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2014年五一高中生物联赛VIP班导学2-植物学


QBXT/JY/DX2014/4-2-1

清北学堂集中培训课程导学
(2014 年五一集中培训课程使用)

2014 年五一高中生物联赛 VIP 班导学
(第二次)

资料说明

本导学用于学员在实际授课之前,了解授课方向及重难点。同时还附上部分知识点的 详细解读。本班型导学共由

4 份书面资料构成。在 2014 年 4 月 10 日,公司还会发布相应 班型的详细授课大纲,敬请关注。

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2014-4-5 发布

清北学堂教学研究部

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2014 年五一高中生物联赛 VIP 班导学(第二次)
——植物学
植物形态解剖 .................................................................................... 3 植物生理 .......................................................................................... 16 植物的类群 ...................................................................................... 29 练习巩固 .......................................................................................... 35 全国竞赛考试纲要细目(植物学部分) ....................................... 51

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2014 年五一高中生物联赛 VIP 班导学(二)
——植物学

植物形态解剖
一.

一、竞赛中涉及的问题

在中学生物教学大纲中,已简单介绍了种子植物根、茎、叶、花、果实和种子的基本结 构。根据国际生物学奥林匹克竞赛(IBO)纲要和全国中学生生物学竞赛大纲(试行)的要 求, 有关种子植物组织和器官解剖的知识在各级竞赛中均要求掌握并能灵活运用, 因此必须 在原有的中学基础上拓展和提高。现分述如下: (一)植物的组织 1.分生组织 是由具分裂能力的细胞组成, 位于植物生长的部位, 根和茎的生长和加粗都与之有直接 关系。组成分生组织的细胞,其主要特点是:细胞体积较小,排列紧密,壁薄,细胞核相对 较大,细胞质较浓,一般没液泡或仅有分散的小液泡。 根据分生组织在植物体中的位置, 可分为顶端分生组织、 侧生分生组织和居间分生组织。 (1)顶端分生组织:位于茎与根主轴的和侧枝的顶端,它们的分裂活动可以使根和茎不 断伸长,并在茎上形成侧枝和叶,使植物体扩大营养面积。茎的顶端分生组织最后还将产生 生殖器官。 (2)侧生分生组织:位于根和茎的侧方周围部分,靠近器官的边缘。它包括形成层和木 形成层。形成层的活动能使根和茎不断增粗,以适应植物营养面积的扩大。木栓形成层的活 动是使长粗的根、 茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织。 侧生分生组织主要存在于裸 子植物和木本双子叶植物中。 草本双子叶植物中的侧生分生组织只有微弱的活力或根本不存 在,在单子叶植物中侧生分生组织一般不存在,因此,草本双子叶植物和单子叶植物的根和 茎没有明显的增粗生长。 (3)居间分生组织:是夹在多少已经分化了的组织区域之间的分生组织,它是顶端分生 组织在某些器官中局部区域的保留。 典型的居间分生组织存在于许多单子叶植物的茎和叶中, 如水稻、 小麦等禾谷类作物, 在茎的节间基部保留居间分生组织, 所以当顶端分化成幼穗后, 仍能借助于居间分生组织的活动,进行拔节和抽穗,使茎急剧长高。葱、蒜、韭菜的叶子剪 去上部还能继续伸长, 这也是因为叶基部的居间分生组织活动的结果。 落花生由于雌蕊柄基 部居间分生组织的活动, 而能把开花后的子房推入士中。 居间分生组织与顶端和侧生分生组 织相比,细胞持续活动的时间较短,分裂一段时间后,所有的细胞都完全转变成成熟组织。
二. 三. 四. 五. 六.

根据分生组织的来源和性质不同, 又可分为原分生组织, 初生分生组织和次生分生组织。 (l)原分生组织:是直接由胚细胞保留下来的,一般具有持久而强烈的分裂能力。植 物从个体发育开始直到生命终结为止,原分生组织连续地进行分裂。原分生组织位于根、茎 生长点的最顶端。 (2)初生分生组织:是由原分生组织刚衍生的细胞组成,这些细胞在形态上已出现了 最初的分化,但细胞仍具有很强的分裂能力,因此,它是一种边分裂、边分化的组织,也可 看做是由分生组织向成熟组织过渡的组织。 (3)次生分生组织:是由成熟组织的细胞经历生理和形态上的变化,脱离原来的成熟 状态(即反分化) ,重新转变而成的分生组织。如果把两种分类方法对应起来看,则广义的
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顶端分生组织包括原分生组织和初生分生组织, 而侧生分生组织一般属于次生分生组织类型, 其中木柱形成层是典型的次生分生组织。 2.成熟组织 分生组织衍生的大部分细胞,逐渐丧失分裂的能力,进一步生长和分化,形成的其他各种组 织,称为成熟组织或永久组织。成熟组织按功能分为保护组织、薄壁组织、机械组织、输导 组织和分泌结构。 (1) 保护组织: 是覆盖于植物体表起保护作用的组织, 它的作用是减少体内水分的蒸腾, 控制植物与环境的气体交换,防止病虫害侵袭和机械损伤等,保护组织包括表皮和周皮。 (2)薄壁组织:是植物体进行各种代谢活动的主要组织,光合作用、呼吸作用、贮藏作 用及各类代谢物的合成和转化都主要由它进行。 薄壁组织占植物体积的大部分, 如茎和根的 皮层及髓部、叶肉细胞、花的各部,许多果实和种子中,全部或主要是薄壁组织,其他多种 组织,如机械组织和输导组织等,常包埋于其中。薄壁组织是植物体组成的基础,是基本组 织的主要组成部分。此外,基本组织通常还包括厚角组织和厚壁组织。薄壁组织的细胞具有 薄的初生壁,细胞体积较大,且具有发达的细胞间隙,细胞内原生质生活的时间较长,细胞 分化程度较低,在一定部位和一定条件下,可以转化成为次生分生组织。根据薄壁组织的功 能不同,又可分为同化组织、贮藏组织、贮水组织和通气组织。 (3)机械组织:是对植物体起主要支持作用的组织。根据细胞结构的不同,可分为厚角 组织和厚壁组织两类。 ①厚角组织: 其细胞最明显的特征是细胞壁具有不均匀的增厚, 而且这种增厚是初生壁 性质的。壁的增厚通常在几个细胞邻接处的角隅上特别明显,故称厚角组织。但也有些植物 的厚角组织是细胞的弦向壁特别厚。 厚角组织与薄壁组织具有许多相似性, 除细胞壁的初生 性质外,厚角组织也是生活细胞,也经常发育出叶绿体,细胞亦具有分裂的潜能,在许多植 物中,它们能参与木栓形成层的形成。厚角组织分布于茎、叶柄、叶片、花柄等部位,根中 一般不存在。厚角组织的分布具有一个明显的特征,即一般总是分布于器官的外围,或直接 分布于表皮下, 或与表皮只隔开几层薄壁细胞。 在茎和叶柄中厚角组织往往成连续的圆筒或 分离成束,常在具有脊状突起的茎和叶柄中有棱的部分特别发达,例如在薄荷的方茎中,南 瓜、芹菜有棱的茎和叶柄中。在叶片中,厚角组织成束地位于较大叶脉的一侧或二侧。如下 图所示。
七.

八.

厚角组织分布的图解 A.在椴属木本茎中的分布 B.在南瓜属草本藤中的分布 C.在叶中的分布 1.厚角组织 2.韧皮部 3.木质部 4.脊 ②厚壁组织:它与厚角组织不同,细胞具有均匀增厚的次生壁,并且常常木质化。成熟 细胞的原生质体通常死亡分解,成为只留有细胞壁的死细胞。根据细胞的形态,厚壁组织可 分为石细胞和纤维两类。 (4)输导组织:是植物体中担负物质长途运输的主要组织。在植物中,水分的运输和有
九. 十.

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机物的运输,分别由两类输导组织来承担:一类为木质部,主要运输水分和溶解于其中的无 机盐;另一类为韧皮部,主要运输有机营养物质。 ①木质部: 由几种不同类型的细胞构成的一种复合组织, 它的组成包含管胞和导管分子、 纤维、薄壁细胞等。其中管胞和导管分子是最重要的成员,水和无机盐的运输通过它们来实 现。管胞和导管分子都是厚壁的伸长细胞,成熟时都没有生活的原生质体,次生壁均具有各 种式样的木质化增厚,在壁上呈现出环纹、螺纹、梯纹、网纹、孔纹的各种类型。但管胞和 导管分子在结构和功能上并不完全相同。 导管是由许多长柱形的细胞纵行连接而成。 这些细 胞幼时是生活的,成熟后原生质体解体消失,相接的根壁形成穿孔,成为一连通的管道。四 周的细胞壁木质化,并不均匀地加厚,因而形成各种类型的导管。管胞是单个细胞,末端楔 形,壁厚且木质化,其上具有缘纹孔,但不形成穿孔。在器官中纵向连接时,上下二细胞的 端都紧密地重叠,水分通过管胞壁上的纹孔,从一个细胞流向另一个细胞。导管专营输导功 能,管胞除具输导功能外,还兼有支持的功能。裸子植物运输水分和无机盐的主要是管胞, 但也有个别种类为导管,如买麻藤等。被子植物输送水分和无机盐的主要是导管,但也有个 别种类为管胞,如水青树等。导管及音胞的主要类型如下图所示。

管胞的主要类型和筛胞(左)及导管分子的类型(右) (左)A 环纹管胞 B 螺纹管胞 C 梯纹管胞 D 孔纹管胞 E 筛管 1.纹孔 2.筛域 (右)A 环纹 B 螺纹 C 梯纹 D 网纹 E 孔纹 ②韧皮部:也是一种复合组织,包含筛管分子或筛胞、伴胞、薄壁细胞、 纤维等不同类型的细胞,其中与有机物的运输直接有关的是筛管分子或筛胞。 筛管分子只具初生壁,壁的主要成分是果胶和纤维素。在它的上下端壁上 分化出许多较大的孔,称筛孔,具筛孔的端壁特称筛板。粗的原生质联络索穿 过筛孔使上下邻接的筛管分子的原生质体密切相连。筛管分子的侧壁具有许多 特化的初生纹孔场,称为筛域,其上的孔较一般薄壁细胞壁上初生纹孔场的孔 大,比胞间连丝更粗的原生质丝在此通过,这使筛管分子与侧邻的细胞有更密 切的物质交流。筛管分子具有生活的原生质体,但细胞核在发育过程中最后解 体,液泡膜也解体,细胞质中保留有线粒体、质体、P 一蛋白体和一部分内质 网。P 一蛋白体是大部分被子植物的筛管分子中特有的结构。筛管分子侧面通常与一个或一 列伴胞相毗邻,如右图所示,伴胞是与筛管分子起源于同一个原始细胞的薄壁细胞,伴胞具 有细胞核和各类细胞器, 与筛管分子相邻的壁上有稠密的筛域。 筛管的运输功能与伴胞的代 谢紧密相关。 裸子植物和蕨类植物中,一般没有筛管,运输有机物的分子是筛胞,它与筛管分子的主
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要区别在于筛胞的细胞壁上只有筛域,原生质体中也没有 P 一蛋白体。 (5) 分泌结构: 某些植物细胞能合成一些特殊的有机物或无机物, 并把它们排出体外、 细胞外或积累于细胞内,这种现象称为分泌现象。产生分泌物的细胞来源各异,形态多样, 有的单个分散于其他组织中,也有的集中分布,或特化成一定结构,统称为分泌结构。根据 分泌物是否排出体外,分泌结构可分成外部的和内部的分泌结构两大类。 ①外部的分泌结构:其普通的特征,是它们的细胞能分泌物质到植物体的表面。常见的 类型有腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器等。 ②内部的分泌结构:是指分泌物不排到体外的分泌结构,包括分泌细胞、分泌腔或分泌 道以及乳汁管。 (二)根的结构 1.根尖的结构 从根的顶端到着生根毛的一段叫做根尖,它由根冠、生长点(又叫分生区) 、伸长区和 根毛区(又叫成熟区)四部分构成,这四部分结构由于初中教材中较详细地做了介绍,这里 就不再重复。 2.根的初生结构 在根毛区或根毛区以上的横切面上,由外向内依次是表皮、皮层和中柱。因为它们都是 由根的初生分生组织经过生长分化所形成的,故称为根的初生结构。 (1)表皮:包围于根的最外面,细胞近似长方柱形,长径与根的纵轴平行,细胞壁薄, 内含大液泡,排列整齐,无胞间隙,一部分表皮细胞形成根毛。表皮具有吸收作用和保护作 用。 (2)皮层:位于表皮和中柱之间,一般由多层大型薄壁细胞组成。在根的结构中皮层 所占体积很大,排列疏松,胞间隙较大。它的功能是将表皮所吸收的水分和无机盐类转运到 中柱里去;同时将中柱内的有机养料输送出来。此外,在皮层细胞内,常常发现有很多淀粉 粒和其他营养物质,所以皮层还有贮藏作用。 皮层的最内层细胞, 即紧靠中柱的一层细胞, 称为内皮层, 细胞排列紧密, 没有胞间隙, 其主要特征是细胞壁以特殊方式增厚, 其中一种方式是每个细胞的径向壁和横向壁局部增厚 成为带状,并且栓质化。这种围绕细胞一周的特殊结构,叫做凯氏带。另一种增厚的方式是 大多数内皮层细胞的径向壁、横壁与内切向壁(向着维管柱的一面)均显著增厚并栓质化, 只有外切向壁不增厚。从横切面看,内皮层细胞的加厚胞壁呈马蹄形,因而失去了透水和通 气的能力。但其中有少数细胞仍保留着薄壁状态,成为水分和养料内外交流的推一通道。内 皮层细胞壁的特殊增厚, 对于控制根内液流的方向具有重要的意义。 内皮层的结构如下图所 示。

内皮层的结构 (左)根部分横切面,示内皮层的位置,在内皮层的壁上可见凯氏带 (右)3 个内皮层细胞的立体图解,示凯氏带在细胞壁上的位置 (3)中柱(维管柱) :内皮层以内所有的组织统称为中柱。它由中柱鞘、木质部和韧皮 部所组成。有些植物,例如许多单子叶植物,在中柱的中央有薄壁细胞(或厚壁细胞)组成 的髓。
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中柱鞘是中柱的最外层组织,向外紧贴着内皮层。它是由原形成层的细胞发育而成,长 期保持着潜在的分生能力,通常由一层薄壁细胞组成,也有由两层或多层细胞组成的,有时 也可能含有厚壁细胞。维管形成层(部分的) 、第一次木栓形成层、不定芽、侧根和不定根, 都可能由中往鞘的细胞产生。 中柱鞘以内是初生维管束, 主要包括初生木质部和初生韧皮部两部分。 根的初生木质部 一般位于中往的中心,并且有几个辐射状的棱角(即木质部脊,由原生木质部构成) ,在横 切面上呈星芒状。木质部脊的数量对同种植物是相对稳定的,但因不同植物而有差异。 根的初生木质部在发育过程中是由外向内逐渐发育成熟的, 故木质部脊的尖端是最初形 成的原生木质部,导管口径小,为环纹和螺纹导管。中心部分则是以后形成的后生木质部, 导管口径大, 为梯纹、 网纹和孔纹导管。 根的初生木质部这种由外向内渐次成熟的发育方式, 叫做外始式。这是根的初生木质部成熟的重要特点。 初生韧皮部位于初生木质部的辐射棱之间,与初生木质部相间排列(以此区分茎) 。因 此,初生韧皮部的数目与初生木质部相同,两者之间则为薄壁组织所隔开。初生韧皮部的发 育方式与初生木质部相同,也是外始式,即原生韧皮部在外侧,后生韧皮部在内侧。在被子 植物中,根的初生木质部由导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞组成;初生韧皮部由筛管、伴 胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞组成。根的结构如下图所示(以被子植物为例) 。

双子叶植物和单子叶植物根的横切面图解 3.侧根的形成 种子植物的侧根是从主根中柱鞘细胞分生出来的, 属于内起源。 侧根在中柱鞘上的产生, 常有一定的位置。通常只有在相对于初生木质部辐射棱的中柱鞘细胞才能产生侧根。所以, 根内有多少初生木质部的辐射棱,就可以在根的外围看到有相同数目纵行排列的测报产生。 例如蚕豆根有 4 个初生木质部辐射棱,其主根上便有 4 行侧根。但是有的植物,侧根的行数 可为初生木质部脊的倍数。此外还有少数植物,例如许多禾本科植物,其侧根是在与初生韧 皮部相对的中柱鞘都分发生的。 4.根的次生结构 大多数单子叶植物和少数双子叶植物的根, 寿命较短, 根的初生结构一直维持到植物体 死亡为止, 没有加粗生长。 而大多数双子叶植物和裸子植物, 特别是多年生的木本植物的根, 在完成初生生长以后,由于形成层的发生与活动,不断产生各种次生组织,使根的直径逐年 加粗,这种生长的方式,称为次生生长。由次生生长所产生的组织和结构,称为次生结构。 (1)形成层的发生及其活动:根的形成层是由初生木质部和初生韧皮都之间的薄壁细 胞恢复分生能力而形成的。 形成层的出现, 最初是从初生韧皮部内侧的一小部分薄壁细胞开 始恢复分生能力,然后逐渐扩展到左右两侧,并向外推移至中柱鞘。这时,位于初生木质部 束尖端的一部分细胞也恢复分生能力。 结果在初生木质部与初生韧皮部之间形成一个波浪形
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的形成层环。此后,各部分细胞进行着不等速的分裂,在初生韧皮部内侧的形成层细胞分裂 速度快,形成的次生木质部多;而在初生木质部辐射棱外侧的形成层细胞,则分裂速度慢, 从而使原来波浪形的形成层环变成为一个整齐的圆环。 以后形成层细胞的分裂活动基本上是 等速进行的,因而根的增粗也就显得均匀一致。形成层细胞除不断进行平周分裂,向外产生 次生韧皮部及向内产生次生木质部外,同时还进行垂周分裂,以扩大其周径。 次生木质部和次生韧皮部的组成成分基本上与初生木质部和初生韧皮部相同。 但在次生 结构中常产生一些径向排列的薄壁细胞, 称为维管射线, 横贯于次生木质部和次生韧皮部之 间,具有贮藏养分与横向运输的功能。 (2)木柱形成层的发生及其活动:在形成层进行次生生长的过程中,中柱鞘以外的皮 层和表皮因中柱不断地扩大而被胀破。与此同时,中柱鞘的薄壁细胞便恢复分生能力,形成 木柱形成层。木柱形成层的活动与形成层活动相似,也是行平周分裂,不断向内向外产生新 细胞。向外产生的组织称为木栓,向内形成的几层薄壁细胞,称为栓内层。木柱是由多层径 向排列、紧密整齐的细胞组成,细胞成熟后,细胞壁栓质化,原生质体解体,死亡的细胞内 充满空气。 木栓层由于胞壁栓质化而隔绝了皮层与中柱之间的联系和物质的流通, 所以当木 栓形成后,木柱外周的组织由于养料供给断绝而死亡。由木栓、木柱形成层和检内层共同组 成周皮,代替了原来的表皮行使保护机能。根形成层的发生及其活动情况,如图下所示。

A

B

C

D

A.形成层尚未发生 D.形成层呈圆环形 (三)茎的结构 双子叶植物和单子叶植物茎的结构在组织的排列上有所不同,如下图所示。 1.双子叶植物茎的初生结构 该结构是由茎的顶端分生组织通过细胞分裂、 生长和分化所形成的各种组织。 它同根的 初生结构一样,也分表皮、皮层和中柱三个部分。 (1)表皮:通常由一层扁平细胞组成,细胞形状比较规则,排列紧密,无胞间隙。表 皮细胞的外壁常增厚,表面常有角质层和表皮毛,有的还有蜡质。这些结构都有加强保护的 功能。

根形成层发生的各阶段图解 B.形成层片段发生 C.形成层呈波浪形

双子叶植物和单子叶植物茎的横切面图解
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(2)皮层:表皮以内为皮层,由多层薄壁细胞组成。但一般不及根的皮层发达,有明 显的胞间隙。靠近外面的薄壁细胞常含叶绿体,因而幼茎常呈绿色。茎的皮层常具有厚角组 织, 这些组织或成束出现, 使茎显出棱条, 如唇形科植物; 或连成圆筒, 环绕在表皮的内侧, 如葫芦科植物;还有的植物在皮层中具有纤维或石细胞。有些草本植物(如南瓜、蚕豆)的 茎中,皮层最内一层细胞会有许多淀粉粒,被称为淀粉鞘。 (3)维管柱:双子叶植物茎的维管柱为皮层以内的所有组织,包括初生维管束、髓和 髓射线等部分。 维管柱内最重要的部分是初生维管束,常成束存在,多排列成环状。每个纸管束由初生 韧皮部、形成层和初生本质部组成。大多数是初生韧皮部在外侧,初生木质部在内侧,即初 生木质部和初生韧皮部内外并列的排列方式 (称为外韧维管束) , 如向日葵、 蓖麻、 苜蓿等。 茎中初生木质部被夹在内外韧皮部间的一种排列方式, 称双韧维管束。 这类维管束常见于葫 芦科(南瓜) 、旋花科(甘薯) 、茄科(番茄) 、夹竹桃科(夹竹桃)等植物的茎中,其中以 葫芦科茎中的较为典型。在双韧维管束中,内韧皮部与初生木质部间不存在形成层,或有极 微弱的形成层。周韧纸管束是木质部在中央,外由韧皮部包围的一种排列方式。周韧维管束 通常多见于藻类植物的茎中,在被子植物中少见,如大黄、酸模等植物茎中的维管束。有些 双子叶植物花丝的维管束也是周韧维管束。 周木维管束是韧皮都在中央, 外由木质部包围的 一种排列方式。 周木维管束在单子叶和双子叶植物茎中都存在。 前者如香蒲和鸢尾的茎和莎 草、铃兰的地下茎内的维管束,后者如家科和胡椒科植物的一些茎内的维管束。值得注意的 是,在一种植物的茎中有的可存在两种类型的维管束,例如单子叶植物龙血树的茎,初生维 管束是外韧维管束,次生维管束是周木维管束。如下图所示。

龙血树茎的横切面,示次生加厚 A.茎中只有初生维管束 B.茎中已形成次生维管束 C.一部分茎的横切面,示次生 周木维管束 1.皮层 2.初生维管束 3.次生维管束 4.形成层 5.周木维管束 双子叶植物的初生韧皮部由筛管、伴胞、薄壁细胞和韧皮纤维组成。初生韧皮部的发育 顺序和根内的相同,也是外始式,即原生韧皮部在外侧,后生韧皮部在内侧;初生木质部由 导管、管胞、薄壁细胞和木纤维组成。它们的发育顺序是内始式的,与根中初生木质部的外 始式发育相反。茎内的原生木质部居内侧,由管径较小的环纹或螺纹导管组成。后生木质部 居外侧,由管径较大的梯纹、网纹和孔纹导管组成。在初生木质部和初生韧皮都之间,具有 形成层。 髓居茎中心,一般由薄壁细胞组成,具有胞间隙。有些植物在茎生长过程中,髓部中央 部分被破坏消失,形成髓腔。草本植物多系这种情况。髓射线又叫初生射线,位于维管束之 间,由薄壁细胞组成。在横切面上,呈放射状排列,外部与皮层相连,内部与髓相通。它的 功能主要是执行横向运输的任务,兼具贮藏作用。 2.双子叶植物茎的次生结构 双子叶植物茎在形成初生结构后不久,即开始出现次生结构。 茎次生结构的形成与根一样,也是由于形成层和木栓形成层活动的结果。
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(1)形成层活动和次生维管组织的形成:双子叶植物的初生分生组织在形成维管束的 过程中,并不全部成熟,而是在初生木质部与初生韧皮部之间保留一层分生组织,成为柬中 形成层。当茎的次生生长开始时,除束中形成层开始分裂活动外,与束中形成层部位相当的 髓射线细胞,也恢复分生能力而形成束间形成层。结果束中与束间形成层相连成圆筒状,随 即开始运动。形成层细胞区活动的主要方式是进行切向分裂,向内向外均产生新的细胞层。 各层细胞按半径方向呈整齐的辐射排列,并进一步分化,向内形成次生木质部,添加在初生 木质部的外侧;向外形成次生韧皮部,添加在初生韧皮部的内侧,形成层在不断地进行切向 分裂形成次生构造的同时,也进行横向分裂和径向分裂,扩大形成层的周径,以适应内侧木 质部的增加。同时其位置也渐次向外推移,最后导致茎的加租和伸长。具体如下图所示。

形成层细胞活动的图解 在次生木质部和次生韧皮部形成时, 形成层中均有一部分细胞作径向伸长, 形成维管射 线。 (2)木栓形成层的活动:茎中木栓形成层大多数是由近表皮的皮层薄壁细胞恢复分裂 能力所形成的,但也有少数是由韧皮部的薄壁细胞转变而来的。其活动与根中相似,主要是 进行平周分裂,向外形成木栓,向内形成栓内层细胞(少量) 。在木栓形成过程中,枝条的 表面还会产生一些浅褐色的圆形、椭圆报甚至长形突起,叫做皮孔,皮孔是周皮上的通气结 构,位于周皮内的生活细胞,茎通过它们与外界进行气体交换。 木栓、木栓形成层和检、栓内层合称周皮。周皮的形成过程如下图所示。

茎周皮的形成 注意从图中区分栓内层细胞与皮层细胞, 栓内层也是薄壁的生活细胞, 常常只有一层细 胞厚, 一般只能从它们与外面的木栓细胞排成同一整齐的径向行列, 而与皮层薄壁细胞区别 开来。 综上所述,茎的次生木质部与根相比,有许多相同之处,即不但组成成分相同,木质部 和韧皮部的排列与比例相似, 而且在较老的材料中, 连木栓形成层发生的部位也没有什么区 别,在后期都由次生韧皮部形成。所不同的是根的中央有外始式的初生木质部,而在茎的中 央则为髓,髓的外围是内始式的初生木质部。 (3)维管形成层的季节性活动与年轮的形成:形成层的活动受季节影响很大,特别是 在有显著寒、暖季节的温带和亚热带,或有干、湿季节的热带,形成层的活动就随着季节的 更替而表现出有节奏的变化,有盛有衰,因而产生细胞的数量有多有少,形状有大有小,细
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胞壁有厚有薄。 由于次生木质部在多年生木本植物茎内所占比例较大, 因此, 随季节的不同, 它在形态结构上也因不同的时期而出现显著的差异。 温带的春季或热带的湿季, 由于温度高、 水分足,形成层活动旺盛,在所形成的次生木质部中,细胞大而壁薄,纤维较少;温带的夏 末秋初或热带的旱季,形成层活动减弱,所形成的次生木质部中,细胞小而壁厚,往往管胞 数量增多, 木纤维成分增多。 前者在生长季节早期形成, 称为早材或春材, 后者在后期形成, 称为晚材或夏材或秋材。从横切面上观察,早材质地比较疏松,色泽稍淡;晚材质地致密, 色泽较深。从早材到晚材,随着季节的更替而逐渐变化,虽然可以看到色泽和质地的不同, 却不存在截然的界限,但在上年晚材和当年早材间,都可看到非常明显的分界,这是由于两 者的细胞在形状、大小、壁的厚薄上有较大差异。在一个生长季节内,早材和晚材共同组成 一轮显著的同心环层,代表着一年中形成的次生木质部。在有显著季节性气候地区中,不少 植物的次生木质都在正常情况下,每年形成一轮,习惯上称为年轮。但也有不少植物在一年 内的正常生长中,不止形成一个年轮,例如柑橘属植物的茎,一年内同产生 3 个年轮,3 个 年轮才能代表一年的生长, 故称为假年轮。 假年轮的形成也有的是由于该年气候的特殊变化 或因害虫危害树叶后,使植物生长一度受到抑制所致。 3.单子叶植物茎的结构 单子叶植物茎的结构与一般双子叶植物有显著的区别: ①大多数单子叶植物的茎和根一样,没有形成层,因而只有初生结构,没有次生结构。 ②双子叶植物茎中维管束排列成轮状,因而皮层、髓、髓射线各部分界限分明。而单子 叶植物茎中的维管束是散生于基本组织中, 因而没有皮层和髓部的界限, 射线也无法区分清 楚。 在单子叶植物中,也有少数种类如龙血树属、朱蕉属、丝竹属及芦荟属等的茎中,具有 形成层,因而有次生生长和次生结构。不过它们形成层的起源与活动情况,与双子叶植物有 很大的不同;如龙血村的形成层,不在维管束内,而发生在束外的薄壁细胞中。 4.裸子植物茎的结构 裸子植物茎与双子叶植物木本茎相似,初生结构由表皮、皮层和维管柱组成。次生结构 由形成层产生次生韧皮部和次生木质部,次生木质部可形成年轮、早材和晚材;由木柱形成 层产生周皮。 裸子植物与双子叶植物也存在许多不同之处: 裸子植物木质部的轴向系统中没 有导管、木纤维,而由管胞担负输导水分、无机盐和支持的双重功能。因此与双子叶植物相 比,裸子植物茎中的次生木质部结构显得均匀整齐;裸子植物的次生韧皮部有筛胞,而无筛 管和伴胞, 有些裸子植物也无韧皮纤维; 裸子植物多具树脂道。 树脂道分布在皮层、 韧皮部、 木质部、髓,甚至髓射线中。树脂道通常是由两层细胞合围成的分泌管。 (四)叶的结构 1.被子植物叶的一般结构 被子植物的叶片一般有上下两面的区别,上面(即腹面或近轴面)呈深绿色,下面(即 背面或远轴面)呈淡绿色,这种叶是由于叶片在枝上的着生取横向的位置,近乎和技的长轴 垂直或与地面平行,叶片的两面受光的情况不同,因而两面的内部结构也不同,即组成叶肉 的组织有较大的分化,形成栅栏组织和海绵组织,这种叶称为异面叶。有些植物的叶取近乎 直立的位置,近乎与枝的长轴平行或与地面垂直。叶片的两面受光情况差异不大,因而叶片 两面的内部结构也就相似,即组成叶肉的组织分化不大,这种叶称为等面叶。有些植物的叶 上下面都同样具有栅栏组织,中间夹着海绵组织,也称等面叶。不论异面叶还是等面叶,就 叶片而言,都是由表皮、叶肉和叶脉组成。 表皮:包覆着整个叶片,有上下表皮之分。表皮通常由一层生活细胞组成,但也有多层 细胞组成的,称为复表皮,如夹竹桃和印度橡胶树叶的表皮。表皮上分布有气孔,气孔有无 规则型、不线型、平列型和横列型 4 个主要类型。气孔的数目和分布,在各个植物的叶中是
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不同的。植物体上部叶的气孔较下部的多,叶尖端和中脉部分的气孔较基部和叶绿的多。有 些植物如向日葵、蓖麻、玉米、小麦等叶的上下表皮均有气孔,且下表皮一般较多。但也有 些植物,气孔却只限于下表皮(如早金莲、苹果)或只限于上表皮(如睡莲、莲) ,还有些 植物的气孔却只限于下表皮的局部区域,如夹竹桃叶的气孔,仅生在凹陷的气孔窝部分。在 不同的外界环境中, 同一种植物的叶气孔数目也有差异, 一般阳光充足处较多, 阴湿处较少。 沉水植物的叶一般没有气孔(如眼子菜) 。 叶肉和叶脉的结构因初中教材有详细介绍,这里不再重复。 2.禾本科植物叶的结构 禾本科植物叶的基本结构也同样包括表皮、叶肉和叶脉 3 个部分,但具有以下特点:叶 的表皮由一层排列整齐、 略呈长方形的表皮细胞组成, 表皮细胞外壁不仅角质化而且充满硅 质, 有的甚至堆积成粗糙不平的突起。 叶片的上表皮还有一些特殊的大型壁薄具大液泡且扇 形排列的泡状细胞, 或称运动细胞。 它们位于相邻两个叶脉之间, 与叶片的展开和卷曲有关, 可控制水分的蒸腾。上表皮气孔较下表皮为多,气孔由两个哑铃形的保卫细胞组成,在每个 保卫细胞的外侧还有一个近似长梭形的副卫细胞。 叶肉组织中没有明显的栅栏组织与海绵组 织之分,构造较均一,都是由一些短轴的薄壁细胞组成。叶脉平行排列,在维管束与上下表 皮之间有发达的机械组织。 每个维管束的外围具有由一层或两层大型薄壁细胞所组成的维管 束鞘。水稻、大麦、小麦等维管束鞘外层细胞是薄壁的,较大,含叶绿体较叶肉细胞中少; 内层是厚壁的,细胞较小,几乎不含叶绿体。但水稻的叶脉中一般只有一层维管束鞘。玉米 等植物叶片的维管束鞘较发达, 内含较大的叶绿体, 外侧紧密毗连着一圈叶肉细胞, 组成 “花 环形”结构。这种“花环形”解剖结构是 C4 植物的特征。小麦、水稻的叶片中没有“花环” 结构,并且维管束鞘细胞中叶绿体较叶肉细胞少;这是 C3 植物叶的特点。 3.裸子植物针叶的结构 裸子植物的叶有针叶、条形叶、刺形叶、鳞形叶及扇形叶等多种类型,其中针叶见于松 科。针叶在结构上具有旱生的特点,表面积小,表皮细胞壁较厚,并强烈木质化,外被一层 很厚的角质层。气孔下陷,冬季常被树脂阻塞,从而减少蒸腾。表皮下有一层或几层厚壁细 胞,称下皮层,具支持作用。叶肉细胞的壁内突,扩大了光合作用面积,叶肉内有树脂道, 叶肉内方是内皮层。内皮层由一层排列整齐、侧壁木栓的椭圆形细胞组成。内皮层以内是转 输组织和 1 个或 2 个维管束。转输组织由管胞和薄壁细胞组成,是松柏类植物的特征,其作 用是在叶肉与维管束之间进行横向运输。 (五)花的解剖结构 典型的被子植物的一朵花是由花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成的。 具有上述 4 部分的花称为完全花,如桃、梅等;缺少其中一部分的花称为不完全花,如 桑、榉等。从进化角度来分析,花实际上是一种适应于生殖的变态短枝,而花萼、花冠、雄 蕊和雌蕊是变态的叶。 1.花梗和花托 花梗 (柄) 是花与茎的连接部分, 主要起支持和输导作用。 花梗的顶端是着生花的花托。 花托的形状因植物种类的不同而各式各样,如玉兰的花托呈圆锥形,蔷薇花托呈杯状等等。 2.花被 花被是花萼和花冠的总称。 (1)花萼 位于花的外侧,通常由几个萼片组成。有些植物具有两轮花萼,最外轮的为副萼,如木 槿、扶桑等。花萼随花脱落的称为早落萼,如桃、梅等;花萼在果实成熟时仍存留的称为宿 存萼,如石榴、柿子等。各萼片完全分离的称离萼,如玉兰、毛茛等;花萼连为一体的称合 萼,如石竹等。
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(2)花冠 位于花萼内侧,由若干花瓣组成,排列为一轮或数轮,对花蕊有保护作用。由于花瓣中 含有色素并能分泌芳香油与蜜汁,所以花冠颜色艳丽,具有芳香,能招引昆虫,起到传粉作 用。

花冠的类型 A—十字形花冠;B—蝶形花冠;C—管状花冠;D 一舌状花冠; E—唇形花冠;F—有距花冠;G 一喇叭状花冠;H—漏斗状花冠 (A、B 为离瓣花;C~H 为合瓣花) l 一柱头;2—花柱;3—花药;4 一花冠; 5 一花丝;6 一冠毛;7—胚珠;8 一子房

花冠形态因植物种类的不同而千姿百态, 按花瓣离合程度, 花冠可分为离瓣花冠与合瓣 花冠两类(如上图所示) 。①离瓣花冠:花瓣基部彼此完全分离,这种花冠称为离瓣花冠, 常见有以下几种: 蔷薇型花冠:由 5 个(或 5 的倍数)分离的花瓣排列成,如桃、梨等。 十字型花冠:由 4 个花瓣十字型排列组成,如二月兰、桂竹香等。 ②合瓣花冠:花瓣全部或基部合生的花冠称为合瓣花冠,常见有以下几种: 辐状花冠:茄科植物花冠为辐状花冠。 漏斗状花冠:花冠呈漏斗状,如牵牛等。 钟状花冠:花冠短而阔,形似钟,如倒挂金钟、桔梗等。 舌状花冠:花冠下部筒形,上部呈扁平舌状,如菊科花序边缘的花。 唇形花冠:花冠裂片分开似唇形,如薄荷、一串红等。 管状花冠:花冠筒较长,上下均匀,花冠裂片向上伸展,如菊科等。 3.雄蕊 雄蕊位于花冠之内,是花的重要组成部分之一,由花丝和花药两部分组成。花丝细长, 一端生于花托之上,另一端连着花药,具有输导和支持花药的作用。花药膨大呈囊状,位于 花丝顶端,常分为两个药室,每个药室具一个或两个花粉囊,花粉成熟时,花粉囊开裂,散 出大量花粉粒。 一朵花中所有雄蕊组成雄蕊群, 推蕊的数目因植物种类而异。 如兰科植物只有一个雄蕊, 木犀科 2 个雄蕊,蝶形花科 10 个雄蕊,而桃花有很多雄蕊但没有定数。根据推蕊数目以及 花丝与花药的离合,雄蕊分为离生雄蕊和合生雄蕊(如下图所示) 。

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二强雄蕊

单体雄蕊

多体雄蕊

四强雄蕊

二体雄蕊
雄蕊的类型

聚药雄蕊
(花药相连包围花柱下部花丝分离)

(1)离生雄蕊 花中雄蕊各自分离,有以下几种类型: 二强雄蕊:花中雄蕊 4 枚,二长二短,如凌霄、泡桐等。 四强雄蕊:雄蕊 6 枚,四长二短,如十字花科植物等。 (2)合生雄蕊 花中雄蕊全部或部分合生,有以下几种类型: 单体雄蕊:花丝下部连合成筒状,花丝上部和花药仍分离,如木芙蓉、木槿等。 二体雄蕊:花丝连合成两组,如有些豆科植物雄蕊 10 个,其中 9 个花丝连合,另一个 分离,如蚕豆等。 多体雄蕊:花丝基部合生成几束,如金丝桃、银树等。 聚药雄蕊:花丝分离而花药合生,如向日葵、凤仙花等。 4.雌蕊 雌蕊位于花的中央,是花的另一个重要组成部分,由柱头、花柱和子房 3 部分组成的。 不同种类的植物其雌蕊的类型、子房的位置、胎座的类型常有不同。 (1)雌蕊的类型 雌蕊是由变态叶卷合而成的,这种变态叶称为心皮。心皮的边缘连接处叫腹缝线,它的 背部 (相当于叶的中脉处) 称背缝线。 根据雌蕊心皮的数目和离合, 雌蕊可分为以下类型 (如 下面两图所示) 。

雌蕊的类型

A.离生雌蕊,各心皮完全分离,着生在同一花托之上; B—D. 合生雌蕊 (B. 子房连合, 柱头和花柱分离; C. 子房和花柱连合, 柱头分离; D. 子 房、花柱和柱头全部连合)

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心皮边缘愈合,形成雌蕊过程的示意图

A、B、C.表示由一片张开的心皮逐步内卷,边缘进行愈合的程序 1.心皮;2.心皮上着生的胚珠;3.心皮的侧脉;4.心皮的背脉;5 背缝线;6.腹 缝线 单雌蕊:一朵花中只有一个雌蕊,此雌蕊只由一个心皮构成称单雌蕊,如桃、李等。 合生雌蕊: 一朵花中只有一个雌蕊, 此雌蕊由 2 个以上的心皮卷合而成, 称为合生雌蕊, 又称复雌蕊,如柑橘等。 离生雌蕊:一朵花中有数个彼此分离的雌蕊称为离生雌蕊,如木兰、毛茛等。 (2)子房的位置 根据子房在花托上着生位置及花托的连合程度,子房分为以下几种类型: 子房上位:子房仅以底部与花托相连,叫子房上位。子房上位分为两种情况:如果子房 仅以底部与花托相连,而花被、雄蕊着生底部子房叫子房上位下位花,如玉兰、紫藤等。如 果子房仅以底部和杯状花托的底部相连, 花被与雄蕊着生于杯状花托的边缘叫子房上位周位 花,如桃、李等。 子房半下位:又叫子房中位。子房的下半部陷于花托中,并与花托愈合,子房上半部仍 露在外,花的其余部分着生在花托边缘,故也叫周位花,如接骨木、忍冬等。

子房的位置 A.子房上位(下位花) ;B、C.子房中位 或半下位(周位花) ;D、E.子房下位(上位花) 子房下位:子房埋于下陷的花托中,并与花托愈合称子房下位,花的其余部分着生在子 房的上面花托的边缘, 故也叫上位花, 如水仙、 石蒜、 苹果、 梨等。 子房的位置如下图所示。 (3)胎座的类型 胚珠通常沿心皮的腹缝线着生于子房上,着生的部位叫胎座。胎座的类型如下图所示。

几种不同的子房和胎座

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A.单雌蕊,单子房,边缘胎座;B.离生雌蕊,单子房,边缘胎座; C.合生雌蕊,单室复子房,侧膜胎座;D、E.合生雌蕊,多室复子房,中轴胎座; F.合生雌蕊,子房一室,特立中央胎座 边缘胎座:单雌蕊,子房一室,胚珠着生于腹缝线上,如豆类。 侧膜胎座:合生雌蕊,子房一室或假数室,胚珠着生于心皮的腹缝线上,如冬瓜等。 中轴胎座:合生雌蕊,子房数室,各心皮边缘聚于中央形成中轴,胚珠着生于中轴上, 如柑橘等。 特立中央胎座:合生雌蕊,于房一室或不完全的数室,子房室的基部向上有一个短的中 轴,但不到达子房顶,胚珠着生于此轴上,如石竹等。 基生胎座和项生胎座:胚珠着生于子房的基部或顶部,前者有菊科植物,后者如胡萝卜 等。 (六)果实和种子 植物经开花、传粉和受精后,雌蕊发生一系列变化,胚珠发育成了种子,子房则发育成 了果实。果实和种子的形成过程如下图所示。

果实和种子的形成过程图解

植物生理
一、竞赛中涉及的问题
根据最新国际生物学奥林匹克竞赛(IBO)纲要和全国中学生生物学竞赛大纲(试行) 要求,有关植物生理学的内容主要包括:水分、矿质营养的吸收和运输;光合作用;呼吸作 用;蒸腾作用;生长和发育,激素;生殖。上述内容中,原中学生物教学大纲中已有的不再 重复,只对其他一些在竞赛中经常遇到但又难于理解的内容作些简要的分析或说明。 (一)水分的吸收、运输 1.自由能和水势 当把一小块高锰酸钾结晶投入到一盛有纯水的烧杯中时, 高锰酸钾分子会迅速地由结晶 处向烧杯中的其他地方迁移。 这种迁移之所以能够发生, 完全是由于结晶与烧杯中的其他地 方存在着化学势差的结果。 化学势就是在恒温恒压条件下, 一摩尔的物质分子所具有的自由 能, 自由能则是在恒温恒压条件下能够用于做功的能量。 所以化学势就是指物质分子能够用 于做功的能量的度量。 其大小与物质的浓度或纯度呈正相关关系, 并且能够指示物质分子发 生反应或产生运动的方向和限度。 在上述系统中, 高锰酸钾分子迁移消耗的就是高锰酸钾分
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子的化学势或者说就是高锰酸钾分子的自由能。 正因为如此, 高锰酸钾分子也只能由化学势 较高的结晶向化学势较低的其他地方迁移, 直到烧杯各处高锰酸钾的化学势都相等为止。 这 种物质分子顺着化学势梯度或浓度迁移的现象就叫扩散。 化学势用μ来表示, 单位是耳格/ 摩尔或达因·厘米 / 摩尔。 在上述系统中高锰酸钾分子扩散的同时,水分子也在扩散,消耗的是水的化学势,是水 中能够用于做功的能量度量。 其大小当然能够指示水分子发生反应或产生运动的方向和限度, 包括植物体内的水分运动。但是,任何物质分子的化学势的绝对值并不容易测定,水的化学 势亦如此。 我们通常所说的水的化学势实际上是一个差值, 是系统中水的化学势与 0℃、 1.013 5 ×10 Pa 下纯水的化学势之差。尽管纯水的化学势的绝对值也不易测定,但人们可以规定一 个值来作为纯水的化学势, 其他溶液的水的化学势就通过与纯水的化学势的值进行比较而得 到。 但是, 在植物生理学上, 一般并不以水的化学势差的大小来指示水分运动的方向和限度, 而是以水势的大小来指示的。 水势就是每偏摩尔体积水的化学势差, 就是水的化学势差被水 的偏摩尔体积来除所得的商。即:

式中Ψ表示的是水势;μw 表示的是系统中水的化学势;μw0 表示的是纯水的化学势; Δμ表示的是化学势差; V 表示的是系统中水的偏摩尔体积。现举一例来说明。 在 20 ℃、 1.013 × 105Pa 下,一摩尔纯水的体积是 18.09mL ,一摩尔纯乙醇的体积是 58.35mL,但二者相混合后的体积并不等于 18.09+58.35=76.44mL,而是 74.40mL。就是说 在这个系统中,一摩尔的水所体现出来的体积已不再是 18.09mL(而是 17.0mL) ,一摩尔的 乙醇所体现出来的体积也不再是 58.35mL(而是 57.40mL) 。这 17.0mL 和 57.40mL 分别是水 和乙醇在此混合物中此条件下的偏摩尔体积。 水势的大小决定于化学势差的大小,纯水的化学势最大,并规定在 0℃、1.013×105Pa 下为 0,所以纯水的水势也最大,在 0℃、1.013×105Pa 下也为 0。其他的任何溶液(在开 放系统中)都由于溶质的存在,降低了水的自由能而使水的化学势都小于纯水,全为负值。 水势当然也比纯水小,也全为负值。 水势的大小能够指示水分发生反应或产生运动的方向和限度, 并且与化学势所指示的完 全相同,无论在植物体外还是在植物体内,水分总是顺着水势梯度由高水势流向低水势区。 水势的单位是压力单位,达因 / 厘米 2,这可由ψ=Δμ/ V 推出,通常以帕斯卡(pa)来 表示。 2.植物细胞的水势与渗透吸水 成熟的植物细胞外为纤维素和果胶质组成的细胞壁, 中央有一个大的液泡, 细胞壁和液 泡之间则是细胞的原生质体。从物质透过角度讲,细胞壁是一个完全的透性膜,水分和溶质 都可以自由地透过。 而原生质膜和液泡膜则是分别透性膜。 而且原生质膜和液泡膜之间的中 质也并非是任何物质都容易透过的结构。这样我们就有充分的理由将细胞的整个原生质体 (原生质膜、液泡膜和中质)看做是一个分别透性膜。液泡中是具有一定渗透势的溶液,那 么植物细胞所处的环境溶液的情况就不外乎三种。 即环境溶液的水势高于细胞的水势 (高水 势液) , 环境溶液的水势低于细胞的水势 (低水势液) , 环境溶液的水势与细胞的水势相等 (等 水势液) 。但不论处在何种情况下,植物细胞与外界溶液之间都能够发生渗透作用,只不过 在第三种情况下,由于细胞内外无水势差的存在,外观上没有水分进出细胞的现象发生。所 以说一个成熟的植物细胞与外界环境溶液共同构成了一个渗透系统, 能够发生渗透作用。 植
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物细胞以渗透吸水为主,吸水的动力来自细胞内外的水势之差,那么,植物细胞的水势又该 如何计算呢? 成熟的植物细胞中央有大的液泡, 其内充满着具有一定渗透势的溶液, 所以渗透势肯定 是细胞水势的组成之一, 它是由于液泡中溶质的存在而使细胞水势的降低值。 因此又称为溶 质势,用ψs 表示。由于纯水的渗透势最大,并规定为 0,所以任何溶液的渗透势都比纯水 要小,全为负值。当细胞处在高水势溶液中时,细胞吸水,体积扩大,由于细胞原生质体和 细胞壁的伸缩性不同, 前者大于后者, 所以细胞的吸水肯定会使细胞的原生质体对细胞壁产 生一种向外的推力,即膨压。反过来细胞壁也会对细胞原生质体、对细胞液产生一种压力, 这种压力是促使细胞内的水分向外流的力量, 这就等于增加了细胞的水势。 这个由于压力的 存在而使细胞水势的增加值就称为压力势,用ψp 表示。其方向与渗透势相反,一般情况下 为正值。此外,细胞质为亲水胶体,能束缚一定量的水分,这就等于降低了细胞的水势。这 种由于细胞的胶体物质(衬质)的亲水性而引起的水势降低值就称为细胞的衬质势,以ψm 表示。所以说,植物细胞的吸水不仅决定于细胞的渗透势ψs,压力势ψp,而且也决定于细 胞的衬质势ψm。一个典型的植物细胞的水势应由三部分组成,即ψw=ψs+ψp+ψm。 从作用效果看,ψs 和ψm 是使水分由细胞外向细胞内流的力量;ψp 则是使水分由胞 内向外渗的力量; 就是说ψs 和ψm 的符号与ψp 的符号相反, ψs 和ψm 为负, 而ψp 为正。 理论上细胞的水势ψw 应由ψs、ψp 和ψm 三部分组成,但ψs、ψp 和ψm 在细胞水势 中所占的比例则是随着细胞的发育时期及细胞所处的状态的改变而变化的。就ψm 来讲,干 燥种子和未形成液泡的细胞中,ψm 是一个很大的负值;而在有液泡的细胞中,由于细胞的 衬质部分已被水饱和,ψm 等于零或接近于零,其绝对值很小(<0.1) ,相对于绝对值很大 的水势来讲,就十分的微不足道了。因此,在计算有液泡细胞水势的时候,ψm 通常可以省 掉。即有液泡细胞的水势可以用公式ψw=ψs+ψp 进行表示和计算。当ψw 低于外界溶液 时,细胞即可吸水。 在一般情况下,细胞的ψp 为正值,但处于强烈蒸腾环境中的细胞的ψp 为负值,而不 为正值。细胞蒸腾失水,细胞体积缩小,最后可失去膨压而达到萎蔫的程度,但此时一般并 不能引起质壁分离, 原因是水与细胞壁的附着力很强, 这样在原生质体收缩时细胞壁被向里 拉, 甚至发生褶皱变形。 同时, 细胞壁产生的反作用力使原生质体和细胞液处于张力的状态。 张力相当于负的压力;在计算水势时应取负值。因此,在产生张力时,细胞的水势将变得比 ψs 更负。 3.根系吸水及水分沿导管或管胞上升的动力 植物体水分的获得主要借助于根系对土壤中水分的吸收。 根系的吸水方式有两种, 即主 动吸水和被动吸水。 主动吸水是由于根本身的生理活动而引起的水分吸收, 与地上部分的活 动无关,吸水动力是根压。被动吸水由蒸腾作用而引起,而与根系的活动无关,吸水的动力 是蒸腾拉力。那么,根压和蒸腾拉力是怎样产生的呢? 关于根压产生的机制现在还不很清楚, 一般是用渗透理论来解释。 为更好地理解这个理 论,必须首先了解植物体的结构。 植物体从空间上可分为三个部分,即共质体、质外体和液泡。共质体是指植物体中所有 细胞中活的部分, 即是指整个植物体的原生质总体。 由于各细胞原生质之间有许多胞间连丝 相连,所以共质体是一个连续的系统或体系。质外体则是指细胞壁、细胞间隙和木质部导管 等原生质体以外的部分。水分和溶质可以在其中自由扩散。和共质体不同,质外体是不连续 的,由于内皮层凯氏带的存在,内皮层就将质外体分隔成为两个区域,其一在内皮层外,包 括皮层部分的细胞壁、细胞间隙,这部分可以和土壤溶液之间保持水分和溶质的扩散平衡。 另一区域在中往内,包括中柱部分的细胞壁、细胞间隙及成熟的导管。内外两部分质外体之
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间的水分和溶质的交流, 都只有通过内皮层细胞原生质体部分来进行。 液泡由于有液泡膜和 原生质体隔开,所以它既不属于质外体,也不属于共质体,而且它们也不连续成整体。 渗透理论认为:土壤中含有丰富的离子,在质外体的外部(皮层) ,离子随土壤溶液进 入质外体直至内皮层,溶液中的离子可被活细胞主动吸收,即由质外体进入共质体。在共质 体中, 这些离子可以通过胞间连丝从一个细胞运至另一个细胞, 通过内皮层进入中柱的活细 胞。之后细胞中的离子又被动地扩散到导管中,即由共质体进入质外体。其结果,内皮层以 外的质外体离子浓度降低,水势增高;而内皮层以内的质外体离子浓度增高,水势降低。这 样内外质外体之间就形成了一个水势梯度, 于是水经过内皮层的渗透作用而进入中往, 进入 导管,使导管内产生一种静水压力即根压,水分即沿导管上升。 蒸腾拉力是由于蒸腾作用而产生的。由于蒸腾,靠近气孔下腔的叶肉细胞含水量减少。 水势降低,向相邻细胞吸取水分,当相邻细胞水势减低时,转向其相邻细胞吸水,如此依次 传递直至向导管吸水。 这就犹如造成了一种将导管中的水向上拉的力量, 这种由于蒸腾作用 产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量就称为蒸腾拉力。 主动吸水和被动吸水并存, 但二者在根系吸水过程中的比重却很不相同。 一般被动吸水占有很大的比重, 主动吸水很少。 所以蒸腾拉力是根系吸水和水分沿导管或管胞上升的主要动力。 这里就产生了一个问题, 蒸 腾拉力将导管中的水柱向上拉, 同时水柱本身的重力又将水柱向下拖, 水柱的两端同时受到 上拉下拖两种力量的作用,使水柱处于紧张状态,产生张力,水柱就有发生中断的趋势,而 导管中水柱的连续性对根系的吸水和水分上升来讲又是必要的。那么,在这种情况下,导管 中的水柱如何能保持连续而不发生中断呢?众所周知,水分子与水分子之间的内聚力很大, 可达-300×105Pa,同时水分子与导管或管胞内纤维素分子之间还有强的附着力,它们远远 大于水柱的张力(-5~-30×105Pa) 。所以导管或管胞中的水柱可以保持连续,保证在蒸 腾作用进行时木质部中的水分能不断向上运输。 这种以水分子的内聚力大于张力来解释水分 上升的学说称为内聚力学说,也称为蒸腾——内聚力——张力学说,是 19 世纪末爱尔兰人 迪克松提出的。 (二)矿质元素的吸收和运输 1.植物细胞对矿质元素的吸收 植物细胞吸收矿质元素的方式有三种:被动吸收、主动吸收和胞饮作用。其中被动吸收 和主动吸收是植物细胞吸收矿质元素的主要方式。 (1)被动吸收 被动吸收: 是指由于扩散作用或其他物理过程而进行的吸收, 是不需要消耗代谢能量的, 故又称非代谢性吸收。 ①简单扩散:扩散作用是指气体分子、溶剂分子、溶质分子从浓度高的部位向低浓度的 部位均匀分布的趋向。 当外界溶液的浓度大干细胞内部溶液浓度时, 外界溶液中的溶质便扩 散进入细胞内,当细胞内外的浓度差大时,细胞大量吸收物质,但随着浓度差变小,吸收也 随之减少, 直至细胞内外浓度达到平衡为止。 所以浓度差是决定细胞靠扩散作用吸收物质的 主要因素。 ②杜南平衡: 杜南平衡是一种特殊的积累离子的现象。 杜南平衡的结果是膜两侧某离子 的浓度不相等,但也达到了平衡。植物细胞的质膜是一种半透膜。细胞内含有许多带电荷的 - 不能扩散到细胞外的大分子化合物(如蛋白质,R ) ,成为不扩散离子,它们可以与阳离子 形成盐类(如蛋白质的钾盐,KR) ,设其浓度为 Ci,把这样的细胞放在浓度为 C。的 KCl 溶 - - + 液中,由于细胞内没有 Cl ,所以 Cl 沿着浓度梯度由外界溶液扩散入细胞内,同时 K 也进 - + 入细胞内,以保持电中性。由于 R 不能向细胞外扩散,使得细胞内的 K 被保留在细胞内。 经过一段时间后,细胞内外离子扩散速度相等,达到平衡状态,此时,细胞内可扩散负离子 和正离子浓度的乘积等于细胞外正负离子浓度乘积。即:
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[K ]内×[Cl ]内=[K ]外×[Cl ]外 + 由于细胞内有部分可扩散正离子被不扩散的负离子吸引,所以扩散平衡时,细胞内 K + - - 浓度大于细胞外 K 的浓度, 呈现离子积累现象, 此时细胞外 Cl 的浓度大于细胞内 Cl 浓度。 这种离子积累不需要消耗能量。 (2)主动吸收 在生物膜上,有一类专门运送物质的蛋白质大分子(称运输酶、或透过酶) ,能有选择 性的把膜外的物质透过膜送到膜内, 也可把膜内物质运送到膜外。 这种物质转运有两个特点: ①需要消耗呼吸作用所提供的能量, 且被转运的离子或分子数量与所消耗的能之间有一定的 量的关系;②转运的速度超过扩散的速度;当转运达到最终的稳衡状态时,膜两侧物质的浓 度不相等。 这种利用呼吸释放的能量做功而逆着浓度梯度快速吸收离子的过程称为细胞的主 动吸收。凡是影响呼吸作用的因素,都会影响细胞的主动吸收。 2.植物吸收矿质元素的特点 (1)离子的选择吸收 植物从环境中吸收离子时是具有选择性的, 即吸收离子的数量不与环境溶液中离子浓度 + + 成正比。例如,池塘水中 K 的浓度较低,但生长在池中的丽藻液泡中积累的 K 浓度很高。 + + 海水中 Na 浓度很高,但生长在海水中的法囊藻液泡中 Na 浓度比较低。这种选择性吸收不 仅表现在对不同的盐分吸收量不同, 而且对同一盐的阳离子和阴离子吸收量也不相同。 例如, + 2- 供给(NH4)2SO4 时,根对 NH4 吸收多于 SO4 ,所以溶液中留有许多,使溶液的氢离子浓度 增大,这种盐称为生理酸性盐。大多铵盐属于这类盐。相反,NaNO3 和 Ca(NO3)2 属生理碱性 盐。此外,还有一类化合物的阴离子和阳离子几乎以同等速度被极吸收,对土壤溶液的酸碱 性不产生影响,这类盐称为生理中性盐,如 NH4NO3。 (2)单盐毒害和离子对抗 如果将植物培养在只含一种金属离子的溶液中, 即使这种离子是植物生长发育所必需的, + 如 K ,而且在培养液中的浓度很低,植物也不能正常生活,不久即受害而死。这种由于溶 液中只含有一种金属离子而对植物起毒害作用的现象称为单盐毒害。 如果 在能引起毒害作 用的溶液中加入另一种矿质离子, 其对植物的毒害作用即能减弱或消失, 这种离子间能够相 + 2+ 互消除毒害的现象称为离子对抗。如在 KCl 溶液中加入少量的 Ca ,则 K 对植物就不产生 + + 毒害作用,即 Ca2 能对抗 K 。植物只有在含有适当比例的多种盐的溶液中,才能很好的生 长,因为这时各种离子的毒害作用已基本上被消除。也就是说,这种溶液既能保证植株有良 好的充足的矿质营养,又对植物无毒害效应,这种溶液就称为平衡溶液。相对来说,土壤溶 液就是平衡溶液。 值得注意的是: 并不是任何一种其他离子的存在都能对抗由于某一种离子而引起的毒害 + + + 作用。如 K 、Na 之间就不存在对抗作用,因为二者对原生质的影响是一致的。而 Ca2 与 + + + + + + 它们的作用正相反,故 Ca2 与 K 、Na 可以产生拮抗。同样 Ba2 不能对抗 Ca2 和 Mg2 ,原 理也在于此。 3.矿质元素在植物体内的运输 根部吸收的矿质元素,有一部分留在根内,大部分运输到植物体的其他部分。根部吸收 的无机氮大部分在根内转变为有机氮化合物。氮的主要运输形式是氨基酸(天冬氨酸)和酪 - - - 氨(天冬酰氨和谷氨酰氨) ,还有少量以 NO3 形式向上运输。磷主要以 H2PO4 或 HPO42 形 - 式运输,也有少量磷在根部转变为有机磷向上运输。硫的运输形式主要是 SO42 ,也有少量 硫以蛋氨酸或谷胱甘肽之类的有机硫形式运输。金属离子都以离子状态运输。 根部吸收的矿质元素进入导管后, 沿木质部随着蒸腾流向上运输。 叶片吸收的矿质元素 在茎部主要是经韧皮部向上向下运输,也可从韧皮部横向运输到木质部,再向上运输。 有些矿质元素进入植物体后形成难溶解的稳定化合物,而被固定下来,不能移动,只能
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利用一次。最典型的元素是钙,其次是铁、锰等。这类元素在植物体内的分布特点是器官越 老含量越高。有些元素在植物体内可多次利用,即该类元素形成化合物后,又可被分解,运 输到其他需要的器官去。被再利用的元素中以氮、磷最为典型。 (三)光合作用 光合作用大致可分为下列三大步骤: 第一步, 光能的吸收、 传递和转换成电能的过程 (通 过原初反应完成) ; 第二步电能转变为活跃的化学能过程 (通过电子传递和光合磷酸化完成) ; 第三步,活跃的化学能转变为稳定的化学能过程(通过碳同化完成) 。第一、二两大步骤基 本上属于光反应,第三大步骤属于暗反应(见下表) 。

1.原初反应 原初反应包括光能的吸收、传递与转换过程。 根据其功能来区分,叶绿体片层结构上的色素又可区别为两种:一种是作用中心色素, 少数特殊状态的叶绿素 a 分子属于此类,它具有光化学活性,既是光能的“捕捉器” ,又是 光能的“转换器” (把光能转换为电动势) ;另一种是聚光色素,没有光化学活性,只有收集 和传递光能的作用,能把光能聚集起来,传到作用中心色素,绝大多数色素(包括大部分叶 绿素 a 和全部叶绿素 b、β-胡萝卜素、叶黄素、藻红蛋白和藻蓝蛋白)都属于聚光色素。 当波长范围为 400~700nm 的可见光照到绿色植物上时, 聚光系统的色素分子吸收光量 子被激发起来。 由于叶绿体片层上的色素分子排列得很紧密, 光能在色素分子间以诱导共振 方式进行传递。能量可以在相同色素分子之间传递,也可以在不同色素分子之间传递。能量 传递的效率很高,速度很快,这样就把大量的光能吸收、聚集,并迅速传递到作用中心色素 分子,以进行光反应,这个反应部位称为作用中心。光合作用中心至少包括一个光能转换色 素分子(P) 、一个原初电子受体(A)和一个原初电子供体(D) ,才能导致电荷分离,将光 能转换为电能,并且累积起来。作用中心色素分子一般用其对光线吸收高峰的波长作标志, 例如 P700 代表光能吸收高峰在 700 的色素分子。 作用中心的原初电子受体是指直接接受作用 中心色素分子传来电子的物体。 作用中心原初电子供体, 是指以电子直接供给作用中心色素 分子的物体。 光合作用的原初反应是连续不断地进行的, 因此必须有连续不断的最终电子供 体和最终电子受体,构成电子的“源”和“流” 。高等植物最终的电子供体是水,最终的电 + 子受体是 NADP 。下图表示光合作用的能量吸收、传递与转换的关系。

光合作用原初反应的能量吸收、传递与转换图解

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清北学堂集中培训课程导学 粗的波浪箭头是光能的吸收,细的波浪箭头是能量的传递,直线箭头是电子传递。空心圆圈代表聚光 性叶绿素分子,有黑点圆圈代表类胡萝卜素等辅助色素。P 是作用中心色素分子,D 是原初电子供体,A 是 原初电子受体,e 是电子

从图中可以看出, 聚光色素分子将光能吸收、 传递至作用中心后, 使作用中心色素 (P) 被激发而成为激发态,放出电子给原初电子受体( A) ,中心色素失去的电子可由原初电子 供体 (D) 来补充, 于是中心色素恢复原状, 而原初电子供体被氧化。 这样不断地氧化还原, 就把电子不断地传递给原初电子受体,从而完成了光能转换为电能的过程。 2.电子传递和光合磷酸化 作用中心色素分子被激发后,把电子传递给原初电子受体,转为电能,再通过水的光解 + 和光合磷酸化,经过一系列电子传递体的传递,最后形成 ATP 和 NADPH+H ,从而将电能 转化为活跃的化学能,并把化学能贮藏于这两种物质之中。 光合作用的光化学反应是由两个光系统完成的。 由于现代研究技术的进展, 已经直接从 叶绿体中分离出下列两个光系统,即光系统Ⅰ(简称 PSⅠ)和光系统Ⅱ(称 PSⅡ) 。每个光 系统均具有特殊的色素复合体及一些物质。光系统Ⅰ的颗粒较小,直径为 110 埃,位于类囊 体膜的外侧;光系统Ⅱ的颗粒较大,直径为 175 埃,位于类囊体膜的内侧。PSⅠ的光反应是 + 长波光反应,其主要特征是 NADP 的还原,其作用中心是 P700。当 PSI 的作用中心色素分子 P700 吸收光能而被激发后,把电子供给 Fd(铁氧还蛋白) ,在 NADP 还原酶的参与下,Fd 把 + + NADP 还原成 NADPH+H 。PSⅡ的光反应是短波光反应,其主要特征是水的光解和放氧。 光系统Ⅱ的作用中心色素分子可能是 P680,它吸收光能,把水分解,夺取水中的电子供给光 系统Ⅰ。 连接着两个光系统的电子传递链, 是由一系列互相衔接着的电子传递物质 (光合链) 组成的。光合链中的电子传递体是质体醌(PQ) 、细胞色素 b559、Cytf 和质体蓝素(PC)等。 关于两个光系统的光化学反应和电子传递,如图下图所示。

光合作用中的两个光化学反应和电子传递 Z–原初电子供体 Q–未知因素 Fd–含铁氧化还原蛋白(-0.43 伏) 光合作用中,磷酸化和电子传递是偶联的,在光反应的电子传递过程中能产生 ATP,即 叶绿体在光作用下把无机磷和 ADP 转化成 ATP,形成高能磷酸键,此称为光合磷酸化。光合 磷酸化又分为非循环式光合磷酸化和循环式光合磷酸化两种类型。 光系统Ⅱ所产生的电子,即水光解释放出的电子,经过一系列的传递,在细胞色素链上 + + 引起了 ATP 的形成。同时把电子传递到 PSⅠ上去,进一步提高能位,使 H 还原 NADP 成为 + NADPH+H 。在这个过程中,电子传递不回到原来的起点,是一个开放的通路,故称非循 环式光合磷酸化。其反应式为:

?? 2ATP+2NADPH+2H +O2 2ADP+2Pi+2NADP +2H2O ?? ?


光 / 叶绿体



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光系统Ⅰ产生的电子经过铁氧还蛋白和细胞色素 b563 等后, 只引起 ATP 的形成, 而不放 氧,不伴随其他反应。在这个过程中,电子经过一系列传递后降低了位能,最后经过质体蓝 素重新回到原来的起点,也就是电子的传递是一个闭合的回路,故称为循环式光合磷酸化。 其反应式为:

?? ATP ADP+Pi ?? ?
光 / 叶绿体

经过光反应后,由光能转变来的电能暂时贮存在 ATP 和 NADPH 中。叶绿体用 ATP 和 + NADPH+H ,便可在暗反应中同化二氧化碳,形成碳水化合物。因此有人把 ATP 和 NADPH + + +H 称为还原力或同化力。还原 1 分子 CO2,需要 2 个 NADPH+H 和 3 个 ATP,这 3 个 ATP 中有 2 个产生于非循环式光合磷酸化,还有 1 个产生于环式光合磷酸化。 3.碳的同化 + 从能量转换角度来看,碳同化是将 ATP 和 NADPH+H 中的活跃的化学能,转换为贮存 在碳水化合物中的稳定化学能。光合作用中,由 CO2 到己糖的总反应式可表示如下: + + 6CO2+18ATP+12NADPH+12H +12H2O→6–磷酸果糖(已糖)+18ADP+12NADP + 17H3PO4 高等植物光合同化 CO2 的生化途径有卡尔文循环、 C4 途径和景天科酸代谢三种。 其中以 卡尔文循环最基本、最普遍,同时也只有这种途径具备合成淀粉等产物的能力。其他两种不 够普遍,而且只能起固定、转运 CO2 的作用,单独不能形成淀粉等产物,所固定的 CO2 在植 物体内再次释放出来,参与卡尔文循环。 (1)卡尔文循环:卡尔文循环是所有植物光合作用碳同化的基本途径,它能形成碳水 化合物并输送到细胞质中。在这个循环中,由于大多数植物还原 CO2 的第一个产物是三碳化 合物(如磷酸甘油酸) ,故又称为 C3 途径。卡尔文循环大致可分为核化、还原和再生三个阶 段。 ①羧化阶段:1,5–二磷酸核酮糖十 CO2→3–磷酸甘油酸 ②还原阶段:3–磷酸甘油酸→3–磷酸甘油醛 ③再生阶段: 3–磷酸甘油醛→6–磷酸果糖→5–磷酸核酮糖→1, 5–二磷酸核酮糖 (简 称 RuBP) 在此循环途径中,首先是 RuBP 在核酮糖二磷酸羧化酶催化下与 CO2 结合,生成 3–磷 酸甘油酸;3–磷酸甘油酸经磷酸化和脱氢两步反应,生成 3–磷酸甘油醛;3–磷酸甘油醛 分别经两条途径又重新回到 RuBP,继续进行 CO2 的固定、还原等一系列反应,使循环反复 进行。 卡尔文循环的产物不是葡萄糖, 而是三碳的丙糖, 即 3–磷酸甘油醛 (简写为 PGALd) , 再由 2 个 PGALd 化合而成葡萄糖。这一循环的总账是:循环 3 次,固定 3 个 CO2 分子,生 成 6 个 PGALd,其中 1 个 PGALd 用来合成葡萄糖或其他糖类,这 1 个 PGALd 才是本循环的 净收入,其余 5 个 PGALd 则用来产生 3 个分子的 RuBP 以保证再循环。所以每产生 1 分子葡 萄糖需要 2 个分子的 PGALd,即需要完成 6 次循环。从能量的变化来计算:生产一个可用于 细胞代谢和合成的 PGALd,需要 9 个 ATP 分子和 6 个 NADPH 分子参与。即:
NADPH / 9 ATP 3RuBP+3CO2 ?6 ? ??? ?? PGALd+3RuBP PGALd 在叶绿体中不能积累,需通过一系列转化形成淀粉,作为光合作用的产物,暂时 贮存于叶绿体中,或输出叶绿体,在细胞质中转变为蔗糖。一般以淀粉和蔗糖作为光合作用 的产物。 (2)C4 途径:有些起源于热带的植物,如甘蔗、玉米、高梁等,除了和其他植物一样 具有 C3 途径外,还有一条固定 CO2 的途径和 C3 途径联系在一起。这个途径的 CO2 受体是磷 酸烯酸式丙酮酸,在叶肉细胞质中,在磷酸烯酸式丙酮酸(简写为 PEP)羧化酶的催化下,

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固定 CO2 而生成草酰乙酸。由于还原 CO2 的第一个产物草酰乙酸是四碳化合物,所以这个途 径叫 C4 途径。具有 C4 途径的这类植物叫 C4 植物。 C4 植物叶片的结构很独特,含有 2 种不同类型的光合细胞,各具不同的叶绿体。围绕着 维管束鞘细胞周围的排列整齐致密的叶肉细胞中的叶绿体, 具有发达的基粒构造, 而维管束 鞘细胞的叶绿体中却只有很少的基粒,而有很多大的卵形淀粉粒。 在 C3 植物中,CO2 是在叶肉细胞中通过卡尔文循环而被固定还原的。在 C4 植物的叶肉 细胞中,CO2 的接受体不是 C3 途径的 RuBP,而是 PEP。催化这一反应的酶是 PEP 羧化酶。 CO2 被固定后,不是生成三碳的磷酸甘油酸(简写成 PGA) ,而是生成四碳的双羧酸,即草 酸乙酸,草酸乙酸再被 NADPH 还原而成苹果酸。苹果酸离开叶肉细胞,进入维管束鞘细胞 中, 脱羧放出 CO2, 而成为丙酮酸。 丙酮酸再回到叶肉细胞中, 被转变为 PEP, 继续固定 CO2。 而苹果酸脱羧产生的 CO2,在维管束鞘细胞中仍为 RuBP 所固定,而进入卡尔文循环。C4 植 物既有 C4 途径又有 C3 途径,这 2 个途径的关系如下图所示。

C4 植物中的 C4 途径与 C3 途径的关系

在 C4 植物中,CO2 在叶肉细胞中先按照 C4 途径被固定,然后在维管束鞘细胞中仍旧是 通过卡尔文循环而被还原。由于在 C4 植物的 C4 途径中,PEP 羧化酶对 CO2 的亲和力极强, 甚至当 CO2 浓度降低时,也能固定 CO2。所以 C4 途径是在 CO2 浓度低时获取 CO2 的一种途 径。 生活在高强光和热带地区的多种植物, 气孔经常是关闭的, 这样可防止水分的过度散失, 但同时也导致体内 CO2 浓度的降低。C4 途径的存在,使 CO2 不致成为光合作用的限制因子, 从而提高了光合效率。这通常是 C4 植物的生产效率明显高于 C3 植物的重要原因之一。C3 植 物生产效率较低的另一个原因是它们具有较强过程的光呼吸。 4.光呼吸 光呼吸是指绿色植物只在光照条件下才能吸收氧气,放出 CO2 的过程。光呼吸和一般生 活细胞的呼吸作用(通过线粒体释放 CO2 的呼吸作用)显著不同,它是在光刺激下绿色细胞 释放 CO2 的现象。 光呼吸的高低。 是指植物在光合作用下释放 CO2 的多少, 这样释放的 CO2, 实际上是植物在光合作用过程中同化的 CO2,它往往将光合作用已固定的 20%~ 40%的碳 变成 CO2 再释放出来。显然这是一个消耗过程,对积累光合产物很不利。 光呼吸的底物是乙醇酸。乙醇酸来自叶绿体,叶绿体中的 RuBP 羧化酶既是羧化酶,催 化 CO2 与 RuBP 结合,又是加氧酶,催化 O2 与 RuBP 结合。在 CO2 分压低、氧分压高时,这 个酶催化 O2 与 RuBP 结合而生成三碳的 3–PGA 和二碳的 2–磷酸乙醇酸。 2–磷酸乙醇酸水 解而成乙醇酸和无机磷酸。乙醇酸进入过氧化物体,在这里被氧化,其产物进入线粒体,在 这里释放出 CO2,这就是光呼吸的全过程。 (四)呼吸作用 呼吸作用为生物体进行生命活动提供能量,任何活的细胞都在不停地进行着呼吸作用, 呼吸作用的停止就意味着细胞的死亡。呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。 1.有氧呼吸的全过程 细胞有氧呼吸的全过程可分为以下三个步骤: 糖酵解: 将一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸, 并且发生氧化 (脱氢) 和生成少量 ATP。
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三羧酸循环:丙酮酸彻底分解为 CO2 和氢(这个氢被传递氢的辅酶携带着) ,同时生成 少量的 ATP。 氧化磷酸化:氢(氢离子和电子)被传递给氧以生成水,并且放出大部分的能量,以生 成 ATP。 (1)糖酵解 糖酵解是葡萄糖氧化的第一阶段。 包括一系列反应, 都是在细胞质中发生的, 不需要氧, 每一步反应都有特定的酶催化。 糖酵解的全过程,主要包括以下步骤: ①葡萄糖磷酸化:葡萄糖氧化是放能反应,但葡萄糖是比较稳定的化合物,如果要使它 氧化放出能量来,必须先给予活化能来推动这个反应,使葡萄糖从稳定状态变为活跃状态。 这个活化能是由 ATP 提供的。 一个 ATP 的磷酸通过己糖激酶的催化反应而连到葡萄糖分子的 6 位碳上,使葡萄糖成为葡萄糖–6–磷酸,这一反应是放能反应,一个 ATP 放出一个高能 磷酸键,大约释放出 30.5kJ 自由能,其中大部分变为热而散失,小部分用于使磷酸与葡萄糖 结合,由于葡萄糖中的磷酸键不是高能的,所以写成直线。 ②葡萄糖–6–磷酸经异构酶的催化而变为它的异构体果糖–6–磷酸,然后又有一个 ATP 分解,一个磷酸根连到 1 位 C 上,成为果糖一 1,6–二磷酸。这一反应是通过磷酸果 糖激酶的催化而实现的。 反应至此, 消耗了 2 个 ATP 分子, 经过一系列酶的催化一个葡萄糖分子形成一个果糖一 1,6–二磷酸分子。 ③醛缩酶催化果糖一 1,6–二磷酸裂解,产生 2 个分子的三碳化合物,它们分别是磷 酸二羟丙酮和 3–磷酸甘油醛(PGALd) ,以参加进一步的代谢。 以上从一个分子葡萄糖转化为 2 分子的 PGALd,是糖酵解的第一阶段。这一阶段不但没 有产生 ATP,反而从细胞贮备中消耗了 2 个 ATP。 ④PGALd 的氧化和磷酸化,生成 1,3–二磷酸甘油酸。2 个 PGALd 氧化,脱下 2 个已 + + 同时放出能(-43.1kJ) ,H 由辅酶 NAD (电子受体)接受而成为还原态的 NADH+H ;产 生的一部分能则贮存于高能磷酸键中,即 PGALd 分子从细胞质基质的无机磷酸盐(Pi)中吸 收一个磷酸,生成 1,3–二磷酸甘油酸(DPGA) 。由于这一分子中新形成的键是高能的, 所以用曲线表示。 ⑤DPGA 的高能磷酸键转移至 ADP,产生 ATP 和 3–磷酸甘油酸,这一反应称为底物水 平的磷酸化,以示与氧化磷酸化的区别。至此,细胞从一个分子的葡萄糖获得了 2 个 ATP, + + 同时有 2 个 NAD 还原为 2 个 NADH+H 。 ⑥3–磷酸甘油酸经 2–磷酸甘油酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸,它的磷酸键吸收了自由 能而变成了高能键,在丙酮酸激酶的催化下,发生第二次底物水平的磷酸化,又生成 2 个 ATP 和 2 个丙酮酸。 以上是糖酵解的第二阶段,这一阶段共产生了 4 个 ATP。 + 糖酵解过程的总账是:一分子的葡萄糖分解为 2 个分子的丙酮酸,NAD 被还原,产生 + 了 2 个 NADH+H 。总反应为: + + 葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD →2 丙酮酸+2ATP+2NADH+2H +2H2O 在葡萄糖到丙酮酸的整个过程中, 能位是逐步下降的, 但只有上述两个反应的能位下降 较大,足以生成 ATP。其他反应则只有微小的下降,还不足以生成 ATP。 葡萄糖经过精酵解过程只放出了不足 l/4 的化学能,大部分能量还保存在 2 个丙酮酸分 子和 2 个 NADH 中。 糖酵解发生在胞质中, 而丙酮酸的继续氧化包括三羧酸循环和电子传递 两个过程,则是在线粒体中进行的。丙酮酸在进入三羧酸循环之前,先要氧化脱羧,与辅酶 A 结合成为活化的乙酸辅酶 A(简写为乙酸 CoA) 。这一过程除释放出 1 分子 CO2 外(这是细
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胞呼吸最早释放出来的 CO2) , 同时还发生 NAD 的还原。 氧化脱羧实际上就是脱氢脱羧过程。 丙酮酸的氧化脱羧是在线粒体基质中进行的,所产生的乙酸 CoA 即进入三羧酸循环(或称 柠檬酸循环) ,三羧酸循环也发生在线粒体基质中。 (2)柠檬酸循环 柠檬酸循环的得名是由于在这个循环中有一个关键的中间代谢物, 即柠檬酸。 柠檬酸是 一种三羧酸,所以这一循环又称为三羧酸循环(简称为 TCA 循环) 。 柠檬酸循环途径中的酶, 除琥珀酸脱氢酶定位于线粒体内膜之外, 其余均存在于线粒体 基质中。柠檬酸循环的全过程分述如下: 柠檬酸循环的第一步是每个二碳的乙酰 CoA 分子和一个四碳的草酰乙酸分子结合,生 成六碳的柠檬酸: 乙酸 CoA+草酰乙酸→柠檬酸+CoA 柠檬酸继续氧化,逐步脱去 2 个羧基,生成四碳化合物,最后又形成四碳的草酰乙酸, 再与乙酰 CoA 结合,开始另一次循环。在这一全过程中,丙酮酸的 3 个碳在转变为乙酰 CoA 时脱去一个,在柠檬酸循环中脱去 2 个。这 3 个碳原子氧化的结果生成 3 个分子 CO2,这样 葡萄糖中的碳就被完全氧化了。 TCA 过程中发生的主要事件的顺序为: ① 乙酰 CoA 与草酰乙酸结合,生成六碳的柠檬酸,释放 CoA。 ② 柠檬酸分子不能进行脱氢反应, 它先失去一个 H2O 而成为顺乌头酸, 再结合一个 H2O 转变为异柠檬酸。 ③ 异柠檬酸同时进行脱氢和脱数反应,生成五碳的α–酮戊二酸,放出一个 CO2,同 + + 时一个 NAD 还原为 NADH+H 。 ④ a–酮戊二酸也同时进行脱氢和脱羧反应,并和 CoA 结合,生成含有一个高能硫键 + + 的四碳化合物,即琥珀酸 CoA,同时释放出一个 CO2,并且将 NAD 还原为 NADH+H 。故 这一反应与丙酮酸的脱氢脱羧反应相同,也是有 CoA 参与的。 ⑤ 琥珀酰 CoA 脱去 CoA 和高能硫键而成为琥珀酸,放出的能量则转入高能磷酸键中, 即生成三磷酸鸟苷(GTP) ,GTP 再将高能磷酸转入 ADP 产生 ATP。这也是底物水平磷酸化的 过程。 ⑥ 琥珀酸脱氢生成延胡索酸。催化这一反应的琥珀酸脱氢酶定位于线粒体内膜上,其 + 辅酶是 FAD,而不是 NAD ,所以在这里是 FAD 接受氢而生成 FADH2。 ⑦ 延胡索酸和水化合而成苹果酸。 ⑧ 苹果酸氧化脱氢,生成草酰乙酸,亦即草酰乙酸再生,可重新与新的乙酸 CoA 分子 + + 结合,开始新一轮循环。在这一反应过程中,一个 NAD 还原为 NADH+H 。 柠檬酸进行一次循环,投入的原料是二碳的乙酸酰 CoA,并释放 2 分子 CO2,8 个氢(8 个质子和 8 个电子) ,其中 4 个来自乙酰 CoA,另 4 个来自加入的水分子。这些氢被传递到 + 电子受体上,生成 3 分子 NADH+H 和 1 分子 FADH2。此外,柠檬酸循环中还生成了 1 分子 ATP,这也属于底物水平的磷酸化。由于一个葡萄糖分子产生 2 个乙酰 CoA,所以一个葡萄 + 糖分子在柠檬酸循环中共产生 4 个 CO2 分子 6 个 NADH+H 分子个 FADH2 分子和 2 个 ATP 分 子。 (3)电子传递系统和氧化磷酸化 葡萄糖经过糖酵解和柠檬酸循环而全部被氧化,氧化所产生的能量一部分储存在 ATP + 中,一部分还保留在 NADH 和 FADH2 中。NADH+H 和 FADH2 中的能量如何释放出来而转移 给 ATP 呢?这是靠包括分子氧在内的电子传递系统或电子传递链来完成的。 电子传递链就是存在于线粒体内膜上的一系列电子传递体,如 FMN、CoQ 和各种细胞 + 色素等。分子氧是电子传递链中最后的电子受体。糖酵解和柠檬酸循环产生的 NADH+H
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和 FADH2 中的电子和 H ,沿着电子传递链上各电子传递体顺序地传递,最后到达分子氧。 在这一过程中, 所释放的能量就通过磷酸化而被储存到 ATP 中。 所以这里的 ATP 的形成是发 生在线粒体内膜上。 这里发生的磷酸化作用是和氧化过程的电子传递紧密相关的, 所以和底 物水平磷酸化不同, 称为氧化磷酸化。 关于氧化磷酸化的机制, 目前公认的是化学渗透学说。 该学说是英国人 P.Mitchell 经过大量实验后于 1961 年首先提出的,其主要论点是认为呼吸 链存在于线粒体内膜之上,当氧化进行时,呼吸链起质子泵作用,质子被泵出线粒体内膜之 外侧(膜间隙) ,造成了膜内外两侧间跨膜的电化学势差,后者被膜上 ATP 合成酶所利用, 使 ADP 与 Pi 合成 ATP。每 2 个质子顺着电化学梯度,从膜间隙进入线粒体基质中所放出的 + 能量可合成一个 ATP 分子。一个 NADH+H 分子经过电子传递链后,可积累 6 个质子,因而 共可生成 3 个 ATP 分子;而一个 FADH2 分子经过电子传递链后,只积累 4 个质子,因而只 可以生成 2 个 ATP 分子。 一个葡萄糖分子经过有氧呼吸的全过程, 总共能生成的 ATP 分子数 统计如下: 糖酵解:①底物水平的磷酸化?????????????4 个 ATP(细胞质基质) ②已糖分子活化消耗?????????????2 个 ATP(细胞质基质) + ③产生 2 分子 NADH+H ,经过电子传递生成??4 个或 6 个 ATP(线粒体) 净积累??????????????????6 或 8 个 ATP + 丙酮酸氧化脱羧:产生 2 分子 NADH+H (线粒体) ,可生成??????6 个 ATP 柠檬酸循环:①底物水平磷酸化(线粒体)?????????????2 个 ATP + ②产生 6 个 NADH+H (线粒体) ,可生成???????18 个 ATP ③产生 2 分子 FADH2(线粒体) ,可生成????????4 个 ATP 总计生成???????????????????36 或 38 个 ATP + 在糖酵解过程中产生的 2 分子 NADH+H 为什么有时生成 4 个 ATP,有时又生成 6 个 ATP 呢?这是因为:糖酵解是在细胞质基质中进行的,在真核生物中,细胞质基质中的 + + NADH+H 不能通过正常的线粒体内膜,线粒体外的 NADH+H 可将其所带的 H 转交给某种 + 能透过线粒体膜的化合物,进入线粒体内以后再氧化。胞质中的 NADH+H 是通过下列两种 穿梭运送的系统而到达线粒体基质,然后再通过线粒体内膜上的呼吸链进行氧化的。 + ① 磷酸甘油穿梭系统:胞质中含有以 NADH+H 为辅酶的磷酸甘油脱氢酶可以将磷酸 二羟丙酮还原为磷酸甘油,后者可以扩散到线粒体基质内。线粒体基质内,则有另一种含有 FAD 的α–磷酸甘油脱氢酶,它可催化进入的 1–磷酸甘油脱氢,形成 FADH2。于是胞质内 + 的 NADH+H 便间接地形成了线粒体基质内的 FADH2,后者通过呼吸链产生 ATP,每 1 分子 FADH2 可产生 2 分子 ATP。这种穿梭作用主要存在于肌肉、神经组织中。所以葡萄糖在这些 组织中彻底氧化所产生的 ATP 比其他组织中要少 2 个,即产生 36 个 ATP。 ② 苹果酸–草酰乙酸穿梭系统:胞质中含有苹果酸脱氢酶,可催化草酰乙酸还原为苹 果酸,后者可以进入线粒体基质。线粒体基质内则有另一种苹果酸脱氢酶,可催化进入的苹 + + 果酸脱氢形成草酰乙酸和 NADH+H , 于是胞质内的 NADH+H 上的 H 便间接地被转运进入 线粒体基质中。 草酰乙酸则通过基质和胞质均含有的谷–草转氨酶的作用, 从基质返回胞质 中。每 1 分子 NADH 进入线粒体内膜的呼吸链氧化可产生 3 分子 ATP。在心脏、肝、肾等细 + 胞中,胞质中的 NADH+H 属于此种穿梭。所以 1 分子葡萄糖在这些组织中彻底氧化所产生 的 ATP 分子数为 38 个。 2.无氧呼吸的过程 (1)酒精发酵:酵母菌和其他一些生物,甚至一些高等植物,在缺氧条件下,都以酒 精发酵的形式进行无氧吸吸。 这一过程简单地说就是葡萄糖经糖酵解而成为丙酮酸, 丙酮酸 + 脱羧放出 CO2 而生成乙醛,乙醛被 NADH+H 而还原成酒精(见下图) 。



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(2) 乳酸发酵: 是某些微生物, 如乳酸菌的无氧吸吸过程。 高等动物有乳酸发酵过程。 人在激烈运动时,氧一时供应不足,葡萄糖酵解产生的部分丙酮酸不能氧化脱羧,因而不能 进入三羧酸循环,这时丙酮酸就进入乳酸发酵途径(见下图) 。

乳酸菌可以使牛奶发酵制成奶酪和酸牛奶。 泡菜、 酸菜、 青贮饲料能够较长时间地保存, 也都是利用乳酸发酵积累的乳酸,抑制了其他微生物活动的缘故。 糖酵解是厌氧过程,但不是专性的,在有氧及无氧条件下均能进行。在正常的有氧条件 + 下,通过糖酵解形成的丙酮酸进入线粒体的基质中被完全氧化,形成的 NADH+H 通过两种 + 穿梭系统进入线粒体内膜的呼吸链被氧化。在缺氧条件下,NADH+H 不能进入呼吸链。要 + 保持糖酵解继续进行,NADH+H 必需再氧化。这时丙酮酸在细胞质基质中脱羧形成乙醛, + 乙醛在乙醛脱氢酶作用下,以 NADH+H 作为还原剂形成乙醇,或是丙酮酸在乳酸脱氢酶 + + + 作用下,直接被 NADH+H 还原为乳酸,从而使 NADH+H 氧化为 NAD ,再接受糖酵解过 程脱下的氢。故 1 分子葡萄糖无论是进行了酒精发酵还是乳酸发酵,均只产生 2 分子 ATP。 (五)植物的成花生理 1.春化作用 低温对植物成花的促进作用称为春化作用。 某些植物在其个体发育的某一个时期对低温 有特殊要求,只有经低温的处理后,才能形成花芽。如冬小麦一般在秋季播种,冬前经历一 段营养生长,经受低温后,于第二年夏初开花结实。冬小麦春播不抽穗,是因为未能满足它 对低温的要求。如将萌动的种子放在 0~5℃的低温中,经过 30~50 天,就可以春播而正常 开花结实。一年生的冬性禾谷类作物、二年生的植物如甜菜、萝卜和大白菜以及某些多年生 草本植物如牧草,都有春化现象。春化过程中感受低温的部位是芽内的分生组织,其作用只 能随着细胞的分裂传递给子细胞。 2.植物的光周期诱导 (1)植物感受光周期的部位和时期 试验证明, 植物感受光周期刺激的部位是叶片而不是生长点。 如将短日植物菊花做如下 处理:a.叶片在短日照下,生长点处在长日照;b.叶片进行长日照处理,生长点处在短日 照下。结果 a 处理开了花,而 b 处理不开花。对光周期反应敏感的植物,如苍耳,只要有一 片叶子、甚至半片叶子获得所需要的光周期即能使植物开花。萝卜、日本牵牛也如此。 植物对光周期的反应与叶龄有关,一般讲子叶无感光能力,幼嫩叶片的感受能力很小, 充分展开的成熟叶片感受能力最强, 老叶也失去感受能力。 不同植物开始对光周期表现敏感 的年龄也不同, 如大豆、 日本牵牛是在子叶伸展期, 水稻在 5~7 叶时期, 红麻则在 6 叶期。 (2)光周期中光与黑暗的意义 许多试验证明,对于短日照植物,在光周期中真正起诱导作用的是一定长度的黑暗,只 要暗期达到临界夜长,不管先期的长短,短日植物均能开花。 (如下图所示)

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清北学堂集中培训课程导学 长日和短日或长夜或短夜影响苍耳开花的图解

对于长日植物来讲,只要暗期不超过临界夜长,无论光期的长短,也都可使之开花。可 以这样讲,在光周期诱导中实际上是长夜诱导短日植物开花,抑制长日植物开花。对于植物 的开花来讲,暗期比光照更重要。短日植物在超过一定的暗期长度时开花,长日植物则是在 短于一定的暗期长度时开花。这也可由闪光实验得到证实(如下图所示) 。

长日照的暗间断和长夜的光间断对长日植物和短日植物影响的图解

以上实验证明,用闪光中断长夜,尽管暗期的长度不变,却使长日植物开了花,而短日 植物的开花受到了抑制;用黑暗中断长日,尽管光期变短,但却仍然是长日植物开花,短日 植物不开花。充分说明了一定长度的连续暗期在花诱导中的重要性。 (3)光敏色素在成花中的作用 植物体中有一种光敏色素。 这种色素在植物体内以两种状态存在, 一种是吸收红光的状 态(Pr) ,吸收峰为 660nm;另一种是吸收远红光的状态(Pfr) ,吸收峰为 730nm。Pr 吸收 红光后则转变成 Pfr,而 Pfr 吸收远红光后则转变成 Pr。Pfr 是具有生理活性的形式。当 Pfr 与某些物质形成复合物后, 则引起成花刺激物的合成。 所以光敏色素在成花反应中的作用在 于感受光,并诱导成花刺激物的形成。 光敏色素除了作为诱导植物开花的光受体外, 还在许多光调节过程如需光种子萌发和光 形态建成反应中起光受体作用。

植物的类群
一、竞赛中涉及的问题
在中学生物教学大纲中已简单介绍过植物的类群,根据国际竞赛纲要和全国竞赛大纲 (试行)的要求,有关植物类群的知识需要在原有基础上作进一步的介绍和说明。 (一)植物分类的等级和基本单位 1.分类等级(阶层) 生物分类的等级有界、门、纲、目、科、属、种。在这些分类阶层中,还可分得更细, 如:亚门、亚目、亚科等。每一阶层都有相应的拉丁词和一定的词尾。 界 Kingdom Regnum 门 Division Phylurn(divisio) 纲 Class Classis 目 Order Ordo 科 Family Familia 属 Genus Genus 种 Species Species (英文) (拉丁文) 2.物种命名法 现代生物的命名,即世界通用的科学名称的命名,都是采用双名法。
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所谓双名法是指用拉丁文给植物的种定名, 每一种植物的种名, 都由两个拉丁词或拉丁 化形式的字构成,第一个词是属名,相当于“姓” ;第二个词是种加词,相当于“名” 。一个 完整的学名还需要加上最早给这个植物命名的作者名。 因此一个完整的学名为属名十种加词 十命名人名。属名一般采用拉丁文的名词,书写时第一个字母要大写。种加词其来源不拘, 大多为形容词,但不可重复属名。 3.植物分类的基本单位 在上述各个分类等级(阶层、单位)中, “种”是分类的基本单位。种是指有一定的自 然分布区和一定的形态结构、 生理特征的生物类群。 同一种的各个个体具有基本相同的遗传 性状,彼此杂交可以产生正常的能育后代。不同种的个体之间,通常不能杂交,或杂交后不 能生育后代。 (二)植物的类群 将自然界的生物分为动物界和植物界的二界分类系统,是瑞典生物学家林奈在 1753 年 建立的,250 多年来广为沿用。但随着人类认识地不断加深,对生物类群的划分出现多种不 同的见解,相继有人提出三界说(植物、动物和原生生物) 、四界、五界(原核生物、原生 生物、真菌、植物、动物) 、六界等分类系统。本章中仍采用二界说中广义的植物界概念。 1.藻类植物 藻类是一群最原始的植物,大约在 35~33 亿年前,在地球的水体中出现了最早的藻类 ——原核蓝藻。目前地球上的藻类是一群大多生活在水中,具有叶绿素,营自养生活,没有 根、茎、叶等器官的分化,用单细胞的孢子或配子进行繁殖的低等植物。现把 IBO 考纲细目 中所要求的七类藻类的主要内容列表比较如下: 七类藻类的主要内容比较

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2.菌类植物 菌类植物结构简单,没有根、茎、叶等器官,一般不具有叶绿素等色素,大多营异养生 活。菌类植物可分为细菌门、粘菌门和真菌门三类彼此并无亲缘关系的生物。其中粘菌是介 于动物和真菌之间的生物。 它在营养期为裸露的、 无细胞壁、 多核的原生质团, 称变形体 (与 变形虫相似) 。但在繁殖期,它可产生具纤维素细胞壁的孢子,又具真菌的性状。下面把细 菌和主要的真菌作一扼要比较(见下表) 。 细菌和主要真菌的比较

3.地衣植物 地衣是真菌和藻类的共生体,结构简单,没有根、茎、叶等器官。地衣的形态可分为 3 种类型:壳状、叶状和枝状。地衣能分泌地衣酸,使岩石表面变为土壤,而且抵抗不良环境
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条件的能力十分强,因此,地衣是植物界的“开路先锋” 。松萝等地衣可以火药,从染料衣 中提取的石蕊,可以制成石蕊试剂。 4.苔藓植物 苔藓植物是从水生到陆生的过渡类型, 为小型的多细胞绿色植物, 大多适于生活在阴湿 环境中。 有的为叶状体, 有的已有假根和类似茎、 叶的分化, 茎、 叶和假根中均无输导组织。 苔藓植物的生活史中具有明显的世代交替(如下图) :

苔藓植物的生活史 在其生活史中,配子体发达,孢子体寄生在配子体上。苔藓植物受精必须借助于水。由 于苔藓植物有颈卵器和胚的出现,是高级适应性状,因此,苔藓植物属于高等植物。其主要 代表植物有地钱和葫芦萍等。 5.蕨类植物 蕨类植物是介于苔藓植物和种子植物之间的一大类群。 蕨类的生活史可简单表示如下图。

蕨类植物的生活史 该类植物也具有明显的世代交替现象。蕨类植物的孢子体发达,并且有根、茎、叶的分 化,其中,叶有小型叶和大型叶、营养叶(进行光合作用)和孢子叶(产生孢子)之分。其 内部都有维管系统, 木质部大多只有管胞, 少数有导管。 韧皮部主要含有筛胞, 有的有筛管, 起着输导和支持作用,因此,蕨类植物与种子植物合称为维管植物。蕨类植物的配子体虽然 不如孢子体发达, 但也能独立生活。 蕨类植物也具有胚, 但不产生种子, 而以孢子繁殖后代, 蕨类植物的受精仍离不开水。因此,蕨类常生活在阴湿环境中,主要的蕨类植物有石松、卷 拍、木贼、菠、满江红等。 6.裸子植物 裸子植物是介于蕨类和被子植物之间的维管植物。其孢子体特别发达,具有真中柱,并 生型维管束,有形成层和次生生长。木质部大多数只有管胞,极少数有导管。韧皮部中只有 筛胞而无伴胞。其配子体完全寄生在抱子体上,且仍保留着结构较简单的颈卵器。其胚珠裸 露,不被大孢子所形成的心皮所包被,传粉时,花粉粒可经珠孔直接进入胚珠。大多数裸子 植物具有多胚现象,种子由种皮、胚和胚乳组成,它们分别由珠被、受精卵和大孢子发育而 成。 其中种皮是老的孢子体 (2n) 。 胚是新的孢子体世代 (2n) , 胚乳则是雌配子体世代 ( n) 。 (1)以松树为例,其生活史过程可表示如下图所示:

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裸子植物(松树)的生活史 (2)裸子植物主要特征比较见下表: 裸子植物各纲(科)的主要特征比较

7.被子植物 (1)被子植物的生活史如下图

被子植物的生活史

(2)被子植物各科特征比较见下表:

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练习巩固
一、单选 1、下列哪些现象说明有根压的存在 A.饱和效应 B.吐水 C.竞争性抑制 D.落叶 ·B 吐水和伤流是根压存在的两个重要表现。吐水一般从叶的边缘处有水孔存在的地方发生* 2、小麦拔节过程起重要作用的是: A.顶端分生组织 B.侧生分生组织 C.居间分生组织 D.原生分生组织 ·C 拔节过程小麦伸长生长非常迅速, 主要是因为在每一个节间的基部都有居间分生组织产生新 的细胞。雨后春笋与之不同;节间基部幼嫩,其支持功能主要依靠下面一个节上的叶鞘完成 * 3、把成熟的苹果与未成熟的香蕉密封在一起可促使香蕉成熟,是由于苹果放出了 A.乙烯 B.赤霉素 C.脱落酸 D.细胞分裂素 ·A 4、观察植物有丝分裂过程应选择下列哪一种材料最适宜? A.叶的上表皮 B.茎的木质部 C.皮层 D.根尖 ·D 有分生组织的地方最适合* 5、下列裸子植物的特征中哪项是错的? A.多年生的木本植物 B.维管植物 C.胚珠发育成种子 D.双受精作用 ·D 双受精被子植物特有;裸子植物和被子植物的特征比较* 6、大多数植物的代谢活动在哪一种组织进行 A.表皮组织 B.厚壁组织 C.厚角组织 D.薄壁组织 ·D 薄壁组织是植物组成的基础;厚角组织可以转变为薄壁组织;植物组织类型* 7、下列为鉴定四种不同植物的简单的检索表,哪种是被子植物? (1)有维管组织...........................2 无维管组织...........................植物 A (2)雄配子有鞭毛............................3 雄配子无鞭毛...........................植物 B (3)袍子为一种类型....... ...................植物 C 袍子为两种类型...........................植物 D A.植物 A B.植物 B C.植物 C D.植物 D ·B 8、 苹果和番茄果实成熟都会变红,从细胞学来看,苹果变红和番茄变红分别是由于细胞内的什 么物质在起作用? A.叶黄素和细胞液 B.有色体和细胞液 B.细胞质和细胞液 D.花青素和有色体 ·D 细胞液中显色的往往是花青素;花青素常呈现的颜色以及其酸碱指示剂的性质* 9、下列哪些结构,组成了双子叶植物的维管束 1、表皮;2、皮层;3、木栓层;4、韧皮部;5、木质部;6、形成层;7、髓 A.2、3、4 B.4、5、6 C.5、6、7 D.1、2、3 ·B 区别裸子植物,双子叶植物,单子叶植物之间维管束成份的差别* 10、在果实的形成过程中,苹果的果肉大部分是由下列哪一部分发育而成的
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A.子房 B.胚珠 C.花托 D.胚 ·C 果实的分类及其可食部分的发育来源,例如菠萝,荔枝,等* 11、将 4 株长势相同,具有顶芽的健壮植株分别进行如下处理,其中哪一处理办法最有利于侧 芽发育成枝条 A.去顶芽后,在断口上放一块琼脂小块 B.去顶芽后,在断口上放一块富含生长素的琼脂小块 C.不去顶芽,在侧芽涂以含低浓度生长素的琼脂 D.不去顶芽,在侧芽上涂以琼脂 ·A 生长素与顶端优势的关系;生长素的作用;生产上的应用* 12、具有颈卵器的植物有: A.蕨类、裸子植物、被子植物 B. 苔藓、裸子植物、蕨类植物 C.地衣、苔藓、裸子植物 D.地衣、苔藓、蕨类植物 ·B 颈卵器植物的范围;颈卵器和精子器的结构;世代交替* 13、植物矮小,根系发达,叶小而厚,叶表皮细胞壁厚、气孔深陷,栅栏组织层次多,此类植物可 能为: A.水生植物 B.旱生植物 C.阴生植物 D.以上都不对 ·B 旱生植物的特点(外形,每一个器官的结构,两种旱生类型,盐生与旱生的相似性) ;对应 水生植物的特点及与水生环境的适应* 14、水果贮藏保鲜时,降低呼吸的环境条件是; A.低 O2、高 CO2、零上低温 B.低 CO2、高 O2、零下低温 C.无 O2、高 CO2、零上低温 D.低 O2、无 CO2、零下低温 ·A 如何降低呼吸;果实成熟时的生理变化* 15、常见蔬菜如白菜、萝卜等植物属什么科? A.菊科 B.豆科 C.十字花科 D.蔷薇科 ·C 各科的典型特征;常见蔬菜水果所属的科* 16、以下哪种说法不正确? A.光照可以使种子得到足够的热量,因而有利于种子的萌发 B.植物生长发育离不开光合作用,所以种子萌发的必要条件是需要光照 C.种子萌发一般不需要光照 D.某些种子萌发需要光照 ·B 种子萌发的必须外界条件;需光种子与需暗种子;光敏色素;子叶出土萌发与留土萌发* 17、下列哪个形态特征不属于筛管所具有 A.长形的生活细胞 B.组织分子相连接的横壁形成筛板 C.细胞成熟后,细胞核消失 D.细胞特化过程中,次生壁不均匀加厚,原生质逐渐解体 ·D 筛管分子与导管分子的比较;伴胞的作用* 18、夹竹桃叶片的特征是: A.表皮没有气孔 B.栅栏组织细胞为一层 C.表皮具有气孔窝 D.叶脉结构简单 ·C 旱生叶的结构特点(从外向内依次列全)* 19、绿藻门植物体型多种多样,团藻属于哪一种植物体型:
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A.不定形群体 B.多细胞个体 C.异丝体 D.片状体 ·B 各门藻类的基本特征* 20.植物细胞有丝分裂中纺锤体由什么组成 A.微纤丝 B.微管 C.微丝 D.中间纤维 ·B 各细胞骨架所起到的不同的功能;纺锤体微管分为两类,各自起的作用* 21.苗(枝条)与茎的区别是: A.苗是生长有叶和芽的茎 B.苗的节间比茎的长 C.苗的节间比茎的短 D.苗上无叶痕 ·A * 22、松树叶结构特点之一是: A.栅栏组织与海绵组织有明显分化 B.通气组织发达 C.叶内具内皮层 D.表皮层无气孔 ·C 从适应的角度分析松针结构耐旱的特征及其衍生特征* 23、落叶植物叶离层的产生是由于: A.气候逐渐变冷 B.日照逐渐变短 C.土壤中缺少水分 D.空气变干燥 ·B 光敏色素在植物生理活动中所起的作用;其他以日照时间为信号的生理现象* 24、旱生植物体的结构特征不表现在: A.叶片变小或退化 B.茎肉质化 C.表皮细胞角质层加厚 D.叶片上缺少气孔 ·D * 25、下列哪一特征是藻类植物、苔藓植物和蕨类植物所共有的: A.孢子体和配子体均能独立生活 B.都含有叶绿素 a 和 b 的光合色素 C.均以孢子进行无性生殖 D.均具卵式生殖 ·C 植物的生殖方式* 仅绿藻、裸藻含叶绿素 b,其他藻类不含有 26.高等植物生活史中具有明显的世代交替现象,??是有性世代的第一个细胞,??是无 性世代的第一个细胞。 A.配子,孢子 B.合子,孢子 C.孢子,合子 D.配子,合子 ? C 植物世代交替的类型,代表* 27.草莓的果实是??,由??发育形成。 A.聚花果,多心皮的复雌蕊 B.聚合果,离心皮的雌蕊 C.聚合果,多心皮的复雌蕊 D.聚花果,离心皮的雌蕊 ·B 蔷薇科四个亚科的特征比较* 28.在下述 4 种关于种子植物特征的描述中哪组是正确的? A.由于花粉管的产生,种子植物的双受精彻底摆脱了水的限制 B.均以导管和管胞输送水和无机盐,以筛管和伴胞输送有机物 C.种子植物的世代交替中孢子体占绝对优势,配子体寄生在孢子体上 D.种子是双受精的产物 ·C 种子植物与颈卵器植物的区别* 29.蔷薇科中的苹果是由??发育形成的 A.子房上位的单雌蕊,核果 B.子房下位的单雌蕊,梨果
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C.子房上位的复雌蕊,核果 D.子房下位的复雌蕊,梨果 ·D 子房位置与花位置的关系,图示* * 30.植物细胞作为植物有机体的结构和功能的基本单位,区别于动物细胞的结构是。 A.叶绿体、线粒体、乙醛酸体 B.细胞壁、细胞膜、液泡膜 C.液泡、质体、叶绿体 D.细胞壁、叶绿体、液泡 ·D * 31.某学生将 2.5%的脲滴加在载玻片上的蚕豆表皮上,观察到植物细胞的质壁分离。2 小时 后企图再次观察时却发现理想的视野找不到了。原因是。 A.错拿了对照样品 B.时间过长,细胞壁也收缩了 C.溶质颗粒被缓慢吸收,使水分再度进入细胞 D.2 小时前观察到的现象是假象 ·C 甘油实验;细胞水势测定的方法* 32.高等植株S形的生长曲线中,其纵坐标可以用等多种参数来表示。 A.时间、重量、体积 B.蛋白质含量、细胞个数、叶面积 C.蛋白质含量、叶面积、干重 D.高度、鲜重、细胞个数 ·D 种子萌发过程中干重与鲜重的变化,干重减小鲜重增大* 33.菊花通常都在秋天开放,若打算使菊花提前开放,应采取哪种措施? A.增加灌溉 B.喷施IAA C.提高栽培小区的温度 D.通过覆盖,缩短日照 ·D 常见的长日植物,短日植物* 34.若向日葵的某种细胞间隙的水势为甲,细胞液水势为乙,细胞质基质水势为丙。问当它 因缺水而萎蔫时,三者间的水势关系是。 A.甲>乙>丙 B.甲>丙>乙 C.乙>丙>甲 D.乙>甲>丙 ·C 水势与蒸腾流的关系,叶与根的水势比较* 35.将一根柳条枝分成四段,A和B分别表示枝条的形态学上端和下端,悬挂在潮湿的环境 中。若干天后只有??的枝条不是在形态学的上端长出芽来。 A.A端朝上,B端朝下 B.B端朝上,A端朝下 C.将柳条枝切段水平放置 D.在B端上涂上IAA羊毛脂 ·D 生长素的运输方向及其决定* 36.植物的光周期习性往往与其原产地有关,因此在由北往南和由南往北引种短日植物新品 种时,一般注意 A.分别选用早熟和晚熟品种 B.分别选用晚熟和早熟品种 C.均选用早熟品种 D.均选用晚熟品种 ·B 图示分析;种麻和一般引种的区别* 37.菌根是??在植物体上形成的,二者是一种??关系。 A.细菌;寄生 B.真菌;互惠共生 C.真菌;附生 D.根瘤菌;互惠共生 ·B 菌根与根瘤的区别;菌根的作用帮助吸收水分* 38.在提取叶绿素时,加入少量碳酸钙的目的是。 A.增加叶绿素的溶解度 B.破坏膜系统,使叶绿素被充分提取 C.防止叶绿素在提取时受到破坏 D.防止叶绿素与其它物质结合 ·C 叶绿素加酸氧化得去镁叶绿素;加醋酸铜加热得铜代叶绿素*
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39.在较强光照强度下,降低CO2 浓度,下列作物中的哪两种光合速率下降的更快? ①棉花 ②玉米 ③高粱 ④小麦 A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④ 常见碳四植物;二氧化碳产率-光照强度曲线图上阳生,阴生,碳四植物的区别* ·B 40.用小麦胚芽鞘切段伸长法鉴定IAA时,下述哪一项注意事项是不正确的? A.要挑选大小均匀的小麦种子,并萌发成幼苗后才能实验 B.实验操作要在较弱的光下进行 C.实验材料要切去胚芽鞘尖端 D.切段要在水中漂洗后,才能测定 ·D * 41. 茎叶以何种方式保护自己以防御低于 10℃的低温? A.植物有茂密的分枝以防止热的散发 B.植物在它们的细胞中富集盐分 C.植物必须耐受由于结冰而产生的细胞吸水 D.通过代谢产热以防结冰 ·B 更多的情况是富集糖分,秋天红叶的原因(低温叶绿素分解;游离糖分多,花色素多)* 42.指出下述 4 种描述中,哪种是不正确的? A.裸子植物中的多胚现象有裂生与简单多胚两种 B.苏铁和银杏的精子具纤毛,受精作用仍离不开水 C.苔藓和蕨类的配子体均能独立生活 D.松树的针叶成束着生于极不发达的短枝顶端 ·B 多胚现象还见于被子植物,如柑橘类;植物演化中配子体世代和孢子体世代优势的选择* 43.根尖从根毛及表皮细胞吸收的水分及无机盐,通过以下哪种途径运到植物体地上部分是 最合理的? A.表皮→皮层→内皮层→中柱鞘→原生木质部→后生木质部 B.表皮→皮层→内皮层→中柱鞘→初生木质部→次生木质部 C.表皮→皮层→内皮层→中柱鞘→后生木质部→原生木质部 D.表皮→皮层→内皮层→中柱鞘→后生木质部→初生木质部 .A 44.甲种植物根系特别发达,生长速度快,叶面多绒毛,气孔下陷形成气孔腔,气孔腔内有 许多细长的毛。 乙种植物具浅根, 无根毛, 体内通气组织发达。 假定 (1) 为湿生植物, (2) 为中生植物, (3) 为旱生植物。请指出下面哪项判断是正确的? A.甲(1) ,乙(2) B.甲(3) ,乙(1) C.甲(2) ,乙(1) D.甲(1) ,乙(3) ·B 植物水分生态类型和光照生态类型经常比较的一些方面:根冠比,气孔,角质层,维管束发 达程度,叶肉分化情况,等等* 45.判断西藏高原的白菜与萝卜比生长在我国其他地区的要大的原因。 A.昼夜温差大 B.阳光辐射强烈 C.白天温度高 D.降水多 ·A 新疆的西瓜甜;昼夜温差与有机物积累的关系* 46.细胞生长时,细胞壁表现出一定的 A.可逆性 B.可塑性 C.弹性 D .刚性 ·B 细胞壁三层结构的物质差别和可塑性的关系* 47.什么是细胞核与细胞质之间的信道 A.核膜 B.胞间连丝 C.核膜孔 D 外连丝 ·C 胞间的信道:植物-胞间连丝;动物-间隙连接* 48.有关血红素、叶绿素的解释,哪一项是不正确的? A.都是卟啉化合物 B.都与蛋白质共价结合
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C.不能被分子态氧所氧化 D .它们基因有不同碱基序列 ·D 叶绿素的分子结构及其基本化学性质(极性头,烃基尾,可用 KOH 皂化)* 49.在植物叶片的提取液中没有测出某种酶的活性,下列说法哪一种是错误的? A.酶可能被液泡中存在的丹宁变性 B.酶可能被蛋白酶降解 C.酶还是以酶原形式存在,没有成为成熟的酶 D .不是酶活测定的最适条件 ·C 酶被丹宁等物质变性-制茶烤烟* 50.在大多数情况下,植物体中水向上运输主要是依靠 A.内聚力张力 B.根压 C.蒸腾拉力 D .表面张力 ·C 内聚力保证蒸腾流不断,动力是蒸腾拉力和根压* 51.下列哪一种是研究无机营养元素必需性的精确而又便捷的方法 A.土培 B.水培 C.蛭石培 D .砂培 ·B 确定一种元素是必须元素的三个基本条件: 缺乏有病, 可用该元素解除症状, 不是间接作用; 必须元素种类;矿质元素与灰分元素的关系* 52.在农业生产实践中,欲打破种子休眠,促进性别分化,促使植物抽苔开花,应选用 A.KT B.2,4-D C.GA3 D .ABA ·C 各种符号所代表的植物激素及作用* 53.植物不同器官对生长素浓度敏感程度不同,一般来说可能是 A.根<芽<茎 B.根<芽>茎 C.根>芽>茎 D .根>芽<茎 ·C 根茎芽对生长素浓度反映的三条曲线的图示,如何解释之* 54.一般认为,光范型作用的光受体是 A.叶绿素 B.花色素 C.光敏素 D .类胡萝卜素 ·C 光敏素的两种类型* 55.1 分子丙酮酸经 TCA 循环及呼吸链氧化时 A.生成 3 分子 CO2 B.生成 5 分子 H2O C.生成 12 个分子 ATP D .有 5 次脱氢,均通过 NAD 开始呼吸链 ·A TCA 和呼吸链的基本结构 b c1 c a a3 O2* 56.影响秋天树木落叶的最重要因素是: A.大气平均温度的变化 B.日照时间的变化 C.空气中水分的变化 D .生物钟引起的 ·B 其它日照时间引起的例子,如鸟类迁徙和换羽等* 57.根压的大小 A.当大气湿度高而蒸腾作用弱时减小 B.取决于木质部导管与土壤的水势差 C.与土壤水分经扩散作用进入木质部导管有关 D .通常为 2MPa 左右 ·B 根压产生的机理,两个表现-吐水伤流* 58.植物吸水与吸收矿质元素之间的关系是 A.有关,但不完全依赖 B.矿质元素吸收少则吸水多 C.两者无关 D .矿质元素吸收多则吸水多 ·A 矿质元素进入植物体的主要方式;道南平衡* 59.在下列哪种条件下贮藏果实的效果好? A.高二氧化碳浓度、低氧浓度和高乙烯浓度
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B.低二氧化碳浓度、高氧浓度和无乙烯 C.低氧浓度、高二氧化碳浓度和无乙烯 D .无氧、无乙烯和高二氧化碳浓度 ·C 果实储藏的条件;果实成熟过程变化:酸-糖变甜;细胞游离变软;丹宁分解去涩,等等* 60.水稻种子在氧气供应不足的条件下的萌发特点是 A.胚芽长,胚根短 B.胚芽短,胚根长 C.胚芽长,胚根长 D .胚芽短,胚根短 ·A 适应性分析;水稻根具有气腔* 61.在大豆和烟草试验中,W.W.Garner 和 H.A.Allar 观察到不论何时播种,同一品种的植株几 乎同时开花,他们断定对开花起决定性作用的因素是 A.昼夜间黑暗与光照时间的长短 B.昼夜间黑暗与光照时间的长短比例 C.昼夜间温度差异 D .品种的原产地纬度高低 ·B * 62.根据射线的细胞排列的形状,判断哪个是切向切面 A.多个射线细胞排成直线,多个直射线成放射状 B.多个射线细胞排成纺锤型(或梭形) C.射线细胞为多列长方形,多个细胞横迭着颇似砖墙 D .射线细胞无规律排列 ·B 木材三切面上射线的形状;晒干的木材向那一边弯* 63.玉米茎的维管束散生在基本组织中,但维管束鞘内的维管系统排列的顺序是一定的,看 下列哪组由茎中心向外排列的顺序正确 A.原生木质部→后生木质部→原生韧皮部→后生韧皮部 B.原生木质部→后生木质部→后生韧皮部→原生韧皮部 C.后生木质部→原生木质部→后生韧皮部→原生韧皮部 D .后生木质部→原生木质部→原生韧皮部→后生韧皮部 ·B 根和茎中初生维管组织的发育方向及其适应意义;根茎过渡区的结构* 64.下列四种植物中根或茎的次生生长为正常次生生长 A.朱蕉茎 B.白薯肉质根 C.洋槐茎 D .甜菜肉质根 ·C 次生生长特殊的几类变态器官;各器官的变态及其代表植物* 65.哪二种因素不可能使种子失去活力? A.酶物质的破坏 B.贮藏物质的消耗 C.种子的含水量维持在 10%左右 D .胚细胞的衰退死亡 ·C 种子萌发时的物质变化-结合水与自由水,淀粉与游离糖,阿尔法淀粉酶等等* 66.组成胞间层(中胶层)的物质主要是 A.半纤维素 B.蛋白质 C.果胶质 D .脂类 ·C * 67.哪种真菌属于子囊菌? A.根霉 B.灵芝 C.酵母菌 D .蘑菇 ·C 真菌最基本的三个纲及其代表;* 68.种子萌发形成幼苗的最初阶段不会出现的现象是 A,细胞数量增加 B.胚的呼吸强度增加 C. 幼苗鲜重大于种子鲜重 D .幼苗干重大于种子干重 ·D *
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69.葫芦科的花是 A.两性花 B.雌雄同株 C.雌雄异株 D .雌雄同株或异株 ·D 瓜蒌是异株* 70.根与茎皮层结构的主要区别 A.根皮层的薄壁组织细胞壁薄 B.茎皮层的薄壁组织细胞壁薄 C.根皮层的薄壁组织细胞间隙大 D .根具有内皮层 ·D 内皮层的两种类型-凯氏带型,五面加厚型;内皮层的特性和功能* 71.幼苗子叶留土的主要原因是种子萌发时哪一部份几乎不伸长? A,上胚轴 B.下胚轴 C.胚根 D .胚芽 ·B 举例,留土种子和出土种子* 72.细胞停止生长后所形成的细胞壁称为: A.胞间层 B.次生壁 C.初生壁 D .纹孔 ·B 单纹孔和具缘纹孔(裸子植物中,调节水流)* 73.在植物生活周期中,与世代交替相联系并作为它们特征的两种重要过程是: A.有丝分裂、减数分裂 B.减数分裂、受精作用 C.有丝分裂、受精作用 D .无丝分裂、有丝分裂 ·B 植物世代交替的基本过程* 74.下列哪一特征是藻类植物,苔藓植物和蕨类植物所共有的: A.孢子体和配子体均能独立生活 B.都含有叶绿素 a 和 b 的光和色素 C.均以孢子进行无性生殖 D .均具卵式生殖 ·C 绿藻与高等植物相似之处:叶绿体色素,精子有鞭毛等等* 75.有双受精现象的植物是: A.高等植物 B.维管植物 C.被子植物 D .种子植物 ·C 被子植物的特有特征,花,双受精,果实,导管,筛管,等等* 76.下列植物中,哪类植物没有发现有性生殖 A.苔藓植物 B.蓝藻 C.褐藻 D .蕨类植物 ·B 蓝藻和细菌的相似性* 77.下列植物那组全是种子植物 A.黑藻、松叶兰 B.狸藻、种子蕨 C.狐尾藻、问荆 D .地钱、水绵 ·B 迷惑性的名称,如各选项;名杉为松科的:银杉,冷杉,云杉等等;松杉柏三科的基本区别 * 78.下列植物哪种具有种子: A.石松 B.地钱 C.银杏 D .裸蕨 ·C * 79.根上的侧根是由哪里产生的: A.表皮 B.皮层 C.中柱鞘 D .髓 ·C 侧根发育的来源和基本过程;根的初生结构,单子叶植物和双子叶植物的区别* 80.菟丝子属于下列哪一种根? A.寄生根 B.攀援根 C 板状根 D.支柱根 ·A *
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81.关于"先锋植物"-地衣的叙述不正确的是: A. 地衣能附着在云杉、冷杉等植物上,帮助这些植物进行光合作用 B.地衣可以分泌地衣酸 C.地衣可以用于制造香料 D.有些地衣能进行有性生殖 ·A * 82.从海的不同深度采集到 4 种类型的浮游植物(1、Ⅱ、Ⅲ和 IV)。测定了每种类型的 光合作用,如右图所示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物? A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ ·D * 83.形成层径向分裂产生的细胞: A.发育成次生木质部 B.发育成次生韧皮部 C 发育成次生维管组织 D.使形成层周径扩大 ·D * 84.500 克黄豆制成 2500 克黄豆芽,在这个过程中有机物总量的变化是: A..不增多 B.减少 C.不增也不减 D.以上都不对 ·B * 85.胞间连丝存在于: A.动物上皮细胞之间 B.植物薄壁组织细胞之间 C 蓝藻群体细胞之间 D.四联球菌各细胞之间 ·B * 86.以下哪种盐与磷矿粉一同使用有利于磷肥的吸收? A.(NH4)2S04 B.CaCl2 C.NaN03 D.NH4N03 ·A * 87.在根系吸收无机离子的过程中,以下哪个因素起着决定性的作用? A.根尖表皮细胞内外无机离子的浓度差 B 根尖表皮细胞内外的化学电势差 C.根系的呼吸速率 D 植物的蒸腾速率 ·C * 88.以下有关光合色素性质的论述中,哪一项是正确的? A.完整叶绿体提取液的荧光比叶绿体色素提取液的荧光强 B 只有少数叶绿素 b 具有光能转换的功能 C 溶解度法分离叶绿素和类胡萝卜素的机理是类胡萝卜素发生皂化反应后转移至上层水中 D 醋酸-醋酸铜溶液使植物叶片保绿的原因是它可促使叶绿素转变为稳定的亮绿色的去镁叶 绿素 ·D * 89.下述有关植物细胞质壁分离的论述中,哪一项是不正确的? A.初始质壁分离时,细胞的压力势等于零 B.在质壁分离现象中,与细胞壁分离的"质"并不是原生质 C.蚕豆根的分生细胞放在 20%的蔗糖溶液中,能够发生质壁分离 D.将洋葱表皮细胞放入一定浓度的硝酸钾溶液中,其细胞发生质壁分离后又发生质壁分离 复原。其原因是钾离子和硝酸根离子都进入了细胞 ·C * 90.下述有关叶片营养的讨论,哪一项是不正确的? A.喷施的营养液并不只是通过气孔而进入叶内
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B 幼嫩叶吸收营养元素比成长叶反而迅速而且量大 C.只有在作物生长后期才能进行根外施肥 D.根外施肥不一定都在傍晚或下午 4 点以后 ·C * 91.以下对于阴生植物和阳生植物的讨论,哪一项是不正确的? A.阴生植物叶片的输导组织比阳生植物稀疏,所以当光照强度很大时,它的光合速率便不再 增加 B.阴生植物的叫-绿体中基粒较大,基粒片层多,所以阴生植物在较低的光强度下能充分地 吸收光能 C.阴生植物的叶绿素 b 和叶绿素 a 的比值小,所以阴生植物能强烈地利用蓝光,适应于遮 阴处生长 D.阴生植物的叶绿素含量较高,所以阴生植物在较低的光强度下能充分地吸收光能 ·C * 92.光呼吸底物氧化的地点在: A.叶绿体 B.过氧化物酶体 C.线粒体 D.细胞质 ·B * 93.榕树的支柱根又可称为: A.侧根 B.定根 C 不定根 D.须根 ·C * 94.甜菜肉质贮藏根液泡中的花青素使块根呈红色,将此根切成小块,放入蒸馏水中,水的 颜色无明显变化;若先用盐酸处理此根,再放入蒸馏水中,则水变为红色,原因是: A.盐酸破坏了细胞壁 B.盐酸破坏了细胞膜 C.盐酸破坏了原生质层 D.花青素溶于盐酸而不溶于水 ·C * 95.高等植物的减数分裂发生在 A 配子形成前 B 配子形成后 C 孢子形成前 D 孢子形成后 ·C * 96.我们常吃的豆芽菜,它是黄豆或绿豆的幼苗,它们的体型挺拔是由于 A有发达的机械纽织 B 有发达的通气组织 C有厚的角质层 D 细胞的膨胀现象 ·D 光形态建成于黄化苗* 97.旱生植物体不具有的特征是 A 叶片变小或退化 B 茎肉质化 C表皮细胞的角质加厚 D 叶片上缺少气孔 ·D 旱生植物的两种类型-硬叶旱生和肉质旱生的对比* 98.水生被子植物茎的结构特征是 A 表皮形成根毛 B 机械组织发达 C 通气组织发达 D 木质部发达 ·C 水生环境的特点(少光少气多水等)与植物的适应(无气孔表皮有叶绿体等)* 99.裸子植物与被子植物种子的主要区别是 A 种皮有无 B 胚的大小 C胚乳来源不同 D 胚乳有无 ·C * 100.植物维管束中的导管在执行其功能时 A是死的 B 是活的,只有细胞壁木质化了 C是活的,只有其核仁消失了 D 是活的,只有一个大液泡
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·A *101.一个豆荚中的种子粒,决定于 A 花中雌蕊的数目 B 雌蕊中心皮的数目 C 子房中胚珠的数目 D 胚囊中胚的数目 ·C 花的各部与果实各部的对应关系;各种果实可食部分的来源* 102.大树中水分向上运输时,下列哪一项因素最重要 A 韧皮部中的毛细管作用 B 木质部的主动运输 C叶的蒸腾作用 D 吐水 ·C * 103.水淹导致植物死亡的原因是 A 土壤水势过高 B 植物的根缺氧 C呼吸产生的 CO2 的毒害作用 D 土壤中的物质溶于水中达到毒害作用的浓度 ·B * 104.为不使士壤板结,可施用的氮肥有 A 尿素 NH4NO3 B (NH4)2SO4 C NaNO3 D NH4Cl ·A 常见缺乏症:如油菜华而不实;盐碱地施肥法则* 105.松树种子打破休眠常用______处理 A 加水 B 加温 C 低温 D 加湿 ·C 种子休眠的三个原因以及对应的破除方法* 106.在胚芽鞘的向光运动中,光感受部位是胚芽鞘的 A 顶端 B 延长区 C 基部 D 胚芽鞘内的芽 ·A 开花反应的感受部位-叶* 107.根据贮藏物质分类,90%以上的植物的种子是 A 油质的 B 蛋白质的 C淀粉的 D 糖质的 ·A 各类种子的代表;呼吸商与播种深度问题* 108.蕨类植物的明显特征是 A 拳卷的幼叶、复叶和根状茎 B 拳卷的幼叶、单叶和根状茎 C 伸展的幼叶、复叶和匍匐茎 D 伸展的幼叶、单叶和根状茎 ·A * 109.有一试管中生长着球形酵母,另一试管中是球形酵母的原生质体,如何用最简单的方 法区别开? A 在显微镜下比较大小,酵母大,酵母原生质体小 B 显微镜下比较大小,酵母小,酵母原生质体大 C 加水在显微镜下观察酵母小,酵母原生质体变大 D 加水在显微镜卜观察酵母存在,酵母原生质体破裂 ·D * 110.下列对应关系正确的是 A 苔藓植物——配子体独立生活、具颈卵器 B 蕨类植物——配子体寄生在孢于体上、开花结实 C 裸子植物——配子体独立生活、开花结实 D 被子植物——配子体寄生在孢子体上、具颈卵器 ·A *

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C 苏铁——被子植物 D 浮萍——裸子植物 ·B * 112.下列对应关系正确的是 A 翅果——蒲公英 B 长角果——榆树 C浆果——油菜 D 核果——桃 ·D 果实的分类和代表,以及各种果实食用部分的来源* 113.下列对应关系正确的是 A 土豆——根的变态 B 萝卜——茎的变态 C 红薯——根的变态 D 藕——叶的变态 ·C 变态器官及其代表* 114—117 题见下图(表示不同果实类型) 111.图中代码①表示 A 萼片残余 B 花托 C 种子 D 胎座 ·A * 112.图中②表示 A 花梗 B 花托 C 种子 D 胎座 ·D * 113.图中③表示 A 萼片残余 B 花托 C种子 D 花梗 ·C * 114.图中④表示 A 萼片残余 B 花托 C种子 D 胎座 ·B 花的结构与果实结构的关系;子房位置与真果假果的关系 * 115.一个光合单位包括: A.天线色素系统和反应中心色素分子 B.ATP 酶复合物和电子传递体 C.电子传递体和 NADPH D.ATP 酶复合物和 P700 .A 116.有关水绵的叙述,哪一项是不正确的? A.水绵为不分枝的丝状体 B.水绵的叶绿体长带状,呈螺旋状弯绕 C.水绵的有性生殖为接合生殖 D.水绵的生活史为配子减数分裂 .D 117.异型世代交替是指在植物的生活史中, 在形态构造上显著不同。 A.孢子囊和配子囊 B.孢子体和配子体 C.孢子和配子 D.精子和卵细胞 .B 118.某一种植物生活史中出现种子,但不出现花被,该植物属于: A.被子植物 B.裸子植物 C.双子叶植物 D.单子叶植物 E.以上选择均不可靠 .E 119.从栽培木耳的木头上采摘下的新鲜木耳,其菌丝体是: A.单核丝状体 B.双核丝状体 C.多核丝状体 D.无隔丝状体 .B 二、判断 1、无花果没有花也没有果。 错:隐头花序的结构;无花果授粉的过程; 2、胚乳培养有可能获得三倍体植株。
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对:胚乳发育的过程,胚乳的基因型 3、叶绿体内部的膜系统由一连续扩展的膜所构成,整个膜系统包围着一个连续的空间。 对:片层结构的起源,内共生学说 4、所有的蓝藻门植物都具有固氮的作用。 错:有固氮能力的微生物;固氮微生物在单循环中的作用; 5、植物的各种性状中,一年生比多年生进化,落叶比常绿进化。 对:针对被子植物;被子植物的初生性状和次生性状的关系; 6、绿色植物都是指绿颜色的植物。 错:色素与颜色的关系;植物体中常见的几类色素及其作用 7、白杨、洋槐树周围长出大量的“幼苗”,这些校条是由它们的根上长出的,而不是在茎 上形成的,因此,也称它们为分蘖。 错:分蘖的定义;禾本科植物分蘖与木本植物分枝的联系 染色体数目相同。 8、小孢子母细胞减数分裂后,形成 4 个花粉粒,花粉粒细胞核内的染色体数目与母细胞的 错:减数分裂的过程 9、在植物界中具世代交替的生活史类型,一定伴有核相交替,而具有核相交替的生活史中 不一定有世代交替。 对:核相交替与世代交替的关系;担子菌、子囊菌的生活史 10、葫芦藓的孢子体包括孢萌、蒴柄和基足三部分。 对:朔帽的来源;葫芦藓的生活史 12、在室温、空气相对湿度为 80%以上的条件下保存种子,可使种子很快地失去生活力。 对:种子保存的条件 11、卵式生殖是植物有性生殖的最高形式,融合的二个配子在结构、能动性,大小上都有显 著区别。 对:从同配到异配的演化趋势和理由。 13、植物细胞的结构包括细胞壁和原生质两大部分。 错:原生质的定义,原生质层的定义 14、水生植物适应水生的环境,一般贮水组织很发达。 错:肉质旱生植物的适应策略;举例;水生适应的特点 15、根只具有吸收和支持的功能。 错:呼吸,储存等等;各种变态根及其代表;其他营养器官的变态及其代表 16、一般说裸子植物茎与被子植物茎结构的不同主要表现在木质部与韧皮部的组成成分 上。 对:从切片上如何判断 17.气孔运动中,保卫细胞失水收缩后,使气孔张开。 错:气孔运动的几个学说,保卫细胞特殊结构与气孔运动的关系(纤维,不均匀加厚) 18.几乎所有的除草剂都能用于果园的除草。 对: 19.麦类种子的春化处理就是把萌动的种子放在室外寒冷结冰处即可。 错:广州的小麦种不活的原因 20.肉质果实在生长过程中所积累的有机物质全部由营养器官运来的。 错:绿色即可光合 21.被子植物的花有雄蕊和雌蕊,分别产生精子和卵,精卵结合发育成胚,所以花只是被子 植物有性生殖的器官。 错:同样可以进行无性生殖 22.所有被子植物都有双受精现象,一个精子和卵结合发育成 2 倍体胚,一个精子和极核结 合发育成 3 倍体胚乳。 错: 23.白菜是二年生的植物,它要完成开花、结果,需要整两年的时间 错:二年生植物又名越年生植物 24.被子植物叶片的叶肉组织,都由栅栏组织和海绵组织组成。 错:植物光照类型与叶肉分化的关系 25.小孢子母细胞减数分裂后,形成四个花粉粒,花粉粒细胞核内的染色体数目与母细胞的
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染色体数目相同。 错:小孢子的生成过程 26.植物双受精现象是两个精子同时与一个卵细胞受精。 错: 27.石竹的萼片接合成筒状。 对: 28.高等植物在精子和卵形成时才进行减数分裂。 错: 29.轮藻和绿藻门植物的光和色素,贮存养分和游动细胞特点都相同,因此有人将轮藻归于 绿藻门中。 对:藻类植物的几个主线类型:蓝藻-红藻;原绿藻-绿藻-轮藻;硅藻-褐藻 30.根尖生长最快的部位也是细胞分裂最多的部位。 错: 31.槐叶萍为水生蕨类,其悬垂水中的根状物是由叶变态而成,称沉水叶。 对:蕨类植物中几个基本的代表:石松,卷柏,槐叶萍,水龙骨,木贼的特点 32.水杉的叶为羽状复叶。 错: 33.组成种子植物的所有细胞都是生活的。 错:管胞导管和木纤维在进化上的关系;管胞导管的几种形态与发育阶段的关系 34.被子植物的生活史中,只有有性生殖过程。 错: 35.叶片中的叶肉组织,依形状的不同,分为栅栏组织和海绵组织。 对: 36.根与茎的初生结构很不相同。 对:根与茎初生结构的对比,以及在切片上如何区别之 37.裸子植物的胚乳是单倍体,被子植物的胚乳是多倍体。 对: 38.种子植物是光合自养植物,所以种子萌发时需要光照。 错:需光种子(烟草,莴苣)和需暗种子(茄子,苋菜) 39。在松柏类植物中,导管和管胞是长距离疏导水分的组织。 错:水青树,买麻藤 40.传统分类学中,由大到小排列分类级别顺序是:目、纲、科、属、种。 错: 三、多选 1.植物在正常次生生长过程中细胞会发生的活动是: A.细胞分裂 B.细胞的分化 C.细胞的程序性死亡 D.细胞的脱分化 E.细胞的质壁分离 ·ABCD 细胞凋亡与细胞坏死的区别;细胞凋亡的表象;细胞凋亡的例子(蝌蚪尾部)* 2.以下被子植物的花中更适应虫媒传粉的是: A.花小,密集成圆锥花序,杯状花托内有蜜腺 B.花小,无花被,单性花,无蜜腺,花粉粒小干燥 C.花白色,无蜜腺,有气囊,花大,花粉粒较小 D.花小,花被绿色,花粉粒轻而干燥 E.花两侧对称,雌雄蕊愈合成合蕊柱,花粉粒形成花粉块 ·AE 花大,鲜艳,有气味等均为虫媒特点;鸟媒花往往是红色(鸟对红色敏感,淡红花不都是鸟 媒) ;柔荑花序适于风媒;其他多数花序都利于虫媒;常见的风媒科如杨柳;虫媒科如唇形 科等等* 3.存在于植物顶端分生组织细胞壁的成分是: A.纤维素 B.半纤维素
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C.木质素 D.果胶质 E.胼胝质 ·ABD 细胞壁的五层结构,三层细胞壁的成分* 4.具有大液泡的植物细胞是: A.根尖的分生细胞 B.成熟的叶肉细胞 C.成熟的导管分子 D.成熟的筛管分子 E.成熟的花粉中的营养细胞 F.胚囊的中央细胞 ·BF 大液泡是成熟植物细胞的标志;显微镜下被分为“多个”的液泡实际上是一个* 5.判断下列有关减数分裂说法的正误。 A.高等植物的孢子体可以发生减数分裂 B.高等植物的配子体可以发生减数分裂 C.低等植物减数分裂一般直接产生配子 D.高等植物减数分裂的产物是配子 E.高等植物减数分裂的产物是大孢子及小孢子 ·AE 大孢子和小孢子的产生过程;大孢子囊产生过程的三种方式* 6.下列那组植物有相同的减数分裂类型 A.海松藻、伞藻 B.石莼、石松 C.水绵、衣藻 D .水绵、海松藻 ·ABC 三种减数分裂类型的基本代表, 绿藻中很多为合子减数, 松藻伞藻和大部分褐?或许是硅藻? 为配子减数,高等植物都是居间减数* 7.下列哪组植物的配子体为雌雄同体 A.松叶兰、中华卷柏 B.卷柏、石松 C.松叶兰、肾蕨 D .铁线蕨、石松 ·CD * 8.指出下列正确叙述植物减数分裂的是 A.石纯的孢子体进行减数分裂 B.水绵的合子进行减数分裂 C.海松减数分裂直接产生配子 D .葫芦藓减数分裂产生配子 ·ABC * 9.下列那组植物的结构为配子体 A.花粉管、颈卵器托 B.精子器托、胚囊 C.原叶体、原绿体 D .蒴帽、蒴柄 ·ABC 特别注意朔帽是配子体,裸子植物的胚乳是配子体* 10.水稻对于土壤通气不良具有较强的忍耐力,这个特性与以下哪些特点有关? A.水稻无氧呼吸不会产生酒精,不易烂根 B.水稻幼苗在缺氧情况下,细胞色素氧化酶仍保持一定的活性 C.水稻根部具有较强的乙醇酸氧化能力,该途径放出的氧可供根系呼吸用 D.水稻根部具有较发达的细胞间隙和气道,并与茎叶的气道相通 ·BCD * 11."植物体的组织可以分成表皮、基本组织和维管组织"这一概念适用于: A.蕨类植物与苔藓植物 B.被子植物与裸子植物 C.蕨类植物与种子植物 D.各类高等植物 ·BC * 12.洋葱根尖的细胞有 16 条染色体,下列洋葱细胞染色体的数目是否正确?
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A.成熟花粉粒中的营养细胞有 16 条染色体 B.珠被细胞有 8 条染色体 C.胚乳细胞有 8 条染色体 D.胚囊母细胞有 16 条染色体 ·D * 13.下列哪些符合油菜花的特征? 丸二强雄蕊,花药横裂 B.四强雄蕊,花药纵裂 C 单雌蕊,边缘胎座 D.合生雌蕊,侧膜胎座 ·BD * 14.光合作用电子传递过程中 A 电子总是成对地转移 B 电子总是不成对地转移 C 电子总是从低电位载体向高电位载体转移 D 叶绿素参与电子传递 ·D * 15.下列有关浮游植物的说法不正确的有 A 海洋中数量最大的浮游植物是蓝藻 B 深海中的浮游植物都可以异养生长 C 有些浮游植物可以产生对人有害的毒素 D 水华形成是因为富营养化导致浮游植物的种类和数量迅速上升而造成的 ·BD * 16. C4 植物同 C3 植物相比 A C4 植物能在弱光下生长更好 B C4 植物能在低 C02 浓度下生长更好 C C4 植物利用高光合速率补偿高光呼吸带来的损失 D C4 植物光合速率受高温抑制相对较小 ·BD 碳四植物结构和生理上与碳三植物的区别 17.一般把豆科植物分成三个亚科,不论哪个亚科的植物都具有下列特征: A.蝶形花冠 B.两体雄蕊 C.荚果 D.多为复叶 .CD 18.下面是几种对小麦播种的处理,哪些处理在播种后植株能正常开花结实? A.冬前播种 B.春天播种 C.籽粒发芽后低温(0℃-5℃)处理后春天播种 D.籽粒低温(0℃-5℃)处理后春天播种 .AC 19.一般说根和茎的初生结构有许多不同之处,下面哪些不同之处的说法是正确的? A.维管束的排列方式不同 B.韧皮部的发育方式不同 C.木质部的发育方式不同 D.内皮层是否明显。 .ACD 20.下面哪个特征属于种子植物? A.孢子体寄生在配子体上 B.配子体寄生在孢子体上 C.孢子体发达 D.配子体发达 .BC 21.下列葫芦藓植物的结构中,有助于孢子散发的为: A.蒴齿 B.弹丝 C.蒴帽 D.环带 .ABD

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全国竞赛考试纲要细目(植物学部分) Ⅱ.植物解剖和生理(重点是种子植物) 15%
组织与器官的结构和功能
* 光合作用、蒸腾作用和气体交换
- 叶:结构;气孔功能

* 水分、矿质和同化物的运输
- 根:结构(内皮层)与功能 - 茎:结构(维管束)与功能

* 生长和发育
- 顶端分生组织的结构和功能 - 植物激素及其对生长发育的调节

* 生殖(包括蕨类和苔藓)
- 无性生殖(无性繁殖系的形成) - 有性生殖 花的结构 传粉 双受精 - 种子植物、蕨类和苔藓的世代交替

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