植物生理学考研核心考点深度解析

植物生理学作为生物学的重要分支，在考研中占据着举足轻重的地位。其内容既涉及基础理论，又紧密联系实际应用，对考生的理解能力和逻辑思维提出了较高要求。本栏目精选植物生理学考研专用教材中的高频考点，以问答形式解析难点，帮助考生突破知识瓶颈。内容涵盖光合作用、水分代谢、激素调控等核心模块，结合最新研究进展，力求解答精准、深入浅出，助力考生构建完整的知识体系。

问题一：什么是C4途径？其生理意义是什么？

C4途径是植物适应高温、干旱环境的一种特殊光合作用机制。与常规的C3途径相比，C4途径通过空间分离CO2固定过程，显著提高了光合效率。具体而言，C4植物叶片中的叶肉细胞先固定CO2形成草酰乙酸，再将其转运至维管束鞘细胞，在高等植物中，这个过程由PEP羧化酶催化；在单子叶植物中，则由磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PPC）参与。维管束鞘细胞中，CO2被Rubisco进一步固定，完成卡尔文循环。这种机制避免了Rubisco在高温、低CO2浓度下对O2的竞争性加成，减少了光呼吸损失。生理意义体现在：1）提高了光合速率，尤其在干旱、强光条件下；2）减少了水分蒸腾，适应干旱环境；3）广泛分布于玉米、小麦等作物，对农业生产具有重要意义。但C4途径也需要消耗更多ATP，且对光照强度有一定要求，并非所有植物都具备此特性。

问题二：植物激素赤霉素的主要功能是什么？如何调控其合成与运输？

赤霉素（GA）是植物生长发育的关键激素，其功能广泛，包括：1）促进种子萌发，通过降解脱落酸（ABA）抑制萌发抑制；2）诱导茎秆伸长，抑制细胞壁酸化，使细胞膨胀生长；3）调控开花时间，部分物种中与光周期途径协同作用；4）参与雌雄异花植物性别分化，如黄瓜中GA促进雄花发育。赤霉素的合成主要在幼嫩叶片、茎尖等部位进行，核心酶是GA20氧化酶和GA3氧化酶，前者将GA19转化为GA1，后者进一步转化为生物活性最高的GA3。运输方面，赤霉素通过韧皮部进行非极性运输，且能穿过质膜，在远距离信号传递中起重要作用。其合成受多种因素调控，如光照、温度会激活转录因子DREB1，诱导相关基因表达；而生长素（IAA）通过抑制ABA合成间接促进GA积累。这种激素间的相互作用体现了植物对环境的动态响应机制。

问题三：植物水分胁迫下，根系如何启动防御反应？

水分胁迫时，根系通过多层级防御机制维持植物生存。渗透调节物质如脯氨酸、甜菜碱在根部积累，降低细胞渗透势，促进水分吸收。根系启动激素调控网络：ABA作为主要胁迫信号，诱导叶片关闭气孔，同时促进根部产生水通道蛋白（如RWC1），提高吸水能力；而乙烯则通过抑制生长素向茎部运输，减少水分蒸腾。根系还会发生形态变化，如增加根毛密度、延长主根长度，以扩大吸水面积。分子层面，胁迫响应转录因子如bZIP和DREB家族激活下游基因表达，调控抗氧化酶（如SOD、POD）活性，清除活性氧（ROS）损伤。部分植物根系能分泌酚类物质抑制土壤中有害微生物，避免次生胁迫。这些防御反应的协调作用，确保植物在干旱或盐渍条件下仍能维持生理平衡。