植物生理学

这是一张关于植物生理学的思维导图，全面且系统地梳理了植物生理学的各个关键领域，涵盖了植物生长物质、水分生理、矿质营养、光合作用、呼吸作用、同化物运输、生殖生理、成熟和衰老生理以及抗性生理等内容。

植物生理学

• 绪论
  • 植物生理学的定义
    • 研究植物生命活动规律及其机理的科学
  • 植物生理学的内容
    • 生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递和信号传导等三个方面
  • 植物生理学的任务
    • 研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机制，并将这些研究成果应用于植物生产实践中
  • 植物生理学的生产和发展
• 植物的水分生理
  • 植物对水分的需要
    • 植物的含水量
      • 植物种类不同，含水量不同
      • 同一植物不同器官和组织含水量不同
      • 同一植物同一组织和器官，在不同的生育期含水量不同
    • 植物体内水分存在状态
      • 束缚水
      • 自由水
    • 水分在植物生命活动中的作用
      • 植物对水分的需要：生理需水、生态需水
      • 水分在植物体内的生理作用
  • 植物对水分的吸收
    • 渗透式吸收
      • 渗透作用
      • 水势
      • 细胞渗透现象
      • 水分进入细胞的方式：水通道
    • 吸胀吸水
  • 根系吸水
    • 水分通过途径
      • 质外体途径、跨膜途径、共质体途径
    • 吸水动力途径
      • 主动吸水
      • 被动吸水
    • 植物根系的提水作用
    • 影响根系吸水的环境因素
      • 土壤水分、温度、通气状况、溶液浓度
  • 蒸腾作用
    • 生理意义和指标
      • 生理意义
        • 植物水分吸收和运输的主要动力
        • 植物矿质营养吸收和运输的主要动力
        • 能够维持植物的适当体温
        • 有利于光合作用
      • 指标
        • 蒸腾速率、蒸腾效率、蒸腾系数
    • 气孔蒸腾
      • 机理
        • 气孔运动与保卫细胞的结构特点密切相关
        • 气孔运动机制
    • 影响蒸腾作用的因素
      • 气孔因素
      • 环境因素
        • 光照、温度、CO2浓度、水分、风速
  • 合理灌溉的生理基础
    • 作物的需水规律
      • 不同作物具有不同需水量
      • 同一作物不同生育期需水量不同
    • 合理灌溉的指标
      • 形态指标：茎叶颜色、生长速率
      • 生理指标：叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势、气孔开度
    • 节水灌溉的方法
      • 喷灌、滴灌、调亏灌溉、控制性分根交替灌溉
• 植物的矿质营养
  • 植物必需的矿质元素
    • 灰分元素
    • 必需元素
      • 氢、碳、氧、钾、钙、镁、磷、硫、氯、铁、硼、锰、锌、铜、镍、钼
      • 判断标准：①不可缺少性；② 嗯不可替代性；③直接功能性
    • 植物必需矿质元素的生理作用
      • 构成植物体的重要成分
      • 对植物体的生命代谢活动起调节作用
      • 参与氧化还原反应
    • 作物缺乏必需矿质元素的诊断方法
      • N：植株矮小，叶小且早衰，分枝少，花少，产量低
      • S：缺绿，植株生长慢矮化，茎细，硬而脆
      • P：叶小，分枝减少植株矮小，叶色暗绿，产量低且品质差
      • K：茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差，叶色变黄，逐渐坏死
      • Ca：生长受抑制，出现多核细胞，严重时幼嫩器官坏死。
      • Mg：首先发生在老叶上，呈现缺绿，严重时叶尖坏死
      • Fe：首先在幼叶发病，呈黄白色，叶绿体基粒的数量和大小都会减少
      • Mn：表皮组织皱缩，叶脉间缺绿。锰肥过量时影响IAA含量，从而导致细胞壁伸展性降低。
      • Zn：脉间缺绿，抑制RNA合成，影响IAA生物合成。过量时根的生长和叶的扩展受阻
      • Cu：叶尖变白，叶片扭曲变窄，节间超短，小穗不能合成，植株丛生状。过量时抑制根的生长，伤害膜结构
      • Mo：首先叶缘坏死，植株生长受损，叶色淡，萎蔫，花的形成受抑制。
      • B：幼叶畸形、皱缩，茎叶变脆，花和果实形成受到抑制，根发育受抑制
      • Cl：萎蔫，叶片失绿。过量时叶尖或叶缘焦枯，叶早衰。
      • Ni：黄化坏死，有些种子不萌发
  • 细胞对矿质元素的吸收
    • 生物膜
      • 定义
        • 构成细胞的所有膜的总称，具有一定的结构和生理功能。
      • 结构特征
        • ①脂类以双分子层形式存在；②蛋白膜存在多样性；③膜的不对称性；④膜的流动性
      • 生物膜的功能
        • ①分室作用②生化反应的场所③能量转换的场所④吸收与分泌功能⑤识别与信息传递功能
  • 植物体对矿质元素的吸收
    • 植物吸收矿质元素的特点
      • 选择性；累积作用；吸收过程需要能量；存在基因差异
    • 根系对离子的吸收
      • 集流、扩散
    • 影响根部吸收离子的因素
      • PH、温度、通气状况、土壤溶液浓度
  • 合理施肥的生理基础
    • 合理追肥的指标
      • 形态指标：能够反映作物需肥情况的植株外部形态
      • 生理指标：叶片营养元素含量；酰胺含量；酶活性
    • 发挥肥效的措施
      • ①适当灌溉②适当深耕③改善光照条件④改进施肥方式
• 植物的光合作用
  • 光合作用的意义
    • 将无机物转变为有机物；将光能转变为化学能；保护环境和维持生态平衡
  • 叶绿体及其色素
    • 叶绿体的结构和成分
      • 多为椭圆形，由类囊体堆叠而成；化学组成为水、蛋白质、脂类、色素和无机盐
    • 光合色素的化学特性
      • 叶绿素类：叶绿素a(蓝绿色）、叶绿素b(黄绿色）。水溶性差，但溶于有机溶剂
      • 类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）。具有吸收和传递光能的作用，不参与光化学反应
    • 光合色素的光学特性
      • 叶绿素对红光（640-660nm)和蓝紫光（430-450nm)吸收最强
      • 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光（400-500nm）
  • 光合作用过程
    • 碳同化
      • C3途径，C4途径，景天酸代谢途径（CAM途径）
  • 光呼吸
    • 光呼吸的生理功能
      • 防治强光对光合器官的破坏；消除乙醇酸的毒害作用；维持C3途径的运转；参与氮代谢过程
  • 影响光合作用的因素
    • 外界条件对光合速率的影响
      • 光照、二氧化碳、温度、水分、矿质元素、光合作用日的变化
    • 内部因素对光合速率的影响
      • 叶片厚度、单位叶面积细胞数目、气孔数目、RuBP羧化酶、PEP羧化酶和叶绿素含量等
  • 植物对光能的利用
    • 植物的光能利用率
      • 单位地面上植物光合作用积累的有机物所含的能量占同一时间入射的日光能量的百分率
    • 提高光能利用率的途径
      • • 延长光合时间；增加光合面积；提高光合效率
• 植物的呼吸作用
  • 呼吸作用的概念和生理意义
    • 概念
      • 生活细胞内的有机物在一系列酶的催化下，逐步氧化分解，并释放能量的过程
    • 生理意义
      • 为植物生命活动提供所需的大部分能量；为其它有机物合成提供原料；提高植物抗病、抗伤害的能力
  • 呼吸作用的指标及影响因素
    • 呼吸作用的指标
      • 呼吸速率，呼吸商
    • 内部因素对呼吸速率的影响
      • 植物种类不同；同一植物不同器官或组织代谢不同；同一器官不同生长时期
    • 外界条件对呼吸速率的影响
      • 温度、氧气、CO2浓度、水分
  • 呼吸作用与农业生产
    • 呼吸作用与作物栽培
    • 呼吸作用与粮食贮藏
    • 呼吸作用与果蔬贮藏
• 植物同化物的运输
  • 同化物的运输系统
    • 短距离运输系统
      • 胞内运输和胞间运输
    • 长距离运输系统
      • 发生于器官之间，需要维管系统来完成
  • 同化物运输的形式、方向和速率
    • 形式
      • 蔗糖
    • 方向：源—库。双向运输
  • 韧皮部运输的机理
    • 压力流学说
      • 同化物随筛管液的流动是由输导系统两端的压力势差引起的（即源库两端的膨压差）
    • 胞质泵动学说
      • 由筛管内的韧皮蛋白（P蛋白）推动筛管汁液的流动
    • 收缩蛋白学说
      • 筛分子内腔的细胞质会产生蠕动，把胞质长距离泵走，糖分随之流动
    • 同化物的分布
      • 分配规律
        • 就近供应；同侧运输；优先供应生长中心；已分配的物质可再分配
• 植物生长物质
  • 生长素类（IAA）
    • 在植物体内的分布和运输
      • 分布
        • 大多集中在生长旺盛的部位
      • 运输
        • 极性运输，非极性运输
    • 生长素的生理作用
      • 促进伸长生长；促进插条不定根的形成；对调运养分的效应；
      • 引起单性结实，顶端优势，诱导雌花分化，与器官脱落有一定关系
  • 赤霉素类（GA）
    • 赤霉素的分布和运输
      • 分布
        • 幼芽、幼根、发育的幼果和种子
      • 运输
        • 双向运输
    • 赤霉素的生理作用和应用
      • 促进茎的生长伸长；诱导开花；打破休眠；促进雄花分化
      • 抑制成熟，延缓叶片衰老
  • 细胞分裂素类（CTK）
    • 细胞分裂素的分布和运输
      • 分布：进行细胞分裂的部位，如茎尖、根尖、未成熟的种子、萌发的种子、生长着的果实
      • 运输
        • 从根部合成处通过木质部运到地上部
    • 细胞分裂素的生理作用
      • 促进细胞分裂；促进芽的分化；促进侧芽发育，消除顶端优势；
      • 延迟叶片衰老，打破种子休眠
  • 乙烯（Eth）
    • 乙烯的分布、生物合成和代谢
      • 分布
        • 种子萌发、果实后熟、叶的脱落、花的衰老阶段
      • 生物合成的调节
        • 发育因素、环境因素； IAA可促进其产生，本身可调节自身生物合成
      • 代谢 前体：蛋氨酸（甲硫氨酸）
    • 乙烯的生理作用和应用
      • 改变生长习性；催熟果实；促进脱落和衰老；促进开花和增多雌花
      • 诱导次生物质的分泌、插条不定根形成，促进根的生长和分化
  • 脱落酸（ABA）
    • 分布
      • 根尖到茎尖到所有部位
    • 脱落酸的生理作用
      • 促进休眠；促进脱落；促进气孔关闭，增强抗逆性
  • 其它天然的植物生长物质
    • 油菜素甾醇类、茉莉酸、水杨酸、多胺
  • 植物生长调节剂
    • 植物生长促进剂
      • IAA可促进雌花发育；GA可促进雄花发育、营养生长；乙烯利可催熟果实
      • 促进细胞分裂、分化和伸长生长，或促进植物营养器官的生长和生殖器官的发育
    • 植物生长抑制剂
      • 抑制顶端分生组织生长，使植物丧失顶端优势，导致侧枝增多，叶片变小，影响生殖器官生长
      • 三碘苯甲酸可增加大豆分枝
    • 植物生长延缓剂
      • 具抗赤霉素作用的有机化合物，外施赤霉素可以逆转其抑制效应
      • 矮壮素可用来调控株型
• 植物的生长生理
  • 种子的萌发
    • 种子萌发的生理生化变化
      • 种子的吸水；呼吸作用的变化；
      • 核酸与酶的变化；贮藏物质的转化与利用；激素的变化
  • 植物生长的相关性
    • 根和地上部的相关性
      • 二者有营养物质和微生物生理活性物质的交流
    • 主茎和侧枝的相关性
      • 一般以为其产生于营养物质的供给与内源激素的调控有关
    • 营养生长和生殖生长的相关性
      • 前者对后者有增进关系和抑制关系，后者对前者主要表现为抑制关系
• 植物的生殖生理
  • 成花诱导
    • 春化作用
      • 低温诱导促进植物开花的作用
    • 光周期现象
      • 植物对白天和黑夜相对长度的变化发生反应的现象
  • 影响花器官形成的条件
    • 光周期条件；温度；栽培条件（水、肥）
  • 植物性别的分化
    • 环境条件的影响，化学调控
  • 受精生理
    • 花粉的成分、寿命和贮存
      • 成分
        • 外壁（纤维素），内壁（果胶质与纤维素）。均含有活性蛋白质
      • 花粉粒内含物：蛋白质，氨基酸
      • 寿命：与遗传因素和温度、湿度、光照、氧分压等环境因素有关
    • 柱头的生活能力
      • 表面有许多乳突细胞可容纳花粉粒，表皮细胞向外排泌黏性较大的油状物能黏着花粉酸性且含多硼，对花粉萌发有利
    • 外界条件对授粉的影响
      • 水分、温度、PH、糖类、矿质元素、激素维生素、群体效应
    • 受精后雌蕊的代谢变化
      • 雌蕊组织呼吸速率增加，对水分和矿质的吸收大大加强；生长素含量明显提高；
• 植物的成熟和衰老生理
  • 种子成熟生理
    • 生理生化变化
      • 呼吸速率；碳水化合物；油脂；蛋白质；内源激素
    • 影响种子成熟的外界条件
      • 光照；温度；空气相对湿度；土壤含水量；矿质营养
  • 果实成熟生理
    • 果实的生长
      • 生长规律、影响因素、单性结实
    • 呼吸跃变
      • 晚熟过程中，呼吸速率最初下降，然后突然上升，随即又急剧下降
    • 肉质果实成熟时的色、香、味变化
  • 植物休眠的生理
    • 衰老时的生理生化变化
      • 生物膜的破坏；蛋白质的变化；核酸的变化
      • 光合速率、呼吸速率下降
    • 影响衰老的条件
    • 植物衰老的原因
      • 主导因子
        • 乙烯；CTK和多胺；自由基和活性氧；
        • 光抑制和光氧化；黑暗与气孔关闭
      • 激素调控
        • CTK延缓衰老，Eth和ABA加速植物衰老
  • 植物器官的脱落
    • 环境因子对脱落的影响
      • 温度、氧气、水分、矿质元素、光照
    • 脱落与植物激素
      • 保花、保果；疏花、疏果；叶片脱落的调控
• 植物的抗性生理
  • 抗逆生理通论
    • 逆境对植物的伤害
    • 植物对逆境对适应
  • 植物的抗冷性
    • 植物对冻害的生理适应
      • 植株含水量下降；呼吸减弱；脱落酸含量增多；生长停止进入休眠；保护物质增多；抗冻基因表达产生抗冻蛋白
  • 植物的抗旱性
    • 干旱对植物的伤害
    • 作物抗旱的形态、生理特征
    • 提高作物抗旱性的途径
      • 抗旱锻炼；合理施肥；抗蒸腾剂；植物激素
  • 植物的抗涝性
    • 涝害对植物的伤害
    • 植物对涝害对适应
  • 植物的抗盐性
    • 盐胁迫对植物的伤害
    • 植物对盐胁迫的适应