2010级高级植物生理生化试题。
1.水分亏缺对植物生理代谢有何影响？（10分）
植物蒸腾失水与根部吸水之间的收支关系称为水分平衡。前者大于后者时，植物含水量下降，水势和膨压也相应降低。超过一定限度时，植物的正常生理过程就会受到干扰，甚至使植物遭受损伤，这种水分亏缺称为水分胁迫或水分逆境。
土壤水分过多也对植物造成伤害，也是胁迫，但那是由于土壤渍水阻断根系的氧气**，妨碍有氧呼吸而造成的。植物各项生理功能对水分胁迫的敏感性差别很大。生长（特别是细胞膨大阶段）最为敏感。
温室中生长的，正在伸展的玉米与向日葵叶片水势只要比供水充分的叶片低0.2～0.3mpa就足以使生长明显减缓。
细胞壁合成、细胞**、蛋白质合成和硝酸还原酶的活力等也对水分胁迫敏感。水分胁迫还引起脱落酸合成量大大增加；乙烯释放量增多；气孔关闭，光合作用减弱；以及花、果、叶脱落。中生植物萎蔫时，体内可溶性糖和氨基酸特别是脯氨酸含量明显增加。
同时一些水解酶从相应的区隔中释放出来，因而产生了破坏作用。更严重的水分胁迫最终将导致生物膜系统严重损坏，造成植物死亡。
植物对水分胁迫有多种抗御的功能，就其与胁迫的关系可以分为三大类：①逃避，例如沙漠中的短命植物，在一次降雨之后，短时期（一个月）内就完成从种子萌发到开花结籽的整个周期。植物实际上不直接经受水分胁迫；②回避，植物虽经受水分胁迫，但以某些响应防止了体内不利影响的发生。
例如干旱时气孔关闭，防止了水分的散失和体内水势的下降；根冠比增高使**单位叶面积的根吸收表面积增加，从而改变供求比等；③忍耐，变水型旱生植物能忍受强度脱水，直到气干状态仍不死亡；再获雨水时能很快恢复生命活动，也称为复苏植物。恒水植物中北美南部沙漠区的larrea tridentata，旱季中老叶和小枝脱落，只留下长成的叶和芽，含水量降到干重的50％也不引起严重损伤，雨后仍能重新生长。
2.论述温度是如何影响植物生长发育的。（10分）
植物只有在一定的温度下，才能生长。温度对植物生长也表现出温度生长的三基点：最低温度。
最高温度、最适温度最适温度和协调最适温度对植物生长的影响温度周期现象温度对生理代谢的影响。
3.试述光在植物生长中的作用。（10分）
光合作用的能源；②参与光形态建成；③与一些植物的开花有关；④日照时数影响植物生长与休眠；⑤影响一些植物的种子萌发；⑥影响叶绿素的生物合成；⑦影响植物细胞的伸长生长；⑧调节气孔开闭；⑨影响植物的向性运动、感性运动等等。光对植物生长的影响是多方面的，主要有下列几方面：①光是光合作用的能源和启动者，为植物的生长提供有机营养和能源；②光控制植物的形态建成，即叶的伸展扩大，茎的高矮，分枝的多少、长度。
根冠比等都与光照强弱和光质有关；③日照时数影响植物生长与休眠。绝大多数多年生植物都是长日照条件促进生长、短日照条件诱导休眠；④光影响种子萌发，需光种子的萌发受光照的促进，而需暗种子的萌发则受光抑制，此外，一些豆科植物叶片的昼开夜合，气孔运动等都受光的调节。
4.比较光合c3、c4、cam途径的主要异同。（10分）
c3途径可分为羧化、还原、再生3个阶段。
(1)羧化阶段指进入叶绿体的co2与受体rubp结合，生成pga的过程。
(2)还原阶段指利用同化力将3-磷酸甘油酸还原为甘油醛-3-磷酸的反应过程。
(3)再生阶段甘油醛-3-磷酸重新形成核酮糖-1，5-二磷酸的过程。
cam植物与c4植物固定与还原co2的途径基本相同，二者都是由c4途径固定co2，c3途径还原co2，都由pep羧化酶固定空气中的co2，由rubisco羧化c4二羧酸脱羧释放的co2，二者的差别在于：c4植物是在同一时间(白天)和不同的空间(叶肉细胞和维管束鞘细胞)完成co2固定(c4途径)和还原(c3途径)两个过程；而cam植物则是在不同时间(黑夜和白天)和同一空间(叶肉细胞)完成上述两个过程的。
c4植物的光合细胞有两类：叶肉细胞和维管束鞘细胞(bsc)。c4植物维管束分布密集，间距小(每个叶肉细胞与bsc邻接或仅间隔1个细胞)，每条维管束都被发育良好的大型bsc包围，外面又为一至数层叶肉细胞所包围，这种呈同心圆排列的bsc与周围的叶肉细胞层被称为克兰兹(kranz)解剖结构，又称花环结构。
c4植物的bsc中含有大而多的叶绿体，线粒体和其它细胞器也较丰富。bsc与相邻叶肉细胞间的壁较厚，壁中纹孔多，胞间连丝丰富。这些结构特点有利于叶肉细胞与bsc间的物质交换，有利于光合产物向维管束的就近转运。
此外，c4植物的两类光合细胞中含有不同的酶类，叶肉细胞中含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶以及与c4二羧酸生成有关的酶；而bsc中含有rubisco等参与c3途径的酶、乙醇酸氧化酶以及脱羧酶。在这两类细胞中进行不同的生化反应。
景天科植物酸代谢途径的简称。是景天科、仙人掌科等一些适应干旱环境植物具有的一种特殊的光合固定二氧化碳的途径。这类植物的绿色部分具有昼夜酸波动的现象，即夜间积累有机酸，白天又逐渐消失；它们的气孔是白天关闭，夜晚开放。
ｃａ途径和ｃ４途径一样，也是光合碳同化的一个附加过程。其特点是在夜间通过磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶固定二氧化碳形成草酰乙酸，后者还原成为苹果酸，贮存在液泡中。白天，在光下苹果酸由液泡逸出，释放二氧化碳，再参加卡尔文循环转变成糖。
因此这类植物虽然白天气孔关闭，仍能进行光合作用。ｃａ植物和ｃ４植物相似也有两个固定二氧化碳的过程。但ｃ４植物首次固定二氧化碳（在叶肉细胞）和还原二氧化碳（在维管束鞘细胞）是在不同细胞中进行，即二氧化碳的固定和还原在空间上是分隔开的，而ｃａｍ植物首次固定二氧化碳（在夜间）与二氧化碳还原（在白天），在时间上是分开的。
因为这类植物生长在高温干旱环境中，干旱的威胁常影响到它们的生存，为了最大限度地减少水分的丢失，不得不改变白天气孔开放吸收二氧化碳的习性，而在凉爽的夜晚开放气孔来吸收光合作用所需的二氧化碳。ｃａ途径使这类植物的蒸腾系数远低于ｃ３、植物。它的光合速率也低于其他二类植物，因此生长缓慢，但它能在其他植物难以生存的干旱、炎热的生态条件下生存和生长。
5.从种子萌发到衰老死亡，植物生长过程中都经历了哪些生理代谢，及其相互关系。（15分）
从水分代谢、矿质营养代谢、呼吸作用、光合作用、同化物转运几方面来分析。
2 结合专业说出植物生理的3个以上的应用。
6.以你所学，说一说植物生理对你所学专业有何帮助。（15分）
7.真核细胞细胞信号转导机制。（15分）
沉默的机制及其应用。（15分）
rna沉默是存在于生物中的一种古老现象， 是生物抵抗异常dna(病毒、转座因子和某些高重复的基因组序列)的保护机制， 同时在生物发育过程中扮演着基因表达调控的角色， 它可以通过降解rna、抑制翻译或修饰染色体等方式发挥作用[3]。rna沉默存在两种既有联系又有区别的途径： sirna(small interference rna)途径和mirna(microrna)途径。
sirna途径是由 dsrna(double-stranded rna)引发的， dsrna被一种rnaseⅲ家族的内切核酸酶 (rna- induced silencing complex, dicer)切割成21~26 nt长的sirna, 通过sirna 指导形成risc蛋白复合物(rna-induced silencing complex)降解与sirna序列互补的mrna而引发rna沉默。而mirna途径中mirna是含量丰富的不编码小rna(21~24个核苷酸), 由dicer酶切割内源性表达的短发夹结构 rna(hairpin rna, hprna)形成。mirna同样可以与蛋白因子形成risc蛋白复合物， 可以结合并切割特异的mrna而引发rna沉默[4]。
尽管引发沉默的**不同， 但sirna 和mirna 都参与构成结构相似的risc, 在作用方式上二者有很大的相似性。目前rna沉默的应用在动植物中采用的方法差异较大， 在动物中由于长链的dsrna诱导pkr途径非特异性降解 dsrna[11], 因此动物研究一般采用sirna的方式产生基因沉默； 而在植物中由于细胞壁的限制， 使注射、饲喂等方法将sirna导入植物细胞内非常困难， 因此植物中普遍采取dsrna的方式产生rna沉默。常用的rna沉默技术按引起rna沉默持续时间的不同可分为瞬时性的rna 沉默和持久的rna沉默[12]。
注：7.8题为张阳老师所讲内容，1-6题为李雪梅老师所讲内容。10日前交到张老师或***处都可以。要求有封皮、装订好）
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