植物生理学笔记

绪论

1、植物生理学：是研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关系的一门科学。植物的生

命活动是十分复杂的，它的内容大致可分为生长发育与形态建成、物质与能量转化、信息传递和信号转导等3个方面。

2、生长：是指增加细胞数目和扩大细胞体积而导致植物体和质量的增加。

3、发育：是指细胞不断分化，形成新组织、新器官，即形态建成，具体表现为种子萌发，

根、茎、叶生长，开花，结实，衰老死亡等过程。

4、代谢：是维持各种生命活动（如生长、繁殖和运动等）过程中化学变化（包括物质合成、

转化和分解）的总称。

5、植物生理学发展趋势：横向：整体→器官→细胞→分子水平；纵向：个体→群体→生态

→生物圈。

6、植物生理学研究内容：细胞生理、代谢生理、生长发育生理、逆境生理、植物生理的分

子基础和生产应用。

7、植物生理学的任务：以高等绿色植物为主要研究对象，以揭示自养生物的生命现象本质

及其与外界条件相互关系，并为生产实际服务作为主要任务。

8、植物生理学的发展大致可分为：孕育时期、奠基与成长时期【J.von Sachs《植物生理

学讲义》以及W.Pfeffer的《植物生理学》标志着植物生理学作为一门学科的诞生。】、发展时期等3个时期。

9、近年来，植物生理学发展的4大特点：①研究层次越来越广；②学科之间相互渗透；③

理论联系实际；④研究手段现代化。

10、我国植物生理学家咋国民经济中的任务是：①深入基础理论研究；②大力开展应用基础

研究和应用研究。

第一章水分和矿质营养

1、植物的含水量：①水生植物>草本植物>木本植物>干旱环境中的植物；②根尖、嫩梢、幼

苗和绿叶>树干>休眠芽>风干种子（同一植株）。

2、植物体内水的存在状态：束缚水和自由水。①束缚水：是指凡被原生质组分吸附、束缚

不能自由移动的水分；②自由水：是指不被原生质组分吸附、束缚能自由移动的水分；

③自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。

3、水在植物生命活动中的作用：①水是原生质的主要成分；②水直接参与植物体内重要的

代谢过程；③水是植物吸收、运输的良好介质；④水保持植物的固有形态；⑤细胞的分裂和生长需要足够的水；⑥水有特殊的理化性质（高比热：稳定植物体温；高汽化热：降低体温，避免高温危害；介电常数高：有利于离子的溶解）。

4、植物有3种吸水方式：渗透性吸水、吸胀吸水【蛋白质＞淀粉＞纤维素，干燥种子、未

形成液泡的根尖、茎间分生的细胞】和代谢性吸水。

5、水势①水势：是指每偏摩尔体积水的化学势差。②水的偏摩尔体积：是指在一定温度

和压力下，1mol水中加入1mol某溶液后，该1mol水所占的有效体积。③水势=水的化学势/水的偏摩尔体积=N.m.mol/m.mol=N/m=Pa。1bar=0.1MPa=0.987atm。④纯水的水

势为0，任何溶液的水势都小于0，水一定是从高势能流向低势能。

6、渗透作用：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，称为渗透作用。

7、质壁分离能够解决一下问题：①说明原生质层是半透膜；②判断细胞的死活；③测定细

胞的渗透势。

8、典型细胞水势：Ψw=Ψs+Ψp+Ψg+Ψm。式中：Ψw为细胞水势，Ψs为溶质势，Ψp为

压力势，Ψg为重力势，Ψm为衬质势。①溶质势【Ψs】亦称渗透势，其计算公式为：

Ψs=-icRT,式中i为解离系数，c为溶质浓度，R为气体常数，T为绝对温度，T=273+

摄氏度。在标准压力下，溶质的渗透势等于溶液的水势即：Ψw=Ψs。②压力势【Ψp】是指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力，与此同时引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力。吸水膨胀时为正值；质壁分离时为0；剧

烈蒸腾时为负值。③衬质势【Ψm】是指由于细胞胶体物质如蛋白质、淀粉粒、纤维素等的亲水性和毛细管（凝胶内部的空隙）对自由水束缚而引起水势降低的值，以负值表

示。④两种特殊的水势：不具有液泡的细胞(分生区细胞、风干种子等) Ψw=Ψm；具有液泡的成熟细胞Ψw=Ψs+Ψp。

9、对教材图1-4的解读：①初始质壁分离时（相对体积=1.0），Ψp=0，Ψw=Ψs=-2.0MPa；

②充分膨胀时（相对体积=1.5），Ψw=Ψs+Ψp，Ψw=0，︱Ψs︱=︱Ψp︱=1.5MPa；

③蒸腾剧烈时（相对体积<1.0），Ψp<0，Ψw<Ψs。

10、典例赏析：①有一为水分充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低100倍的溶液中，

则细胞体积【变小】。②将一个细胞放入与其渗透势（Ψs）相等的外界溶液中，则细胞【即可能失水，也可能保持平衡，还可能吸水】。

11、吸水的主要器官是根系，根吸水的主要部位是根尖，根尖吸水最活跃的部位是根毛区。

12、根系吸水的主要动力：根压和蒸腾拉力。⑴根压：①是由于植物根系的生理活动而使液

流从根部沿导管上升的压力；②主动吸水，伤流和吐水是由根压引起的。⑵蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的系列水势梯度使导管中水分上升的力量，被动吸水。

13、影响根系吸水的土壤条件：①土壤中可用水分【（粗砂＞细砂＞砂壤＞壤土＞粘土）吃

水能力恰恰相反】；②土壤通气状况；③土壤温度（低温、高温都不利于水分的吸收）；

④土壤溶液浓度（土壤溶液浓度过高产生“烧苗”现象）。

14、蒸腾作用⑴定义：是指植物体内的水分以气态方式从植物的表面向外界散失的过程。

⑵生理意义：①有利于水分的吸收和运输（蒸腾拉力是高大树木吸水的主要动力）；②

有利于有机物和矿物质的吸收和运输；③维持植物体温的恒定。⑶部位：①植物幼小时，地面上的全部表面；②皮孔蒸腾——高大木本植物，约占全部蒸腾的0.1%，杨树和桦树等；③叶片蒸腾:角质蒸腾——约占全部蒸腾的5%～10%，浮水植物；气孔蒸腾。⑷指标：①蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。一般用每小时每平方米

叶面积蒸腾水量的质量（g）表示【g/（m2.h）】。②蒸腾比率：植物每消耗1Kg水所

生产的干物质的克数。农作物为2～10g. Kg-1。③蒸腾系数：物制造1g所需的水量（g）。

农作物为100～500。

15、气孔蒸腾 ⑴经大孔的扩散速率与孔的面积成正比；经小孔的扩散速率与周长成正比，

与面积无关。⑵实质：渗透调节保卫细胞。⑶运动机理学说：①淀粉——糖变学说：光下→保卫细胞光合作用→（CO 2）降低→pH 升高→淀粉水解为糖→保卫细胞Ψs 降低→Ψw 降低→细胞吸水膨胀→气孔打开。可解释光和CO 2对气孔的影响。②K +

积累学说：光下→光合磷酸化生ATP →活化H +→ATPE →分解ATP →分泌H +

到细胞

壁的同时，把外面的K +、Cl -吸进保卫细胞→Ψw 下降→吸水膨胀→气孔打开。③

苹果酸代谢学说：⑷影响气孔运动的因素：光照、水、温度、（CO 2）和脱落酸（ABA ）。

16、影响蒸腾作用的因素 ⑴外界条件：光照（光照提高叶温，叶内外蒸汽压差增大，有利

于蒸腾）、空气相对湿度、温度和风。⑵内部因素：气孔和气孔下腔、叶片内部面积大小。

17、水分运输途径（水代谢过程）：土壤水→根尖→根皮层→根中柱鞘→根导管→茎

导管→叶柄导管→叶脉导管→叶肉细胞→叶细胞间隙→气孔下腔→气孔→大气。

18、水分上升的动力：上端原动力（蒸腾拉力）、中间原动力（水分子的内聚力及导管壁附

着力）、下端原动力（根压）。

19、水分上升对策原因：蒸腾—内聚力—张力学说。①水柱有张力；②水分子间有较大的内

聚力，内聚力＞张力；③导管对水分子由附着力。

20、水分临界期：植物对水分不足最敏感、最易受害的时期。（分蘖末期到抽穗期，开始灌

浆到乳熟末期）。

21、合理灌溉指标：叶片水势、细胞汁液浓度、渗透势和气孔开度。

22、节水灌溉的方法：喷灌、滴灌、调节灌溉和控制性分根交替灌溉。

第二章 植物的矿质营养

1、必需元素：维持植物正常生长发育必不可少的元素。

2、有益元素：某种元素并非植物必须的，但常在植物体内存在，对植物生长发育生理功能表现为有利作用，并能部分代替某一必需元素的作用，减少缺素症的元素。如：Na 、Ni 等。

3、确定植物必需元素的标准：①缺乏，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；②缺乏，表现为专一的缺乏症，这种缺乏症是可恢复、可预防的；③有直接的作用。

4、陆生高等植物的必需元素为17种，必需矿质元素为14种。

5、植物必需矿质元素的生理作用：①细胞结构物质的组成部分；②调节细胞生命活动；③起电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定及电荷中和等。

6、作物缺乏必需矿质元素的诊断方法：化学分析诊断法、病症诊断法和加入诊断法。

7、营养液培养法：水培法、营养液膜法和气培法。

8、