影响有机物运输的环境因素

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疑难问题:最近有好多试题涉及到有机物的运输,特别是一些实验试题。
试题:研究发现,气温与土温两者的温差会影响光合作用产生的有机物的运输方向。请你完成“探究气温和土温的温差对植物有机物运输方向的影响”实验设计有关内容,预测可能的实验结果,并分别得出相应的结论。(已知植物体内有机物运输的适宜温度是22℃,15℃有机物运输开始受限制)
材料和用品:几棵完全相同的实验植物(图示的部位为实验点)、能给大气和土壤升降温的仪器、14C标记的二氧化碳、放射性元素测量仪等。
(1)第一步:将植物随机分为A、B、C三组,其中将A组设定为对照组,并按下表完成变量的设置。
(2)第二步:__________________。
(3)第三步:在适宜条件下培养一段时间后,分别测定各组____________,并将结果记录到下表中。
(4)结果预测及结论:若a12,b21,说明气温___________(小于/等于/大于)土温时,有利于有机物向顶部运输;气温__________(小于/等于/大于)土温时,有利于有机物向根部运输。
答案:(1)第一步:
(2)第二步:给饲喂叶饲喂(供给) 14C标记的二氧化碳。
(3)第三步:顶端和根部的放射性含量,取平均值。
(4)大于
上述试题是关于有机物的运输问题,有机物在植物体内运输既然是一个复杂的生理过程,所以不仅决定于植物本性,也受环境条件的影响,概括地说,凡影响输导组织两端有机物浓度和代谢强度的因素,皆影响物质的运输速度。
一、温度
表明不同温度对菜豆植株整体及对叶柄的糖类运输的影响。从该图的曲线可以看出,有机物运输的最适温度是在20~30℃之间。高于或低于这个范围都会大大减低运输速度。
这可能由于温度减低,呼吸作用相应减弱,导致运输变慢;温度太高,呼吸增强,也会消耗一定量的有机物质,同时原生质的酶也可能开始钝化或被破坏,所以运输速度也降低。把14CO2供给甘蔗叶片吸收以后,分别置于气温20℃、24.5℃和33℃的条件下,其光合产物运输速度相应为84.0、93.6和120cm/h,说明温度对有机物的运输速度影响较大。温度除影响运输速度外,还会影响运输方向。当土温大于气温时,甘蔗光合产物运向根部的比例较大;当气温高于土温时,则有利于光合产物向顶端运输(见图)。
二、矿质元素
影响有机物运输的矿质元素,主要是硼、磷、钾等元素。
硼可以促进植物体内碳水化合物的运输。试验证明,蚕豆的离体叶片或番茄植株浸在14C-蔗糖溶液里时,当加入硼后,便大大加强了对蔗糖的吸收和运输。所以,棉花开花结铃期喷施0.01~0.05%的硼酸溶液,能使有机物大量流入幼铃,减少脱落。
磷能促进光合速率,形成较多的有机物;磷是蔗糖转变中不可缺少的元素;有机物运输所需的能量是由ATP供给的,也与磷有关。因此,磷肥促进有机物的运输,作物籽粒成熟期间追施磷肥,可以提高产量,棉花在开花期喷施3%过磷酸钙溶液,能减少幼铃的脱落等,都与磷促进运输有关。
钾能促进糖类的转变,形成淀粉。糖分运到块根、块茎后,由于钾的作用,促进糖分聚合为淀粉,维持维管束两端压力势的差异,有利于叶片有机物源源不断运来。
三、植物激素
植物激素如吲哚乙酸、赤霉素、2.4-D,萘乙酸、激动素等能提高细胞组织的呼吸作用,所以,用激素处理过的部位,便能“吸引”更多的有机物运来。
例如,小麦根用吲哚乙酸溶液处理,3天后喂给14CO2,结果表明,处理植株根处的放射性强度比对照高出40~80%。又如,用1%吲哚乙酸羊毛脂涂于棉株茎端,然后以14CO2饲喂叶片,24h后取样,发现不论是苗期、蕾期或盛花期,吲哚乙酸都有促进光合产物运到茎端的作用,尤其是苗期,处理的比对照高4~5倍。
四、光