development A:Growth is, a quantitative term, an irreversible increase in number, volume (size) or weight of cell, tissue or organ in plant life cycle. 生长是植物生命周期中一个定量的不可逆的过程，它包括了细胞、组织、器官的数量，大小， 质量的提高。 Differentiation refers to qualitative changes, differences other than size occur in anatomical characteristics and functions of cell. 分化是细胞特性和功能在在性质上的变化。 Development refers to the sum of all of the changes that an organism goes through in its life cycle, including growth and differentiation. Ultimately, development is an expression of the genetic program that directs the activities and interactions of individual cells. 发育指的是有机体在整个生命周期中一系列的变化，包括了生长和分化。本质上说，发育是 基因程序性表达从而指导个体细胞活性和交互作用。 2、Grand period of growth生长大周期 A:Grand period of growth:The growth of tissues, organs and even a whole plant exhibit a typical model with slower-faster –slower in life cycle. The total growth appears S-shape growth curve---logistic curve and the growth rate is a parabola 植物体生长大周期指的是整个植物体包括组织器官在整个生命周期中表现出的慢-快-慢的 生长现象。 3、Seed dormancy A: Seed dormancy: The mature seeds do not germinate under optimum conditions. 种子休眠:成熟的种子不马上进行发芽直到出现适宜的环境。 4、optimum (suboptimum) temperature for growth A:Optimum temperature for growth is the temperature at which plant grows fastest but not strongest. 植物的最适生长温度是指植物生长最快但却不是最有利于植物健康生长的温度。 Suboptimum temperature for growth is the temperature at which plant grows strongest, but slower than at optimum temperature. 此温度下植物比最适温度下生长得更为健康。 5、 Root-shoot ratio 根冠比 A: Root-shoot ratio as an index for the coordinative between root and shoot exhibits 根冠比等于根系的干重处以茎的干重。 6、Apical meristem A: apical meristem is a tissue that at the top of a branch and can creates other cells by fission. 顶端分生组织是维管植物根和茎顶端的分生组织。包括长期保持分生能力的原始细胞及其刚 衍生的细胞。植物体其他各种组织和器官发生，均由它的细胞增生和分化而来。 7、Photomorphogenesis A:the response to light called photomorphogenesis which is a central theme in plant development. Plant build its body by controlling the changes of cells‘ differentiation, structure and function by light. 依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇聚集成组织和器官的建成，就称为光形 态建成。 8、Cell mitotic stage A: Cell mitotic stage includes the prophase, metaphase, anaphase and telophase. 细胞分裂阶段是指细胞进行有丝分裂的过程，包括有丝分裂前期，中期，后期和末期 9、Cytoskeleton: Microtubule, microfilament, intermediate filament A: Virtually all eukaryotic cells, both animal and plant, contain a three-dimensional, interconnected network of fibrous protein called the cytoskeleton. Microtubules------spindle and cell wall microfibril orientations. Microfilaments------cytoplasmic streaming and organelle movements Intermediate filament------ organelle location and movements. 所有真核细胞包括动物和植物细胞都含有由纤维蛋白组成的三维的互相联通的网络。这就是 细胞骨架。 微管:微管是由α，β两种类型的微管蛋白亚基形成的微管蛋白二聚体，由微管蛋白二聚体 组成的长管状细胞器结构。 微丝:微丝(microfilaments)由肌动蛋白分子螺旋状聚合成的纤丝，又称肌动蛋白丝(actin filament) 中间丝状体:控制细胞器地位和运动的蛋白。 10、Cell elongation (enlarging) stage A: Morphology: cell volume increase dramatically as the cell absorbs a great number of water. 形态学上说这个阶段随着细胞吸收了大量的水分，细胞体积显著增大。 11、Cell differentiation stage A: Cell keeps volume steady and change in morphology and function. 细胞分化阶段:此阶段细胞保持体积稳定，但细胞形态和功能发生了巨大改变。 12、Redifferentiation A: A mature plant cell can develop to be a plant after dedifferentiation. 一个成熟的植物细胞经历了脱分化后，能再分化而形成完整植株的过程。 13、Apical growth A: apical growth is a result of the cell separatist activities from stem, root and subbranches. 顶端生长是茎与根主轴和侧枝顶端分生组织、细胞分裂活动的结果 14、Secondary growth A: After primarygrowth secondary meristem especially vascular cambium create a lot of new cells so that the plant’s root and stem begin to more thick. 次生生长:植物的初生生长结束之后，由于次生分生组织，特别是维管形成层的活动，不断 产生新的细胞组织所导致的生长。主要表现为植物的根和茎的加粗。 15、Polarity A:The tissues and organs are arrayed in a precise order along a linear axis that extends from the shoot apical meristem (SAM) at one end to the root apical meristem (RAM) at the other. Upend gives rise to bud and basal end does root. 极性:植物分化和形态建成中的一个基本现象，它通常是指在器官、组织甚至细胞中在不同 轴向上存在某种形态结构和生理生化上的梯度差异。 16、Three cardinal points温度的三基点 A:―minimum, optimum and maximum‖ 最小温度，适宜温度，最大温度 17、Growth kinetics是怎么样的曲线,一般的特殊的 18、Etiolation黄化缺少光,失绿缺少矿质营养 A:etiolation is a abnormal growth caused by light deficiency. 黄化现象是由于光照不足导致的不正常的生长现象。 18、Physiological dormancy A:plant pauses its growth and because of some inner problem. 生理休眠:在适宜的环境条件下，因为植物本身内部的原因而造成的生长和代谢暂时停顿的 现象。 19、Plant growth correlation A: The growth among the different organs in a whole plant coordinates and inhibits each other, which is called the plant growth correlation. 植物各部分间的相互制约与协调的现象，称为植物生长相关性 20、Apical dominance A:Main stem apices grow fast and axillary bud or branch grows slowly. 顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制的现象 二、Key points 1.The factors determine stem apical growth or initiation. A: 2. The factors influence plant growth A: 1) Light. First of all light influence the photosynthesis and transpiration so that growth changes. Then light directly influence the photomorphogenesis. Last the UV light can inhibit the plant’s growth. 2) Temperature. First of all plant need a optimum temperature. Then the higher difference between day and night, the faster growth in a range of temperature. 3) Water. The root need dry condition and the bud need wet condition. Plant needs optimum water so that plant won’t grow slowly when lacking of water or be lack of O when water is excessive. 2 4) O. Plant needs enough O. When root is lack of cell will create alcohol which 22 will poison the tissue. 5) Mineral nutrition. Plant needs different mineral nutrition, which is called potential elements. 6) Plant hormone. GA3 can promote the growth of the stem while some kinds of plant growth retardator can inhibit the growth. 光照——通过光照来影响植物的光合作用和蒸发作用从而影响植物的生长。另外 光照直接影响植物的光形态建成，从而影响了植物的生长。最后紫外线 的作用会阻碍植物的生长。 温度——不同的温度对植物的影响不同，最适温度下植物生长最快但不是最健 康，而非最适温度下植物可以进行健康的生长。根系处于26度左右的 昼夜温差对植物的影响，晚上温度低降低植物有机物 温度生长最良好。 的消耗，白天温度高有利于植物进行的光合作用，完成有机物的积累。 水分——植物的生长需要充足的水分。水分充足可以加快叶片的生长速率，导致 叶片大而薄。植物细胞生长和分裂都需要充足的水分。 氧气——充足氧气是植物体进行有氧呼吸的前提，有氧呼吸提供了植物生长所需 的能量。而植物根系缺氧的情况下，根部的无氧呼吸会产生乙醇从而对 植物组织产生伤害，从而发生烂根现象。 矿质营养——矿质元素是植物体必不可少并且在植物体内的功能不被其他元素 所替代的并能直接参与植物提的代谢作用。 植物激素——在植物的生理发育过程中，一些激素能够促进植物进行诸如生根， 发芽，催熟等功能，或者抑制植物某些组织或者器官的生长发育等功能。 3. The factors and methods influence the ratio of root to shoot. 回答:Factors: 1) H0. If the soil water content decrease the ratio will increase. 2 2) Regulation of nutrition. If the content of N increases the ratio will decrease. Then P and K increase the ratio will increase. 3) Light. Sufficient light increase the ratio will increase. 4) Temperature. The temperature decrease the ratio will increase. Methods: 1) Pruning will cause the ratio decrease. 2) Tilling and breaking root will cause the ratio increase 因素有: 1) 水分——土壤含水量下降，则根冠比变大。 2) 调节营养物质——例如N含量增加，根冠比下降。P，K含量上升，比率上升。 3) 光照——有效光照的增加导致根冠比增加。 4) 温度——温度的上升，则根冠比增加。 方法: 1) 剪枝会造成根冠比的下降。 2) 耕种和对根的破坏会导致根冠比的上升。 三、Questions 1. How does IAA, WUS and CLV control cooperatively stem apical growth? A: WUS能促进干细胞的自身分裂、增殖, CLV1-3则促使干细胞进行分化从而促进叶原 基的形成。 IAA水平的提高并没有对形成层的生长和分化产生影响, 这表明IAA的分布模式在调控 次生木质部发育中起重要作用, IAA浓度的适度增加并不能刺激生长 2. What should be controlled in greenhouse to make plant growth better? 回答: 1) Light. In greenhouse we should use the glass to build the house to prevent the UV light penetrate the house so that plant can grow faster. 2) Water. Irrigate the plant as the principle of plant’s need of water. 3) Mineral nutrition. At the different stage of plant’s growth fertilize different kind of mineral nutrition which plant needs. 4) CO2. Increase the content of CO2 in greenhouse so that the plant can have enough C for photosynthesis. 5) O2. Make sure that the content of O2 is optimum, for example make the root have enough O2. 6) Temperature. Make the temperature optimum. For the body in the air give it higher at day time and lower at night. For the root give the temperature at 26?. 控制光——使用玻璃制的透光材料，因为玻璃能够有效组织紫外线的穿透，而紫外 线会组织植物体的生长，所以去除了紫外线的光能更好的让植物进行生长。 控制水分——在植物体生长的不同阶段，根据植物的需水特性进行合理灌溉。 矿质元素——控制土壤中的矿物质含量，根据不同植物或者植物不同的症状以及植物 在不同生长阶段对矿质元素的需求进行相应的施肥。 CO——保证温室内的二氧化碳的浓度，使植物有充足的碳源进行光合作用。 2 O—— 多进行松土，保证根系的呼吸顺利进行。 2 温度——维持温室内昼夜温差，使植物有效进行有机物质的积累。同时维持根系的温 度在26度左右，保证根系代谢和功能的有效进行。 第八章 成花生理 ——俊杰 罗怡文 一、Term definition: 1、Juvenility : 植株在花芽分化前所取的年龄或生理状态，在这个时期即使给予合适的外界条件也不花芽分 化，在果树上又叫幼年期。 an age or a physiological state of plant before flower differentiation, in which it is unable to flower, even if plant grows an environment for flowering. 2、Vernalization :把吸胀萌动的种子进行低温处理后春播,结果当年抽穗开花。把这一措施 称之为“春化”。后来‘春化’一词扩展到除种子以外的其它生育期植物对低温的反应。 the promotion of flowering by a period of low temperature and should not be confused with other miscellaneous effects of low temperature on plant development. 3、Devernalization :在春化过程完成之前将植物移到较高温度下,低温的效果被消除，这 一现象被称为脱春化或解除春化。脱春化的温度一般是25,40?。 Before completed vernalization, the effect will lost at high temperature 4、Photoperiodism :一天24小时内光和暗的变化称光周期。植物成花(或发育)对光周 期的反应，称光周期现象。 The response of plant development (flower) to photoperiod (day length of 24 h cycle) 5、Photoperiod induction : 植物只需得到足够日数的合适的光周期后,即使在不合适的光 周期条件下也能开花的现象，叫光周期诱导。 Plants can flower in both suitable or unsuitable photoperiod conditions if it has got enough days of suitable photoperiod 6、SDP(LNP),LDP(SNP),DNP Short day plants, SDP the plant can only flower under daylength shorter than its critical day length of 24 h cycle. They usually flower in autumn or early spring. • 指在只有在日长短于临界日长的条件下才能开花的植物，如牵牛、苍耳、紫苏、菊 花、烟草、(秋)大豆、(晚)稻、(秋)玉米等。秋天日长变短时开花。 Long day plants, LDP The plant can only flower under daylength longer than its critical day length of 24 h cycle. They usually flower in spring end or summer. 指只有在日长长于临界日长的条件下能才开花的植物,如小麦、黑麦、天仙子、甜菜、 胡萝卜等。多在春未和夏天开花。 Day-neutral plants, DNP (日中性植物) Without critical daylength, they can flower in any day length of 24h cycle, if other conditions are satisfied. After bred for long time , most of crops are not sensitive to day length, Such as early rice, spring soybean, spring maize and cotton. 不存在临界日长, 只要温度等其他条件满足，可在任何日照条件下开花，如番茄、黄瓜、茄 子、四季豆等。值得注意的是许多农作物，经过人们的长期驯化，变为对日长反应迟钝或日 中性植物，如早稻、春大豆、春、夏玉米和棉花等。 7、Critical day length : 是指昼夜周期中诱导短日植物开花的最长的日长或诱导长日植物 开花的最短日长。 the day length of 24h cycle is the shortest day length for LDP flower and the longest day length for SDP flower. 8、Critical night length:指昼夜周期中短日植物能够开花的最短暗器长度或长日植物能 够开花的最长暗器长度。 the night length of 24h cycle is the shortest day length for SDP flower and the longest night length for LDP flower. 9、Vernalin春化素:在春化过程中形成的一种刺激物质。 An Stimulant Synthesized during Verbalization period. 10、Florigen:一种可以从一株植物传递到另一株植物的开花刺激物。 An stimulant that could be transferred from one plant to another 11、Phytochrome(光敏色素):是水溶性的色素蛋白二聚体。光敏色素Pr和Pfr两种形式， 只有Pfr是生理活跃型，Pr在代谢上是惰性的。 Phytochrome is complex of chromophore(生色团) and protein, and chromophore is consist of four pyrrole (吡咯) in line.In physiology Pfr is active form and Pr is inactive form. 二、Key point 1. Phytochrome forms and main functions光敏色素的类型和主要作用 回答: ——是水溶性的色素蛋白二聚体。生色团(chromophore)是一个线状的四吡咯环。不同植物的 光敏色素单体分子量有些差异，光敏色素Pr和Pfr两种形式，只有Pfr是生理活跃型。 ——植物开花是由是由Pfr/ Pr的比值决定的。长日植物在Pfr/ Pr的比值高时开花，短日植 物在Pfr/ Pr的比值低时才能开花。 ——高等植物中光敏素控制许多生理作用:种子萌发，叶脱落，花诱导，话色素形成等等。 ——光敏素诱导许多光调节酶，影响叶绿体形成与光和作用，呼吸与能量代谢等。 2. Characteristics of vernalization and photoperiodism, sensitive parts 春化作用的特征以及光周期现象、敏感部位。 温度——最有效的春化温度是1,2?。时间因植物种和品种不同而异。在可以通过春化的 温度下，温度越低，所需时间越短。就植物而言，通过春化作用所需温度越低落的 植物，春化作用所需时间越长。 感受部位——植株感受低温的主要部位是茎尖生长锥。凡是细胞分裂的组织都能通过春化。 • 干燥的种子不能通过春化。冬小麦、冬黑麦吸胀萌动的种子即可感受低温完成春化 ——种子春化。而有些植物,萌动种子不能进行春化,只有当绿色植株长到一定大小后, 才能通过春化——绿体春化,如甘兰、月见草等。 • 一般,春化以后还要在较高温度和长日照条件下才能开花。由此可见,春化对花芽分化 起了诱导作用。 脱春化——在春化过程完成之前将植物移到较高温度下,低温的效果被消除，这一现象被称 为脱春化或解除春化。脱春化的温度一般是25,40?。 Photoperiodism ——植物只需得到足够日数的合适的光周期后,即使在不合适的光周期条件下也能开花的现 象，叫光周期诱导。 ——暗期的光中断试验证明暗期对开花比光期更重要性。暗期长度对于开花起决定作用。 ——光期可明显影响开花数和花的质量。 ——低温往往使长日植物在短日下开花，短日植物在长日下开花。 ——叶片是感受光周期刺激的器官。成熟叶比老叶和幼叶对光周期响应敏感。 3. Applications of vernalization and photoperiodism 春化和光周期应用 回答: Application of vernalization on production春化在生产上的应用 • (1) 春化(脱春化)处理:冬小麦春播，当归、洋葱等脱春化。 • (2) 适期播种:注意不同春化类别和特性。 • (3) 合理引种:能否满足低温条件。 Application of photoperiodism on production (1) 引种 和育种 • 北半球，引种原则是: • 短日植物南种北引，生育期延长，宜引早熟品种;北种南引，生育期缩短，宜引中 迟熟品种。 (2) 适期播种. • 满足光周期需要——光敏核不育。 (3)调节开花期: • (a)、杂交育种使父、母本花期相遇。 • (b)、花卉生产上，通过控制光周期调节开花期, 如菊花提早开花，短日照处理(延 长暗期;推迟开花，暗期中断。 4.Four-whorl model of flower development花的四螺纹模式 回答:——萼片、花瓣、雄蕊、心皮 三、Questions 1. What do you think about“橘生淮南便是橘,橘生淮北则为枳”?环境条件对果实品质的影响 ——光周期 ——温度 ——水分 ——土壤，矿质 2.Describe the roles of vernalization and photoperiodism on the plant development in theory and production? 从理论和实际生产上来描述春化和光周期在植物的作用。 ——Application of vernalization on production • (1) 春化(脱春化)处理:冬小麦春播，当归、洋葱等脱春化。 • (2) 适期播种:注意不同春化类别和特性。 • (3) 合理引种:能否满足低温条件。 ——Application of photoperiodism on production • (1) 引种 和育种 • 北半球，引种原则是: • 短日植物南种北引，生育期延长，宜引早熟品种;北种南引，生育期缩短，宜引中 迟熟品种。 • (2) 适期播种. • 满足光周期需要——光敏核不育。 • (3)调节开花期: • (a)、杂交育种使父、母本花期相遇。 • (b)、花卉生产上，通过控制光周期调节开花期, 如菊花提早开花，短日照处理(延 长暗期;推迟开花，暗期中断。 In the theory(theory不知道要表达的是什么意思) Mechanism of vernalization春化的机理 代谢诱导假说 春化作用只作用于分生组织本身，效果只能通过细胞分裂传递，不能从 一个部位转移到另一个部位。 春化效果在不同枝条和砧木接穗间的不可传导性 春化产生开花刺激物,,春化素 春化素假说 春化后形成形成春化素，它可转移，并促进开花。 春化效果在不同枝条和砧木接穗间的不可传导性 Mechanism photoperiodism on production 叶片是感受光周期刺激的器官。成熟叶比老叶和幼叶对光周期响应敏感。 合成“成化素”来调节植物开花。 不适宜的光照时间可以产生抑制物，抑制开花。 Chapter 9 植物衰老生理 梁益 元骏 一、Term definition: 1. Senescence(衰老); A program in which the function of organ or whole plant naturally declines to death. This is an essential phase of the growth and development in plant。 植物的衰老(Senescence)是指一个器官或整个植株的生命功能衰退以至终止的不可逆的过 程。 2. Programmed cell death (PCD，程序性细胞死亡) Programmed cell death is a physiological cell death process involved in the selective elimination of unwanted cells. 程序性细胞死亡是一种选择性消除不需要的细胞的生理性细胞死亡过程。 3. Overall Senescence整体衰老 Senescence occurs in whole plant body, such as annuals or biennials which senesces to death after flower and setting. 一年生或二年生的植物在开花结实后整株植物就衰老死亡。 4. Top Senescence 地上部分衰老 The part aboveground dies with the end of growth season,but the part underground is alive for several years。 多年生的植物，地上部分每年都衰老，而地下部分仍继续生存多年，如球茎、鳞茎。 5. Deciduous senescence 落叶衰老 The leaf falls in specious season, in summer or winter. 多年生落叶木本植物，发生季节性的叶片同步衰老脱落。 6. Progressive senescence渐进衰老 Senescence only occurs in older organ or tissue.New organ or tissue develops while old those are senescing. 多年生常绿木本植物茎和根能活多年，而叶片和繁殖器官逐渐衰老脱落。 7. Abscission 脱落 a process during which the cells, tissues or organs, such as flowers, fruits and small branches, are detached from the plant body. 指的是植物细胞、组织或器官脱离母体的过程。 8. Free radical 自由基 又称游离基，是带有未配对电子的原子、离子、分子、基团和化合物等。生物自由基是通过生物体内自身代谢的一类自由基。 9. Reaction oxygen 活性氧 10. Free radical scavenging systems 自由基清除系统 清除植物细胞内的自由基的系统，包括非酶保护系统和保护酶系统。 (1)Non- protective enzyme system---- antioxidants (2)Protective enzyme systems: 二、Key pionts 1.Types of senescence and abscission. 衰老和脱落的类型 回答:衰老的四种类型:整株衰老( Overall Senescence)、地上部衰老(Top Senescence )、落叶衰老(Deciduous senescence)、渐进衰老(Progressive senescence) 脱落的三种类型:正常脱落Normal abscission(衰老或成熟引起的脱落)、生理脱落Physiological abscission (因植物自身的生理活动引起的脱落)、胁迫脱落Abnormal abscission (因逆境条件而引起的脱落)。其中生理脱落和逆境脱落属于异常脱落。 2.physiological and biochemical changes and gene expression.生理生化上的改变和基因表达 回答: 衰老的生理生化变化: 1、蛋白质变化——蛋白质合成能力减弱，分解加快。 2、核酸变化——RNA含量下降 3、光合作用的变化——叶绿素逐渐丧失 4、呼吸作用变化——衰老初期呼吸速率保持平稳，后期出现呼吸跃变，以后就迅速下降。 衰老过程中，呼吸商与正常呼吸不同，此时的呼吸底物不是糖，而是蛋白质降解产生的氨基酸。 5、植物激素的变化——内源激素有明显的变化，如促进生长的植物激素(细胞分裂素、生长素、赤霉素等)含量下降，诱导衰老和成熟的激素(脱落酸、乙烯等)含量增加。 6、生物膜的变化——脂膜的脂肪酸饱和程度增加，使脂膜由液晶态逐渐变成凝胶态，膜的流动性和弹性下降，选择透性逐渐丧失，透性加大，脂膜过氧化加剧，膜结构解体。 基因表达: ,,,,,, 3.Regulation of senescence and abscission。衰老和脱落的调控。 回答: 衰老调控 1、遗传调控——应用基因工程，通过基因扩增，使SOD过度表达，产生抗衰老抗脱落植物 2、植物激素调控——细胞分裂素、低浓度的生长素、赤霉素、油菜花素内酯、多胺能延缓植物的衰老;而脱落酸、乙烯、茉莉酸、高浓度生长素能促进衰老。 3、环境因素的调控(写太多了) , 光——适宜的光照能延缓植物衰老;强光对植物有伤害(光抑制)，会加速衰老。 不同的光质对衰老影响不一样 日照长短影响不同:长日照不利于脱落酸的形成，能延缓衰老;而长日照促进脱落酸的合成，促进衰老。 , 水分——充足的水分有利于植物生长所必须的光合作用以及增强对不良环境的抗性能， 延缓植物衰老;而水分胁迫(干旱)下脱落酸和乙烯的合成增加，加速叶绿体的解体， 降低光合作用，呼吸速率增加，物质分解加快，促进植物衰老和脱落。 , 温度——低温和高温都会加速植物的衰老(可能由于钙的转运受到干扰，或者是蛋白质 降解，叶绿体功能衰退，叶片黄化) , 矿质营养——营养亏缺会促进衰老，尤其是N、P、K、Ca、Mg的缺乏对衰老影响更大。 而且营养物会从较老的组织向新生器官或生殖器官分配，引起营养缺乏，导致叶片衰老。 , 气体——高浓度的CO抑制乙烯形成和呼吸作用，延缓衰老;低浓度的CO促进乙烯形22 成，促进衰老。高浓度O会加速自由基形成，加快衰老和脱落。 2 , 其他不良环境——大气污染、病虫害等对植株或器官的衰老产生不同程度的作用。 在生产上通过调控有利于延缓衰老环境因素来可以延缓衰老和脱落。 脱落的调控: ——抑制脱落: 果蔬生产中，给叶片施用生长素类化合物，延缓果实脱落; 采用乙烯合成抑制剂，防止果实脱落; 乙烯作用抑制剂硫代硫酸根可以抑制花和叶片的脱落; 赤霉素、低浓度的萘乙酸、以及其他乙烯延缓剂能减少棉铃脱落; 增加水肥供应和适当修剪可使花、果得到足够养分，减少脱落。 ——促进脱落: 应用脱叶剂(乙烯利、氯酸镁等)，促进叶片脱落; 萘乙酸可以疏花疏果。 环境对脱落的影响 1、温度:温度过高或过低都会加速衰老 2、水分:通常季节性的干旱会让树木落叶。落叶是植物对水分胁迫的重要保护反应。 3、光照:光照强度对器官脱落影响很大。光照充足时，器官不脱落;光照不足时， 器官容易脱落。 日照缩短是落叶树秋季落叶的信号之一。 三、 Questions 1. Describe physiological and biochemical changes during leaf or whole plant senescence? 答:叶片衰老:最明显表现为光合作用速率下降，光合作用有关的酶活力下降，叶绿素含量的下降、叶色变黄、气孔导度下降。叶绿体内基粒解体?出现脂类小体?内质网解体?核糖体消失?线粒体减少?液泡膜消失?自溶作用 Photosynthesis declines-----slower phase and faster phase. Decrease in activity and content of photosynthetic key enzyme (Rubisco) Decrease in activity of photoelectron transport and photophosphorylation. Decrease in stomatal conductance. Decrease in chlorophyll. Leaf yellow. Organelle degradation: Thylakoid ? plastoglobulus ?ER?Ribosome ?Mitochondrion ? vacuole degradation. 2. What should we do for delaying plant senescence? (1)植物激素，如适当外施细胞分裂素CTK. (2)改造基因延缓衰老，培育能控制IPT表达的转基因植物。 (3)选用抗衰老品种。 (4)良好环境 a维持合适的温度环境，避免植物生活在高温或低温环境中。 b通过不同光质的光照延缓衰老。 c针对不同植物采取合适的水分灌溉。 d控制氧气浓度不宜过高，二氧化碳浓度不宜过低 e施加合适的矿质营养元素，如施加氮肥能延缓叶片衰老。 Chapter 10 Stress Physiology 元骏 梁益 一、Term translation and definition: 1、Stress: Abiotic and biotic stresses(非生物胁迫与生物胁迫): 对植物产生伤害的环境称为逆境，又称胁迫。胁迫包括生物胁迫和非生物胁迫。生物胁迫有 病害、虫害和杂草;非生物胁迫包括寒冷、高温、干旱、盐渍等。 Stress in biology is any change in environmental conditions that might reduce or adversely change a plant‘s growth and development. Biotic stresses include pests,diseases and weeds;abiotic stresses includes chilling,heat,droughts,salty and so on. 2、Resistance(抗逆性): 植物对逆境的抵抗和忍耐的能力。 resistance is the ability adaptive or tolerant to stress. 3、Adaptation(适应): 植物长期在逆境中，在形态、结构、生理上发生变化而产生的永久抗逆性。 Adaptation is permanent resistance to stress in morphology and structure, physiology and 4、Avoidance(避逆性或者叫逃避): 即植物整个生育期不与逆境相遇。 Avoidance is a manner to avoid facing with stress using neither metabolic process nor energy. 5、Tolerance(耐性或者叫忍耐): 植物通过自身的形态和代谢来忍耐逆境。 Tolerance is a resistant reaction to reduce or repair injury with morphology , structure, physiology, biochemistry or molecular biology, when plant counters with stresses. 6、Hardening(硬化应称为驯化): 当生长在逆境条件中，植物渐渐适应逆境的过程。(自己翻译的) Hardening is a gradual adaptation to stress when the plant is located in the stress condition. 7、Drought injury(生理干旱应称为旱害):旱害就是干旱对植物的为害。植物组织内过度 水分缺失的现象，称为干旱，包括土壤干旱和大气干旱。 8、Freezing injury (冻害):The injury is caused by low temperature below freezing point (<0?), companied with frost. 是指冰点以下低温对植物的伤害。 9、Chilling injury(冷害): 是指0?以上低温对植物的伤害。 Chilling injury in tropical or subtropical plant is caused by temperature above 0? (freezing point )。 10、Heat injury (高温伤害): 由高温引起植物伤害的现象通称为热害。 Heat injury is a damage to the temperature- mediate plant by high temperature above 35?. 11、moisture injury(湿害): 是指土壤气相部分完全被土壤液相所占据，土壤水分处于饱和状态。 Moisture injury is caused by soil space filled with water and without air. 12、Stress proteins(逆境蛋白，又称胁迫蛋白): 在逆境条件下，植物关闭一些正常表达的基因，启动一些与逆境相适应的基因，形成新的蛋白，抵御逆境胁迫，这些蛋白被统称为逆境蛋白。 13、Osmotin(渗透素): 植物组织内一种低分子量蛋白质，大量累积后有助于抗胁迫能力的提高。可由ABA产生。 二、Key pionts 1.Types of stresses in plants胁迫的类型 答: 病害 生物胁迫 虫害 abiotic stresses 杂草 冷害 Chilling injury 胁迫 寒冷 stresses 温度胁迫 冻害 Freezing injury Temperature stress 高温 Heat injury 非生物胁迫 旱灾 Drought injury biotic stresses 水分胁迫 湿害 moisture injury Water stress 涝害 涝害 flooding injury 盐胁迫 Salt stress PS:注意冷害与冻害，还有湿害与涝害的差别 2. Physiological changes of heat and chilling injuries. 热害、冷害的生理改变 答: chilling injuries: (1)代谢混乱 (2)光合速率下降 (3)气孔导度减小 (4)根系吸收能力减小 (5)叶片萎蔫 (6)物质运输受阻 (7)合成能力下降 (8)细胞膜系统受损(根本原因) Heat injurie (1)水分平衡被破坏，气孔关闭，体温上升 (2)导致细胞膜系统和原生质蛋白质破坏和变性 (3)光合作用被抑制，且大于对呼吸作用的抑制 (4)配子发育期会出现雄性不育。花序、子房脱落等状况 Chilling injuries: (1) Water content, metabolism, growth decrease . Total water content?，bound water?，free water and ratio (free water/bound water) ?. (2) Protective substances increase. NADPH——reduces,S,S, to , SH，ATP and sugar?, bound water?. (3) Unsaturated fatty acids increase in membrane. Unsaturated fatty acids? and saturated one ?. (4) ABA?，GA?, dormancy appears. (5) Proteins-resistant to freezing accumulations. Freezing resistant protein —— Ice-Box——The genes expression induced by freeze—— freeze-resistant protein. heat injuries (1) High stability of protein under heat stress. much,S,S, (2) Lower water content (3) High contents of saturated fatty acids. (4) High contents of organic acids. CAM——high tolerance to heat due to high organic acid contents. Decrease or avoid NH3 toxification. (5)Form of heat shock proteins (HSPs or hsps) Heat shock proteins are a newly synthesizing set of proteins that organisms ranging from bacteria to humans respond to high temperature. Functions: protect or repair proteins, nuclear acids and biomembrane from heat injury. More than 30 HSPs, 15-27kD, some are chaperons 三、Questions 1.How does drought (chilling) injury damage the plants in physiology ? 答: Drought: 生长受抑 细胞膨压增加 减少细胞间隙 CO2扩散阻力增 气孔关闭 加 光和下降 光和酶活性下降 饥饿 呼吸酶活性增加 储藏物质的消耗 代谢紊乱 干旱 细胞脱水 蛋白质、核酸降解 衰老 脱落酸、乙烯含量增加 代谢失控 膜透性改变 被破坏 离子和酶外流 细胞自溶 死亡 机械损伤 质膜、液泡膜破裂 吸水和保水能力丧失 Chilling: 温度降低到临界温度以下 膜流动性降低，由液晶态变为凝胶态 膜结合功能异常，离子通道蛋白结构异常，膜透性增加 细胞内容物流出量增加，细胞区室化受损 细胞代谢紊乱 1、膜透性增加 2、原生质流动减慢或停止 3、水分代谢失调 4、光合作用减弱 5、呼吸速率大起大落 6、有机物分解占优势 2. What is the common response of plant to stresses? 回答: 1、生物膜系统受损伤——膜透性增加、细胞内容物(无机离子和有机溶质)渗漏 2、代谢失调 ——破坏水分代谢 ——光合作用下降 ——物质合成下降而水解增强 ——脯氨酸、游离氮及其他有毒物质积累，物质运输受阻 3、逆境蛋白的产生 ——热激蛋白(高温胁迫) —— 盐胁迫蛋白(盐胁迫) ——冷驯化蛋白(冷害) 4、渗透调节作用: 植物在遭遇渗透胁迫的情况下，会通过提高细胞内某些小分子亲水物质的含量来提高细 胞的渗透势从而表现出抗渗透胁迫的能力。 5、植物激素的变化 变化最显著的是脱落酸(ABA)和乙烯。 1. Damage in biomembrane system 2. Disorder in metabolism 3. Functional proteins denuturation and stress protein synthesis 4. Osmotic substance synthesis 5. Change in plant hormones