植物生理书后习题参考答案
仅供参考，供参考，参考，考！。
第十一章
1植物激素、植物生长物质、植物生长调节剂的定义是什么？
答：植物激素（plant hormone）:植物内源产生的有机化合物，在极低浓度条件下，对植物的生理过程发生显著的影响。同时还应满足三个条件：1该物质在植物中广泛分布，而不仅仅为特定的植物所具备；2该物质为植物完成基本的生长发育及生理功能调控所必须，并且不能被其他物质所代替；3作为激素的重要特征，必须和相应的受体蛋白结合发挥作用。
植物生长物质（plant growth substance）：指一些小分子化合物，他们在极低的浓度下便可以显著的影响植物的生长发育和生理功能，不仅包括已经确认的各类激素，还包括尚未被认定为激素，但对植物生长发育有重要调节作用的内源物质，还包括人工合成的植物生长调节剂。
植物生长调节剂（plant growth regulator）：在农业和园艺生产中使用的一些化合物，这些化合物在微量使用的情况下对植物的生理过程具有显著的调节作用。
2活性生长素的结构特征是什么
答：1具有一个芳香环；2具有一个羧基侧链；3芳香环和羧基侧链之间有一个芳香环或氧原子间隔。
生长素和受体结合必须的结构有三点：1一个平面的芳香环结构（是生长素和受体结合的平台）；2一个羧基结合位点；3一个疏水侧链将双数两个结合集团隔离并维持固定距离。
3生长素的生物合成有几种类型
答：6种，前4个均以氨酸为前体
1吲哚-3-丙酮酸途径（IPA pathway）：主要途径。Trp脱氨→IPA脱羧→吲哚-3-乙醛脱氢酶催化→IAA
2吲哚乙腈途径（IAN pathway）：trp若干步转化→IAN腈水解酶作用→IAA
3吲哚-3-乙酰胺途径（IAM pathway）：两个关键酶参与，氨酸单加氧酶和IAM水解酶。
4胺途径（TAM pathway）：与IPA途径相似，只是脱氨和脱羧反应顺序不同，反应酶类不同。
风云之玄武真经5吲哚-3-丁酸（IBA）：这是存在于多种植物中的一种天然的生长素，可以逆转为IAA
6非氨酸依赖型合成途径：尚未研究清楚
4什么是生长素的极性运输？生长素极性运输的机制如何？设计实验证明生长素的极性运输性质。
答：极性运输（polar transport）：单一方向的运输模式，包括向基性运输和向顶性运输。
机制：包括两种途径
网线排序1、通过磷脂双层膜的被动扩散和质子势驱动的协同运输。原生质膜上有质子泵，细胞内PH一般为5，这个条件下，近半数生长素侧链羧基处于非解离的状态，表现较强亲脂性，因此较容易通过扩散透过质膜；
2、由载体AUX1介导的生长素主动运输途径。AUX1编码类似氨基酸透性酶的蛋白质。它在叶片以及根端广泛存在，特异存在于薄壁细胞的顶端，作为内向载体蛋白，协助IAA在维管束薄壁细胞内的极性运输。 AUX1将一个IAA-送入细胞时，同时将两个H+协同运输到细胞内，这种质子势的推动更有利于运输。
PIN蛋白具有IAA外向载体功能，需要和PGP等蛋白协同作用，共同帮助生长素的极性运输。
细胞壁空间内的生长素通过扩散或在流入载体的协助下从细胞顶端进入，又在流出载体的协助下，从细胞基端流出到细胞壁空间，这个过程反复进行，形成生长素极性运输。
利用供体-受体琼脂块法进行试验：取一段燕麦胚芽鞘切段，一端放在供体琼脂块，一端放在受体琼脂块上，供体琼脂块上又C14标记的IAA，通过检测受体琼脂块中的信号即可。
现代试验完全可以更简单，直接用DR5：GFP或者DII venus（一种YFP蛋白）的材料去看就好，DR5是一个对auxin响应的短序列。
5简述生长素促进细胞伸长生长的酸生长理论
答：细胞壁中的扩张蛋白在细胞壁酸生长过程中起着疏松细胞壁的作用，可以在酸性缓冲液中回复细胞壁的伸展性。生长素的诱导增加了质膜上H+-ATPase及其稳定性，促进H+分泌，导致细胞壁酸化，扩张蛋白在酸性条件下可以弱化细胞壁多糖组分间的氢键，因而疏松细胞壁。该过程包含两种假说，一种是诱导细胞内的第二信使，直接活化已经存在的H+-ATPase。另一种是IAA诱导第二信使启动编码H+-ATPase的基因表达，合成新的H+-ATPase。
6活性赤霉素和非活性赤霉素的结构特征是什么？
答：活性赤霉素：1，3β羟基是赤霉素具有生物活性的必须条件；2，几乎所有的活性赤霉素都有7位碳原子上的羧基；另外，3β，13-二羟基或1,2不饱和键也有助于提高赤霉素活性；
非活性赤霉素：具有2β-羟基的赤霉素不具有生物活性，这也是植物调节其失活的机制。
除此外C19-GA的相对生物活性比C20-GA要高，可能是因为前者在代谢途径上距离活性赤霉素比C20-GA近的缘故。
烧烤模式
7简述赤霉素生物合成的三个阶段以及其关键酶。什么是赤霉素生物合成的器官特异性？简述赤霉素生物合成的调控因素。
答：
阶段1：环化反应生成贝壳杉烯，关键酶为贝壳杉烯合成酶；
阶段2：氧化反应生成GA12醛，关键酶为含细胞素P450的单加氧酶
阶段3：由GA12形成其他所有赤霉素。分为早期C13羟化途径（关键酶为GA20催化酶）和早期C13非羟化途径（单加氧酶和双加氧酶参与）。
赤霉素生物合成器官特异性：高等植物中不同的器官组织、不同发育阶段内起调节作用的赤霉素种类不同，相应的生物合成途径也不尽相同。
合成调控包括1光周期的调节作用，如长日植物从短日照条件变换到长日照条件时，体内赤霉素的代谢会发生变化；2温度的影响，没有低温处理的情况下，茎尖内积累了大量的贝壳杉烯酸，经过低温处理后，其被转化为GA9，而GA9又是促进生殖生长的活性赤霉素GA4
的前体；3反馈控制，如赤霉素生物合成中GA20氧化酶基因的转录受到体内活性GA水平的反馈控制。
8简述赤霉素的生理功能
答：
1促进植物茎节的伸长生长。其促进茎节伸长的同时，可能会导致茎干直径减小，叶片变小，叶变浅，和生长素促进的伸长生长相反，赤霉素能显著促进整株植物伸长生长，尤其大幅度促进矮化植物的茎节伸长生长。
2调节植物幼态和成熟态之间的转换。
3影响花芽的分化和性别控制，玉米中赤霉素的增加可以诱导雌花，而双子叶中，外源GA可以刺激雄花。
4打破休眠促进种子发芽，赤霉素刺激胚芽的营养生长，可以松弛围绕在胚周围的胚乳层细胞，降低对胚生长的压迫，还可以诱导水解酶的合成，分解种子储存的营养物质。
5萌发的谷类种子糊粉层中，赤霉素诱导合成许多水解酶，如α水解酶等。
9简述赤霉素诱导大麦种子糊粉层α淀粉酶合成的分子生物学机制
答：赤霉素和细胞质膜上的受体结合，通过由膜上G蛋白介导的信号传递系统，活化了细胞既存的活化因子，该活化过程依赖于cGMP途径，该活化因子进入核内核GA-MYB基因的抑制子结合，使GA-MYB基因脱阻抑，合成GA-MYB蛋白。合成的MYB蛋白和α淀粉酶基因启动子上的赤霉素响应元件结合，诱导α淀粉酶mRNA的合成，最后通过翻译加工合成α淀粉酶，分泌到胚乳中发挥作用。
10植物细胞分裂素有哪些种类？细胞分裂素生物合成的关键酶是什么？
答：植物细胞分裂素可以分为玉米素，双氢玉米素，异戊烯基腺嘌呤。这些细胞分裂素在植物体的存在除了游离配基外还可能以核糖核苷形式，核糖酸形式，或配糖体形式存在。
生物合成关键酶为异戊烯基转移酶（IPT），这是限速酶。
11生长素和细胞分裂素协同控制细胞分裂周期的机制是什么？
苍井空空答：他们通过对周期素依赖的蛋白激酶（CDK）活性的调节来调节细胞周期。
CDK必须和周期素结合才能发挥激酶活性，调节细胞分裂周期。植物细胞中一种主要的CDK蛋白质称为CDC2，其编码基因受到生长素的诱导和调节。细胞分裂素可以促进α3-周期素基因的表达，这是一种G1型周期素，蔗糖可以刺激拟南芥外植体表达另一种G1型周期素。三者共同作用，使细胞内形成CDK-G1型周期素复合体，CDK变为有活性激酶，启动细胞分裂从G1期进入S期。
12以组织培养中根/芽分化为例说明生长素和细胞分裂素是如何控制植物器官分化的
我爱祖国手抄报答：对愈伤组织的研究表明，较高的生长素/细胞分裂素可以刺激生根，相反，较高的细胞分裂素/生长素比例可以刺激芽的发生。适中的生长素和细胞分裂素比例可以维持愈伤组织的生长而不发生分化。
13设计实验证明细胞分裂素具有延迟衰老和诱导同化物积累的效应
答：延迟衰老效应：用细胞分裂素处理植株上的一个叶片，那么即使其他的叶片发黄脱落，这片处理的叶片仍然会保持绿；在一个叶片的一个点去进行处理，周围组织即使都
开始衰老，但这个点还是绿的。还可以有分子手段证明，比如受植株衰老控制的典型基因，去检测这个基因的表达在用或者不用细胞分裂素处理时候的表达。
诱导同化物积累：用同位素标记一些营养物，来看其在处理和未被细胞分裂素处理的组织之间的运动。
梦见别人流血14在种子发育和休眠过程中，脱落酸有哪些生理作用？
答：
发育：ABA促进了胚胎耐干燥性的形成，同时还可以调节和控制LEA蛋白的合成，这是一种晚期胚胎富含蛋白，有强亲水性和热稳定性，以保护细胞膜不受细胞膜脱水的伤害。ABA还是储藏蛋白合成必要的控制因子。
休眠：种皮含有的ABA可以抑制种子的萌发，ABA和GA的比例对于胚胎休眠的维持或打破有关，其对维持种子的胚胎休眠具有重要意义，它和GA在种子萌发过程中此消彼长。外源的ABA可以抑制胎萌现象。
15脱落酸是如何参与控制气孔开闭的？为什么说脱落酸是逆境激素？
答：当植物的根部发生水分亏损时，有信号向植物的地上部分传递，这个信号分子就是ABA，当土壤水分亏缺时，根中大量合成ABA，并随蒸腾流向上运输，最终到达保卫细胞对气孔运动进行调节，ABA作用于保卫细胞的ABA受体，引起下游的一系列的信号转导过程，主要通过调节离子通道的活性进行调控，当然，还与其他各种信号分子有关。最终使气孔关闭。
之所以说他是逆境激素是因为他在植物抗旱、抗寒和抗盐的生理过程中都有重要的作用。几乎所有的逆境条件都会直接或间接诱导植物水分状态变化，如细胞膨压的下降，而这也会诱导脱落酸合成。其对环境因素反应激烈，在胁迫下含量可以快速上升，因此其实特别是逆境因子的信号物质。
16简述乙烯生物合成途径以及其关键酶。简述促进和抑制乙烯合成的因素。
答：ACC是乙烯的直接前体，AdoMet是蛋氨酸和ATP的反应产物。催化AdoMet生成ACC的酶是ACC合酶，乙烯合成的最后一步是ACC转化为乙烯的反应，受到ACC氧化酶的催化，这是乙烯生物合成途径中的限速酶。这两个酶都是乙烯合成的关键酶
乙烯合成的促进因素：1果实成熟时，ACC氧化酶活性增加，从而诱导产生乙烯；2逆境下，ACC合酶mRNA水平上升，诱导产生乙烯；3生长素可以增加ACC合酶mRNA转录水平，促进AdoMet转化为ACC，促进乙烯生成。4目前研究表明，提高ACC合酶的稳定性或者抑制器降解比促进乙烯合成关键酶的形成可能对乙烯发生量的提高更有意义。
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