第3章　植物水分生理

一、单项选择题

1．将ψ₃＝－0.8Mpa的植物细胞放入ψ_w＝－0.3Mpa的水溶液中，观察到细胞水分外流，由此可判断在放入水溶液前该细胞的ψ_p（　　）。[2015研]

A．等于0Mpa 

B．大于0.5 Mpa　

C．等于0.5Mpa　 

D．小于0.5Mpa

【答案】B

【解析】细胞的吸水情况决定于细胞水势，ψ_w＝ψ_s＋ψ_p。细胞间的水分移动是由水势高处流向水势低处。细胞水分外流，说明细胞内的水势大。即在放入水溶液前该细胞的ψ_p大于0.5 Mpa。

2．植物吐水现象说明（　　）。[2014研]

A．水分向上运输的动力是蒸腾拉力

B．根系水势高于土壤溶液水势

C．内聚力保持了导管水柱的连续性

D．根系中存在使水分向上运输的压力

【答案】D

【解析】吐水现象是由根压引起的。由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力称为根压。在自然条件下，当植物吸水大于蒸腾时（如早晨，傍晚），往往发生吐水现象。

3．植物体内水分长距离运输的主要途径是（　　）。[2013研]

A．筛管和伴胞

B．转移细胞

C．胞间连丝

D．导管和管胞

【答案】D

【解析】植物长距离运输主要是导管和管胞（被子植物两者都有，裸子植物只有管胞）。A项，筛管和伴胞主要是有机物（如糖类）的运输；B项，转移细胞的作用是增加溶质内外转运的面积；加速物质的分泌或吸收。C项，胞间连丝主要是细胞间的物质运输和信息传递。

4．下列关于植物水孔蛋白的叙述，错误的是（　　）。[2013研]

A．水孔蛋白是一种跨膜蛋白

B．水孔蛋白活性受磷酸化／去磷酸化调节

C．水通道由水孔蛋白构成

D．水分通过水孔蛋白的运输是主动运输

【答案】D

【解析】水分在植物细胞内外的运输主要依赖的方式是主动扩散，也就是被动运输，是一种自发的，不需要能量的运输方式，根据内外的渗透压来确定运输方向，故D项错误。

5．将一处于质壁分离状态的薄壁细胞放入纯水中，水分交换达到平衡时该细胞的（　　）。[2013研]

A．压力势变大、体积变小

B．压力势变小、体积变大

C．压力势变小、体积变小

D．压力势变大、体积变大

【答案】D

【解析】植物细胞的水势由渗透势、压力势和衬质势组成。渗透势就是溶液的水势，亦称溶质势；渗透势是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水的水势；压力势是由于细胞壁压力的存在而增加的水势。衬质势是细胞胶体物质和毛细血管对自由水束缚而引起水势降低的值。发生质壁分离的细胞放入纯水中，将会发生质壁分离的复原，细胞吸水，溶质浓度降低因此渗透势增大；水进入细胞，使细胞体积膨大，增加水分细胞外移动的潜能，因而压力势也增加。

6．根部吸水主要在根尖进行，根尖吸水能力最大的部位是（　　）。[2012研]

A．分生区

B．伸长区

C．根毛区

D．根冠

【答案】C

【解析】根系是植物吸收水分的主要器官，根系吸水最活跃的部位是根系末端根毛区。

7．将Ψw＝1MPa的植物细胞置于下列溶液中，会导致细胞吸水的溶液是（　　）。[2012研]

A．－lMPa NaCl溶液

B．－lMPa MgCl₂溶液

C．－0.6MPa葡萄糖溶液

D．－l.5MPa蔗糖溶液

【答案】C

【解析】植物细胞的水势由溶质势、压力势和衬质势组成。如果将植物细胞放置在水势高于细胞水势的溶液中，细胞吸水。

8．将一植物细胞放入0.1mol·L^－1的蔗糖溶液中，水分交换达到平衡时该细胞的阈值（　　）。[2010研]

A．等于0.1MPa

B．大于0.1MPa

C．等于0MPa

D．小于0MPa

【答案】D

【解析】将一植物细胞放入某种溶液中，水分交换达到平衡时该细胞的水势等于溶液的水势。溶液的ψw＝ψs＝－RTC，0.1mol·L^－1的蔗糖溶液的ψ_Www一定小于0MPa。

9．下列学说中，不属于解释气孔运动机理的是（　　）。[2010研]

A．K^＋累积学说

B．压力流动学说

C．淀粉-糖互变学说

D．苹果酸代谢学说

【答案】B

【解析】气孔运动是由于保卫细胞的膨压变化而引起的，而保卫细胞的膨压变化是由于离子和有机物质进入保卫细胞使细胞的渗透势发生改变，细胞水势也发生改变，从而引起水进出保卫细胞，保卫细胞膨压发生变化。保卫细胞中，K^＋、苹果酸、蔗糖的积累可调节保卫细胞渗透势的改变。K^＋累积学说、苹果酸代谢学说、淀粉-糖互变学说是解释气孔运动机理的主要学说，而压力流动学说则是解释韧皮部运输机制的主要学说。

10．能够促使保卫细胞膜上外向K^＋通道开放而导致气孔关闭的植物激素是（　　）。[2009研]

A．CTK

B．IAA

C．GA

D．ABA

【答案】D

【解析】脱落酸促进气孔关闭。其原因是：ABA抑制保卫细胞膜上内向K^＋通道活性，促进保卫细胞膜上外向K^＋通道活性，从而促使细胞内K^＋浓度降低；同时，ABA促进保卫细胞膜上外向Cl^－通道蛋白活性，促进Cl^－外流，保卫细胞内Cl^－浓度降低，两者共同结果是保卫细胞膨压下降，气孔关闭。

11．干种子的吸水力取决于种子的（　　）。[2009研]

A．重力势

B．压力势

C．衬质势

D．渗透势

【答案】C

【解析】植物细胞的水势是由渗透势、压力势、重力势和衬质势（也称为基质势）组成。干种子中，细胞原生质处于凝胶态，大部分水分为束缚水，此时，压力势、重力势为零，它们的水势就是衬质势。

12．某植物制造100g干物质消耗了75kg水，其蒸腾系数为（　　）。[2008研]

A．750

B．75

C．7.5

D．0.75

【答案】A

【解析】蒸腾系数是指植物制造lg干物质所消耗的水分(g)。因此，某植物制造100g干物质消耗了75kg水，其蒸腾系数是750。

二、简答题

1．简述光促进气孔开放的机制。[2012研]

答：光照是引起气孔运动的主要环境因素，其促进气孔开放的机制包括以下内容：

（1）气孔在光下开放是两个不同光响应系统综合作用的结果，一个是保卫细胞的光合作用，另一个是光受体感受蓝光信号激活H^＋-ATPase的作用。

（2）上述两个系统共同作用促进保卫细胞中蔗糖、苹果酸的形成，以及保卫细胞对K^＋、Cl^－的吸收，这些渗透调节物质的积累使保卫细胞渗透势下降，细胞吸水膨胀，气孔张开。一方面，由于保卫细胞中淀粉和蔗糖转化而形成的渗透势改变而引起气孔运动，淀粉水解转化为蔗糖会对保卫细胞的渗透势产生影响，此时保卫细胞的渗透势降低，水进入细胞使细胞膨压增加，气孔张开；当蔗糖合成淀粉时，保卫细胞的渗透势增加，水流出细胞，使细胞膨压降低，气孔关闭。另一方面，在光下，保卫细胞叶绿体通过光合磷酸化合成ATP，活化了保卫细胞质膜上的H^＋-ATPase，在H^＋-ATPase作用下，质子被保卫细胞排出，保卫细胞内的pH升高，同时使保卫细胞的质膜超极化。在保卫细胞质膜H^＋-ATPase质子泵建立的质子梯度推动下，K^＋从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的K^＋通道进入保卫细胞，再进入液泡。保卫细胞中积累较多的K^＋，水势降低，水分进入保卫细胞，气孔张开。在黑暗中，K^＋从保卫细胞扩散出来，保卫细胞水势增高，失水引起气孔关闭。此外，在光下，保卫细胞内的CO₂被利用，pH升高，使PEP羧化酶活化，PEP经羧化结合CO₂形成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸，苹果酸进入液泡，水势降低，水分进入保卫细胞，气孔张开。同时，进入液泡的苹果酸根和Cl^－共同与K^＋在电学上保持平衡。

（3）通过以上三个方面的渗透调节，保卫细胞中溶质增加，保卫细胞水势下降，从周围细胞吸水，气孔张开。反之，气孔关闭。

2．简述环境因素对蒸腾作用的影响。[2009研]

答：水分从植物体地上部分以水蒸气状态向外散失的过程称为蒸腾作用。植物的蒸腾主要是叶的蒸腾，大部分水分是通过气孔蒸腾的，因此，影响气孔运动的环境因素即为影响蒸腾作用的环境因素，主要有以下四个方面：

（1）光照：光照能提高大气和叶片的温度，光照也促使气孔张开，从而增强蒸腾作用。

（2）大气相对湿度：大气相对湿度低，植物的蒸腾作用增强；大气相对湿度高，植物的蒸腾作用减弱。

（3）温度：在大气相对湿度不变时，温度增高，蒸腾作用增强。

（4）风速：微风能降低气孔外的水蒸气，从而降低空气湿度，因此可促进蒸腾作用；强风使气孔张开阻力增大，引起气孔关闭，蒸腾作用减弱。

3．把一发生初始质壁分离的植物细胞放入纯水中，细胞的体积、水势、渗透势、压力势何变化?[2008研]

答：把一发生初始质壁分离的植物细胞放入纯水中，细胞的体积、水势、渗透势、压力势变化情况如下：

（1）植物初始质壁分离的细胞是指细胞原生质体刚开始在细胞角隅处与细胞壁发生分离，此时细胞的压力势为零，细胞的水势等于渗透势，两者都呈最小值。

（2）将初始质壁分离的细胞放入纯水中，细胞吸水，在吸水过程中，细胞体积逐渐增大，细胞液稀释，渗透势增大，压力势增大，水势也增大。

（3）当细胞吸水达到饱和时，细胞不再吸水，水势达到最大值，细胞体积最大，此时，细胞水势达到最大，细胞渗透势和压力势的绝对值相等，但符号相反。

三、实验题

用小流液法测定某种植物叶片的水势，得到如下实验数据。

表3-1