2026 年西北农林科技大学植物生理学考研真题样题

一、解释下列概念（每小题 3 分，共 30 分）

1. C/N 比学说

2. 交叉适应

3. 渗透调节

4. 细胞的脱分化

5. SPAC

6. 主动吸收

7. 光能利用率

8. 代谢源与代谢库

• 代谢源：指能合成并输出有机物的组织或器官，主要包括成熟叶片（通过光合作用合成蔗糖）、萌发种子的胚乳或子叶（分解储存的淀粉、脂肪，提供有机物）。例如，小麦灌浆期，旗叶、倒二叶是主要代谢源，通过光合作用合成蔗糖，向籽粒运输；大豆萌发时，子叶是代谢源，分解储存的蛋白质、脂肪，为胚根、胚芽生长提供有机物。
• 代谢库：指消耗或储存有机物的组织或器官，主要包括生长中的根、茎、叶（消耗有机物用于生长）、果实、种子（储存有机物）、块根、块茎（如马铃薯块茎、甘薯块根，储存淀粉）。例如，番茄结果期，果实是主要代谢库，优先接收叶片运输的有机物；小麦拔节期，茎尖生长点是代谢库，消耗有机物用于茎秆伸长。
  两者的关系是 “源强决定库的大小，库的需求反过来调节源的输出”，例如，摘除部分果实（减少库）会导致叶片有机物积累，降低光合速率（反馈抑制源）；而增施肥料增强叶片光合（提高源强），可促进果实发育（增大库）。

9. 光周期现象与光周期诱导

• 光周期现象：指植物开花、休眠、落叶等生理过程对昼夜相对长度（日照长度）的规律性响应。根据开花对日照长度的需求，可将植物分为长日照植物（如小麦、油菜，日照长度长于临界日长才开花）、短日照植物（如水稻、大豆，日照长度短于临界日长才开花）、日中性植物（如番茄、黄瓜，开花不受日照长度影响）。此外，光周期还影响植物休眠（如落叶树冬季休眠需短日照诱导）、块根形成（如甘薯块根形成需短日照）。
• 光周期诱导：指植物只需经历一定时间的适宜日照长度处理，就能诱导开花，后续即使处于不适宜日照长度下，仍能完成开花过程。其关键特征是 “诱导期短、不可逆”，例如，短日照植物菊花，只需连续给予 7~10 天短日照处理（每天 8 小时光照），之后即使恢复长日照，仍能正常开花；长日照植物天仙子，经 1~2 天长日照处理即可被诱导开花。光周期诱导的感受部位是叶片（而非生长点），叶片接收光信号后，通过合成 “开花素”（尚未明确化学本质）向生长点运输，启动开花相关基因表达。

10. 呼吸链与氧化磷酸化

• 呼吸链：又称电子传递链，指线粒体基质中，由一系列递氢体（如 NADH、FADH₂）和递电子体（如细胞色素 b、c、a₃）组成的链式反应体系，功能是 “将有氧呼吸前两阶段产生的电子（或氢）传递给 O₂，生成 H₂O”。电子传递过程中，能量逐步释放，部分能量用于将 H⁺泵出线粒体内膜，形成跨膜质子电化学势梯度。呼吸链主要包括两条路径：NADH 呼吸链（产生 ATP 多）和 FADH₂呼吸链（产生 ATP 少），例如，葡萄糖经糖酵解、三羧酸循环产生的 NADH，通过 NADH 呼吸链传递电子，最终与 O₂结合生成 H₂O。
• 氧化磷酸化：指利用呼吸链电子传递形成的质子梯度势能，驱动 ATP 合酶合成 ATP 的过程，是有氧呼吸中能量转化的关键环节（约 90% 的 ATP 由此产生）。其机制遵循 “化学渗透学说”：呼吸链将 H⁺泵出线粒体内膜，形成内膜外侧 H⁺浓度高、内侧低的梯度，H⁺顺梯度通过 ATP 合酶回流时，释放的能量驱动 ADP 与 Pi 合成 ATP。氧化磷酸化可被解偶联剂（如 2,4 - 二硝基苯酚）抑制，这类物质破坏质子梯度，使电子传递与 ATP 合成分离，导致能量以热能形式散失（如冬眠动物通过解偶联产热维持体温）。

二、简要回答问题（每小题 10 分，共 80 分）

1. 何谓顶端优势？产生顶端优势的原因是什么？

（一）顶端优势的定义

（二）顶端优势产生的原因

1. 生长素学说（主导理论）：顶芽能合成生长素（IAA），通过极性运输向下运输至侧芽，使侧芽生长素浓度过高，抑制侧芽生长。
   • 具体机制：顶芽 IAA 合成后，通过韧皮部下方的极性运输通道，不断积累在侧芽部位，侧芽对生长素的敏感性高于顶芽，高浓度 IAA 会抑制侧芽细胞伸长与分裂，导致侧芽休眠；若去除顶芽（如修剪），侧芽生长素来源减少，浓度下降，侧芽即可萌发。
   • 佐证：向去除顶芽的植株侧芽涂抹外源 IAA，可重新抑制侧芽生长，与顶芽的作用一致。
2. 营养学说：顶芽优先获得光合产物等营养物质，导致侧芽营养供应不足，生长受抑。
   • 具体机制：顶芽位于植株顶端，是 “代谢库” 的优先接收者，叶片合成的蔗糖等有机物通过韧皮部运输时，优先向顶芽分配；侧芽处于养分运输的 “下游”，获得的营养物质少，无法满足生长需求，因此生长缓慢。
   • 佐证：通过同位素标记（如 ¹⁴C 标记蔗糖）发现，顶芽去除后，侧芽接收的 ¹⁴C - 蔗糖量显著增加，侧芽萌发速率加快。

2. 为什么和怎样维持植物的水分平衡？

（一）维持植物水分平衡的原因

1. 水分是植物代谢的基础：细胞分裂、光合作用（光反应需水参与）、呼吸作用（有氧呼吸需水）等生理过程均需水分作为介质或原料，缺水会直接抑制代谢。
2. 水分维持细胞结构与功能：细胞膨压是植物挺立、叶片展开的基础，缺水会导致细胞膨压下降，植株萎蔫，影响叶片受光面积（光合效率降低）；同时，缺水会破坏叶绿体、线粒体等细胞器结构，导致功能丧失。
3. 水分是物质运输的载体：植物吸收的矿质元素（如 N、P、K）需溶解在水中，通过导管运输至地上部；叶片合成的有机物也需水分参与，通过韧皮部运输至其他器官，缺水会中断物质运输。

（二）维持植物水分平衡的措施

1. 增强根系吸水能力
   • 农业措施：合理灌溉（如滴灌、喷灌，避免大水漫灌导致根系缺氧）、增施有机肥（改善土壤结构，提高土壤保水能力与导水率）、培育深根性品种（如耐旱作物小麦品种，根系发达，可吸收深层土壤水）。
   • 生理调节：干旱时，植物会通过合成 ABA（脱落酸），促进根系吸水（ABA 诱导根系细胞膜上的水通道蛋白表达，增强吸水效率）。
2. 减少叶片蒸腾失水
   • 农业措施：覆盖保墒（如农田覆盖秸秆、地膜，减少土壤蒸发，间接减少植株需水量）、合理密植（避免植株过密导致通风不良，蒸腾增强）。
   • 植物自身适应：干旱时，叶片气孔会关闭（ABA 诱导气孔保卫细胞失水收缩），减少蒸腾面积；部分植物叶片退化为刺（如仙人掌）、表面覆盖蜡质层（如柑橘叶片），降低蒸腾速率。
3. 优化水分分配
   • 农业措施：生育期精准灌溉，如小麦灌浆期需水量大，优先保证灌溉；番茄结果期，优先向果实分配水分，需避免干旱导致果实发育不良。
   • 生理调节：植物通过 “源库关系” 调节水分分配，如干旱时，会减少向营养器官（如老叶）的水分供应，优先保证生长点、幼叶、果实等关键器官的水分需求。

3. 植物缺素症有的出现在顶端幼嫩部位，有的出现在下部老叶上，为什么？举例加以说明。

（一）缺素症出现在下部老叶的原因：元素移动性强

1. 缺氮（N）：氮是蛋白质、叶绿素的组成成分，移动性强。缺氮时，老叶中的叶绿素分解，氮元素转移至新叶，老叶先变黄（从叶尖向叶基蔓延），新叶仍保持绿色；严重缺氮时，老叶干枯脱落，植株矮小。
2. 缺钾（K）：钾参与光合作用、物质运输，移动性强。缺钾时，老叶叶尖、叶缘先出现黄化、焦枯（“焦边” 现象），因为老叶中的钾会转移至新叶，导致老叶钾含量不足，无法维持正常的光合与代谢，最终出现坏死斑点。

（二）缺素症出现在顶端幼嫩部位的原因：元素移动性弱

1. 缺钙（Ca）：钙是细胞壁的重要组成成分，移动性极弱。缺钙时，顶端幼嫩组织先受害，如番茄 “脐腐病”（果实顶端凹陷、坏死），因为果实顶端（幼嫩部位）钙供应不足，细胞壁发育异常，导致细胞坏死；白菜 “干烧心” 也是缺钙导致，心叶（幼嫩叶片）先出现干腐。
2. 缺铁（Fe）：铁是叶绿素合成的必需元素（参与叶绿素前体合成），移动性弱。缺铁时，新叶先出现黄化（“失绿症”），因为老叶中的铁无法转移至新叶，新叶叶绿素合成受阻，叶片呈淡黄色或白色，但叶脉仍保持绿色（叶脉中的铁含量相对较高），严重时新叶干枯，生长点坏死。

4. 试述乙烯与果实成熟的关系。

（一）乙烯促进果实成熟的机制

1. 启动成熟相关基因表达：乙烯通过与果实细胞中的乙烯受体（如 ETR1 蛋白）结合，激活下游信号通路，诱导成熟相关基因表达，如：
   • 细胞壁降解酶（如果胶酶、纤维素酶）：分解细胞壁中的果胶、纤维素，使果实变软（如香蕉成熟时，果胶酶活性升高，果肉从硬变糯）。
   • 色素合成酶（如番茄红素合成酶）：促进叶绿素分解、类胡萝卜素合成，使果实颜色从绿转红（如番茄成熟）、从绿转黄（如香蕉成熟）。
   • 呼吸酶（如细胞色素氧化酶）：诱导果实呼吸速率急剧升高，出现 “呼吸跃变”（果实成熟的标志之一），加速有机物分解（如淀粉转化为糖，果实甜度增加）。
2. 调节代谢物质转化：乙烯促进果实中淀粉水解为可溶性糖（如葡萄糖、果糖），有机酸（如柠檬酸、苹果酸）分解，使果实甜度增加、酸度降低；同时促进挥发性物质（如酯类、醇类）合成，赋予果实特有的风味（如苹果成熟时的果香）。

（二）不同果实类型与乙烯的关系

1. 跃变型果实（如番茄、香蕉、苹果、芒果）：成熟过程中会出现呼吸跃变，乙烯是诱导成熟的关键信号，外源乙烯可显著加速成熟（如青香蕉喷施乙烯利，2~3 天即可变黄成熟）；且果实自身会大量合成乙烯（正反馈），一旦启动成熟，会持续进行。
2. 非跃变型果实（如柑橘、葡萄、草莓、荔枝）：成熟过程中无明显呼吸跃变，乙烯对成熟的促进作用较弱，且果实自身合成乙烯量少，成熟主要依赖其他激素（如 ABA）调控，外源乙烯仅能轻微加速着色（如柑橘喷施乙烯利，可促进果皮转黄，但对果肉甜度影响小）。

（三）实践应用

1. 促进果实成熟：生产中常用乙烯利（乙烯释放剂）处理青果，如番茄采收后喷施乙烯利，可统一成熟时间，便于运输与销售；香蕉运输时需保持青果状态（低温抑制乙烯合成），销售前喷施乙烯利催熟。
2. 延缓果实成熟：通过抑制乙烯合成或作用，延长果实保鲜期，如储存苹果时，通入 CO₂（抑制乙烯合成酶活性）、使用乙烯抑制剂（如 1-MCP，抑制乙烯受体），可延缓成熟，延长货架期。

5. 设计一实验证明植物体内有机物运输的途径和方向。

（一）实验目的

（二）实验材料

（三）实验设计与步骤

1. 证明有机物运输途径为韧皮部（排除木质部）

• 分组处理：将植株分为 3 组，每组 3 株，编号 A、B、C。
  • A 组（对照组）：不做任何处理，作为后续检测的参照。
  • B 组（韧皮部阻断组）：在植株茎中部（距地面 30cm 处），用刀片环剥一圈树皮（仅去除韧皮部，保留木质部，避免损伤形成层），环剥宽度约 1cm，剥后用石蜡密封伤口（防止水分流失与感染）。
  • C 组（木质部阻断组）：在植株茎中部，用细针在茎秆四周扎孔（仅损伤木质部，不破坏韧皮部），孔深至木质部导管，但不穿透茎秆，后用石蜡密封。
• 标记有机物：在所有植株的上部成熟叶片（如茎顶端下第 3~4 片叶，作为代谢源）上，涂抹少量 ¹⁴C - 蔗糖溶液（浓度为 10%，每片叶涂抹 0.5mL），涂抹后用透明塑料袋包裹叶片（防止标记物流失，保持湿度）。
• 培养与检测：将植株置于光照培养箱中（25℃，光照 12h/d），培养 48h 后，分别检测以下部位的放射性强度：
  • 检测部位 1：环剥（或扎孔）处上方（距环剥处 5cm）的茎段。
  • 检测部位 2：环剥（或扎孔）处下方（距环剥处 5cm）的茎段。
  • 检测部位 3：植株根部（代谢库）。

2. 证明有机物运输方向的双向性

• 处理与标记：选取另一批植株，在茎中部环剥（仅阻断韧皮部，同 B 组），环剥处上方保留成熟叶片（源 1），环剥处下方保留未成熟果实（源 2，果实成熟时可作为源，分解储存的有机物）；在环剥处上方叶片涂抹 ¹⁴C - 蔗糖（标记源 1 输出），同时在环剥处下方果实涂抹 ¹⁴C - 蔗糖（标记源 2 输出），培养 48h 后，检测环剥处上方、下方茎段的放射性。

（四）实验结果与分析

1. 有机物运输途径的结果分析

• A 组（对照组）：环剥处上方、下方茎段及根部均检测到高放射性，说明 ¹⁴C - 蔗糖从叶片运输至根部，途径正常。
• B 组（韧皮部阻断组）：环剥处上方茎段放射性极高（¹⁴C - 蔗糖无法向下运输，积累在环剥处上方），环剥处下方茎段及根部几乎无放射性，证明有机物无法通过木质部运输（若能通过，根部应检测到放射性），运输途径只能是韧皮部。
• C 组（木质部阻断组）：环剥处上方、下方茎段及根部均检测到较高放射性，与对照组无显著差异，说明木质部阻断不影响有机物运输，进一步证明有机物运输不依赖木质部。

2. 有机物运输方向的结果分析

• 环剥处上方茎段检测到来自下方果实（源 2）的放射性，环剥处下方茎段检测到来自上方叶片（源 1）的放射性，证明有机物可从上方源向下运输，也可从下方源向上运输，即运输方向具有双向性。

（五）实验结论

1. 植物体内有机物主要通过韧皮部运输，木质部不参与有机物的长距离运输。
2. 有机物在韧皮部中的运输方向具有双向性，具体方向由代谢源与代谢库的相对位置决定。

6. 简述生长素的生理作用及其在生产中的应用。

（一）生长素的生理作用

1. 促进细胞伸长与分裂
   • 细胞伸长：生长素通过激活细胞膜上的 H⁺-ATP 酶，将 H⁺泵入细胞壁，使细胞壁酸化、松弛，细胞吸水后伸长（酸生长理论），如茎尖生长点的细胞伸长，导致茎秆伸长。
   • 细胞分裂：生长素与细胞分裂素协同作用，促进细胞分裂，如诱导愈伤组织形成（植物组织培养中，生长素促进细胞分裂与分化）。
2. 调控植物向性生长
   • 向光性：单侧光照射时，生长素在胚芽鞘尖端横向运输，使背光侧生长素浓度高于向光侧，背光侧细胞伸长快，导致胚芽鞘向光弯曲生长（如向日葵花盘随太阳转动）。
   • 向重力性：根水平放置时，重力使生长素在根尖端向近地侧运输，近地侧生长素浓度高（根对生长素敏感，高浓度抑制生长），远地侧生长快，导致根向地弯曲生长（保证根系深入土壤）。
3. 促进果实发育与防止落花落果
   • 促进果实发育：生长素可诱导未受粉的子房发育为无子果实（如无子番茄），因为生长素能替代种子合成的激素，促进子房壁膨大、发育为果实。
   • 防止落花落果：生长素可维持花柄、果柄的细胞结构与功能，减少脱落，如番茄、柑橘花期喷施生长素，可防止落花；果实膨大期喷施，可防止落果。
4. 抑制侧芽生长（顶端优势）
   顶芽合成的生长素向下运输，积累在侧芽，高浓度生长素抑制侧芽细胞伸长与分裂，导致侧芽休眠（见 “顶端优势” 相关解析）。

（二）生长素在生产中的应用

1. 培育无子果实
   • 方法：番茄、黄瓜等作物开花前（未受粉时），向子房涂抹 2,4-D 溶液（浓度 50~100mg/L），可诱导子房发育为无子果实，且果实品质与正常果实相近（无子番茄口感好，便于食用）。
2. 防止落花落果
   • 方法：苹果、梨等果树花期，喷施萘乙酸（NAA，浓度 10~20mg/L），可减少落花；葡萄、草莓果实膨大期，喷施 IBA（浓度 5~10mg/L），可防止落果，提高坐果率。
3. 促进扦插枝条生根
   • 方法：月季、杨树等扦插繁殖时，将插条基部浸泡在 IBA 溶液（浓度 100~200mg/L）中 1~2 小时，或用 IBA 粉剂蘸插条基部，可促进插条基部形成不定根，提高扦插成活率（IBA 促进根原基形成）。
4. 作为除草剂
   • 方法：高浓度 2,4-D（浓度 1000~2000mg/L）可作为选择性除草剂，用于麦田、稻田，杀死双子叶杂草（如蒲公英、苋菜），因为双子叶植物对生长素的敏感性高于单子叶作物（小麦、水稻），高浓度 2,4-D 会抑制双子叶杂草生长，导致其死亡，而单子叶作物不受影响。
5. 调控植物生长
   • 方法：棉花打顶后，喷施低浓度 2,4-D（浓度 10~15mg/L），可促进侧枝生长，增加结铃数；小麦拔节期喷施低浓度 NAA，可防止倒伏（促进茎秆加粗，增强抗倒伏能力）。

7. 干旱分为哪几种类型？干旱对植物的生理过程有何影响？

（一）干旱的类型

1. 大气干旱：指空气湿度低、风速大、光照强，导致植物蒸腾失水速率远大于根系吸水速率的干旱类型。
   • 特点：土壤含水量正常，但大气蒸发力强，植物 “失水快、吸水慢”，易出现 “生理干旱”（体内水分失衡）。
   • 发生场景：春季或夏季的干热风天气（如我国华北地区小麦灌浆期的干热风）、沙漠地区的干旱气候。
2. 土壤干旱：指土壤含水量低于植物可利用水平，根系无法吸收足够水分，导致植物水分失衡的干旱类型。
   • 特点：土壤导水率低，根系吸水速率 < 蒸腾失水速率，是农业生产中最常见的干旱类型。
   • 发生场景：长期无降水或灌溉不足的农田（如我国西北干旱半干旱地区的玉米田）、土壤保水能力差的沙质土壤。
3. 生理干旱：指土壤含水量正常，但因其他环境因素（如低温、盐害、缺氧）抑制根系吸水，导致植物体内水分失衡的干旱类型。
   • 特点：“土壤有水但根系不能吸水”，本质是根系吸水能力下降。
   • 发生场景：冬季土壤结冰（低温抑制根系代谢，吸水能力下降）、盐碱地（土壤溶液渗透压高，根系吸水困难）、大水漫灌导致土壤缺氧（根系无氧呼吸，影响吸水相关酶活性）。

（二）干旱对植物生理过程的影响

1. 抑制光合作用
   • 光反应受阻：干旱导致叶片萎蔫，叶绿素结构破坏（类囊体膜受损），叶绿素含量下降，光吸收与光转化效率降低；同时，气孔关闭导致 CO₂供应不足，暗反应（卡尔文循环）的 RuBP 羧化酶活性降低，有机物合成减少。
   • 实例：小麦干旱时，光合速率可下降 50%~70%，严重时光合完全停止。
2. 紊乱呼吸作用
   • 初期：轻度干旱时，气孔关闭导致叶片缺氧，有氧呼吸受抑，无氧呼吸增强（产生酒精，对细胞有毒害）；同时，干旱诱导呼吸酶（如磷酸果糖激酶）活性升高，呼吸速率短暂上升（“呼吸爆发”）。
   • 后期：严重干旱时，线粒体结构破坏，有氧呼吸与无氧呼吸均受抑，能量（ATP）供应不足，细胞代谢停滞。
3. 破坏物质代谢
   • 蛋白质代谢：干旱导致蛋白酶活性升高，蛋白质分解加速（产生氨基酸，如脯氨酸，用于渗透调节），而蛋白质合成酶活性降低，蛋白质合成减少，导致 “分解> 合成”，细胞结构与功能受损。
   • 脂质代谢：干旱导致细胞膜磷脂分解（磷脂酶活性升高），细胞膜透性增加，细胞内电解质（如 K⁺、Ca²⁺）外渗，膜功能丧失（如物质运输受阻）。
4. 诱导氧化损伤
   • 干旱时，植物抗氧化酶系统（SOD、POD、CAT）活性下降，无法及时清除代谢产生的活性氧（ROS，如 O₂⁻、H₂O₂），活性氧积累会氧化破坏 DNA（导致基因突变）、蛋白质（酶失活）、细胞膜（脂质过氧化），最终导致细胞死亡。
5. 调控信号与激素变化
   • 干旱诱导 ABA 大量合成（主要在根系和叶片），ABA 通过信号通路诱导气孔关闭（减少失水）、促进渗透调节物质合成（如脯氨酸）、激活抗逆基因表达（如热休克蛋白基因，保护蛋白质结构）；同时，干旱抑制生长素、赤霉素（GA）合成，导致植物生长停滞（如节间缩短、叶片变小）。

8. 下图所示为植物开花对不同日照长度的反应，试说明各曲线所代表的植物类型并举出其代表植物。

1. 曲线 1：长日照植物（LDP）

• 响应特征：日照长度必须长于某一临界日长（如 12h），才能诱导开花；日照长度越长（不超过 24h），开花所需时间越短（从处理到开花的相对天数越少）；若日照长度短于临界日长，则无法开花。
• 代表植物：小麦、大麦、油菜、萝卜、天仙子。例如，天仙子的临界日长为 11.5h，日照长度 12h 时可开花，16h 时开花更快，8h 时无法开花。

2. 曲线 2：短日照植物（SDP）

• 响应特征：日照长度必须短于某一临界日长（如 12h），才能诱导开花；日照长度越短（不低于 0h），开花所需时间越短；若日照长度长于临界日长，则无法开花。
• 代表植物：水稻、大豆、菊花、苍耳、烟草。例如，苍耳的临界日长为 15.5h，日照长度 10h 时可开花，8h 时开花更快，16h 时无法开花。

3. 曲线 3：日中性植物（DNP）

• 响应特征：开花不受日照长度影响，无论日照长度长于或短于临界日长（甚至无明显临界日长），开花所需时间基本一致，只要满足温度、水分等其他条件，即可正常开花。
• 代表植物：番茄、黄瓜、茄子、辣椒、向日葵。例如，番茄在日照长度 8h、12h、16h 条件下，开花时间无显著差异，均可正常结果。

4. 曲线 4：中日性植物（IDP）

• 响应特征：开花需要特定的日照长度范围（既不能太长，也不能太短），只有当日照长度在某一适宜区间内（如 10~14h），才能诱导开花；日照长度过长或过短，均会延迟开花或抑制开花。
• 代表植物：甘蔗、棉花、茉莉花。例如，甘蔗的适宜日照长度为 10~12h，日照长度 8h 或 16h 时，开花时间显著延长，甚至无法开花。

三、论述题（统考者回答 1、2 题，单考者回答 3、4 题，每小题 20 分，共 40 分）

1. 试述 Ca²⁺在细胞中的分布特点、钙信使作用的标准及分子基础。

（一）Ca²⁺在细胞中的分布特点

1. 细胞质基质：Ca²⁺浓度极低且动态变化，静息状态下浓度为 10⁻⁷~10⁻⁶mol/L（维持细胞正常代谢，避免高浓度 Ca²⁺对酶的抑制）；当细胞受到刺激（如干旱、激素信号）时，Ca²⁺浓度可迅速升高至 10⁻⁶~10⁻⁵mol/L，启动信号传导，随后通过转运蛋白将 Ca²⁺泵出细胞质，恢复低浓度状态。
2. 细胞器：是细胞内 Ca²⁺的主要储存库，浓度远高于细胞质基质：
   • 液泡：Ca²⁺浓度为 10⁻³~10⁻²mol/L，是最大的 Ca²⁺储存库，通过液泡膜上的 Ca²⁺-ATP 酶、Ca²⁺/H⁺反向转运体，实现 Ca²⁺的储存与释放（刺激时释放 Ca²⁺到细胞质，调节浓度）。
   • 内质网（ER）：Ca²⁺浓度为 10⁻⁴~10⁻³mol/L，通过 ER 膜上的 Ca²⁺-ATP 酶储存 Ca²⁺，是细胞质 Ca²⁺的 “快速补给库”（如激素信号诱导 ER 释放 Ca²⁺）。
   • 线粒体：Ca²⁺浓度为 10⁻⁴~10⁻³mol/L，主要通过 Ca²⁺通道吸收 Ca²⁺，调节线粒体代谢（如 Ca²⁺促进三羧酸循环酶活性），但储存量少于液泡与 ER。
3. 细胞壁：Ca²⁺浓度为 10⁻³~10⁻²mol/L，主要与果胶结合形成钙果胶（维持细胞壁结构），是细胞外的 Ca²⁺储存库，可通过细胞膜上的 Ca²⁺通道进入细胞质，补充胞内 Ca²⁺。

（二）钙信使作用的标准

1. 刺激信号能诱导细胞质 Ca²⁺浓度变化：当细胞受到外界刺激（如 ABA、干旱、低温）时，细胞质 Ca²⁺浓度需在时间、空间上发生特异性变化（如浓度升高、出现 Ca²⁺波或 Ca²⁺峰），且该变化与刺激信号的强度、类型相关。例如，干旱刺激时，根系细胞细胞质 Ca²⁺浓度会出现快速升高的 “Ca²⁺峰”，且干旱越严重，峰值越高。
2. Ca²⁺浓度变化能模拟刺激信号的效应：若通过人工手段（如显微注射 Ca²⁺螯合剂 EGTA 降低 Ca²⁺浓度，或注射 Ca²⁺载体 A23187 升高 Ca²⁺浓度），可模拟或阻断刺激信号的生理效应，则证明 Ca²⁺是该信号通路的信使。例如，注射 EGTA 降低细胞质 Ca²⁺浓度，可阻断 ABA 诱导的气孔关闭；而注射 A23187 升高 Ca²⁺浓度，即使无 ABA，也能诱导气孔关闭。
3. 存在 Ca²⁺结合蛋白（传感器）：细胞内需存在能特异性结合 Ca²⁺的蛋白，通过结合 Ca²⁺改变自身构象，进而激活下游信号分子，传递 Ca²⁺信号。植物中最主要的 Ca²⁺传感器是钙调蛋白（CaM），此外还有钙依赖蛋白激酶（CDPK）等，例如，CaM 结合 Ca²⁺后，可激活下游的 NAD 激酶，调节细胞代谢。
4. 存在 Ca²⁺信号的灭活机制：Ca²⁺信号传递后，需通过特定机制将细胞质 Ca²⁺浓度恢复至静息水平，避免信号持续激活导致细胞损伤。例如，细胞膜上的 Ca²⁺-ATP 酶将 Ca²⁺泵出细胞，液泡膜上的 Ca²⁺/H⁺反向转运体将 Ca²⁺泵入液泡，实现 Ca²⁺浓度的快速回落。

（三）钙信使作用的分子基础

1. Ca²⁺的释放与浓度变化（信号生成）
   当细胞受到刺激时，刺激信号（如 ABA）与细胞膜上的受体结合，激活受体下游的 G 蛋白（鸟苷酸结合蛋白），G 蛋白进一步激活细胞膜或细胞器膜上的 Ca²⁺通道（如 IP₃敏感的 Ca²⁺通道），使液泡、ER 等储存库中的 Ca²⁺释放到细胞质，导致细胞质 Ca²⁺浓度升高，形成 Ca²⁺信号（如 Ca²⁺振荡、Ca²⁺梯度）。不同刺激信号可诱导不同特征的 Ca²⁺信号（如干旱诱导的 Ca²⁺峰与低温诱导的 Ca²⁺振荡不同），实现 “信号特异性”。
2. Ca²⁺与传感器结合（信号感知）
   细胞质 Ca²⁺浓度升高后，Ca²⁺与传感器（如 CaM、CDPK）特异性结合：
   • 钙调蛋白（CaM）：由 148 个氨基酸组成，无酶活性，结合 Ca²⁺（1 个 CaM 可结合 4 个 Ca²⁺）后构象改变，形成 “活性 CaM-Ca²⁺复合体”，该复合体可与下游靶蛋白结合，激活其活性。
   • 钙依赖蛋白激酶（CDPK）：自身兼具 Ca²⁺结合结构域与激酶结构域，结合 Ca²⁺后构象改变，自身激酶活性激活，可直接磷酸化下游靶蛋白（无需其他激酶参与）。
3. 激活下游靶蛋白（信号传递与响应）
   活性传感器（CaM-Ca²⁺复合体或激活的 CDPK）通过作用于下游靶蛋白，传递信号并引发生理响应，主要包括三类靶蛋白：
   • 酶类：如 NAD 激酶（CaM 激活后，促进 NADPH 合成，为光合暗反应提供还原剂）、Ca²⁺-ATP 酶（CDPK 磷酸化后，促进 Ca²⁺泵出细胞质，灭活信号）。
   • 转录因子：如 WRKY 转录因子（CaM 激活后，调控抗逆基因表达，如干旱胁迫下的 LEA 基因，增强植物抗逆性）。
   • 离子通道：如 K⁺通道（CDPK 磷酸化后，调控气孔保卫细胞的 K⁺外流，导致气孔关闭，减少蒸腾失水）。
4. Ca²⁺信号的灭活（信号终止）
   生理响应完成后，细胞膜上的 Ca²⁺-ATP 酶（消耗 ATP）将 Ca²⁺泵出细胞，液泡膜上的 Ca²⁺/H⁺反向转运体（利用 H⁺梯度势能）将 Ca²⁺泵入液泡，ER 膜上的 Ca²⁺-ATP 酶将 Ca²⁺泵回 ER，使细胞质 Ca²⁺浓度恢复至静息水平，Ca²⁺信号终止，避免信号过度激活对细胞的损伤。

2. 光照对植物生长有何影响？

（一）光照通过光合作用为植物生长提供能量基础

1. 光照强度：影响光合速率，进而影响有机物合成
   • 光补偿点以下：光照弱，光合速率 <呼吸速率，有机物消耗> 合成，植物无法积累有机物，生长停滞（如长期处于阴暗处的植物，叶片黄化、植株矮小）。
   • 光饱和点以下：光照增强，光合速率升高，有机物合成增加，植物生长加快（如小麦在光照强度 2000~3000μmol/m²・s 时，光合速率最高，干物质积累最快，植株高大健壮）。
   • 光饱和点以上：光照过强，会导致光合机构损伤（如叶绿素分解、类囊体膜破坏），出现 “光抑制”，光合速率下降，有机物合成减少（如夏季正午强光下，水稻叶片光合速率下降 20%~30%，影响灌浆）。
2. 光照时间：影响光合时间，进而影响有机物积累
   • 长日照条件：光合时间长，有机物积累多，植物生长快（如夏季小麦，日照 14~16h，光合时间长，灌浆充足，千粒重高）。
   • 短日照条件：光合时间短，有机物积累少，植物生长慢（如冬季温室蔬菜，若光照时间不足 8h，需补充人工光照，否则植株徒长、产量低）。
3. 光质：影响光合效率，进而影响有机物合成
   • 有效光质：红光（600~680nm）、蓝光（430~470nm）是光合作用的主要有效光，可被叶绿素（a、b）高效吸收，光合效率高，促进有机物合成（如温室中补充红光、蓝光 LED 灯，可显著提高番茄光合速率，促进果实发育）。
   • 无效 / 有害光质：绿光（500~560nm）被叶绿素吸收少，光合效率低；紫外光（UV-B，280~320nm）会损伤光合机构（如破坏 PSⅡ 反应中心），抑制光合作用，同时导致植物产生抗氧化物质（如类黄酮），消耗有机物，影响生长（如高海拔地区紫外光强，植物通常矮化）。

（二）光照通过光形态建成调控植物生长发育模式

1. 调控种子萌发
   • 需光种子：如莴苣、烟草种子，萌发需光照诱导（红光促进萌发，远红光抑制萌发），因为光照激活种子中的光敏色素（Pr→Pfr），Pfr 调控萌发相关基因表达（如赤霉素合成基因），促进种子萌发；黑暗条件下，Pfr 转化为 Pr，种子休眠。
   • 需暗种子：如番茄、黄瓜种子，萌发不需要光照，黑暗条件下即可正常萌发，光照对其萌发无显著影响。
2. 调控幼苗生长（去黄化反应）
   • 黑暗条件：幼苗表现为 “黄化苗” 形态，即茎秆细长、叶片黄化（叶绿素不合成）、顶芽弯曲（钩状，保护顶芽），称为 “暗形态建成”，是植物适应黑暗环境的策略（减少能量消耗，快速伸长寻找光照）。
   • 光照条件：光照激活光受体（如光敏色素、隐花色素），抑制茎秆伸长，促进叶绿素合成（叶片转绿）、叶片展开、顶芽钩伸直，称为 “光形态建成”，使幼苗具备正常的光合能力（如光照下的小麦幼苗，茎秆粗壮、叶片翠绿，而黑暗中的幼苗细长黄化）。
3. 调控植物向性生长
   • 向光性：单侧光照射时，胚芽鞘或茎尖的生长素横向运输（背光侧浓度高），导致背光侧细胞伸长快，植株向光弯曲生长，保证叶片获得更多光照（如向日葵花盘随太阳转动，是向光性与生物钟共同作用的结果）。
   • 向重力性的调节：光照可调节根的向重力性，如单侧光照射根时，会抑制根的向重力性弯曲，使根向光生长（适应土壤表层光照环境，吸收更多养分）。
4. 调控开花与衰老
   • 开花：光照通过光周期现象调控开花（见 “光周期现象与光周期诱导” 解析），如长日照植物小麦需长日照诱导开花，短日照植物水稻需短日照诱导开花，光照时间是决定开花时间的关键因素。
   • 衰老：光照可延缓叶片衰老，因为光照促进光合作用，积累有机物，同时抑制 ABA、乙烯等衰老激素的合成；黑暗条件下，叶片有机物消耗快，ABA 合成增加，加速叶片黄化、脱落（如植株底部老叶，光照弱，衰老快；顶部新叶，光照强，衰老慢）。

（三）光照影响植物体内物质分配与代谢

1. 调控有机物分配
   • 光照充足时，叶片（代谢源）光合效率高，合成的蔗糖等有机物优先向生长旺盛的器官（代谢库）分配，如小麦灌浆期，光照充足，有机物优先向籽粒分配，千粒重高；光照不足时，有机物分配紊乱，优先向茎秆分配，导致植株徒长，籽粒发育不良（如玉米在阴雨天，易出现 “空秆”，结实率低）。
   • 光照方向：单侧光照射时，有机物会向光侧运输，导致向光侧器官生长快（如番茄幼苗单侧光照射，向光侧叶片生长快，叶面积大）。
2. 影响矿质元素吸收
   • 光照通过促进光合作用，增加根系呼吸作用的底物（如蔗糖），根系呼吸产生的 ATP 增多，为矿质元素的主动吸收（需 ATP）提供能量，因此光照充足时，植物吸收 N、P、K 等矿质元素的速率显著提高（如温室番茄在补充光照后，叶片 N 含量可增加 10%~15%）；黑暗条件下，根系呼吸减弱，矿质吸收减少。
3. 调控激素合成与平衡
   • 光照促进生长素（IAA）分解：强光下，IAA 氧化酶活性升高，IAA 分解加快，抑制茎秆伸长（避免植株徒长）；黑暗条件下，IAA 分解慢，积累多，茎秆细长（如黄化苗）。
   • 光照促进赤霉素（GA）合成：GA 可促进茎秆伸长，光照充足时，GA 合成增加，与 IAA 协同作用，使植株健壮生长（而非徒长）；黑暗条件下，GA 合成减少，茎秆伸长依赖 IAA，易出现细长形态。
   • 光照抑制 ABA 合成：ABA 是抑制生长的激素，光照充足时，叶片 ABA 合成减少，促进气孔开放、光合进行；黑暗条件下，ABA 合成增加，气孔关闭，抑制生长（如夜间植物生长缓慢，与 ABA 积累相关）。

（四）总结

3. 试分析植物不能开花、不能结实的生理原因。

（一）开花调控障碍：无法启动生殖生长

1. 光周期信号异常
   • 光周期不匹配：植物开花需特定日照长度诱导（如长日照植物小麦需长日照，短日照植物水稻需短日照），若日照长度持续不符合临界日长，会导致开花基因（如 FT 基因）无法表达，无法开花。例如，将短日照植物菊花种植在长日照环境中（如夏季自然光照 14h 以上），菊花会持续进行营养生长，无法花芽分化；将长日照植物油菜种植在短日照环境中（如冬季温室光照 8h 以下），油菜也无法开花。
   • 光质异常：红光、蓝光是光周期信号的主要感知光质，若环境中红光 / 远红光比例异常（如高密度种植导致植株间遮荫，远红光比例升高），会抑制光敏色素（光周期受体）的激活，导致光周期信号传递受阻，无法开花。例如，玉米田过密时，下部植株光照弱、远红光比例高，无法正常开花，出现 “空秆”。
2. 激素平衡紊乱
   • 促花激素不足：赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）是促进花芽分化的激素，GA 可促进长日照植物开花，CTK 可促进细胞分裂，为花芽分化提供结构基础；若植株 GA、CTK 合成不足（如干旱、养分缺乏导致激素合成原料不足），会抑制花芽分化。例如，苹果树上的弱枝，GA、CTK 合成少，无法形成花芽，只能抽生叶芽。
   • 抑花激素过多：脱落酸（ABA）、生长素（IAA）过高会抑制开花，ABA 在逆境下合成增加，会抑制花芽分化；IAA 过高会促进营养生长，抑制生殖生长（如顶端优势过强，顶芽合成的 IAA 向下运输，抑制侧芽花芽分化）。例如，小麦施用过多氮肥，会导致 IAA 合成增加，植株 “贪青晚熟”，无法正常开花。
3. 营养生长过旺或过弱
   • 营养生长过旺：植株消耗过多有机物用于茎秆、叶片生长（如施用过多氮肥、光照不足导致徒长），碳水化合物积累少，C/N 比低（见 “C/N 比学说”），无法满足花芽分化对有机物的需求，导致不能开花。例如，番茄苗期氮肥过多，植株茎秆细长、叶片肥大，无法形成花芽；水稻分蘖期大水漫灌、氮肥过多，会导致无效分蘖增多，主茎无法开花。
   • 营养生长过弱：植株因干旱、养分缺乏、病虫害等，光合面积小、光合效率低，有机物积累不足，无法启动生殖生长（花芽分化需消耗大量有机物），导致不能开花。例如，小麦在苗期受蚜虫严重危害，叶片被啃食，光合面积减少，植株矮小，无法正常开花；大豆在贫瘠土壤中生长，根系吸收养分少，植株瘦弱，无花芽形成。

（二）授粉受精障碍：开花后无法完成受精

1. 花粉活力低或败育
   • 花粉发育异常：花粉形成需适宜的温度、光照、养分，若环境不适（如高温、低温、干旱），会导致花粉母细胞减数分裂异常，花粉粒发育不良（如无花粉、花粉畸形），活力低。例如，水稻开花期遭遇 35℃以上高温，花粉粒会出现 “热害”，花粉萌发率从正常的 80% 以上降至 20% 以下，无法授粉；小麦开花期遇连阴雨，花粉粒吸水膨胀破裂，失去活力。
   • 养分不足：花粉发育需大量碳水化合物、蛋白质、矿质元素（如 B、Zn），若植株缺硼（B），会导致花粉管发育受阻，花粉无法萌发；缺锌（Zn）会导致花粉粒中蛋白质合成减少，花粉活力下降。例如，油菜缺硼时，开花后花粉无法萌发，出现 “花而不实”。
2. 柱头可授性低
   • 柱头发育异常：柱头是花粉附着、萌发的部位，若柱头畸形、干燥、有黏液异常，会降低可授性。例如，番茄开花期遭遇干旱，柱头分泌的黏液减少，花粉无法附着；黄瓜在低温环境下，柱头发育不良，呈褐色坏死，无法接受花粉。
   • 柱头与花粉不亲和：部分植物存在 “自交不亲和” 或 “杂交不亲和”，即花粉无法在同一植株或不同品种的柱头上萌发。例如，十字花科植物（如白菜、甘蓝）多为自交不亲和，自花花粉落在柱头上后，会被柱头识别并抑制萌发，导致无法受精；不同品种的苹果杂交时，若花粉与柱头基因型不匹配，也会出现不亲和，无法结实。
3. 花粉管生长受阻
   • 花粉管生长需适宜的环境（如温度、湿度）与养分（如蔗糖、硼），若环境不适或养分不足，会导致花粉管无法到达胚珠，无法完成受精。例如，棉花开花期遇低温（<15℃），花粉管生长速率显著下降，无法到达胚珠（正常需 24~48h，低温下需 72h 以上，超过柱头可授期）；花生缺硼时，花粉管细胞壁合成受阻，易破裂，无法运输精子。

（三）养分与代谢障碍：受精后无法形成果实与种子

1. 养分供应不足
   • 碳水化合物缺乏：果实发育需大量碳水化合物（如蔗糖），若光合效率低（光照不足、叶片早衰）、有机物分配异常（如营养生长过旺，有机物优先向茎秆分配），会导致果实无法获得足够养分，出现 “落果” 或 “空粒”。例如，小麦灌浆期遇连阴雨，光照不足，光合效率低，有机物合成少，籽粒无法灌浆，形成 “瘪粒”；苹果结果过多时，养分竞争激烈，部分果实因养分不足脱落，无法结实。
   • 矿质元素缺乏：果实与种子发育需 N、P、K、Ca、B 等矿质元素，缺 N 会导致果实发育缓慢、小果；缺 P 会导致种子发育不良（P 是核酸、ATP 的组成成分）；缺 Ca 会导致果实细胞壁发育异常，出现裂果（如番茄缺钙导致 “脐腐病”，果实顶端坏死，无法结实）；缺 B 会导致种子胚发育异常，形成 “无胚种子”（如油菜缺硼，种子空瘪）。
2. 激素调节异常
   • 生长素不足：果实发育需生长素（如种子合成的生长素）促进子房膨大，若种子发育异常（如花粉败育导致无种子），生长素合成减少，子房无法发育为果实，出现 “落花落果”。例如，未受粉的番茄子房，因无种子合成生长素，会自然脱落；若涂抹外源生长素（2,4-D），可诱导无子果实发育（见 “生长素应用” 解析）。
   • 乙烯过多：乙烯是促进果实成熟与脱落的激素，若果实发育过程中乙烯合成过多（如逆境胁迫、病虫害导致），会加速果实脱落，无法正常结实。例如，柑橘果实膨大期遭遇干旱，植株合成大量乙烯，导致果实提前脱落，结实率降低。
3. 代谢紊乱与有害物质积累
   • 呼吸作用异常：果实发育需有氧呼吸提供能量，若环境缺氧（如土壤积水导致根系缺氧，影响养分运输；果实储存环境缺氧），会导致有氧呼吸受抑，无氧呼吸增强，产生酒精等有害物质，损伤果实细胞，导致果实腐烂，无法结实。例如，草莓果实成熟时若遇土壤积水，根系缺氧，果实无法获得养分，同时无氧呼吸产生的酒精导致果实腐烂。
   • 活性氧积累：逆境（如高温、干旱）会导致植物体内活性氧（ROS）积累，氧化破坏果实细胞的 DNA、蛋白质、细胞膜，导致果实发育异常。例如，葡萄在夏季高温强光下，果实表皮活性氧积累，出现 “日灼病”，表皮坏死，无法正常结实。

（四）环境胁迫影响：全程抑制生殖生长

1. 干旱胁迫：导致植株水分失衡，光合效率降低，有机物积累减少，同时促进 ABA 合成，抑制花芽分化；开花期干旱导致花粉活力下降、柱头干燥，授粉受精受阻；果实发育期干旱导致果实落果、瘪粒。
2. 温度胁迫：高温（如水稻开花期 > 35℃）导致花粉败育、花粉管生长受阻；低温（如小麦拔节期 < 0℃）导致花芽冻伤、发育异常；昼夜温差过小（如温室夜间温度过高）导致有机物消耗增加，积累减少，无法支持果实发育。
3. 盐害胁迫：土壤盐度过高导致根系吸水困难（生理干旱），同时 Na⁺、Cl⁻积累对花粉、柱头有毒害作用，抑制授粉受精；盐害还会抑制光合酶活性，有机物合成减少，果实发育不良。
4. 病虫害影响：病害（如小麦锈病、番茄晚疫病）会破坏叶片结构，降低光合效率，同时病菌分泌的毒素会抑制花芽分化、花粉发育；虫害（如蚜虫、蓟马）会啃食叶片、花器，导致花粉流失、柱头损伤，无法授粉受精。

4. 试述测定植物光合作用速率的主要方法、各方法的基本原理和注意事项。

（一）改良半叶法（测定有机物积累速率，即净光合速率）

1. 基本原理

• 具体逻辑：选取对称的叶片，将叶片分为两半（半叶 A、半叶 B），半叶 A 用遮光罩遮光（阻断光合作用，仅进行呼吸作用，消耗淀粉），半叶 B 不遮光（进行光合作用，积累淀粉）；一段时间后，测定两半叶片的淀粉含量，两者的差值即为半叶 B 在该时间段内光合作用积累的淀粉量，再换算为光合速率。
• 淀粉测定方法：用乙醇煮沸叶片（去除叶绿素，避免干扰），然后用碘液染色（淀粉遇碘变蓝），通过比色法（或称重法）测定淀粉含量（蓝色越深，淀粉含量越高）。

2. 注意事项

• 叶片选择：选取生长健壮、对称的成熟叶片（如小麦旗叶、番茄功能叶），避免幼叶（光合效率低）、老叶（呼吸强，净光合低），且叶片无病虫害、无损伤，保证半叶对称性。
• 遮光处理：遮光罩需完全遮光（如用锡箔纸包裹，避免漏光），且不能损伤叶片（如避免压迫叶片，影响水分运输）；遮光时间需适宜（如 2~4h，时间过短，淀粉差值小，误差大；时间过长，半叶 A 呼吸消耗淀粉过多，可能出现负值）。
• 淀粉提取与测定：乙醇煮沸时间需足够（如 10~15min，确保叶绿素完全去除，否则影响碘液染色效果）；碘液浓度需适宜（如 0.1%~0.5%，浓度过高，染色过深，无法准确比色；浓度过低，染色浅，误差大）；测定时需设置空白对照（如未进行光合作用的叶片，校正背景值）。
• 环境控制：测定过程中需保持温度、光照强度稳定（如在光照培养箱中进行），避免环境因素变化导致光合速率波动，影响结果准确性。

（二）红外线 CO₂分析法（测定 CO₂吸收速率，即净光合速率）

1. 基本原理

• 具体装置：包括红外线 CO₂分析仪、同化室（放置叶片的密闭容器）、气流控制系统（控制空气流速）、温度控制系统（维持恒温）。
• 测定逻辑：将叶片放入同化室，通入已知 CO₂浓度的空气（如 350μmol/mol），空气流经叶片后，部分 CO₂被叶片吸收，通过红外线 CO₂分析仪测定流出空气的 CO₂浓度，根据 “流入 CO₂浓度 - 流出 CO₂浓度”“空气流速”“叶面积”，计算净光合速率：
  净光合速率（μmol CO₂/m²・s）=（C 进 - C 出）× V / S
  （C 进：流入空气 CO₂浓度；C 出：流出空气 CO₂浓度；V：空气流速；S：叶面积）

2. 注意事项

• 仪器校准：测定前需用标准 CO₂气体（如已知浓度的 CO₂钢瓶气）校准红外线 CO₂分析仪，确保浓度测定准确（若仪器漂移，会导致结果偏差）；同时校准气流流速（用流量计校准），避免流速不稳定影响计算。
• 同化室条件控制：同化室需保持恒温（如 25℃，温度影响光合酶活性，温度波动会导致光合速率变化）、恒湿（避免湿度变化导致气孔开闭，影响 CO₂吸收）；光照强度需稳定（如用 LED 光源提供恒定光照，避免自然光波动）；同化室体积需与叶片大小匹配（体积过大，CO₂浓度变化小，误差大；体积过小，叶片易缺氧，影响光合）。
• 叶片处理：叶片需提前适应测定环境（如在测定光照强度下适应 30min，待光合速率稳定后再测定）；避免选取萎蔫、病虫害叶片（光合效率低，结果无代表性）；测定时需准确测量叶面积（如用叶面积仪测定，避免估算误差）。
• 空白对照：测定时需设置空白同化室（无叶片），测定空白组的 CO₂浓度变化（排除同化室自身的 CO₂泄漏或吸附），用样品组数据减去空白组数据，校正误差。

（三）氧电极法（测定 O₂释放速率，可测总光合速率或净光合速率）

1. 基本原理

• 测定净光合速率：在光照条件下，测定溶液中 O₂浓度的增加速率（光合作用释放 O₂ - 呼吸作用消耗 O₂）。
• 测定总光合速率：先在黑暗条件下测定呼吸速率（O₂浓度的减少速率），再在光照条件下测定净光合速率，总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率。
• 适用材料：多为单细胞藻类（如小球藻、衣藻）或叶圆片（如菠菜叶圆片，需去除叶肉细胞间隙的空气，使叶片下沉在溶液中）。

2. 注意事项

• 电极校准：测定前需用饱和氧水（如 25℃下，空气饱和的蒸馏水，O₂浓度约为 250μmol/L）和无氧水（如加入 Na₂SO₃的蒸馏水，O₂浓度为 0）校准氧电极，建立 O₂浓度与电流的标准曲线，确保浓度测定准确。
• 反应体系控制：反应体系（如含有缓冲液、NaHCO₃的溶液，NaHCO₃提供 CO₂）需保持恒温（如 25℃，温度影响 O₂溶解度与光合速率）；NaHCO₃浓度需适宜（如 50mmol/L，浓度过低，CO₂不足，光合速率低；浓度过高，渗透压过高，损伤细胞）；反应体系需密封（避免外界 O₂进入或内部 O₂泄漏）。
• 材料处理：单细胞藻类需处于对数生长期（光合活性高），浓度适宜（浓度过高，光照不足，光合速率下降；浓度过低，O₂浓度变化小，误差大）；叶圆片需用真空泵抽气（去除细胞间隙空气，使叶片完全浸没在溶液中，确保 O₂释放到溶液中），抽气时避免损伤细胞。
• 光照与黑暗处理：测定净光合速率时，光照强度需稳定（如用 LED 光源，避免光强波动）；测定呼吸速率时，需完全黑暗（如用黑布包裹反应杯，避免漏光导致光合作用）；测定总光合速率时，需先测呼吸速率，再测净光合速率，两次测定的温度、材料状态需一致，避免误差。

（四）叶绿素荧光法（间接测定光合速率，反映光合机构功能）

1. 基本原理
   叶绿素吸收的光能未用于光化学反应时以荧光释放，荧光参数（如 Fᵥ/Fₘ、ΦPSⅡ）与 PSⅡ 光化学效率正相关，可间接反映光反应速率，进而推算光合速率（🔶3-10）。
2. 注意事项

• 暗适应：测定前暗适应 30 分钟，确保 PSⅡ 反应中心开放；
• 光照稳定：测定光适应参数时，光强与生长环境一致；
• 参数解读：需结合 CO₂吸收速率，避免光反应效率高但暗反应限制导致的误判。