第5章 植物的光合作用
自测题：
一、名词解释:
1．光合色素 2．原初反应 3．红降现象 4．爱默生效应 5．光合链 6．光合作用单位 7．作用中心色素 8．聚光色素 9．希尔反应 10．光合磷酸化 11．光呼吸 12．光补偿点 13．CO2 补偿点 14．光饱和点 15．光能利用率 16.光合速率 17.叶面积系数 18. 压力流动学说 19.细胞质泵动学说 20.代谢源与代谢库 21.比集转运速率 22 .P-蛋白 27.转移细胞
23.有机物质装载 24.有机物质卸出 25 收缩蛋白学说 26. 磷酸运转器
28.生长中心 29.库－源单位 30.供应能力 31.竞争能力 32.运输能力
二、缩写符号翻译:
1.Fe-S 2.Mal 3.0AA 4.BSC 5.CFl Fo 6.NAR 7.PC 8. CAM 9.NADP 10.Fd 11.PEPCase 12.RuBPO 13.P680 14.PQ 15.PEP 16.PGA 17.Pn 31.SMTR 32. SMT 三、填空题:
1．光合生物所含的光合色素可分为四类， 即 。
2． 合成叶绿素分子中吡咯环的起始物质是
3．根据需光与否，笼统地把光合作用分为两个反应： 上进行的，后者在叶绿体的 4．P700的原初电子供体是 原初电子受体是
。
，最终电子受体是
。
。 光在形成叶绿素时的作用是使
和
还原成
。
、 、
、
33. SE-CC 34.SC
18.Pheo 19.PSP 20.RuBP 21.RubisC(RuBPC)
29. PSI
30. PSII
22.Rubisco(RuBPCO) 23.LSP 24. LCP 25. DCMU 26.FNR 27. LHC 28. TP
_
。前者是在叶绿体的
中进行的，由若干酶所催化的化学反应。 ，原初电子受体是
。P680的原初电子供体是
，
5．在光合电子传递中最终电子供体是 6．水的光解是由
于1937年发现的。
和
7．在光合放氧反应中不可缺少的元素是 8．叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个：一个在 的最强吸收区在
。
。 ，另一个在
；类胡萝卜素吸收光谱
9． 一般来说， 正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素分子比例为 10．光合磷酸化有三个类型：
11．光合作用中被称为同化能力的物质是 12．卡尔文循环中的CO2 的受体是 是
13．C4途径中CO2 的受体是 进行的，卡尔文循环是在 14．光合作用中，淀粉的形成是在 15．C4植物的CO2 补偿点比C3 植物 16．农作物中主要的C3植物有
等，CAM植物有 17．光呼吸的底物是 和
、
、
。
，最初产物是 中进行的。 、
和 和
， 叶黄素和胡萝卜素分子比例为
，通常情况下 。
。
占主导地位。
，最初产物是 ，催化羧化反应的酶 。C4植物的C4 途径是在 中
中进行的，蔗糖的形成是在 。 、 等。
等，C4 植物有
、
中进行的。
、 、
，光呼吸中底物的形成和氧化分别在 等这三种细胞器中进行的。
。
18．群体植物的光饱和点比单株
19．植物体内有机物质长距离运输的途径是
过
和
的运输。 和
→_ ，而胞内的运输则主要是通
20．有机物质运输的动力大致有 两种。
→ →韧皮 21．同化物质从绿色细胞向韧皮装载的途径，可能是从 筛管分子。
1
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22. 有机物的分配受 、 、 的影响，其中
、 组成。 起较重要的作用。 、 、 。 ， 23．有机物质向韧皮部装载属载体调节的过程，其依据是： 24．被子植物的韧皮部由 、 和 25. 青海、新疆等地的小麦千粒重比湖北地区的要高出10克以上，其主要原因是 因而 、 。 到 。有机物分配有 26. 有机物总的分配方向是由 和________________ 等四个特点。 27. 、 、 是细胞间物质运输的通道 28. 就源与库间的关系而言，在源大于库时，籽粒的增重受_______________ 的限制，库大于源时，籽
粒增重受__________________的影响。
29. _________是糖类运输的主要形式，其次还有______________、____________和_______________。 30. 植物体各器官竞争同化的能力是：果实________>_______>________>__________>____________。 31. 伴胞的功能有下列三方面：____________________、________________、____________________。 32. 影响光合作用的外界因素主要有____________、______________、_____________、_____________和
____________.。
33. RuBP羧化酶在_______________ 条件下起羧化作用，在_______________ 条件下起加氧酶作用。 四、选择题(单项或多项):
1．从进化角度看，在能够进行碳素同化作用的三个类型中，在地球上最早出现的是(
A．细菌光合作用
B．绿色植物光合作用
C. 化能合成作用
2．光合产物主要以什么形式运出叶绿体：( )
A．蔗糖 A．450nm的蓝光
B．淀粉 B．650nm的红光
C. 磷酸丙糖
C. 大于685nm的远红光
）
3．引起植物发生红降现象的光是( )
4．引起植物发生双光增益效应的两种光的波长是( )
A． 450nm B．650nm C.大于665nm 5．光合作用中释放的氧来源于( )
A．CO2
B．H2O
C.RuBP B．叶绿素b
）
C. CO2、H2O、ATP
）
C. 类胡萝卜素
6．叶绿体色素中，属于作用中心色素的是( )
A. 少数特殊状态的叶绿素a
7．指出下列三组物质中。哪一组是光合碳同化所必须的：（
A. 叶绿素、类胡萝卜素、CO2
B．CO2、NADPH2、ATP
8．发现光合作用固定CO2 的C4途径的植物生理学家是：（
A．Hatch A．有抑制作用
B．Calvin B．有促进作用
C. Arnon C. 无作用
9．光呼吸调节与外界条件密切相关，氧对光呼吸( )
10．光合作用吸收的CO2 与呼吸作用释放的CO2 达到动态平衡时，此时外界的CO2浓度称为：（
A．CO2 饱和点
B．O2 饱和点
C. CO2 补偿点
）
11．在高光强、高温及相对湿度较低的条件下，C4 植物的光合速率：（
A. 稍高于C3植物 A．等于光补偿点 五、简答题:
1．植物的叶片为什么是绿色的？秋天树叶为什么会呈现黄色或红色？ 2．简要介绍测定光合速率的三种方法及原理？ 3．简述叶绿体的结构和功能。
2
B．远高于C3植物 B．大于光补偿点
C.低于C3植物 ）
C. 小于光补偿点
）
12．维持植物正常生长所需的最低日光强度应：（
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4．光合作用的全过程大致分为哪三大步骤？ 5．光合作用电子传递中，PQ有什么重要的生理作用? 6．应用米切尔的化学渗透学说解释光合磷酸化机理。
7．C3 途径是谁发现的？分哪几个阶段？每个阶段的作用是什么？ 8．C3 途径的调节方式有哪几个方面？ 9．简述CAM植物同化CO2 的特点。
10.作物为什么会出现“午休”现象？如何减轻植物的“午休”？ 11. 右图为光强-光合曲线，请分别指出图中B、F两点，OA、AC和
DE线段，CD曲线，以及AC斜率的含义？
12.如何证明高等植物的同化物长距离运输是通过韧皮部途径的？ 13.如何理解蔗糖是高等植物韧皮部光合同化物运输的主要形式？ 14.试述同化物韧皮部装载的途径。 15.试述同化物分配的一般规律。
２
16.马铃薯的一块茎和植株相连的韧皮部横断面面积为0.0042cm ， 块
茎经100d生长，鲜重为200g，其中25%为有机物，计算比集转运速率。 17.高等植物的碳同化途径有几条? 哪条途径才具备合成淀粉等光合产物的能力? 18.为什么“树怕剥皮”？
19.如何证实光合作用中释放的O2 来自水? 六、论述题:
1. 试评价光呼吸的生理功能。
2.如何解释C4植物比C3 植物的光呼吸低？
3. 影响光能利用率的因素有哪些? 提高植物光能利用率的途径和措施有哪些？ 4. 试述环境因素对有机物质运输的影响？ 5. 试述作物产量形成的库－源关系。
6. 何谓压力流动学说？实验依据是什么？该学说还有哪些不足之处？
参考答案：
一、名词解释
1．光合色素：指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等。 2．原初反应：包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变，即由光所引起的氧化还原过程。
3．红降现象：当光波大于685nm时，虽然仍被叶绿素大量吸收，但量子效率急剧下降，这种现象被称为红降现象。 4．爱默生效应：如果在长波红光（大于685nm）照射时，再加上波长较短的红光（650nm），则量子产额大增，比 分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高。
5．光合链：即光合作用中的电子传递。它包括质体醌、细胞色素、质体蓝素、铁氧还蛋白等许多电子传递体，当然
+
还包括光系统I和光系统II的作用中心。其作用是水的光氧化所产生的电子依次传递，最后传递给NADP 。光
合链也称Z链。
6．光合作用单位：结合在类囊体膜上，能进行光合作用的最小结构单位。 7．作用中心色素：指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。
8．聚光色素：指没有光化学活性，只能吸收光能并将其传递给作用中心色素的色素分子。聚光色素又叫天线色素。 9．希尔反应：离体叶绿体在光下所进行的分解水并放出氧气的反应。
10．光合磷酸化：叶绿体（或载色体）在光下把无机磷和ADP转化为ATP，并形成高能磷酸键的过程。
11．光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气，放出CO2 的过程。光呼吸的主要代谢途径就是乙醇酸的氧化，乙醇
酸来源于RuBP的氧化。光呼吸之所以需要光就是因为RuBP的再生需要光。
12．光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2 和呼吸过程中放出的CO2 等量时的光照强度。 13．CO2 补偿点：当光合吸收的CO2 量与呼吸释放的CO2量相等时，外界的CO2 浓度。 14．光饱和点：增加光照强度，光合速率不再增加时的光照强度。
15．光能利用率：单位面积上的植物光合作用所累积的有机物所含的能量，占照射在相同面积地面上的日光能量的百分比。
3
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16.光合速率(photosynthetic rate )：单位时间单位叶面积吸收CO2的量(或释放O2 的量)。 17.叶面积系数(leaf area index ,LAI )：绿叶面积与土地面积之比(LAI)。
18.压力流动学说(pressure flow theory )：其基本论点是有机物在筛管中隨着液体的流动而移动，这种液体
流动的动力是由于输导系统两端的压力势差引起的。
19.细胞质泵动学说(cytoplasmic pumping theory )：该学说认为，筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝，形成 胞纵连束，纵贯筛管分子，在束内呈环状的蛋白质反复地、有节奏的收缩与舒张，把细胞质长距离泵走，糖分 随之流动。
20.代谢源(metabolic source )与代谢库(metabolic sink )：代谢源是指产生和供应有机物质的部位与器官。 代谢库是指贮藏与消耗有机物质的部位与器官。
21.比集转运速率（specific mass transfer rate ,SMTR）：指在单位时间内，通过单位韧皮部横截面积的有机物 质的量。
22.P-蛋白(P - protein )：亦称韧皮蛋白(phloem - protein)。是在细胞质中存在的构成微管结构的蛋白质， 可以利用ATP的能量，推动微管的收缩，从而推动物质的长
23.有机物质装载(organic matter loading )：指同化物从筛管周围的叶源细胞装载到筛管中的过程。 24.有机物质卸出(organic matter unloading) ：指同化物从筛管卸出到库细胞的过程。
25 收缩蛋白学说(contractile protein theory )：该学说认为，筛管分子的内腔有一种由微纤丝相连接的网状
结构，微纤丝由收缩蛋白的收缩丝组成。收缩蛋白分解ATP，将化学能转化为机械能，通过收缩与舒张进行同化 物的长距离运输。
26.磷酸运转器(phosphate translocator )：位于叶绿体内膜上承担输出磷酸丙糖和输入Pi的运转器。 27.转移细胞(transfer cells )：在共质体与质外体的交替运输过程中，有一种特化的细胞起运转过渡作用。这
种细胞的细胞壁与质膜向内延伸，形成许多皱褶，扩大了物质转移的表面，有利于物质在细胞间的转移。这 种细胞称转移细胞。
28.生长中心(growth center )：指生长旺盛，代谢强的部位。如茎生长点。
29.库－源单位(source-sink unit )：源的同化产物主要供给相应的库。相应的源与库以及二者之间的输导系统， 共同构成一个源－库单位。
30.供应能力(supply ability )：指源内有机物质能否输出以及输出多少的能力。 31.竞争能力(compete ability )：指库中能否输入同化物以及输入多少的能力。
32.运输能力(transport ability )_：指有机物质输出和输入部分之间的网络分布、畅通程度及距离远近。 二、缩写符号翻译:
_
1.Fe-S—铁硫蛋白； 2.Mal—苹果酸； 3.0AA—草酰乙酸； 4.BSC—维管束鞘细胞； 5.CFl Fo—偶联因子复合物；
＋
6.NAR—净同化率；7.PC—质体蓝素；8.,CAM—景天科植物酸代谢；9.NADP —氧化态辅酶Ⅱ；10.Fd—铁氧还蛋白； 11.PEPCase—PEP羧化酶；12.RuBPO—RuBP加氧酶；13.P680—吸收峰波长为680nm的叶绿素a； 14.PQ—质体醌； 15.PEP—磷酸烯醇式丙酮酸； 16.PGA—3-磷酸甘油酸； 17.Pn—净光合速率； 18.Pheo—去镁叶绿素； 19.PSP—光合磷酸化； 20.RuBP—l,5-二磷酸核酮糖； 21.RubisC(RuBPC)—RuBP羧化酶； 22.Rubisco(RuBPCO)—RuBP羧化酶/加氧酶
23.LSP-光饱和点; 24. LCP-光补偿点;
27. LHC-聚光色素复合体;
＋ 25. DCMU-二氯苯基二甲基脲，敌草隆； 26.FNR-铁氧还蛋白- NADP 还原酶;
28. TP-磷酸丙糖; 29. PSI-光系统 I; 30. PSII-光系统I 33. SE-CC-筛管分子-伴胞复合体 三、填空题 :
1．叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素、细菌叶绿素
34.SC-蔗糖载体 carrier)
31. SMTR-比集转运速率; 32. SMT-比集运量;
2．d-氨基酮戊二酸 原叶绿素酸酯 叶绿素酸酯
4．PC Fd Z Pheo
9．3：1 2：1
5．H2O NADP
+
3．光反应 暗反应 基粒类囊体膜（光合膜） 叶绿体间质 6．希尔（Hill）
7．氯 锰
8．红光区 紫光区 蓝光区
10．非循环式光合磷酸化 循环式光合磷酸化 假循环式光合磷酸化 非循环式光合磷酸化 11．ATP NADPH
12．核酮糖1，5一二磷酸（RuBP） 3-磷酸甘油酸（PGA） 核酮糖1，5-二磷酸羧化酶（RuBPC）
14．叶绿体 细胞质
15．低 18．高
13．烯醇式磷酸丙酮酸（PEP） 草酰乙酸 维管束鞘细胞 叶肉细胞 16．水稻 棉花 小麦 甘蔗 玉米 高梁 19. 韧皮部筛管 扩散作用 原生质环流
17．乙醇酸 叶绿体 线粒体 过氧化物体 20.渗透动力 代谢动力
4
21. 共质体 质外体 共质体
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22.供应能力 运输能力 竞争能力 竞争能力 24.筛管 伴胞 韧皮薄壁细胞
23.对装载物质有选择性 必须供给能量 具有饱和动力学特点
25. 白天光照强 夜间温度较低 光合速率高
27.胞间连丝
30花 蕾 茎 叶 根
26. 源 库 就近供应 同侧运输 优先供应生长中心 可再分配利用 28. 籽粒本身容积 同化物供应不足 29.蔗糖 棉籽糖 水苏糖 毛蕊花糖 31.为筛管提供结构物质 提供信息物质RNA 维持筛管分子间的渗透平衡 32.光照 二氧化碳 温度 水分 矿质元素 四、选择题 :
1．A 2．C 3．C 4．B、C 5．B 6．A 7．B 8．A 9．B 10．C 11．B 12．B 五、问答题 :
1．植物的叶片为什么是绿色的？秋天树叶为什么会呈现黄色或红色？
答：光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收很少，所以植物的时片呈绿色。秋天树叶变黄是由于低温抑制 了叶绿素的生物合成，已形成的叶绿素也被分解破坏，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。至于红叶，是 因为秋天降温，体内积累较多的糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成较多的花色素，叶子就呈红色。 2．简要介绍测定光合速率的三种方法及原理？
答：测定光合速率的方法: 1）改良半叶法：主要是测定单位时间、单位面积叶片干重的增加量； 2）红外线 CO2 分析法，其原理是CO2 对红外线有较强的吸收能力，CO2量的多少与红外线降低量之间有一线性关系； 3）氧电 极法：氧电极由铂和银所构成，外罩以聚乙烯薄膜，当外加极化电压时，溶氧透过薄膜在阴极上还原，同时产生扩 散电流，溶氧量越高，电流愈强。 3．简述叶绿体的结构和功能。
答： 叶绿体外有两层被膜，分别称为外膜和内膜，具有选择透性。叶绿体膜以内的基础物质称为间质。间质成 分主要是可溶住蛋白质（酶）和其它代谢活跃物质。在间质里可固定CO2 形成和贮藏淀粉。在间质中分布有绿色的基 粒，它是由类囊体垛叠而成。光合色素主要集中在基粒之中，光能转变为化学能的过程是在基粒的类囊体质上进行的。 4．光合作用的全过程大致分为哪三大步骤？
答：1）光能的吸收传递和转变为电能过程。 2）电能转变为活跃的化学能过程。 3）活跃的化学能转变为稳定 的化学能过程。
5．光合作用电子传递中，PQ有什么重要的生理作用？
答：光合电子传递链中质体醌数量比其他传递体成员的数量多好几倍，具有重要生理作用：
1）PQ具有脂溶性，在类囊体膜上易于移动，可沟通数个电子传递链，也有助于两个光系统电子传递均衡运转。 2）伴随着PQ的氧化还原，将2H 从间质移至类囊体的膜内空间，既可传递电子，又可传递质子，有利于质子 动力势形成，进而促进ATP的生成。
6．应用米切尔的化学渗透学说解释光合磷酸化机理。
答：在光合链的电子传递中，PQ可传递电子和质子，而FeS蛋白，Cytf等只能传递电子，因此，在光照下PQ 不断地把接收来的电子传给FeS蛋白的同时，又把从膜外间质中获得的H 释放至膜内，此外，水在膜内侧光解也释
+ + +
放出H ，所以膜内侧H 浓度高，膜外侧H 浓度低，膜内电位偏正，膜外侧偏负，于是膜内外使产主了质子动力势差
+
+
（Dpmf）即电位差和pH差，这就成为产生光合磷酸化的动力，膜内侧高化学势处的H 可顺着化学势梯度，通过偶联 因子返回膜外侧，在ATP酶催化下将ADP和Pi合成为ATP。 7．C3途径是谁发现的？分哪几个阶段？每个阶段的作用是什么？ 答：C3途径是卡尔文（Ca1vin）等人发现的。可分为二个阶段：
1）羧化阶段，CO2 被固定，生成3-磷酸甘油酸，为最初产物；
2）还原阶段：利用同化力（NADPH、ATP）将3-磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛---光合作用中的第一个三碳糖； 3）更新阶段，光合碳循环中形成的3-磷酸甘油醛，经过一系列的转变，再重新形成RuBP的过程。
8．C3途径的调节方式有哪几个方面？
答： 1）酶活化调节：通过改变叶的内部环境，间接地影响酶的活性。如间质中pH的升高，Mg 浓度升高，可激
活RuBPCase和Ru5P激酶。
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2）质量作用的调节，代谢物的浓度可以影响反应的方向和速率。
3）转运作用的调节，叶绿体内的光合最初产物--磷酸丙糖，从叶绿体运到细胞质的数量，受细胞质里的Pi 数量所控制。Pi充足，进入叶绿体内多，就有利于叶绿体内磷酸丙糖的输出，光合速率就会加快。
9．简述CAM植物同化CO2 的特点。
答：这类植物晚上气孔开放，吸进CO2，在PEP羧化酶作用下与PEP结合形成苹果酸累积于液泡中。白天气孔关 闭，液泡中的苹果酸便运到细胞质，放出CO2参与卡尔文循环形成淀粉等。 10．作物为什么会出现“午休”现象？如何减轻植物的“午休”？
答：植物种类不同、生长条件不同，造成光合“午休”的原因也不同。有以下几种原因： 1) 中午水分供给 不足、气孔关闭。 2) C02 供应不足。 3) 光合产物淀粉等来不及分解运走，累积在叶肉细胞中，阻碍细胞内 C02 的运输。4)中午时的高温低湿降低了碳同化酶的活性。5）生理钟调控。
光合“午休”是植物中的普遍现象，也是植物对环境缺水的一种适应方式。但是“午休”造成的损失可达 光合生产30%，甚至更多，在生产上可采用适时灌溉、选用抗旱品种、增强光合能力、遮光等措施以缓和“午睡” 程度。
11、下图为光强-光合曲线，请分别指出图中B、F两点，OA、AC和DE线段，CD曲线，以及AC斜率的含义？
答： B点为光补偿点， F点为光饱和点， OA线段为暗呼吸速率， AC线段为光强-光合曲线的比例阶段，DE线段为光强-光合曲线的 饱和阶段，CD曲线为比例阶段向饱和阶段的过渡阶段，AC斜率即 为光强-光合曲线的比例阶段斜率，可衡量光合量子产量。
12.如何证明高等植物的同化物长距离运输是通过韧皮部途径的？ 答：可用以下实验证明同化物的运输途径是由韧皮部担任的：
1) 环割试验 剥去树干(枝)上的一圈树皮(内有韧皮部),这样阻断了叶片形成的光合同化物的向下运输，而 导致环割上端韧皮部组织因光合同化物积累而膨大，环割下端的韧皮部组织因得不到光合同化物而死亡。
2) 放射性同位素示踪法 让叶片同化14CO2， 数分钟后将叶柄切下并固定， 对叶柄横切面进行放射性自显影， 可看出14CO2标记的光合同化物位于韧皮部。
13..如何理解蔗糖是高等植物韧皮部光合同化物运输的主要形式？
答：蔗糖是韧皮部运输物质的主要形式,其原因可能是： 1)蔗糖是非还原糖，化学性质比还原糖稳定。 2)蔗糖水解时能产生相对高的自由能。
3)蔗糖分子小、移动性大，运输速率高，适合进行长距离的韧皮部运输。 14.试述同化物韧皮部装载的途径。
答：同化物从周围的叶肉细胞转运进韧皮部SE-CC复合体的过程中存在着两种装载途径：
1) 质外体装载途径 光合细胞输出的蔗糖进入质外体后通过位于SE-CC复合体质膜上的蔗糖载体逆浓度梯
度进入伴胞，最后进入筛管的过程。
2) 共质体装载途径 光合细胞输出的蔗糖通过胞间连丝顺蔗糖浓度梯度进入伴胞或中间细胞，最后进入
筛管的过程。
15.试述同化物分配的一般规律。
答：1) 同化物分配的总规律是由源到库 由某一源制造的同化物主要流向与其组成源-库单位中的库。多个代
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谢库同时存在时，强库多分，弱库少分，近库先分，远库后分。
2) 优先供应生长中心 各种作物在不同生育期各有其生长中心，这些生长中心通常是一些代谢旺盛、生长 速率快的器官或组织，它们既是矿质元素的输入中心，也是同化物的分配中心。
3) 就近供应 一个库的同化物来源主要靠它附近的源叶来供应，随着源库间距离的加大，相互间供求程度 就逐渐减弱。一般说来，上位叶光合产物较多地供应籽实、生长点；下位叶光合产物则较多地供应给根。 4) 同侧运输 同一方位的叶制造的同化物主要供给相同方位的幼叶、花序和根。
16.马铃薯的一块茎和植株相连的韧皮部横断面面积为0.0042cm ，块茎经100d生长，鲜重为200g，其中25%为有 机物，计算比集转运速率。
答：比集转运速率= 运转的干物质量/(韧皮部横切面积×时间)
2 -1 -2 -1
=(200g×0.25)/(0.0042cm ×24h·d ×100d)≈4.96(g·cm ·h )
２
17.高等植物的碳同化途径有几条? 哪条途径才具备合成淀粉等光合产物的能力?
答：有三条：卡尔文循环、C4途径和景天科植物酸代谢途径。只有卡尔文循环具备合成淀粉等光合产物的能力，
而C4途径和景天科酸代谢途径只起到固定和转运CO2 的作用。
18.为什么“树怕剥皮”？
答：因为根系需要地上部供应有机营养，而叶片制造的有机物质正是通过韧皮部向下运输的。树剥皮后，韧皮 部被破坏，影响了有机物质的运输，时间一长就会影响根系的生长，进而影响地上部的生长。 19.如何证实光合作用中释放的O2来自水?
答：以下三方面的研究可证实光合作用中释放的O2来自水。
1) 尼尔(C.B.Van Niel)假说 尼尔将细菌光合作用与绿色植物的光合作用加以比较，提出了以下光合作 用的通式： CO2 + 2H2A 光 光养生物 (CH2O) + 2A + H2O
这里的H2A代表一种还原剂，可以是H2S、有机酸等，对绿色植物而言，H2A就是H2O，2A就是O2。
2) 希尔反应
希尔(Robert.Hill)发现在叶绿体悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使
水分解而释放氧气： 4Fe3＋＋ 2H2O 光 破碎的叶绿体 4Fe2＋＋ 4H＋＋Ｏ２
这个反应称为希尔反应。此反应证明了氧的释放与CO2还原是两个不同的过程，O2的释放来自于水。
18 18 18
3) O的标记研究 用氧的稳定同位素 O标记H2O或CO2 进行光合作用的实验，发现当标记物为H2 O时，释 18 18
放的是 O2，而标记物为C O2 时，在短期内释放的则是Ｏ2。这清楚地指出光合作用中释放的Ｏ2来自于 H2O。 18 CO2+ 2H2 O 光 光合细胞 （CH2O)+ 18 O2 + H2O
六、论述题:
1. 试评价光呼吸的生理功能。
答：光呼吸是具有一定的生理功能的，但也有害处。
1) 回收碳素： 通过C2循环可回收乙醇酸中3/4的碳素 (2个乙醇酸转化1个PGA，释放1个CO2)。 2) 维持C3 光合碳循环的运转： 在叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低时， 光呼吸释放的CO2 能被C3 途径再利用， 以维持C3光合碳循环的运转。
3) 防止强光对光合机构的破坏：在强光下，光反应中形成的同化力会超过暗反应的需要，叶绿体中 NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高，由光激发的高能电子会传递给O2，形成超氧阴离子自由基O2 ，O2 对光合机 构具有伤害作用，而光呼吸可消耗过剩的同化力和高能电子，减少O2 的形成，从而保护光合机构。
4) 消除乙醇酸：乙醇酸对细胞有毒害作用，它的产生在代谢中是不可避免的。光呼吸是消除乙醇酸的代谢， 使细胞免受伤害。另外，光呼吸代谢中涉及多种氨基酸的转化过程，它可能对绿色细胞的氮代谢有利。 有害方面：减少了光合产物的形成和累积，不仅不能贮备能量，还消耗大量能量。 2．如何解释C4植物比C3 植物的光呼吸低？
答：C3植物PEP羧化酶对CO2亲和力高，固定CO2的能力强，在叶肉细胞形成C4二羧酸之后，再转运到维管束鞘细 胞，脱羧后放出CO2，就起到了CO2 泵的作用，增加了CO2浓度，提高了RuBP羧化酶的活性，有利于CO2 的固定和还原， 不利于乙醇酸形成，不利于光呼吸进行，所以C4植物光呼吸测定值很低。 而C3 植物，在叶肉细胞内固定CO2，叶肉细
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福建农林大学09级植保、茶学、农学、农资专业《植物生理学》自测题及参考答案 复习材料之五
胞的CO2 /O2的比值较低，此时，RuBP加氧酶活性增强，有利于光呼吸的进行，而且C3 植物中RuBP羧化酶对CO2 亲和 力低，光呼吸释放的CO2 ，不易被重新固定。
3.影响光能利用率的因素有哪些? 提高植物光能利用率的途径和措施有哪些？ 答：影响光能利用率的因素大体有以下几方面：
1） 光合器官捕获光能的面积占土地面积的比例，作物生长初期植株小，叶面积不足，日光的大部分直射于地 面而损失。 2）光合有效幅射照射能占整个辐射能的比例只有53%，其余的47%不能用于光合作用。 3）照射到光合 器官上的光不能被光合器官全部吸收，要扣除反射、透射及非叶绿体组织吸收的部分。4） 吸收的光能在传递到光 合反应中心色素过程中会损失，如发热、发光的损耗。5）光合器将光能转化为同化力，进而转化为稳定化学能过程 中的损耗。 6）光、暗呼吸消耗以及在物质代谢和生长发育中的消耗。7) 内外因素对光合作用的影响 ，如作物在 生长期间，经常会遇到不适于作物生长与进行光合的逆境，如干旱、水涝、低温、高温、阴雨、缺CO2、缺肥、盐渍、 病虫草害等。在逆境条件下，作物的光合生产率要比顺境下低得多，这些也会使光能利用率大为降低。
提高植物光能利用率的途径和措施：
1) 增加光合面积： ① 合理密植； ② 改善株型。
2) 延长光合时间： ① 提高复种指数； ② 延长生育期； ③ 补充人工光照。
3) 提高光合速率： ① 增加田间CO2浓度；② 降低光呼吸； ③ 减缓逆境对光合的抑制作用；
④ 减轻光合午休；
4. 试述环境因素对有机物质运输的影响？
答：环境因素水分、光照、温度、矿质等，对同化物的运输均有较大的影响。
温度：糖的运输速率以20℃～30℃最快，高于或低于这个温度范围，运输速率下降。 光照：可以通过光合作用，影响同化物的运输与分配。功能叶白天的输出率高于夜间。 水分：水分胁迫使水势降低，光合降低，叶片中可运态蔗糖的浓度降低，影响输出速率。 矿物质：如N、P、K、B等都会对有机物质的运输产生影响。
N：N多，营养生长过旺，不利于物质向产品器官输出；N少则会引起叶片的早衰，C/N比适中对运输有利。 P：P可以促进光合，促进可运态蔗糖浓度的提高，促进ATP的合成，所以可以促进物质的运输。 K：K能促进库内蔗糖向淀粉的转化，维持库源两端的压力差，有利于物质的运输。 B：B与糖结合成复合物，有利于透过质膜，从而有利于物质的运输。 5. 试述作物产量形成的库－源关系。
答：作物产量形成的库-源关系有三种类型：1）源限制型； 2）库限制型； 3）源库协调型。源与库共同存在 于一个统一体中，两者相互依赖、相互制约。要高产不仅需要有大的源与大的库，还要源与库的协调统一。同时， 库大会促进源，源大会促进库；库小会抑制源，源小会抑制库。两者相互依赖、相互制约。适当地增源或增库以及 协调二者之间的关系，都会达到增产的效果。
6. 何谓压力流动学说？实验依据是什么？该学说还有哪些不足之处？
答：又叫集流学说。其要点是同化物在SE－CC复合体内随着液流的流动而移动，而液流的流动是由于源库两端 之间SE－CC复合体内渗透作用所产生的压力势差而引起的。在源端（叶片），光合产物被不断地装载到SE－ CC 复合体中，浓度增加，水势降低，从邻近的木质部吸水膨胀，压力势升高，推动物质向库端流动；在库端，同化 物不断地从 SE－CC 复合体卸出到库中去，浓度降低，水势升高，水分则流向邻近的木质部，从而引起库端压力 势下降。于是在源库两端便产生了压力势差，推动物质由源到库源源不断地流动。
其实验依据是：1）溢泌现象表明，筛管内有正压力的存在；
2）在接近源、库的两端存在着糖的浓度梯度，这种梯度的大小与运输相一致； 3）生长素实验表明，生长素的运输能够随着筛管内集流流动。
其不足之处是：1）无法解释筛管中有机物质的双向运输问题；
2）物质在筛管进行集流运动，其运动速度很快，需要的压力差并非筛管两端的蔗糖浓度差所 能给出的。
⑤ 延缓早衰。
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