第12章 植物的逆境生理
一、单项选择题
1．土壤干旱时在叶片内迅速积累的植物激素是（ ）。[2013研]
A．ABA
B．CTK
C．GA
D．IAA
【答案】A
【解析】脱落酸（ABA）的主要生理作用发生在种子的发育和成熟过程中，具有抑制未成熟种子萌发即胎萌、诱导成熟期种子的程序化脱水与营养物质的积累、参与气孔运动的调节、作为信号物质增强植物抵御逆境胁迫的重要作用。土壤干旱时，叶片内迅速积累ABA促进气孔关闭。
2．经适当的干旱胁迫处理后，植物组织中（ ）。[2012研]
A．渗透调剂物质含量增高，水势降低
B．渗透调剂物质含量增高，水势增高
C．渗透调剂物质含量降低，水势降低
D．渗透调剂物质含量降低，水势增高
【答案】A
【解析】在干旱胁迫下，植物细胞会积累一些脯氨酸、甜菜碱等渗透调节物质，降低渗透势以促进细胞吸水从而维持细胞的膨压。
3．抗寒性强的植物，细胞膜脂中通常具有较丰富的（ ）。[2011研]
A．棕榈酸
B．豆蔻酸
C．亚油酸
D．硬脂酸
【答案】C
【解析】细胞膜脂中不饱和脂肪酸含量的增加和脂肪酸的不饱和度增加，会降低膜脂分子间排列的有序性，从而增加膜的流动性，降低相变温度，提高植物抗寒性。亚油酸是不饱和脂肪酸。
4．干旱条件下，植物体内含量显著增加的氨基酸是（ ）。[2010研]
A．脯氨酸
B．天冬氨酸
C．甘氨酸
D．丙氨酸
【答案】A
【解析】在逆境下，植物体可以通过积累各种渗透物质提高细胞液浓度，从而抵抗外界的渗透胁迫。脯氨酸和甜菜碱是理想的有机渗透调节物质。因此，干旱条件下，植物体内含量显著增加的氨基酸是脯氨酸。
5．植物幼苗经过适当的低温锻炼后，膜脂的（ ）。[2010研]
A．不饱和脂肪酸含量增加，相变温度降低
B．不饱和脂肪酸含量降低，相变温度升高
C．饱和脂肪酸含量增加，相变温度降低
D．饱和脂肪酸含量降低，相变温度升高
【答案】A
【解析】增加膜脂中的不饱和脂肪酸的含量与不饱和程度，能有效地降低膜脂的相变温度，维持膜的流动性，使植物不受伤害。因此，经过低温锻炼后，膜脂中的不饱和脂肪酸含量增加，相变温度降低，植物的抗性增强。
6．在植物对逆境的适应中最为重要的植物激素是（ ）。
A．细胞分裂素
B．乙烯
C．茉莉酸甲酯
D．脱落酸
【答案】D
【解析】脱落酸（ABA）是植物对逆境反应的重要调节者，植物处于逆境时，体内ABA含量大幅度升高，诱导在逆境胁迫下植物基因的特异表达，植物内源ABA含量与其抗逆能力呈正相关。ABA也称为胁迫激素，它主要通过调节气孔运动、保持组织内的水分平衡、增强根的透性、提高水的通导性等来增加植物的抗逆性。
二、简答题
1．逆境胁迫下，植物组织中丙二醛含量可反映细胞膜受损伤的程度，为什么？[2015研]
答：对植物产生伤害的环境称为逆境，又称胁迫。植物器官逆境条件下，自由基代谢失调，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛是其产物之一，丙二醛含量是植物细胞膜质过氧化程度的体现，丙二醛含量高，说明植物细胞膜质过氧化程度高，细胞膜受到的伤害严重。一般植物在逆境条件下，如高温，盐碱，以及强光等逆境条件下就会产生膜质过氧化。
丙二醛从膜上产生的位置释放出后，可以与蛋白质、核酸反应，从而丧失功能，还可使纤维素分子间的桥键松弛或抑制蛋白质的合成。因此，丙二醛的积累可能对膜和细胞造成一定的伤害。不同植物体内，各个反应进行的程度不同，因而最终的丙二醛含量会有所不同，从而可根据丙二醛的积累量来判断细胞膜的受损程度。
2．为什么膜脂中不饱和脂肪酸含量高的植物抗寒性强？[2012研]
答：膜脂中饱和脂肪酸以及不饱和脂肪酸的比例与植物抗逆性有关，膜脂中不饱和脂肪酸含量高的植物抗寒性强的原因在于：
（1）膜脂中不饱和脂肪酸含量越高，膜的流动性越强，相变温度越低。
（2）膜的流动性是膜具有正常功能的必要条件。膜脂中不饱和脂肪酸含量高的植物，在较低温度下膜系统仍能保持流动性，维持其基本的生理功能，因此抗寒性强。
3．经过抗旱锻炼的植物，在抗旱性增强的同时，对其他逆境的抗性也增强，为什么？[2011研]
答：植物经历了某种逆境后，能提高对另一些逆境的抵抗能力，这种对不良环境之间的相互适应作用，称为植物的“交叉适应”。其原因在于：
（1）在一种逆境下植物生长受到抑制，各种代谢发生相应变化，从而减弱了对胁迫条件的敏感性，对另一种胁迫可能导致的危害有了更大的适应性。
（2）多种逆境条件下植物体内的脱落酸、乙烯等激素含量都增加，从而提高对多种逆境的抵抗能力。
（3）产生逆境蛋白。一种逆境可使植物产生多种逆境蛋白，多种逆境可使植物产生同样的逆境蛋白。
（4）在多种逆境条件下，植物都会积累脯氨酸等渗透调节物质，通过渗透调节作用来提高对逆境的抵抗能力。
（5）在多种逆境条件下生物膜的结构和透性发生相似的变化，多种膜保护物质可能发生类似的反应，使细胞内自由基的产生和清除达到动态平衡，并产生多种保护酶参与植物的抗性反应。
4．冬季到来之前，树木发生了哪些适应低温的生理变化?[2010研]
答：冬季到来之前，树木适应低温的生理变化具体包括：
（1）细胞含水量降低，束缚水的相对含量增高。
（2）呼吸减弱，整个代谢强度降低。
（3）ABA含量增多，GA含量减少，生长逐渐停止，逐渐进入休眠。
（4）保护性物质增多，细胞液浓度增大，冰点降低。
三、分析论述题
1．试述植物体内活性氧清除系统。[2013研]
答：植物体内活性氧清除系统包括酶促清除系统和非酶促清除系统：
（1）酶促清除系统
①超氧化物歧化酶：主要存在于叶绿体和线粒体中，催化超氧阴离子自由基发生歧化反应，生成O2和H2O2；
②过氧化物酶：催化H202与还原性物质发生反应，将H2O2还原成 H2O和O2；
③过氧化氢酶：催化H2O2分解成H2O和O2；
三者相互协调，有效地清除代谢过程产生的活性氧，防止了活性氧的伤害。
（2）非酶促清除系统
植物体内存在多种能与活性氧作用的抗氧化剂，如维生素E、抗坏血酸、谷胱甘肽、类胡萝卜素等。它们能有效清除活性氧，保护细胞免受活性氧伤害。
2．论述干旱对植物的伤害作用。[2009研]
答：干旱条件下植物的失水速度超过吸水速度，植物体内水分亏缺，体内水分平衡被破坏，正常代谢过程受到伤害。干旱对植物最直接影响是引起原生质脱水，原生质脱水是旱害的核心。干旱对植物的伤害主要有以下几个方面：
（1）破坏膜的结构。膜的磷脂分子排列紊乱，膜的透性增加，引起胞内物质外渗。
（2）代谢失调。光合作用显著下降，甚至趋于停止。干旱使水解酶的活性加强，合成酶的活性降低。蛋白质分解加强，蛋白质的合成过程被削弱，脯氨酸大量积累。干旱使植株体内的DNA、RNA含量下降。
（3）引起植物激素变化。ABA含量增加，细胞分裂素、生长素含量减少。
（4）水分重新分配。干旱时植物组织间按水势大小竞争水分，一般幼叶向老叶吸水，促使老叶枯萎死亡，导致落叶、落果。
（5）植株生长受抑。破坏正常的代谢过程，合成代谢减弱，水解代谢加强。
3．论述植物抗旱性的机制。[2008研]
答：（1）植物的抗旱性是指在干旱条件下，植物能够维持正常代谢水平和正常生长发育进程的能力。干旱条件下植物的失水速度超过了吸水速度，导致植物体内水分亏缺，正常的生理过程受到影响。在干旱胁迫时，植物通过形态和生理上的改变来适应外界环境的变化。
（2）植物抗旱的形态特征：抗旱性强的植物根系发达，根冠比较大，能更有效地利用土壤水分，特别是土壤深层的水分。叶片细胞小，叶脉密，表皮绒毛多，角质化程度高，可减少水分的散失。如沙漠灌木具有叶片小、气孔凹陷、叶表面柔毛密、叶卷曲等特点，以减少太阳辐射，降低蒸腾强度。
（3）植物抗旱的生理特征：
①细胞原生质具有较高的亲水性、黏性和弹性。细胞渗透势较低，吸水和保水能力强。束缚水含量高，自由水含量少，原生质黏性较大，细胞原生质具有强的抗脱水能力。蛋白质黏性增加能够提高细胞保水能力，同时弹性增高又可防止细胞失水时的机械损伤。在干旱条件下，细胞亲水能力高能防止细胞严重脱水。
②抗旱植物保持较强同化能力。蛋白质、淀粉等物质的合成仍能维持在一定水平，核酸代谢方面相对稳定。水解酶活性变化不大，减少生物大分子的破坏，使原生质稳定，生命活动正常。
③渗透调节物质增加，积累脯氨酸、甜菜碱和ABA等物质。脯氨酸和甜菜碱是渗透调节剂，又可保护膜系统。ABA是逆境激素，可使气孔关闭，减少蒸腾失水。脯氨酸与ABA的积累有利于植物抗旱。
④有些植物可以通过对生育周期的调整逃避干旱的干扰，降低受旱害程度。