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异花传粉是指借助于生物的和非生物的媒介,将一朵花中的花粉粒传播到另一朵花的柱头上的过程。
是植物多样化的重要基础。
有性生殖:
有性生殖是植物体在其生活史的一定阶段,在其特定部位产生具有性别分化的细胞(或称配子,gamete;
如精细胞、卵细胞),通过两性细胞或配子的结合(或受精)形成合子,再由合子萌发成新的植物体的繁殖方式。
无性生殖:
无性生殖是指植物在其生活史的一定阶段,在植株的一定部位产生具有繁殖能力的特化细胞或孢子(spore),由这些特化的细胞或孢子(离开植物体后)直接发育成新个体的原始体或能够独立生活的新个体的繁殖方式。
孢子体:
植物世代交替中,产生孢子的植物体,其细胞的染色体为2n。
配子体:
植物世代交替中能产生配子的植物体(染色体为n)。
世代交替:
植物的生活史中两倍体的孢子体阶段(无性世代)和单倍体的配子体阶段(有性世代)交替进行的现象称为世代交替。
二、简答
1、各种不同传粉方式的花的形态特征
自花传粉:
一般花朵小而紧闭,直到受粉完成才完全绽放。
所以花蕾期较长。
最著名的是豌豆、水稻。
异花传粉又分两种,虫媒和风媒。
这两种花的花冠都明显张开,花蕾期较短。
虫媒花:
花被发达,有鲜艳颜色和各种香味,花有蜜腺,花粉形大产量小,花粉壁粗糙,有粘性等。
为了吸引昆虫,在如下环节上可能较强。
1、花面积较大2、艳丽3、有蜜腺4、有较强烈的气味(香的可引蜜蜂,臭的也可吸引苍蝇)。
如:
桃花、茉莉、臭椿等。
风媒花:
花形小,不显著,常为单性;
花被不美观,短小或者完全退化;
花无蜜腺,无香味;
花药形大,丁字形附着在花丝上,易于随风摇动;
花粉产量大,形小、体轻、光滑、干燥;
雌蕊的柱头大,羽状或刷子状等。
在外观上其貌不扬,但在借助风力方面有很多特长。
比如花的某一部分特化成翅状、或者某一部分散成伞状~等。
2、被子植物的双授精有何生物学意义
1 双受精:
进入胚囊的两个精子,其中一个精子与卵细胞结合,形成二倍体的合子或受精卵,将来发育成胚;
另一个精子与极核结合,形成三倍体的初生胚乳核或受精极核,将来发育成胚乳。
这种两个精子分别与卵和极核结合的现象称为双受精,是被子植物特有的有性生殖现象。
2 精、卵细胞的融合,将父本、母本具有差异的遗传物质重新组合,形成具有双重遗传特性的合子,由此形成的新个体一方面恢复了物种原有的染色体数目,保持物种遗传的相对稳定。
另一方面,由于精、卵母细胞在减数分裂过程中出现染色体的片段互换和遗传物质的重组,因而其性细胞在一定程度上遗传差异较大,由其受精产生的后代必然出现新的遗传、变异性状,丰富物种的适应性和抗劣性。
3 双受精中一个精细胞和两个极核或一个次生核融合,形成了三倍体的初生胚乳核,由此发育的胚乳同样结合了父本、母本的遗传特性,生理上更活跃,作为营养物质在胚的发育过程中被吸收、利用,其子代的变异性更大,生活力更强,适应性更广。
4 双受精不仅是植物界有性生殖的最进化形式,也是植物杂交育种的理论基础。
3、旱生植物的叶在其构造上是如何适应旱生条件的
1 旱生植物:
通常是指能在长期缺水环境中正常生长发育的一类植物。
2 旱生植物,多具肥厚的肉质叶,有发达的储水组织,细胞液浓度高,保水力强。
3 旱生植物的叶面积与叶体积比值小,即同体积的叶,旱生植物的叶表面积较小,叶常不发达,小而厚。
4 旱生植物的叶一般没有叶柄,叶片表皮细胞壁厚,外壁高度角质化,革质光亮,气孔下陷成气孔窝、气孔沟,有时气窝内还丛生表皮毛,以抑制水分蒸腾,甚至具有复表皮,如夹竹桃、印度胶树等。
5 旱生植物叶肉栅栏组织发达,细胞大、排列紧密,内有大量的储水组织细胞和异细胞;
有的多浆植物叶脉细小,输导组织、机械组织不发达;
有些旱生植物的叶具有发达的叶脉和机械组织。
这些特征可以减少蒸腾或使蒸腾作用滞缓以抑制水分散失,适应干旱环境。
4、旱生植物的根在其构造上是如何适应旱生条件的
2 旱生植物的根,根系发达,有发达的周皮,其本栓层高度木质化、栓质化,皮层薄、内皮层明显有凯氏带增厚,木质部发育充分、输导水分的能力强。
5、嫁接生物学原理与应用
嫁接繁殖的生物学原理
嫁接是利用植物的再生能力,将某一植株上的枝条或芽,接到另一植株的枝、干或根上,使之形成一个新的植株的繁殖方式。
而植物的再生能力最旺盛的地方是形成层,它位于植物的木质部和韧皮部之间。
可从外侧的韧皮部和内侧的木质部吸收水分和矿物质,使自身不断分裂,向内产生木质部,向外产生韧皮部,使植株的枝干不断增粗。
嫁接就是使接穗和砧木各自削伤面形成层相互密接,因创伤而分化愈伤组织,发育的愈伤组织相互结合,填补接穗和砧木间的空隙,沟通疏导组织,使营养物质能够相互传导,形成一个新的植株。
接穗、砧木的愈合是嫁接成活的关键。
愈合过程如下:
(1)嫁接部位薄壁细胞的生成。
嫁接时,具有分生能力的接穗,紧密地放到刚切开的砧木切口中,使两者的形成层紧紧地靠接在一起。
在适宜的温度和湿度条件下,接穗与砧木伤口处形成层部位的细胞会大量增殖,产生新的薄壁细胞。
(2)愈伤组织的形成。
新生成的薄壁细胞,分别包围砧、穗原来的形成层,很快使两者相互融合在一起,形成愈伤组织。
(3)新形成层的形成。
新愈伤组织的边缘,与砧、穗二者形成层相接触的薄壁细胞进一步分化,形成新的形成层细胞。
这些新形成层细胞离开原来的砧、穗形成层不断向里面分化,穿过愈伤组织,直到与砧穗间形成层相接,形成一种新的形成层。
(4)新维管组织、新木质部与韧皮部的生成。
这些新形成层细胞分化产生新的维管组织,并向内产生新木质部,向外产生新韧皮部,实现了砧穗之间维管系统的连接,一个由嫁接繁殖的植株便独立生活了。
6、禾本科植物的花、小花、小穗由哪些部分组成
稻麦等禾本科植物的花序由小穗组成,小穗由小花组成。
禾本科植物的小穗结构:
由小穗轴、颖片(2枚)、小花(3-5枚)组成。
禾本科植物的小花结构:
由小花轴、外稃(1枚)、内稃(1枚)、浆片(鳞片、花被)(2枚)、雄蕊(群)(3枚)、雌蕊(群)(1枚或2枚心皮)组成。
禾本科植物的花被变态为浆片,因此无花萼和花冠,花由2枚浆片、3或6枚雄蕊和1枚雌蕊组成;
花及其外围的内稃和外稃组成小花;
1至多朵小花、2枚颖片和它们着生的短轴(小穗轴)组成小穗。
禾本科植物即以小穗为单位组成各种花序。
7、叶有哪些生理功能
叶的功能主要是光合作用和蒸腾作用,有些植物的叶片还有储藏和繁殖的功能。
1 光合作用。
叶片是植物进行光合作用的最主要器官。
光合作用是绿色植物利用太阳能,将CO2和水合成有机物,并将光能转变为化学能储藏在有机物中,同时释放出氧气的过程。
2 蒸腾作用。
蒸腾作用是水分以气体状态从生活的植物体表面(主要是叶表面)散失到大气中去的过程。
3 吸收作用。
叶还有吸收能力。
4 繁殖作用。
有的植物有繁殖作用,如落地生根、秋海棠。
5 储藏作用。
有些植物的叶有储藏作用,如水仙、百合、洋葱肥厚的肉质鳞叶,可储藏大量养料。
8、根有哪些生理功能
1 吸收和输导。
植物体内需要的物质,除一部分由叶或幼嫩茎自空气中吸收外,大部分自土壤中取得。
根最主要的功能是从土壤中吸收水分和溶解在水中的二氧化碳、无机盐等。
根吸收作用的同时还要进行输导作用,由根毛和表皮细胞吸收的水分和无机盐,通过根的维管组织输送到茎、叶,而叶所制造的有机养料经过茎输送到根,再经过根的维管组织输送到根的各部分,以维持根的生长和生活。
2 固着和支持。
根的另一个主要功能是固着和支持。
3 合成。
根还进行着许多复杂的生物化学反应,合成多种生物活性物质来调节植物的生长发育。
4 储藏与繁殖。
有些植物的根常肉质化,储藏大量营养物质,如萝卜、胡萝卜、甜菜及甘薯等;
有些植物还有特殊的繁殖功能,能产生不定芽。
三、综合
1、举例说明C3植物、C4植物叶片结构上的异同及其在光合作用上的差异
C3植物和C4植物叶的不同:
C3植物和C4植物叶的不同:
(1)C3植物叶片中,叶脉维管束外的维管束鞘是两层细胞;
C4植物维管束鞘是一层富含叶绿体的薄壁细胞。
(2)C3植物维管束鞘无“花环构造”C4植物维管束鞘有“花环构造”。
C3植物和C4植物光合作用上的差异:
(1)C3植物。
最初产物是3-磷酸甘油酸(三碳化合物)。
C4植物。
这类植物以草酰乙酸(四碳化合物)为最初产物。
(2)C4植物通过磷酸烯醇式丙酮酸固定二氧化碳的反应是在叶肉细胞的细胞质中进行的,生成的四碳双羧酸转移到维管束鞘薄壁细胞中,放出二氧化碳,参与卡尔文循环,形成糖类,所以甘蔗、玉米等C4植物进行光合作用时,只有维管束鞘薄壁细胞形成淀粉,在叶肉细胞中没有淀粉。
而水稻等C3植物由于仅有叶肉细胞含有叶绿体,整个光合过程都是在叶肉细胞里进行,淀粉亦只是积累在叶肉细胞中,维管束鞘薄壁细胞不积存淀粉。
(3)在生理上,C4植物一般比C3植物具有较强的光合作用,这是与C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较强,光呼吸很弱有关。
(4)C4途径的CO2固定是由磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化来完成的。
C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性比C3植物的强,因此,C4植物的光合速率比C3植物快许多。
(5)C4植物能够利用低浓度的二氧化碳,而C3植物不能。
由于这个原因,C4植物的CO2补偿点比较低(0~10mg/LCO2),而C3植物的CO2补偿点比较高(50~150mg/LCO2)。
所以,C4植物亦称为低补偿植物,C3植物亦称为高补偿植物。
(6)由于C4植物能利用低浓度的CO2,当外界干旱气孔关闭时,C4植物就能利用细胞间隙里的含量低的CO2,继续生长,C3植物就没有这种本领。
所以,在干旱环境中,C4植物生长比C3植物好。
(7)C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较强,对CO2的亲和力很大,C4植物具有“二氧化碳泵”的特点,因此,C4植物在光照下只产生少量的乙醇酸,光呼吸速率非常之低。
(8)C4植物的光呼吸酶系主要集中在维管束鞘薄壁细胞中,光呼吸就局限在维管束鞘内进行。
在它外面的叶肉细胞,具有对CO2亲和力很大的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,所以,即使光呼吸在维管束鞘放出CO2,也很快被叶肉细胞再次吸收利用,不易“漏出”。
(9)可知C4植物的光呼吸低于C3植物。
C3植物的光呼吸很明显,C4植物的光呼吸很低。
特性
C3植物
C4植物
CAM植物
代表植物
典型的温带植物,小麦,菠菜,大豆,烟草
典型的热带,亚热带植物,玉米,高粱,甘蔗,苋属
典型的旱地植物,仙人掌,兰花,龙舌兰,肉质
叶片解剖结构
维管束鞘细胞不发达,内无叶绿体,仅叶肉细胞中一种类型叶绿体。
维管束鞘细胞发达,内有叶绿体,具二种不同类型的叶绿体。
维管束鞘细胞不发达,叶肉细胞中有大液泡。
叶绿素a/b
约3:
1
约4:
小于3:
碳同化途径
一条C3途径
在不同细胞中存在C3和C4二条途径
在不同时间的二条途径
最初CO2受体
RuBP
细胞质中PEP;
维管束鞘细胞中RuBP。
暗中PEP;
光下RuBP
催化CO2羧化反应的酶活性
高rubisco酶活性
在叶肉细胞中有高PEPC酶活性;
在维管束鞘细胞中有高rubisco活性。
暗中有高PEPC酶活性;
光下有高rubisco酶活性。
光合初产物
PGA
草酰乙酸?
苹果酸
暗中苹果酸;
光下PGA
光呼吸
高光呼吸
低光呼吸
光合最适温(℃)
较低,约15~30
较高,约30~47
~35
光饱和点
1/4~1/2日照强度下饱和
强光下不易达到光饱和状态
同C4植物
CO2补偿点(l·
L-1)
高CO2补偿点(40~70)
低CO2补偿点(5~10)
~5,晚上对CO2有高度亲和性
光合速率(CO2mmol·
m-2·
s-1)
10~25
25~50
1~3
蒸腾系数及耐旱性
大(450~950)
耐旱性弱
小(250~350)
耐旱
光照下:
150~600;
暗中:
80~100,极耐旱
光合产物运输速率
相对慢
相对快
不一定
光合净同化率(g·
m-2·
d-1)
~20
30~40
变化较大
2、被子植物为何能成为陆地上最繁盛的类群
1.具有真正的花。
典型的被子植物的花由花尊、花冠、雄蕊群、雌蕊群4部分组成,各个部分称为花部。
被子植物花的各部在数量上、形态上有极其多样的变化,这些变化是在进化过程中,适应于虫媒、风媒、鸟媒、或水媒传粉的条件,被自然界选择,得到保留,并不断加强造成的。
2.具雌蕊。
雌蕊由心皮所组成,包括子房、花柱和柱头3部分。
胚珠包藏在子房内,得到子房的保护,避免了昆虫的咬噬和水分的丧失。
子房在受精后发育成为果实。
果实具有不同的色、香、味,多种开裂方式;
果皮上常具有各种钩、刺、翅、毛。
果实的所有这些特点,对于保护种子成熟,帮助种子散布起着重要作用,它们的进化意义也是不言而喻的。
3.具有双受精现象。
双受精现象,即两个精细胞进入胚囊以后,1个与卵细胞结合形成合子,另1个与2个极核结合,形成3n染色体,发育为胚乳,幼胚以3n染色体的胚乳为营养,使新植物体内矛盾增大,因而具有更强的生活力。
所有被子植物都有双受精现象,这也是它们有共同祖先的一个证据。
4.孢子体高度发达。
被子植物的孢子体,在形态、结构、生活型等方面,比其他各类植物更完善化、多样化,有世界上最高大的乔木,如杏仁按,高达156米;
也有微细如沙粒的小草本如无根萍,每平方米水面可容纳300万个个体有重达25千克仅含1颗种子的果实,如王棕(大王椰子);
也有轻如尘埃,5万颗种子仅重0.1克的植物如热带雨林中的一些附生兰;
有寿命长达6千年的植物,如龙血树;
也有在3周内开花结籽完成生命周期的植物(如一些生长在荒漠的十字花科植物);
有水生、砂生、石生和盐碱地生的植物;
有自养的植物也有腐生、寄生的植物。
在解剖构造上,被子植物的次生木质部有导管,韧皮部有伴胞;
而裸子植物中一般均为管胞(只有麻黄和买麻藤类例外),韧皮部无伴胞,输导组织的完善使体内物质运输畅通,适应性得到加强。
5.配子体进一步退化(简化)。
被子植物的小孢子(单核花粉粒)发育为雄配子体,大部分成熟的雄配子体仅具2个细胞(2核花粉粒),其中1个为营养细胞,I个为生殖细胞,少数植物在传粉前生殖细胞就分裂1次,产生2个精子,所以这类植物的雄配子体为3核的花粉粒,如石竹亚纲的植物和油菜、玉米、大麦、小麦等。
被子植物的大孢子发育为成熟的雌配子体称为胚囊,通常胚囊只有8个细胞:
3个反足细胞、2个极核、2个助细胞、1个卵。
反足细胞是原叶体营养部分的残余。
有的植物(如竹类)反足细胞可多达300余个,有的(如苹果、梨)在胚囊成熟时,反足细胞消失。
助细胞和卵合称卵器,是颈卵器的残余。
由此可见,被子植物的雌、雄配子体均无独立生活能力,终生寄生在孢子体上,结构上比裸子植物更简化。
配子体的简化在生物学上具有进化的意义。
被子植物的上述特征,使它具备了在生存竞争中,优越于其他各类植物的内部条件。
被子植物的产生,便地球上第一次出现色彩鲜艳、类型繁多、花果丰茂的景象,随着被子植物花的形态的发展,果实和种子中高能量产物的贮存,使得直接或间接地依赖植物为生的动物界(尤其是昆虫、鸟类和哺乳类),获得了相应的发展,迅速地繁茂
3、举例说明根插、技插、嫁接及其应用
根插:
如柿、李、秋牡丹等,利用根能形成不定芽的能力扦插繁殖苗木的方法。
技插:
用植物枝条的一段作为插穗的扦插方法。
以黄扬为例,选用发育良好而无病虫害的枝条,剪成一定长度作为插穗。
依枝条种类不同分为绿枝插和硬枝插两种。
依插穗长短分为一芽插和长梢插。
依插穗的处理方法和形状不同,分为普通法插、割插、土球插、踵插和倒丁字形插等。
嫁接:
把一个植物体的芽或枝,接在另一个植株的枝、干、或根上,使之形成一个新的植株的繁殖方式。
以桃为例,可采用芽接、枝接和根接法,嫁接时应当使接穗与砧木的形成层紧密结合,以确保接穗成活。
许多果树都是利用嫁接来繁育优良品种。
4、根据已学过的植物学形态解剖知识,说明植物是一个统一的整体
1 构成植物体的基本单位是细胞。
细胞内的各种细胞器不仅在功能上密切联系而且在结构上、起源上也是相互联系的。
在生理功能上细胞内的这些细胞器是一个统一的、相互联系的膜系统在局部区域特化的结果,这个膜系统称为内膜系统,内膜系统与质膜相连,通过胞间连丝也互相沟通,这就提供了一个细胞内及细胞间的物质和信息的运输桥梁,从而使多细胞有机体成为协调的统一体。
2 植物的每一器官都由一定种类的组织构成。
功能不同的器官,其组织类型也不同,排列方式也不同,但植物体是一个统一的有机体,各器官除了具有功能上的相互联系外,同时在内部结构上也必然是具有连续性和统一性的,这就是“组织系统”即皮(组织)系统、维管(组织)系统、基本(组织)系统。
3 植物的根、茎、叶构成了其营养器官,其中根茎过渡区的存在,说明了根与茎是一种连续的植物体轴。
这样茎与叶、根、枝的维管组织是相连续的,整个植物体的维管组织是一个统一的整体。
4 花通常指被子植物的能育茎端及其附属物,它是一种适合繁殖作用的变态枝。
植物的繁殖器官(花)和其营养器官也是密切联系的,花的解剖结构亦与茎、叶的解剖结构相似(如花萼就与叶结构类似)。
5 根系从土壤中吸收的水分必须通过幼根的表皮、皮层,进入根的中柱,借助于木质部的导管直接进入茎和叶,并在叶内扩散,大量的水分经由气孔蒸腾散发到大气中去,溶于水的无机盐和其余的水分侧在植物体内被分配利用。
因此,根系的吸水活动与茎的输导和叶的蒸腾作用密切相关。
6 叶是植物光合作用的重要场所。
叶片光合作用,合成和积累同化物,部分供给叶自身的消耗,大量的养分则通过贯穿于整个植株的韧皮部中的筛管等由叶运往茎、芽、花、果实、种子和根系,或其他特定的储藏器官,供其生长发育利用或储存。
综合上述,从解剖结构上看,在植物体正常生长、代谢和遗传的过程中,植株的形态结构和生理功能间达到了高度的统一性,植物体内各组织或组织系统协同使其生理功能完成,植物体确实是一个统一的有机整体。
5、分别举例说明叶的形态、生理功能及其环境的统一性
6、举例说明根的形态、生理功能与环境的统一性
7、植物分类系统、方法
植物分类系统:
人为分类方法与人为分类系统、自然分类方法与自然分类系统
人为分类法是人们按照自己的便利,根据植物的用途,或根据植物的形态结构、生活习性,或选择植物的一个或几个明显的特征将植物进行分门别类的分类方法。
人为分类法不考虑物种间亲缘关系的远近。
因此,依据人为分类法所建立的植物体系就是人为分类系统。
自然分类法,又称系统发育分类法,是在进化化论的思想的影响下逐渐建立起来的,是以生物进化的观点为出发点,根据植物间的形态结构、生理生化和生态习性等特性的相似性程度大小,判断植物间的亲疏程度,或亲缘关系的远近,寻求分类群谱系的发生关系的进化过程,并进行植物的分门别类和排序的方法。
植物生理学
名词解释:
呼吸跃变:
指某些肉质果实从生长停止到开始进入衰老之间的时期,其呼吸速率的突然升高。
春化作用:
低温对越冬植物成花的诱导和促进作用。
春化处理:
指为了促进花芽形成,对发芽种子给予一定时间的低温处理,但其后不仅对发芽种子,还指对生长的植物给予低温处理也能促进花芽形成。
衰老:
是指机体各器官功能普遍的、逐渐降低的过程。
光饱和点:
在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数值之后,光合强度不再继续提高时的光照度值。
光补偿点:
植物在一定的光照下.光合作用吸收CO2的呼吸作用数量达到平衡状态时的光照强度。
植物在光补偿点时,有机物的形成和消耗相等,不能累积干物质。
光敏(皿)色素:
存在于植物中并与光周期相联系的一种发色团-蛋白质复合物。
可吸收红光,启动植物许多生理过程,如发芽、生长、开花等。
消化作用:
叶面积指数:
单位面积上植物所有叶片面积之和与其所覆盖土地面积之比值。
协同转移:
植物生长调节剂:
植物生长调节剂,是用于调节植物生长发育的一类农药,包括人工合成的化合物和从生物中提取的天然植物激素。
生理休眠:
是植物休眠的一种类型。
是指植物体或其器官在发育的某个时期生长和代谢暂时停顿的现象。
大量元素:
含量占生物总重量万分之一以上的元素,包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
微量元素:
微量元素是相对主量元素(大量元素)来划分的,根据寄存对象的不同可以分为多种类型,目前较受关注的主要是两类,一种是生物体中的微量元素,另一种是非生物体中(如岩石中)的微量元素。
逆境:
亦称为环境胁迫,对植物生存生长不利的各种环境因素的总称。
根据不同的分类方法可分为生物逆境和理化逆境,或自然逆境和污染逆境等。
光周期现象:
植物通过感受昼夜长短而控制生理反应的现象。
植物细胞的全能性:
植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,从而具备发育成完整植株的遗传能力。
简答题
1、试述果实成熟时的生理生化变化?
果实的生长:
肉质果实(苹果、番茄、菠萝、草莓)的生长呈S行生长曲线,一些核果(桃、杏、樱桃)及某些非核果(葡萄)的生长曲线呈双S行。
当果实成熟到一定程度时,呼吸速率首先是降低,然后突然升高,然后又下降
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