2026 年南京林业大学考研真题样题（植物生理学）

注意事项

1. 本卷为植物生理学考研真题样题，科目代码 811，满分 150 分，考试时间为 3 小时；
2. 所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；
3. 本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回。

一、填空题（每空 1 分，共计 20 分）

1. 存在于高等植物中的三种光受体为（ ），（ ），（ ）

2. 光延缓叶片衰老是通过循环式光合磷酸化提供（ ），从而减缓（ ）含量的降低幅度

3. 植物感受光周期刺激的部位是（ ），其所产生的光周期效应是通过成花素向（ ）部位传递

4. Rubisco 催化底物（ ）和（ ）加氧生成（ ），后者是光呼吸底物的主要来源

5. 植物感病时，其呼吸速率（ ），呼吸途径也发生变化，（ ）明显增强了

6. 诱导植物体芽形成分化的主要植物激素是（ ），导致植物器官脱落的主要植物激素是（ ）

7. 气孔开闭中，当保卫细胞膨压比表皮细胞膨压（ ）时，气孔张开；气孔张开状态时的保卫细胞渗透势比关闭状态时（ ）

8. 生产上造成盐害的原因是大量灌溉后，随着蒸发和植物的蒸腾，带走了土中的纯水，留下大量的（ ）在土壤中，尤其在气候（ ）地区，盐渍化日趋严重

9. 植物中硝酸盐还原成亚硝酸盐主要由（ ）酶来催化

10. 蛋白激酶和蛋白磷酸酶协调作用调节植物细胞中（ ）的含量，使细胞对外界刺激作出迅速反应

二、单项选择题（每题 2 分，共计 30 分，多选不给分）

1. 下列植物激素中，唯一只能在根尖合成的是（ ）

2. Calvin 循环要固定 6 分子 CO₂，生成 1 分子六碳糖时需消耗（ ）

3. 在下列四组元素中选择一组，该组的三种元素都是必需元素（ ）

4. 过氧化物酶活性测定是利用 POD 催化 H₂O₂与（ ）的生化反应

5. 交替氧化酶途径的 P/O 比值为（ ）

6. 通常植物筛管汁液中，占干重 90% 以上是（ ）

7. 光敏色素有 Pr 和 Pfr 两种，其中 Pfr 是（ ）

8. 遇干旱时，植物体内大量积累（ ）

9. 南京的大豆品种（短日照植物）在北京地区种植，会出现开花期（ ）现象

10. 叶片衰老时，植物体内发生一系列生理变化，其中蛋白质和 RNA 含量（ ）

11. 植物白天吸水是夜间的 2 倍，那么白天吸收溶解在水中的矿质离子是夜间的（ ）

12. 缺（ ）元素，会引起果树小叶病

13. 在消除植物的顶端优势方面，下面哪种激素起关键性作用（ ）

14. 光合电子传递系统每氧化两分子水，有多少个电子进入光合电子传递（ ）

15. 提高植物根冠比的肥水措施是（ ）

三、名词解释（每题 3 分，共计 30 分）

1. 交叉适应

2. 磷酸转运体

3. 种子的后熟作用

4. 平衡溶液

5. 三重反应

6. 抗氰呼吸

7. 水孔蛋白

8. 再分化

9. 压力流学说

10. 自交不亲和性

四、回答下列问题，或对下列现象进行分析解释（每题 10 分，共计 70 分）

1. 试述种子休眠的原因及破除休眠的方法

（1）种子休眠的主要原因

1. 种皮限制：种皮坚硬、不透水或不透气，阻碍种子吸水和氧气进入，导致休眠。例如豆科植物（大豆、豌豆）的种皮厚且坚硬，松柏类种子种皮不透氧，均会抑制萌发。
2. 胚未成熟：种子外观成熟，但胚的形态或生理未发育完全，需进一步发育才能萌发。例如银杏种子的胚需经过一段时间生长，完成形态成熟；苹果种子的胚需低温处理完成生理成熟（后熟作用）。
3. 抑制物质存在：种子中含有 ABA（脱落酸）、酚类化合物等抑制物质，抑制胚的萌发。例如番茄种子的果肉和种皮中含 ABA，向日葵种子含酚类物质，均会抑制萌发。
4. 光照或温度不适：部分种子萌发需特定光照或温度信号，缺乏则休眠。例如需光种子（如莴苣）在黑暗中休眠，需暗种子（如苋菜）在光照下休眠；需低温种子（如小麦）未经历低温则休眠。

（2）破除种子休眠的方法

1. 物理方法（针对种皮限制）：
   • 机械破损：用砂纸摩擦种皮（如大豆种子），或用刀划破种皮，增强透水性和透气性；
   • 温水浸种：用 40~50℃温水浸泡种子（如棉花种子），软化种皮，促进吸水。
2. 低温层积处理（针对胚未成熟或需低温种子）：
   将种子与湿沙混合，置于 0~5℃低温环境中贮藏数周至数月（如苹果种子需层积 2~3 个月），促进胚发育、降解 ABA，破除休眠。
3. 化学方法（针对抑制物质或胚未成熟）：
   • 激素处理：用 GA（赤霉素）溶液浸泡种子（如莴苣种子），促进胚伸长，抵消 ABA 的抑制作用；
   • 化学试剂处理：用硫酸溶液（如甜菜种子）腐蚀种皮，或用乙醇、丙酮去除抑制物质，破除休眠。
4. 光照或温度处理（针对光敏感或温度敏感种子）：
   • 需光种子：给予短时间红光照射（如莴苣种子），激活光敏色素，促进萌发；
   • 需暗种子：置于黑暗环境中萌发；
   • 需高温种子：给予 30~40℃高温处理（如水稻种子），打破低温休眠。

总结

2. 细胞的生长和分化是植物组织、器官、个体乃至群体生长的基础。试述细胞分裂的生理、细胞伸长的生理、细胞分化的生理，并指出调控这些生理过程的重要因素

（1）细胞分裂的生理及调控因素

1. 细胞分裂的生理过程：

   细胞分裂主要为有丝分裂，分为间期和分裂期：
   • 间期：完成 DNA 复制、RNA 合成和蛋白质合成（如纺锤体蛋白），为分裂做物质准备；
   • 分裂期：通过核分裂（染色体分离）和胞质分裂（形成细胞板），将母细胞分裂为两个遗传物质相同的子细胞，实现细胞数量增加。
     细胞分裂的生理意义是增加细胞数量，为植物生长提供基础（如根尖分生组织通过分裂产生新细胞）。
2. 调控因素：
   • 激素：细胞分裂素（CTK）促进细胞分裂（诱导细胞从 G₂期进入分裂期），生长素（IAA）协同促进分裂；
   • 营养：氮、磷、钾等必需元素参与 DNA、蛋白质合成，缺乏会抑制分裂；
   • 环境信号：光照促进根尖、茎尖分生组织分裂，低温抑制分裂（如冬季植物生长缓慢）。

（2）细胞伸长的生理及调控因素

1. 细胞伸长的生理过程：

   细胞分裂后进入伸长阶段，主要发生在根尖伸长区和茎尖伸长区：
   • 细胞壁松弛：生长素（IAA）诱导细胞壁中的扩张蛋白激活，破坏细胞壁纤维素微纤丝间的连接，使细胞壁可塑性增强；
   • 细胞吸水：细胞壁松弛后，细胞渗透势降低，吸水膨胀，体积增大（主要沿纵轴伸长）；
   • 物质合成：伸长过程中伴随细胞质增加、液泡扩大、细胞器增殖，为细胞进一步分化做准备。
     细胞伸长的生理意义是增加细胞体积，推动植物器官伸长（如根的伸长、茎的长高）。
2. 调控因素：
   • 激素：生长素（IAA）是促进细胞伸长的主要激素（诱导扩张蛋白），赤霉素（GA）通过促进 IAA 合成或抑制 IAA 分解，间接促进伸长；
   • 水分：细胞伸长依赖吸水，缺水会导致伸长受阻（如干旱时植物矮化）；
   • 光照：光照通过抑制 GA 合成，抑制茎伸长（如黄化幼苗比光照下幼苗茎更长）。

（3）细胞分化的生理及调控因素

1. 细胞分化的生理过程：

   细胞分化是指分裂后的细胞逐渐形成特定形态、结构和功能的过程，本质是基因选择性表达：
   • 形态结构分化：如叶肉细胞形成叶绿体，根毛细胞形成突起，导管细胞形成木质化细胞壁；
   • 功能分化：如叶肉细胞负责光合作用，根毛细胞负责吸收水分和矿质，导管细胞负责运输水分；
     细胞分化的生理意义是形成不同组织和器官（如表皮组织、输导组织），实现植物功能特化。
2. 调控因素：
   • 激素：生长素（IAA）与细胞分裂素（CTK）的比值是调控分化方向的关键（比值高诱导根分化，比值低诱导芽分化），ABA 促进离层细胞分化；
   • 位置效应：细胞的分化方向受周围细胞的影响（如根尖细胞靠近表皮分化为根毛细胞）；
   • 环境信号：光照诱导叶绿体分化（如黑暗中黄化幼苗无叶绿体），重力诱导根冠细胞分化（如根冠细胞含淀粉体，感知重力）。

总结

3. 光合磷酸化有几种类型？其电子传递各有何特点？

（1）非循环式光合磷酸化

1. 电子传递途径：

   电子从水出发，经光系统 Ⅱ（PSⅡ）、质体醌（PQ）、细胞色素 b₆f 复合体、质体蓝素（PC）、光系统 Ⅰ（PSⅠ）、铁氧还蛋白（Fd），最终传递给 NADP⁺，生成 NADPH，电子传递路径为 “水→PSⅡ→PQ→Cyt b₆f→PC→PSⅠ→Fd→NADP⁺”，形成非循环路径。
2. 核心特点：
   • 涉及两个光系统（PSⅡ 和 PSⅠ），需吸收红光和远红光；
   • 电子传递过程中，水被光解产生 O₂和 H⁺（释放到类囊体腔）；
   • 同时产生 ATP 和 NADPH，两者比例为 1:1（或 1.5:1），为 Calvin 循环提供能量和还原力；
   • 是高等植物光合磷酸化的主要类型，占 ATP 和 NADPH 生成量的绝大部分。

（2）循环式光合磷酸化

1. 电子传递途径：

   电子从 PSⅠ 的 Fd 出发，不传递给 NADP⁺，而是经 PQ、Cyt b₆f 复合体、PC 重新传递回 PSⅠ，形成 “PSⅠ→Fd→PQ→Cyt b₆f→PC→PSⅠ” 的循环路径，不涉及 PSⅡ 和水的光解。
2. 核心特点：
   • 仅涉及一个光系统（PSⅠ），仅吸收远红光；
   • 电子传递不产生 NADPH，也不产生 O₂；
   • 仅产生 ATP，用于补充 Calvin 循环中 ATP 的不足（如 Calvin 循环消耗 ATP 多于 NADPH），或为叶片衰老、逆境响应提供能量；
   • 在强光、NADP⁺供应不足时活性增强（如光反应速率大于暗反应）。

（3）假循环式光合磷酸化

1. 电子传递途径：

   电子传递路径与非循环式相似（水→PSⅡ→PSⅠ→Fd），但 Fd 不将电子传递给 NADP⁺，而是传递给 O₂，生成超氧阴离子（O₂⁻），O₂⁻再经超氧化物歧化酶（SOD）转化为 H₂O₂，H₂O₂最终分解为水和 O₂，电子传递为 “水→PSⅡ→PSⅠ→Fd→O₂→水”，形成假循环。
2. 核心特点：
   • 涉及两个光系统（PSⅡ 和 PSⅠ），需水的光解（产生 O₂）；
   • 电子传递产生 ATP，但不产生 NADPH（电子最终传递给 O₂）；
   • 本质是光呼吸的补充途径，主要功能是消耗过剩光能，保护光合机构（如强光下避免 PSⅡ 损伤），又称 “梅勒反应”；
   • 在逆境（如干旱、高温）或强光下活性增强，是植物的光保护机制之一。

总结

4. 高等植物体内存在呼吸多样性。请问在正常情况下和受到机械损伤时，分别由哪种末端氧化酶起主导作用？为什么？

（1）正常情况下：细胞色素氧化酶起主导作用

1. 主导原因：
   • 能量效率高：细胞色素氧化酶是有氧呼吸主链的末端氧化酶，电子经复合体 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 传递，P/O 比值高（3 或 2），能产生大量 ATP，满足植物正常生长发育的能量需求（如细胞分裂、物质合成）；
   • 广泛存在：细胞色素氧化酶存在于所有植物组织（如根、茎、叶）的线粒体中，是最普遍的末端氧化酶，能适应大多数正常生理环境；
   • 受环境适配：正常情况下，植物呼吸底物供应稳定（如光合产物充足），细胞色素氧化酶的活性受 ATP/ADP 比值调控（ADP 充足时活性高），能高效匹配能量需求与供应，避免能量浪费。
2. 生理意义：

   为植物正常生理活动（如根系吸收矿质、叶片光合作用的暗反应）提供充足 ATP，维持植物生长、发育和代谢的平衡。

（2）受到机械损伤时：酚氧化酶起主导作用

1. 主导原因：
   • 防御功能需求：机械损伤会导致植物组织暴露，易受病原菌入侵，酚氧化酶能催化组织中的酚类物质氧化为醌类物质（如邻苯醌），醌类物质具有毒性，能抑制病原菌生长（如防止伤口腐烂），是植物的快速防御机制；
   • 酶与底物的空间分离被打破：正常情况下，酚氧化酶存在于质体中，酚类底物存在于细胞质中，两者不接触；机械损伤导致细胞膜破裂，酶与底物混合，酚氧化酶快速激活，反应迅速启动；
   • 对能量需求低：机械损伤时，植物优先关注防御而非生长，酚氧化酶催化的反应不产生 ATP（或产生少量），无需消耗大量呼吸底物，能在损伤局部快速反应，避免影响整体能量代谢。
2. 生理意义：

   快速产生防御物质，阻止病原菌扩散，减少损伤对植物的进一步危害，例如苹果、土豆受伤后伤口变褐，就是酚氧化酶催化醌类物质形成的结果。

补充：其他末端氧化酶的辅助作用

总结

5. 逆境环境下，植物体内会诱导形成一些新的蛋白质，试列举几种这类蛋白质，并简述其功能

（1）热休克蛋白（HSPs）

1. 诱导条件：高温胁迫（如 35℃以上），也可由低温、干旱等逆境诱导。
2. 核心功能：
   • 分子伴侣作用：热休克蛋白能识别并结合变性或未折叠的蛋白质，帮助其正确折叠，避免蛋白质聚集失活（如高温下保护 Rubisco、ATP 酶等关键酶）；
   • 维持细胞结构稳定：保护细胞膜和细胞器（如线粒体、叶绿体）的结构，减少高温对膜系统的破坏；
   • 增强交叉适应：诱导热休克蛋白后，植物对其他逆境（如低温）的抗性也会提高。

（2）渗透调节蛋白

1. 诱导条件：干旱、盐害等渗透胁迫。
2. 核心功能：
   • 合成渗透调节物质：如脯氨酸合成酶（催化脯氨酸合成）、甜菜碱醛脱氢酶（催化甜菜碱合成），这些酶的表达增加，促进脯氨酸、甜菜碱等渗透调节物质积累，降低细胞渗透势，增强吸水能力，缓解渗透胁迫；
   • 保护生物大分子：渗透调节物质还能稳定蛋白质结构、维持细胞膜完整性，减少渗透胁迫对代谢的影响。

（3）病程相关蛋白（PR 蛋白）

1. 诱导条件：病原菌入侵（如细菌、真菌）、病毒感染或创伤。
2. 核心功能：
   • 抗菌作用：部分 PR 蛋白具有水解酶活性（如几丁质酶、β-1,3 - 葡聚糖酶），能降解病原菌细胞壁（几丁质是真菌细胞壁成分），抑制病原菌生长；
   • 增强系统获得抗性（SAR）：PR 蛋白的积累能激活植物的系统防御反应，使未受感染的组织也获得对病原菌的抗性，减少病害扩散；
   • 信号传递：部分 PR 蛋白参与逆境信号通路（如水杨酸信号），放大防御反应。

（4）低温诱导蛋白（LIPs）

1. 诱导条件：低温胁迫（如 0~10℃）。
2. 核心功能：
   • 保护细胞膜：如低温诱导的脂蛋白能增强细胞膜的流动性，减少低温导致的膜相变（避免膜从液晶态变为凝胶态），维持膜的运输功能（如离子运输、物质交换）；
   • 促进抗冻物质合成：如诱导抗冻蛋白合成，抗冻蛋白能与细胞内冰晶结合，抑制冰晶生长，减少冰晶对细胞的机械损伤；
   • 维持酶活性：低温诱导蛋白能保护低温敏感酶（如呼吸酶、光合酶）的活性，减少低温对代谢的抑制。

（5）金属硫蛋白（MTs）

1. 诱导条件：重金属胁迫（如镉、铅、铜）、氧化胁迫。
2. 核心功能：
   • 重金属螯合：金属硫蛋白含大量半胱氨酸残基，能与重金属离子（如 Cd²⁺、Pb²⁺）形成稳定的螯合物，降低细胞质中游离重金属的浓度，减少重金属对酶活性和细胞膜的毒害；
   • 抗氧化作用：能清除细胞内的活性氧（如超氧阴离子、过氧化氢），缓解重金属诱导的氧化胁迫，保护细胞免受氧化损伤。

总结

6. 简述小液流法测定植物组织水势的原理。如果试验中得到下面的结果，请计算出被测植物组织的水势。其中 R=0.0083 MPa・L⁻¹・mol⁻¹・K⁻¹，温度为 25℃（298K）。如果想要获得该植物组织水势更准确的结果，应怎样进行下一步的实验设计（仍采用小液流法）？

• 若植物组织水势低于外界溶液水势（组织渗透势更负），组织吸水，导致外界溶液浓度升高，密度增大；
• 若植物组织水势高于外界溶液水势（组织渗透势较高），组织失水，导致外界溶液浓度降低，密度减小；
• 若两者水势相等，水分交换达到平衡，外界溶液浓度和密度不变。

（2）被测植物组织水势的计算

1. 确定等渗浓度：

   蓝色液滴不移动的试管为编号 3，对应蔗糖浓度 C=0.10 M（等渗浓度，此时溶液水势 = 植物组织水势）。
2. 代入范特霍夫公式计算：

   已知：i=1（蔗糖非电解质），C=0.10 mol/L，R=0.0083 MPa・L⁻¹・mol⁻¹・K⁻¹，T=25℃=298 K。

   水势 ψ = -iCRT = -1×0.10×0.0083×298 ≈ -0.247 MPa（保留三位小数）。

（3）获得更准确结果的下一步实验设计

1. 设置梯度浓度：在 0.05 M、0.06 M、0.07 M、0.08 M、0.09 M、0.10 M、0.11 M、0.12 M、0.13 M、0.14 M、0.15 M 设置 11 个浓度梯度（原梯度间隔 0.05 M，细化为 0.01 M 间隔）；
2. 重复实验步骤：将相同质量的植物组织（如相同部位、相同重量的叶片）分别浸泡在各浓度溶液中，平衡时间一致（如 30 分钟）；
3. 观察液滴移动：取各溶液中的蓝色液滴，放入对应浓度溶液中，找到液滴不移动的精确浓度（如 0.08 M 或 0.09 M）；
4. 计算水势：用精确的等渗浓度代入公式，计算得到更准确的植物组织水势。

7. 举出三种测定植物光合作用强度的方法，并简述其原理

（1）改良半叶法（测定有机物积累量）

1. 原理：

   光合作用产生的有机物（如淀粉）会在叶片中积累，改良半叶法通过阻断叶片部分区域的光合产物运输，测定单位时间内叶片光合作用制造的有机物量（净光合速率）：
   • 选取对称叶片，将叶片一半遮光（仅呼吸消耗有机物），一半曝光（光合作用制造有机物，同时呼吸消耗）；
   • 一段时间后（如 2 小时），分别测定遮光半叶和曝光半叶的有机物含量（如淀粉，用碘液染色后比色定量）；
   • 光合作用强度（净光合）=（曝光半叶有机物含量 - 遮光半叶有机物含量）/（叶面积 × 时间），若需总光合速率，需加上呼吸速率（黑暗条件下测定）。
2. 特点：

   操作简便，无需复杂仪器，适合野外测定；缺点是测定周期较长（需有机物积累），误差主要来自叶片对称性和有机物提取效率。

（2）红外 CO₂分析法（测定 CO₂吸收量）

1. 原理：

   光合作用吸收 CO₂，呼吸作用释放 CO₂，红外 CO₂分析仪能精确测定气体中 CO₂的浓度变化，通过计算单位时间内植物叶片吸收的 CO₂量，反映光合作用强度（净光合速率）：
   • 将植物叶片放入密闭的同化室中，通入已知 CO₂浓度的空气；
   • 红外 CO₂分析仪连续测定同化室出口处的 CO₂浓度，计算 CO₂浓度差；
   • 光合作用强度（净光合）=（进口 CO₂浓度 - 出口 CO₂浓度）× 气体流量 /（叶面积 × 时间），总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率（黑暗条件下测定 CO₂释放量）。
2. 特点：

   测定速度快（实时监测），精度高（可测定微小浓度变化），适合实验室和野外测定；缺点是仪器成本较高，需控制温度、光照等环境条件。

（3）氧电极法（测定 O₂释放量）

1. 原理：

   光合作用光反应阶段会释放 O₂，氧电极（如 Clark 氧电极）能通过电极电位变化，测定水溶液中 O₂的浓度变化，从而计算单位时间内植物释放的 O₂量，反映光合作用强度（总光合速率，因光反应释放 O₂与暗反应消耗 CO₂同步）：
   • 将植物组织（如叶肉细胞、藻类）放入含缓冲液的反应杯中，氧电极插入溶液；
   • 给予光照，测定单位时间内溶液中 O₂浓度的增加量（光反应释放 O₂）；
   • 光合作用强度（总光合）=（光照下 O₂浓度增加量 - 黑暗下 O₂浓度减少量）/（组织量 × 时间），黑暗下 O₂减少量为呼吸消耗的 O₂量，总光合 = 净光合 + 呼吸。
2. 特点：

   能直接测定光反应产物（O₂），反映总光合速率，适合单细胞或小块组织测定；缺点是需破碎植物组织，无法测定完整植株，且需严格控制温度、pH 等条件。

总结