第三节植物对矿质元素的吸收一根系吸收矿质元素的特点
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植物生理学-03-矿质营养
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为膜原有电化学势；
j
aj为离子的电化学活度；Zj为离子的代数化合价 F为法拉第常数，96.5J/mol；E为电势
膜内外离子 j 分布产生的电化学势分别表示为：
µ µ0
=
j外
j + RT ln a j外 + Z j ⋅ F ⋅ E外 (2)
µ µ0
=
j内
j + RT ln a j内 + Z j ⋅ F ⋅ E内 (3)
What was wrong with him?
矿质营养学说与农业化学的建立
李比希（J. Liebig）1840年伦敦有机化学年会上发表 了“化学在农业和生理学上的应用”的论文，否定了 腐殖质营养学说，提出了矿质营养学说。
腐殖质(humus)是有了植物后才出现在地球上的而不是 植物出现以前。因此土壤中矿物质是一切绿色植物的 唯一养料，厩肥及其它有机肥料对于植物所起的作用， 并不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质 在分解时所形成的矿物质。
平衡溶液：将某种植物所必需的矿质元素按照一定浓度和适当比例 配制成的，并对该植物生长发育具有良好作用而无毒害的混合溶液， 称为该种植物的平衡溶液。
二、植物细胞吸收矿质元素的机理
两种吸收机理：主动吸收和被动吸收
离子过膜的驱动力： 1、化学势梯度(浓度差)：由高到低 2、电势梯度：阳离子被负电荷吸引；阴离子被正电荷 吸引。
植物的必需元素（essential element） 大量元素：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、 微量元素：Fe、Mn、Cu、Mo、Zn、B、Cl、Ni、Na
必需的矿质元素：N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、 Cu、Mo、Zn、B、Cl、Ni、Na
植物生理学 第二章
（2）钙泵 又叫Ca+-ATP酶,它催化质膜内侧的 ATP水解，释放出能量，驱动细胞内的 钙离子泵出细胞。
细胞外侧 H+泵将H+泵出 A
K+（或其它阳离子） 经通道蛋白进入 B
C
阴离子与H+ 同向运输进入 细胞内侧
图2-5 质子泵作用机理
A 初级主动运输 ； B, C 次级主动运输
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A 外侧
第四节
矿质元素的运输
一、矿质运输形式、途径、速度 1、形式： N：NO3-、NH4+、尿素、氨基酸、酰胺 P：正磷酸、有机磷化合物 S：SO42- 、 蛋氨酸、谷胱甘肽 2、途径：导管（42K 示踪试验） 3、速度：30-100cm/h
木质部 蜡纸 树皮
42K
图2-13 放射性42K向上运输试验
五、植物的缺素症及诊断
◆N 吸收的主要形式 是 NH4+，NO3- 等: ◇ 构成蛋白质的主要 成分(16-18%)； 缺N ◇ 核酸、辅酶、磷脂、 叶绿素、细胞色素、植 物激素(CTK)、维生素 等的成分。 故称为 “生命元素” 缺N：矮小、叶小色黄或发红、分枝少、花少、 籽粒不饱满。
生理功能：
缺磷病症：
① 植株瘦小。分枝、分蘖很少，幼芽幼 叶生长停滞，花果脱落，成熟延迟。 ② 叶呈暗绿色或紫红色（花青素）。 ③ 老叶先表现病症（磷是可移动元素）。
◆ K
以离子状态存在 生理作用（1） 体内60 多种酶的活化剂；（2）促 进蛋白质、糖的合成及糖的 运输；（3）增加原生质的 水合程度，提高细胞的保水 能力和抗 旱能力；（4）影 响着细胞的膨压和溶质势， 参与细胞吸水、气孔运动等。 缺K：叶缺绿、生长缓 慢、易倒伏。
三、影响根系吸收矿质营养的因素
植物生理学整理资料考研资料
植物⽣理学整理资料考研资料第⼀章植物的⽔分⽣理第⼀节植物对⽔分的需要⼀、植物的含⽔量1. 不同植物含⽔量不同⽔⽣＞中⽣＞旱⽣2. 同⼀植株不同器官、组织含⽔量不同新⽣旺盛＞衰⽼成熟3. 同⼀器官不同⽣长期，含⽔量也不同前期＞后期⼆、植物体内⽔分存在的状态1.⾃由⽔:植物体内不被亲⽔胶粒吸附，可以⾃由移动，可起溶剂作⽤的⽔分。
2.束缚⽔:植物体内吸附在亲⽔胶粒周围或被困于⼤分⼦空间中，不能⾃由移动的⽔分。
(⾃由⽔/束缚⽔低抗旱)三、⽔分对植物的作⽤1. 是细胞质的主要成分。
70－90%2. 是代谢过程中的重要反应物质。
如⽔解、脱氢反应，光合作⽤。
3. ⽔分是各种⽣化反应的基本介质（溶剂）。
4. ⽔分能保持植物的固有姿态。
（就像吹⽓⽓球）第⼆节植物细胞对⽔分的吸收植物对⽔分的吸收主要分三种⽅式: 扩散、集流、渗透作⽤⼀、扩散（以浓度为动⼒）是⼀种⾃发过程，是由于分⼦的随机热运动所造成的，物质从浓度⾼的区域向浓度低的区域移动的现象。
－－细胞间⽔分的迁移（⾃发、浓度差、短距离）⼆、集流（以压⼒为动⼒）指液体中成群的原⼦或分⼦在压⼒梯度下共同移动（压⼒指根压和蒸腾作⽤）是⽔分长距离运输的重要⽅式－－导管（主动、压⼒差、长距离）三、渗透作⽤（以压⼒为动⼒）1. ⽔分从⽔势⾼的系统通过半透膜向⽔势低的系统移动的现象。
（主动、⽔势差、偏短距离）2. ⽔势：溶液中每偏摩尔体积⽔的化学势差。
实质是压⼒单位。
3. 植物细胞是⼀个渗透系统：质膜和液泡膜都是半透膜，同细胞质和胞外环境组成了渗透系统。
－－烧苗4.细胞⽔势的组成：Ψw=ψs+ψp(+ψm) (+ψg)ψp —压⼒势：细胞壁对原⽣质体产⽣压⼒引起的⽔势变化值。
多数情况下压⼒势为正值，因为壁压增⼤⽔势（⼤于纯⽔，>0）。
⽔势有时为零，有时为负。
ψm —衬质势：由于原⽣质中的亲⽔物质束缚⽔使细胞⽔势降低的值。
(<0)规定纯⽔的⽔势为0ψs—渗透势或溶质势:由于溶质的作⽤使细胞⽔势降低的值。
第三章矿质营养
◇ 缺镁症状：叶绿素不能合成，叶片失绿，其特点是从下部叶 开始，叶肉变黄而叶脉仍保持绿色，这是与缺氮病症的主要 区别。有时呈红紫色。若缺镁严重，则形成褐斑坏死。
第三章矿质营养
7. 硅
◇ 吸收形式：单硅酸〔Si （OH）４〕。 ◇ 硅多集中在表皮细胞内，使细胞壁硅质化，增强
了植物对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 ◇ Si对生殖器官的形成有促进作用,如对穗数、小穗
◇ 有益元素或有利元素 有些元素并非植物必需的，但能促进某
些植物的生长发育，这些元素称为有益元素或有利元素，常见的有钠、 硅、钴、硒、钒等，如Si对水稻、Al对茶树等。
●稀土元素 指元素周期表中原子序数在57～71的镧系元素及
其化学性质与镧系元素相近的钪和钇。植物体内普遍含有稀土元素，稀 土元素对植物的生长发育有良好的作用，如低浓度稀土元素可以促进种 子萌发和幼苗生长。
第三章矿质营养
●下图：当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度
高时，质膜上的离子通道被激活，通道门打开，离子将顺
着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。
离 子 通 道 运 输 离 子 的 模 式 图
第三章矿质营养
（二）载体运输
载体运输学说认为，质膜上有各种载体蛋白，属于 内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合， 形成载体—物质复合物。通过载体蛋白构象的变化，透 过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
即：不可缺少性，不可替代性，直接功能性。
第三章矿质营养
根据上述标准，现已确定植物必需的矿质元素 (包括氮)有14种，它们是：
氮（N） 磷（P） 钾（K） 钙（Ca） 镁（Mg） 硫（S） 铁（Fe） 铜（Cu） 锌（Zn） 锰（Mn） 硼（B） 钼（Mo） 氯（CI） 镍（Ni）
第三章矿质营养
7. 硅
◇ 吸收形式：单硅酸〔Si （OH）４〕。 ◇ 硅多集中在表皮细胞内，使细胞壁硅质化，增强
了植物对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 ◇ Si对生殖器官的形成有促进作用,如对穗数、小穗
◇ 有益元素或有利元素 有些元素并非植物必需的，但能促进某
些植物的生长发育，这些元素称为有益元素或有利元素，常见的有钠、 硅、钴、硒、钒等，如Si对水稻、Al对茶树等。
●稀土元素 指元素周期表中原子序数在57～71的镧系元素及
其化学性质与镧系元素相近的钪和钇。植物体内普遍含有稀土元素，稀 土元素对植物的生长发育有良好的作用，如低浓度稀土元素可以促进种 子萌发和幼苗生长。
第三章矿质营养
●下图：当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度
高时，质膜上的离子通道被激活，通道门打开，离子将顺
着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。
离 子 通 道 运 输 离 子 的 模 式 图
第三章矿质营养
（二）载体运输
载体运输学说认为，质膜上有各种载体蛋白，属于 内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合， 形成载体—物质复合物。通过载体蛋白构象的变化，透 过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
即：不可缺少性，不可替代性，直接功能性。
第三章矿质营养
根据上述标准，现已确定植物必需的矿质元素 (包括氮)有14种，它们是：
氮（N） 磷（P） 钾（K） 钙（Ca） 镁（Mg） 硫（S） 铁（Fe） 铜（Cu） 锌（Zn） 锰（Mn） 硼（B） 钼（Mo） 氯（CI） 镍（Ni）
第三节植物对矿质元素的吸收
2. 离子进入根系内部
质外体和共质体
根部表面 进入根内部
3.离子进入导管
根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织
离子在根内径向运输图解 C．细胞质 V．液泡 ER. 内质网
(二)根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收
土粒表面带负电荷 , 吸附着矿质阳离子 ( 如 NH 4 + ,K + ), 不 易被水冲走 , 它们通过阳离子交换 (cation exchange) 与土 壤溶液中阳离子交换。 矿质阴离子 ( 如 NO3-,CI-) 被土粒表面负电荷排斥 , 溶解 在土壤溶液中,易流失。 但 PO43- 则被含铝和铁土粒束缚住 , 因 Fe2+,Fe3+ 和 Al3+ 等带有OH-,OH- 和PO43- 交换 , 于是 PO43- 被吸附在土粒上 , 不 易流失。 根呼吸: C0 2 + H20 → H2C03 H+ + HCO3分布在根表面，土粒表面营养矿质阳、阴离子分别与根表 面的 H+，HCO3- 交换 , 进入根部。
A. NaCl+ KCl+ CaCl2；B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
2.离子对抗（ion antagonism）
在发生单盐毒害的溶液中，如再加入少量 其他矿质盐，即能减弱或消除这种单盐毒害。
离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现 象叫做离子对抗。
3.平衡溶液（balanced solution）
（六）土壤有害物质状况
土壤中一些过量有害物质会不同程度地 伤害根部，降低植物吸收矿质元素的能力。
如 H2S、 某些有机酸、 过多Fe2＋、 重金属元素。
四、植物地上部对矿质元素的吸收
质外体和共质体
根部表面 进入根内部
3.离子进入导管
根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织
离子在根内径向运输图解 C．细胞质 V．液泡 ER. 内质网
(二)根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收
土粒表面带负电荷 , 吸附着矿质阳离子 ( 如 NH 4 + ,K + ), 不 易被水冲走 , 它们通过阳离子交换 (cation exchange) 与土 壤溶液中阳离子交换。 矿质阴离子 ( 如 NO3-,CI-) 被土粒表面负电荷排斥 , 溶解 在土壤溶液中,易流失。 但 PO43- 则被含铝和铁土粒束缚住 , 因 Fe2+,Fe3+ 和 Al3+ 等带有OH-,OH- 和PO43- 交换 , 于是 PO43- 被吸附在土粒上 , 不 易流失。 根呼吸: C0 2 + H20 → H2C03 H+ + HCO3分布在根表面，土粒表面营养矿质阳、阴离子分别与根表 面的 H+，HCO3- 交换 , 进入根部。
A. NaCl+ KCl+ CaCl2；B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
2.离子对抗（ion antagonism）
在发生单盐毒害的溶液中，如再加入少量 其他矿质盐，即能减弱或消除这种单盐毒害。
离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现 象叫做离子对抗。
3.平衡溶液（balanced solution）
（六）土壤有害物质状况
土壤中一些过量有害物质会不同程度地 伤害根部，降低植物吸收矿质元素的能力。
如 H2S、 某些有机酸、 过多Fe2＋、 重金属元素。
四、植物地上部对矿质元素的吸收
矿质营养植物吸收矿质元素的特点
植物生理矿质营养植物吸收矿质元素的特点学习目标Click to add title in hereClick to add title n here掌握植物吸收矿质元素的特点。
理解离子选择性吸收对农业生产的影响及应用。
理解单盐毒害和离子颉颃对农业生产的影响及应用。
Click to add title in here Click to add title n hereClick to add title in here 一、对矿质元素和水分的相对吸收1.相互联系1）矿质元素须溶于水才能被吸收,并随水流进入根部的质外体。
2）矿质元素吸收，降低细胞渗透势，促进植物吸水。
2.相互独立1）水分吸收以被动吸水为主，主要分配方向为蒸腾强度大的叶片等器官。
2）矿质吸收以消耗代谢能的主动吸收为主，主要分配方向为合成代谢旺盛的生长中心。
实验处理水分消耗Ca 2+K +Mg 2+NO 3-PO 43-SO 42-光照1090ml 135271751043187黑暗435ml105351137754115大麦在光照和黑暗条件下蒸腾失水和矿质吸收的关系注：表中各离子下的数据以在溶液中原始浓度的百分比表示。
Click to add title in hereClick to add title n here二、离子选择性吸收1.概念离子选择性吸收，即植物根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成比例。
2.表现①植物对同一溶液中的不同离子的吸收不同；②植物对同一种盐的正负离子的吸收不同。
3.三类盐类型离子吸收情况离子积累PH 值生理酸性盐阳离子＞阴离子H +变小生理碱性盐阴离子＞阳离子OH -或HCO 3－变大生理中性盐阴离子＝阳离子不积累不变Click to add title in hereClick to add title n here二、离子选择性吸收4.注意及应用①生理酸性盐、生理碱性盐和生理中性盐，是植物根系对离子选择吸收的结果，与相应盐本身的酸碱性是两个概念，不能混为一谈。
植物生理学各章节复习重点
复习思考题
⒈ 试述水在植物生活中的重要作用。 ⒉ 植物细胞的水势由哪几部分组成？说明成熟植物细胞从
萎蔫到充分膨胀的过程中，各个组分的变化情况。 ⒊ 被动吸水和主动吸水有何区别？它们各自在植物吸水过程
中的地位怎样？ ⒋ 蒸腾作用有何生理意义？气孔蒸腾的主要路径是什么？气
孔蒸腾的主要特点是什么？ ⒌ 简述气孔运动的机理。 ⒍ 水分在植物体内的运输动力是什么？ ⒎ 什么是自由能、化学势和水势？为什么将这些概念引入
光合色素（种类、吸收光谱、荧光与磷光）
（三）光合作用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机理
1.原初反应（光能→电能，D • P • A ）
2. 电子传递与光合磷酸化（电能→ATP 和NADPH，两个光系统：红降及双光增益、光合 链、电子传递/3种、光合磷酸化、水的光解和释 放氧气/希尔反应）
3. 碳同化（ ATP和NADPH →糖）
绪论
植物生理学的定义及其内容
第一章 植物细胞生理
一、重点：1、植物细胞的基本结构和功能，动植物细胞的主要 区别
2、生物膜的基本结构和功能 二、难点：流动镶嵌模型、细胞信号转导
三、主要内容：
1．植物细胞和动物细胞的主要区别 2．生物膜的组成和结构 3．生物膜的基本结构特征（流动镶嵌模型的基本内容） 4．生物膜的功能 5．细胞壁的功能 6．胞间连丝及其功能 7．内膜系统的组成和功能 8．微梁系统的组成 9．主要的细胞内信号系统
光呼吸；光系统；类囊体；双光增益效应；天线色素；希 尔反应；反应中心色素；光合作用；光合速率；光合磷酸化； （光合）同化力；（非）环式光合电子传递；C3途径；C4途径； CAM途径；光（CO2)饱和点；光(CO2)补偿点；
在高温，强光，低CO2浓度，少水的条件下， 为什么C4植物的光合速率比C3植物的高？
植物吸收矿质元素的特点
（3）根系吸收单盐会受毒害
任何植物，假若培养在某一单盐溶液中，不久即 呈现不正常状态，最后死亡。这种现象称为单盐 毒害。单盐毒害无论是营养元素或非营养元素都 可发生，而且在溶液很稀时植物就会受害。若在 单盐溶液中加入少量其它盐类，这种毒害现象就 会清除，这被称为离子间的颉颃作用。
②二者的吸收机理不同，水分吸收主要是以蒸腾 作用引起的被动吸水为主，而矿质吸收则是以消 耗代谢能的主动吸收为主；
③二者的分配方向不同，水分主要分配到叶片用 于蒸腾作用，而矿质主要分配到当时的生长中心。
（2）根对离子吸收具有选择性
植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和 阴离子吸收的比例不同，从而引起外界溶液pH发 生变化。
植物对矿质元素的吸收特点是怎样的
（1）根系吸收矿质与吸收水分是既相互关联又 相互独立的两个过程。
相互关联表现在：
①盐分一定要溶于水中，才能被根系吸收，并随 水流进入根部的质外体，随水流分布到植株各部 分；
②矿质的吸收，降低了根系细胞的渗透势，促进 了植物的吸水。
相互独立表现在：
①矿质的吸收不与水分的吸收成比例；
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二、硝酸盐的还原
（一） NO3-还原的部位： 根 地上部分的枝叶中
（二）硝酸盐的还原的过程
（＋5〕 （＋3） （－3） ＋2e 6e － － NO3 NO2 NH 3 硝酸还原酶 亚硝酸还原酶
1、硝酸盐还原为亚硝酸盐
－ NO3 ＋NADH＋H － ＋ NO ＋ NAD ＋ H O 2 2 NR
（1）矿质元素必须溶于水中才能被吸收，随 水一起进入根部自由空间。 （2）由于矿质的吸收形成水势差---吸水的动力。
无关
（1）动力和吸收方式不同：矿质元素的吸收方 式以主动吸收为主。水分吸收主要是被动吸收。 （2）植物吸收养分的量与吸水的量无一致关系。
4
（二）离子的选择吸收
1、物种间的差异， 如 番 茄 吸 收 Ca 、 Mg 多，而水稻吸收 Si 多。
水稻和番茄养分吸收的差异
表示试验 结束时培 养液中各 种养分浓 度占开始 试验时％
2、同一植物对溶液中的不同离子
玉米根对离子的选择性吸收 离子 K+ Na+ 胞外浓度 mmol/L 0.14 0.51 胞内浓度 mmol/L 160 0.6 积累率（膜内
浓度/膜外）
1142 1.18
NO3SO42-
L—谷氨酰胺+α—酮戊二酸+ [NAD(P)H或Fdred]
2L—谷氨酸+ [NAD(P)+或Fdox]
GOGAT
以Fd为还原剂：绿藻、蓝色细菌、高等植物的光合细胞
以NADH(或NADPH）为还原剂：细菌、高等植物非光合细胞
2、氨的同化也可在谷氨酸脱氢酶（GDH）的作用下进行
α—酮戊二酸+ NH3 +NAD(P)H+H+ +NAD(P)++H2O
8个电子 8个电子
1个N2 1个N2 16个ATP 16个ATP
能量？
固氮酶复合体
固氮酶的特性
固氮酶的正常活性要求几乎绝对的厌氧条件。 -被氧抑制。 能催化分子态氮转化为氨的反应。
能催化多种底物的还原(乙炔被还原为乙烯)以及ATP的水解。 固氮酶
N2+8e-+16ATP
2NH3+H2+16ADP+16Pi
0.13
0.61
38
14
292
23
3、对同一种盐的不同离子吸收的差异上。
生理盐性盐
生理碱性盐 生理中性盐
(NH4)2SO4
NaNO3或Ca(NO3)2 KNO3
（三）单盐毒害与离子拮抗
1.单盐毒害 溶液中只有一种矿质盐对植物起毒害作用的现 象称为单盐毒害（toxicity of single salt）。
四、生物固氮
是指在生物体内将大气中的N2转变为NH3或NH+4的过程。能 固氮的生物都是原核微生物。
非共生：固N菌，梭菌，兰藻 二类微生物 共生：豆科的根瘤菌，
非豆科的放线菌，满江红、鱼腥藻
豌豆的根瘤
与豆科共生的根瘤菌
固氮酶复合物
铁蛋白 钼铁蛋白
由钼铁蛋白和Fe蛋白构 成。 都是可溶性蛋白质， 任何一部分单独都不具 有固氮酶的活性。
2.离子进入根部导管
两条途径
质外体 共质体
（a）质外体途径 --经自由空间进入根皮层
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
自由空间 根部与外界溶液保持扩散平衡，离子自由出入的区 域叫自由空间（ free space ），包括根部内皮层外 细胞壁和细胞间隙。 表观自由空间（apparent free space，AFS）
土壤中如H2S、某些有机酸、过多的Al、Fe、Mn 等重金 属元素，会不同程度地伤害根部，降低植物吸收矿质元素 的能力。
（七）微生物的作用
（1）菌根：高等植物的根端和土壤真菌形成的具有固 定结构的共合体。
（2）细菌代谢产生各种酸，促进难溶矿物质的溶介。
四、植物地上部对矿质元素的吸收
植物地上部分也可以吸收矿质元素，这被称为 根外营养或叶片营养（foliar nutrition）。
第三节
植物对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的特点 （一） 根对矿质和水的相对吸收 （二）离子的选择吸收 （三）单盐毒害与离子对抗
（一） 根对矿质和水的相对吸收
黄瓜 光 暗 吸水 520ml 90ml K+ 9.2 10.5 Br8.4 8.8
1.根对水和盐的吸收不成比例。
2
2.吸盐和吸水是两个相对独立的生理过程 相关
谷氨酸合酶（ Glutamate synthase :GOGAT）。
谷氨酸合酶
酮戊二酸
谷氨酸
三、 氨 的 同 化
谷氨酰胺合成酶
氨的同化 在根、根 瘤和叶片 进行。
谷氨酰胺
铵盐
谷氨酸合成酶循环
L—谷氨酸+ATP+NH3
GS
Mg2+
L—谷氨酰胺+ADP+Pi
GS普遍存在于各种植物的所有组织中，对氨的亲和力高， 能防止氨积累造成的毒害。
在酸性条件下各种矿质盐的溶解性增加，但 PO43- 、 K+、Ca2+、Mg2+等易被雨水淋失。
3、影响土壤微生物的活动
酸性反应易导致根瘤菌死亡，而碱性反应促使反硝化细菌 生育良好，氮素损失。 多数植物最适生长的 pH 为6～7
（五）离子间的相互作用
1.竞争作用
---竞争作用和协同作用。
如 NH4＋对K＋， Mn2＋、Ca2＋对Mg2+， Cl－对NO3－，SO42－对SeO42－
A. B. C. D.
NaCl+ KCl+ CaCl2 ； NaCl+CaCl2 CaCl2； NaCl
小麦根在盐类溶液中的生长情况
溶液 NaCl CaCl2 NaCl+CaCl2
根的总长度(mm) 59 70 254
生长情况 生长不好 生长不好 生长较好
NaCl+CaCl2+KCl
324
生长正常
1.在细胞质中进行，
2.硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）
3.NADH(或NADPH）源于???????。
硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）：
1）硝酸还原酶是一种诱导酶（适应酶），受底物 NO3- 诱导。
2）该酶有两个显著特点： a）稳定性差；b）诱导后能迅速合成。 3)是一种钼黄素蛋白， 由黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、细胞色素b557和钼复 合体（Mo—Co）组成，推测它的结构为同型二聚体。
途径：
溶液角质层孔道 表皮细胞外侧壁 外连丝 表皮 细胞的质膜细胞内部
影响叶片吸收矿质元素的因素：
A、角质层的厚度：
B、影响蒸发的各种因素如温度、光照、大气湿度、 风等都影响叶片对矿质的吸收。
第四节 矿质元素在植物体内的运输与分配
一、矿质元素在植物体内的运输
（一）矿质元素运输的形式
（二）矿质元素运输的途径
（一）根系吸收矿质元素的区域
根尖端 根冠 根毛区 伸长区 分生区
怎样证明根毛区吸收能力最强？
（ 1 ）用 32P 研究 5-7
天小麦 初生根 不分 枝部分的吸收区。
发现 32P 的积累有两 个高峰 ：一是 根冠 及分生 区；一 是根 毛发生区。
（ 2 ）以 32P 研 究大麦根尖对 P的积累与运 输，发现根毛 区运输最快。
白天植物叶片中硝酸盐含量很低，有时不容易测出， 为什么？ （EMP等） 1.NADPH(叶片）；2.光合产物 NADH（根中）， 为NO3-还原提供还原剂；
2.Fd(red); （NO2－还原成NH4＋）
3.光可以促进NR的合成。
4.NH4+通过氨基化作用、氨基转换作用等合成氨基酸；
也可形成酰胺作为贮存、运输形式，或解毒作用。
液泡
质体
硝酸还原酶
亚硝酸还原酶
硝酸盐转 运器
胞质
植 物 细 胞 对 硝 酸 盐 的 吸 收
三、氨的同化
根从土壤中吸收NH4+的及NO3-还原形成NH4+的，必须 立即结合到有机物中，即进行氨的同化。
1、氨的同化主要通过谷氨酸合成酶循环进行.
谷氨酰胺合成酶（ Glutamine synthetase: GS）
Fd来源于光合作用。
亚硝酸还原酶（nitrie reductase, NiR）
光
其辅基由罗西血红素和一个4Fe—4S簇组成
还原态 Fd
罗西血 红素
光反应 NiRNiR 氧化 态Fd
叶 中 硝 酸 盐 的 还 原
根中硝酸盐的还原
根部亚硝酸盐还原在前质体中进行，其还原力来源于呼吸 作用。
光对NO3-的还原起促进作用？
（四）土壤pH状况
1. 影响根细胞原生质所带电荷的性质
H R C NH2 (pH>6) COO R H C COO R H C NH+ 3 (pH<5) COOH
NH+ 3 (pH5~6)
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
2、影响矿质盐的溶解性
在碱性条件下：Ca、Mg、Fe、Cu、Zn沉淀
硝酸还原酶是一种诱导酶
NR基因表达的调控
硝酸盐
实验证明NO3- 和Mo能诱导NR，缺Mo时，积累NO3同时产生缺N症状。
NO3-
NO2-的电子传递过程：
2、亚硝酸还原成氨
－ ＋ NO2 ＋6e ＋8H NH 4 NiR
叶片中亚硝酸盐还原的部位在叶绿体，
2H 2O
氢供给体是还原态铁氧还蛋白（Fd）。
与MgATP结合，形成还 原型MgATP铁蛋白。
以铁氧还蛋白为 电子供体，去还 原铁蛋白。