【正确答案】衰老是导致植物自然死亡的一系列恶化过程,也是植物器官或整株生命活动自然结束的衰退过程。它可以在细胞、组织、器官以及整株水平上发生。
(1)细胞结构的变化。
细胞衰老过程中,结构上有明显衰退,且有一定顺序。在叶细胞中,叶绿体破坏最早,其次是内质网、高尔基体和线粒体等,核和质膜破坏较迟。叶子在衰老的早期,叶绿体变小,基粒数量减少,叶绿体内核糖体数量急剧减少。叶衰老晚期的特征是叶绿素完全破坏,基粒类囊体完全破坏;液泡膜溶解,液泡中的酶分散到整个细胞质中,内质网和高尔基体消失。此刻线粒体的数量大大减少,剩余的线粒体膨胀,并不再有任何可见的结构。在衰老的最后阶段,细胞核有时也遭到破坏,但有时即使在极其衰老的细胞中,核也保持完整无损,衰老的过程以质膜的破坏而告终。虽然衰老时最早的可见信号表现在叶绿体中,但有试验表明,叶绿体并不是启动细胞衰老的部分,启动叶绿体破坏的因子来自细胞质。
(2)生理生化的变化。
①生活力显著下降。明显表现在生长速率上,生长速率下降是植物开始衰老的普遍现象,因而恢复生长的措施(如摘花、摘果)均可延缓植物衰老。
②蛋白质含量显著下降。它比叶绿素下降发生得早,但其变化没有叶绿素剧烈。蛋白质丧失的原因,一般认为是合成能力下降,或分解增强的结果,也有认为两者兼而有之。
③核酸含量下降。在叶片衰老过程中,RNA含量也下降,与RNA合成能力降低和降解速度增快有关。各种核酸中,rRNA减少最明显,DNA的下降速率较RNA为小。
④光合能力和呼吸速率下降。光合能力的下降是叶片衰老的主要指标,它在叶片完全展开后即开始,并伴随着叶绿素含量的下降,叶色变黄。整株植物的光合速率在开花开始后下降,在衰老过程中,叶绿素a较叶绿素b降解快,类胡萝卜素比叶绿素降解晚。呼吸速率也随叶龄而下降,但下降速度较光合速率为慢。有些植物叶片的呼吸保持平稳,但在后期出现一个呼吸高峰,以后呼吸则迅速下降,这和跃变型果实表现相似。
⑤内含物的转移和再分配。叶子脱落前,衰老叶中的有机养料和矿质大部分被运到植物仍然生长的部位。试验证明,植物衰老时物质转运的形式不同于一般生长状态,大分子的储藏物质不仅降解成小分子物质的形式,在组织之间、细胞之间进行着转移,而且还发生着大分子物质的大量而彻底的转移。衰老的组织内所含的内含物大量向幼嫩的部分或子代转移和再分配,这是生物学中的普遍规律。物质向幼芽或子代转移愈快,器官衰老得也愈快。
【答案解析】