第1章 水分生理
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植物的水分生理
10MPa)，作物吸水困难。
第四节 植物的蒸腾作用
蒸腾作用 (transpiration) -植物体内的水 分以气态散失到 大气中去的过程。
一、蒸腾作用的生理意义和方式
（一）蒸腾作用的生理意义
1.蒸腾拉力是植物吸水与转运水分的主要动 力 2.促进木质部汁液中物质的运输 3.降低植物体的温度 （夏季，绿化地带的气温比非绿化地带的气温 要低3-5 ℃） 4.有利于CO２的吸收、同化
（二）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
由渗透作用引起的 水分运转
a.烧杯中的纯水和 漏斗内液面相平； b.由于渗透作用使 烧杯内水面降低而
漏斗内液面升高
（通过渗透计可测 定渗透势、溶质势）
（三）植物细胞可以构成一个渗透系统
原生质层：包括 质膜、细胞质 和液泡膜看成 一个半透膜 液泡内的细胞 液含许多溶解 在水中的物质， 具有水势。
➢风干种子中，处于凝 胶状态的原生质的衬 质势常低于-10MPa， 甚至-100MPa,所以吸 胀吸水就很容易发生。
➢未形成液泡的幼嫩细 胞能利用细胞壁的果 胶、纤维素以及细胞 中的蛋白质等亲水胶 体对水的吸附力吸收 水分。
降压吸水
-因ψp的降低而引发的细胞吸水 ➢蒸腾旺盛时，导管和叶肉细胞的细胞
蔓陀萝叶气孔 小麦叶气孔
引起气孔运动的主要 原因是：保卫细胞的 吸水膨胀或失水收缩
细胞的压力势 (press potential)
原生质体、液泡 吸水膨胀，对细胞 壁产生的压力称为 膨压(turgor pressure)。 胞壁在受到膨压 作用的同时会产生 一种与膨压大小相 等、方向相反的壁 压，即压力势。
➢压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。 ➢草本植物叶肉细胞的压力势，在温暖天气的午后为
第四节 植物的蒸腾作用
蒸腾作用 (transpiration) -植物体内的水 分以气态散失到 大气中去的过程。
一、蒸腾作用的生理意义和方式
（一）蒸腾作用的生理意义
1.蒸腾拉力是植物吸水与转运水分的主要动 力 2.促进木质部汁液中物质的运输 3.降低植物体的温度 （夏季，绿化地带的气温比非绿化地带的气温 要低3-5 ℃） 4.有利于CO２的吸收、同化
（二）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
由渗透作用引起的 水分运转
a.烧杯中的纯水和 漏斗内液面相平； b.由于渗透作用使 烧杯内水面降低而
漏斗内液面升高
（通过渗透计可测 定渗透势、溶质势）
（三）植物细胞可以构成一个渗透系统
原生质层：包括 质膜、细胞质 和液泡膜看成 一个半透膜 液泡内的细胞 液含许多溶解 在水中的物质， 具有水势。
➢风干种子中，处于凝 胶状态的原生质的衬 质势常低于-10MPa， 甚至-100MPa,所以吸 胀吸水就很容易发生。
➢未形成液泡的幼嫩细 胞能利用细胞壁的果 胶、纤维素以及细胞 中的蛋白质等亲水胶 体对水的吸附力吸收 水分。
降压吸水
-因ψp的降低而引发的细胞吸水 ➢蒸腾旺盛时，导管和叶肉细胞的细胞
蔓陀萝叶气孔 小麦叶气孔
引起气孔运动的主要 原因是：保卫细胞的 吸水膨胀或失水收缩
细胞的压力势 (press potential)
原生质体、液泡 吸水膨胀，对细胞 壁产生的压力称为 膨压(turgor pressure)。 胞壁在受到膨压 作用的同时会产生 一种与膨压大小相 等、方向相反的壁 压，即压力势。
➢压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。 ➢草本植物叶肉细胞的压力势，在温暖天气的午后为
第一章 水分生理习题及答案.
第一章水分生理习题一、名词解释1.自由水2.束缚水3.水势4.压力势5.渗透势6.衬质势7.渗透作用8.水通道蛋白9.根压 10.吐水现象二、填空题1. 植物散失水分的方式有种，即和。
2. 植物细胞吸水的三种方式是、和。
3. 植物根系吸水的两种方式是和。
前者的动力是，后者的动力是。
4. 设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为- 16 × 10 5 Pa ，压力势为9 × 10 5 Pa ，乙细胞的渗透势为- 13 × 10 5 Pa ，压力势为9 × 10 5 Pa ，水应从细胞流向细胞，因为甲细胞的水势是，乙细胞的水势是。
5. 某种植物每制造10 克干物质需消耗水分5000 克，其蒸腾系数为，蒸腾效率为。
6. 把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中细胞表现，放在低水势溶液中细胞表现，放在等水势溶液中细胞表现。
7. 写出下列吸水过程中水势的组分吸胀吸水，Ψ w = ；渗透吸水，Ψ w = ；干燥种子吸水，Ψ w = ；分生组织细胞吸水，Ψ w =；一个典型细胞水势组分，Ψ w = ；成长植株吸水，Ψ w = 。
8. 当细胞处于初始质壁分离时，Ψ P = ，Ψ w = ；当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψ p = ，Ψ w =；在初始质壁分离与细胞充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水，Ψ S ，Ψ P ，Ψ w 。
9. 蒸腾作用的途径有、和。
10. 细胞内水分存在状态有和。
三、选择题1. 有一充分饱和细胞，将其放入比细胞浓度低10 倍的溶液中，则细胞体积A.不变B.变小C.变大D.不一定2. 将一个生活细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中，则会发生A.细胞吸水B.细胞失水C.细胞既不吸水也不失水D.既可能失水也可能保持动态平衡3. 已形成液泡的成熟细胞，其衬质势通常忽略不计，原因是A.衬质势不存在B.衬质势等于压力势C.衬质势绝对值很大D.衬质势绝对值很小4. 在萌发条件下、苍耳的不休眠种子开始4 小时的吸水是属于A.吸胀吸水B.代谢性吸水C.渗透性吸水D.上述三种吸水都存在5. 水分在根及叶的活细胞间传导的方向决定于A.细胞液的浓度B.相邻活细胞的渗透势大小C.相邻活细胞的水势梯度D.活细胞压力势的高低7. 一般说来，越冬作物细胞中自由水与束缚水的比值A.大于1B.小于1C.等于1D.等于零9. 植物的水分临界期是指A.植物需水量多的时期B.植物对水分利用率最高的时期C.植物对水分缺乏最敏感的时期D.植物对水分的需求由低到高的转折时期10. 用小液流法测定植物组织水势时，观察到小液滴下降观象，这说明A.植物组织水势等于外界溶液水势。
第一章 植物的水分生理
2. 角质层蒸腾：叶片，5 ％～10％左右
3. 气孔蒸腾：叶片，可占蒸腾总量的 80％～90％。 （三）蒸腾作用的指标（3种） 1．蒸腾速率(transpiration rate) 植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用所散失水 分的量称为蒸腾速率，也可称为蒸腾强度。一般用每小时每平方米叶面积蒸腾水量的克数表 示（g.m-2.h-1或 mg.dm-2.h-1 ）。现在国际上通用 mmol.m-2.s-1来表示蒸腾速率。 2．蒸腾效率(transpiration ratio TR) 指植物在一定生长期内有光合作用所积累的干物质与 蒸腾失水量之比，也就是每蒸腾1kg水所形成干物质的g数。常用 g.kg-1 表示。
ψw=ψS+ψm+ψP+ψg
第二节 植物细胞对水分的吸收
1、纯水的水势（ψ0w） 所谓纯水是指不以任何物理的或者化学的方式与 任何物质结合的水，完全是自由水，纯水的水势为0。
2、溶质势（ψS） 指由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。 在标准大气压下，溶液的水势就等于其溶质势，溶液的溶质越多，其溶质势 越低，且任何一种溶液的水势均低于纯水的水势而为负值。在渗透体系中， 溶质势表示了溶液中水分子潜在渗透能力的大小，所以，溶质势又可称为渗 透势。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、水的移动 水的移动方式有3种式：扩散、集流和渗透作用。 (一) 扩散 是物质分子（包括气体分子、水分子、溶质分 子）从高浓度（高化学势）区域向低浓度（低化学势）区域 转移，直到均匀分布的现象。 （二）集流 是指液体中成群的原子或者分子（例如组成 水溶液各种物质的分子）在压力梯度（水势梯度）的作用下 共同移动的现象。 （三）渗透作用 是物质依水势梯度移动。指溶液中的溶 剂分子通过半透膜扩散现象。
植物生理学2_植物的水分生理
(1)代谢型抗蒸腾剂 影响保卫细胞膨胀，减小气孔开度，如脱落酸、 CO2 、 阿斯匹林、阿特拉津、敌草隆、
(2)薄膜型抗蒸腾剂 能在叶面形成薄层，阻碍水分散失，如硅酮、胶 乳、聚乙烯蜡、丁二烯丙烯酸等。
(3)反射型抗蒸腾剂 增加叶面对光的反射，降低叶温，减少蒸腾量， 如高岭土。
Ψw =Ψs + Ψp + Ψm + Ψg
Ψs为渗透势， Ψp为压力势， Ψm为衬质势， Ψg为重力势
2、压力势：由于压力的存在而使体系水势 改变的数值，用ψp表示。
原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而
细胞壁对原生质会产生一个反作用力，这就
是细胞的压力势。
一般情况下，压力势为正值
渗透势(Ψπ) 一般叶组织 旱生植物叶片 -1.0～ -2.0 MPa -10.0 MPa
Ψs = - 1.4 Mpa
Ψs = - 1.2 Mpa
Ψp = + 0.8 Mpa
Ψw = - 0.6 Mpa X
Ψp = + 0.4 Mpa
Ψw = - 0.8 Mpa Y
两个相邻的细胞之间的水分移动方向是由二者的水势差 决定；多个细胞相连时，水分从水势高的一端流向水势低 的一端。
第三节根系吸水和水分向上运输
（三）影响气孔运动的因素
1、光照：光照—张开 黑暗—关闭
景天科植物例外
2、温度：上升—气孔开度增大
10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小
3、CO2
：低浓度—促进张开
高浓度—迅速关闭 4、水分：水分胁迫—气孔开度减小或关闭 5、植物激素（CTK、ABA)
小结
水势是指每偏摩尔体积水的化学势差。植物细胞的水
Free Water
(2)薄膜型抗蒸腾剂 能在叶面形成薄层，阻碍水分散失，如硅酮、胶 乳、聚乙烯蜡、丁二烯丙烯酸等。
(3)反射型抗蒸腾剂 增加叶面对光的反射，降低叶温，减少蒸腾量， 如高岭土。
Ψw =Ψs + Ψp + Ψm + Ψg
Ψs为渗透势， Ψp为压力势， Ψm为衬质势， Ψg为重力势
2、压力势：由于压力的存在而使体系水势 改变的数值，用ψp表示。
原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而
细胞壁对原生质会产生一个反作用力，这就
是细胞的压力势。
一般情况下，压力势为正值
渗透势(Ψπ) 一般叶组织 旱生植物叶片 -1.0～ -2.0 MPa -10.0 MPa
Ψs = - 1.4 Mpa
Ψs = - 1.2 Mpa
Ψp = + 0.8 Mpa
Ψw = - 0.6 Mpa X
Ψp = + 0.4 Mpa
Ψw = - 0.8 Mpa Y
两个相邻的细胞之间的水分移动方向是由二者的水势差 决定；多个细胞相连时，水分从水势高的一端流向水势低 的一端。
第三节根系吸水和水分向上运输
（三）影响气孔运动的因素
1、光照：光照—张开 黑暗—关闭
景天科植物例外
2、温度：上升—气孔开度增大
10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小
3、CO2
：低浓度—促进张开
高浓度—迅速关闭 4、水分：水分胁迫—气孔开度减小或关闭 5、植物激素（CTK、ABA)
小结
水势是指每偏摩尔体积水的化学势差。植物细胞的水
Free Water
植物生理学第1章水分生理ppt课件
2019/12/27
本章内容
第一节 植物对水分的需要 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 蒸腾作用 第五节 植物体内水分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
2019/12/27
§ 1、植物对水分的需要
1、1植物的含水量
⑴不同植物的含水量不同。
• 水生植物90%；旱生地衣6%，一般植物55~85%
本书内容
• 第一篇 植物的物质生产和光能利用
包括水分生理、矿质营养和光合作用
• 第二篇 植物体内物质和能量的转变
包括呼吸作用、有机物代谢（次生代谢）、有 机物运输。
• 第三篇 植物的生长发育
包括信号转导、生长物质、光形态建成、生长生 理、生殖生理、成熟和衰老、抗性生理。
2019/12/27
• 代谢（metablolism）：是指维持各种生命活动 （如生长、发育、繁殖和运动）过程中化学变化 （包括物质合成、转化和分解）的总称。
•水分通过水孔蛋白迁移 的速度远远大于通过脂 双分子层的速度。
2019/12/27
水分跨膜运输途径示意图（Buchanan et al. 2000） A．水分子通过水孔蛋白形成的水通道
2019/12/27 B．水分子通过膜脂间隙进人细胞
水孔蛋白的结构（依据Buchanan et al. 2000修改）
三、渗透作用（osmosis） 动力为水势梯度。 水势的概念及水的迁移
1、自由能、化学势、水势
1. ）自由能(free energy):体系内可以用于做功的能量。而束缚 能(bound energy)是不能用于做功的能量。
2. ）化学势( chemical potential):指一个体系中，在恒温恒压下 1mol某物质的自由能(偏摩尔自由能)，用μ表示。它衡量物质 反应或做功的能量。规定纯水的化学势为0焦耳/摩尔（N m/mol）。
本章内容
第一节 植物对水分的需要 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 蒸腾作用 第五节 植物体内水分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
2019/12/27
§ 1、植物对水分的需要
1、1植物的含水量
⑴不同植物的含水量不同。
• 水生植物90%；旱生地衣6%，一般植物55~85%
本书内容
• 第一篇 植物的物质生产和光能利用
包括水分生理、矿质营养和光合作用
• 第二篇 植物体内物质和能量的转变
包括呼吸作用、有机物代谢（次生代谢）、有 机物运输。
• 第三篇 植物的生长发育
包括信号转导、生长物质、光形态建成、生长生 理、生殖生理、成熟和衰老、抗性生理。
2019/12/27
• 代谢（metablolism）：是指维持各种生命活动 （如生长、发育、繁殖和运动）过程中化学变化 （包括物质合成、转化和分解）的总称。
•水分通过水孔蛋白迁移 的速度远远大于通过脂 双分子层的速度。
2019/12/27
水分跨膜运输途径示意图（Buchanan et al. 2000） A．水分子通过水孔蛋白形成的水通道
2019/12/27 B．水分子通过膜脂间隙进人细胞
水孔蛋白的结构（依据Buchanan et al. 2000修改）
三、渗透作用（osmosis） 动力为水势梯度。 水势的概念及水的迁移
1、自由能、化学势、水势
1. ）自由能(free energy):体系内可以用于做功的能量。而束缚 能(bound energy)是不能用于做功的能量。
2. ）化学势( chemical potential):指一个体系中，在恒温恒压下 1mol某物质的自由能(偏摩尔自由能)，用μ表示。它衡量物质 反应或做功的能量。规定纯水的化学势为0焦耳/摩尔（N m/mol）。
第一章植物的水分生理(共54张PPT)
•
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
•
由于水势梯度引起水分进入中柱后产生 的压力。
和 现象可以证明根压的存在。
伤流（bleeding）
吐水（guttation）
从受伤或折断的植物组织溢 从未受伤叶片尖端或边缘向
出液体的现象
外溢出液滴的现象
水、无机盐、有机物、植物激素（细胞 分裂素）。
伤流液的数量和成分，可以作为根系活 力强弱的指标。
lower epidermis more than in the upper epidermis.
• In grain plants, those distribution is nearly equal in the lower epidermis to in
the upper epidermis.
• T—absolute temperature
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
A. 单个水分子通过膜 脂双分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形成的水
通道进入细胞
水分移动需要能量做功，该动力来自于 渗透作用。
渗透作用：
通过半透膜移动的现象。
发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
1 mol物质的自由能。
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示，
0.5
0
-0.5
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
•
由于水势梯度引起水分进入中柱后产生 的压力。
和 现象可以证明根压的存在。
伤流（bleeding）
吐水（guttation）
从受伤或折断的植物组织溢 从未受伤叶片尖端或边缘向
出液体的现象
外溢出液滴的现象
水、无机盐、有机物、植物激素（细胞 分裂素）。
伤流液的数量和成分，可以作为根系活 力强弱的指标。
lower epidermis more than in the upper epidermis.
• In grain plants, those distribution is nearly equal in the lower epidermis to in
the upper epidermis.
• T—absolute temperature
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
A. 单个水分子通过膜 脂双分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形成的水
通道进入细胞
水分移动需要能量做功，该动力来自于 渗透作用。
渗透作用：
通过半透膜移动的现象。
发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
1 mol物质的自由能。
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示，
0.5
0
-0.5
第1章 植物水分生理
水的化学势差。
2、水势
水势（water potential）：是指在等温等压下，体系
中每偏摩尔体积的水与纯水的化学势差。
ψw=(μw-μwO)/ Vw,m μwO ：纯水的化学势。 μw-μwO ：表示水的化学势差,单位为J/mol。 Vw,m ：表示水的偏摩尔体积，单位为m3/mol。是指在恒温
第一章 植物的水分生理
水是植物的一个重要环境条件。植物一切正常生 命活动只有在细胞含有一定的水分状况下才能进行； 否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至死亡。所 以，在农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之 一。农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”， 就是这个道理。
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程， 称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物细胞高含水量及水的不可压缩性，使细胞产生 静水压，维持一定的紧张度，使植物保持固有姿态。 5、水调节植物体温和环境气候
水份可维持体温相对稳定。蒸腾散热，调节体温； 低温时灌水护苗；高温干旱时灌水调节温度和湿度。
早春寒潮降临时，秧田灌水可保温抗寒
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势
1、自由能与化学势 系统中物质总能量=束缚能+自由能
主要内容
第一节 水分在生命活动中的作用 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 植物的蒸腾作用 第五节 植物体内水分向地上部分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
第一节 水分在生命活动中的作用
一、水分子的结构
二、水的物理化学性质 1、高比热容 2、高气化热 3、高溶解热 4、水的密度 5、水的蒸汽压 6、水的内聚力、粘附力和表面张力 7、水的高抗张（拉）力及不可压缩性 8、水的介电常数及溶解性
2、水势
水势（water potential）：是指在等温等压下，体系
中每偏摩尔体积的水与纯水的化学势差。
ψw=(μw-μwO)/ Vw,m μwO ：纯水的化学势。 μw-μwO ：表示水的化学势差,单位为J/mol。 Vw,m ：表示水的偏摩尔体积，单位为m3/mol。是指在恒温
第一章 植物的水分生理
水是植物的一个重要环境条件。植物一切正常生 命活动只有在细胞含有一定的水分状况下才能进行； 否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至死亡。所 以，在农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之 一。农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”， 就是这个道理。
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程， 称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物细胞高含水量及水的不可压缩性，使细胞产生 静水压，维持一定的紧张度，使植物保持固有姿态。 5、水调节植物体温和环境气候
水份可维持体温相对稳定。蒸腾散热，调节体温； 低温时灌水护苗；高温干旱时灌水调节温度和湿度。
早春寒潮降临时，秧田灌水可保温抗寒
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势
1、自由能与化学势 系统中物质总能量=束缚能+自由能
主要内容
第一节 水分在生命活动中的作用 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 植物的蒸腾作用 第五节 植物体内水分向地上部分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
第一节 水分在生命活动中的作用
一、水分子的结构
二、水的物理化学性质 1、高比热容 2、高气化热 3、高溶解热 4、水的密度 5、水的蒸汽压 6、水的内聚力、粘附力和表面张力 7、水的高抗张（拉）力及不可压缩性 8、水的介电常数及溶解性
名词解释00403
名词解释第一章水分生理１.渗透势：也称溶质势，渗透势是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水的水势。
２.压力势：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。
３.质外体：是指植物体中的细胞壁、细胞间隙和木质部导管的连续系统。
４.共质体：是指由胞间连丝将细胞的原生质联系起来的连续系统。
５.质外体途径：是指水分或溶质只通过质外体，即细胞壁、细胞间隙和木质部的导管，为被动运输，速度快。
６. 共质体途径：是指水分或溶质从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成细胞质的连续体，移动速率较慢。
７.跨膜途径：是指水分或溶质从一个细胞，移动到另一个细胞，要两次通过液泡膜，故称之为跨膜途径。
移动速率较慢。
８.细胞途径：共质体途径和跨膜途径同称为细胞途径。
移动速率较慢。
９.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。
渗透作用是水分跨膜运输的动力。
１０.蒸腾作用：是指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要是叶片），从体内散失到体外的现象。
１１.蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。
一般以每小时没平方米叶面积蒸腾水量的质量表示。
１２.水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。
一般为孕穗期和灌浆期。
１３.水分生理：水分的吸收、水分在质外体内的运输和水分的排出，称为水分生理。
14. 质壁分离：植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象称为质壁分离。
第二章矿质营养１.矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化，称为矿质营养。
２.被动运输：是指离子（或溶质）跨过生物膜不需要能量，是顺电化学势梯度进行运输的方式。
被动运输包括简单扩散和协助扩散。
３. 主动运输：是指离子（或溶质）跨过生物膜需要代谢供给能量，是逆电化学势梯度进行运输的方式。
被动运输包括质子泵和离子泵。
４.离子通道：是细胞膜中有通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。
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水势（water potential）:即水溶液的化学势与同温 同压下同一系统的纯水的化学势之差，除以偏摩尔 体积所得的商，即为水势。
µ w- μ Ψw = Vw
0 △µ w w =
Vw
μw ：水溶液的化学势（J/mol=N m/mol）
μ0：同温同压同一系统中纯水的化学势
Vw：水的偏摩尔体积(m3/mol)
渗透势osmotic potential/溶质势solute potential
• 由于溶质分子的影响降低了水的自由能而导致水势降
低的部分。
• 溶液渗透势计算公式ψs= -iCRT √ i: 溶质的解离常数，依盐的种类和温度不同而变化 ; C：摩尔浓度，R：气体常数（0 .082大气压/升. 摩尔. 度) ，T：绝对温度（273+t)
集流： 成群的水分子在压力的作用下通过质膜上的水 通道进出细胞的过程。集流是单方向的，长距离 √
集流速度与压力差（梯度）大小有关。
水通道：由膜上的内在蛋白构成的供水分子进出 细胞的通道。该蛋白称为水通道蛋白/水孔蛋白 存在于质膜和液泡膜上
水孔蛋白（aquaporins,AQPS)
分子量为25～30KDa、具有选择性、高效转运 水分子的膜水通道蛋白称为水通道蛋白或水孔 蛋白（aquaporins)。 水孔蛋白只允许水分子通过，不允许离子和代 谢物通过，半径大于水分子（0.15nm），小于 最小溶质分子半径0.2nm。
植物体内主要存在两种类型水孔蛋白：
1. 质膜水孔蛋白(PIP)。 2. 液泡膜水孔蛋白(TIP)。
水孔蛋白的活化依靠磷酸化和脱磷酸化作用调节。 如依赖Ca2+的蛋白激酶可使其丝氨酸残基磷酸化，水 孔蛋白的水通道加宽， 水集流通过量增加。如除去此 磷酸基团，则水通道变窄，水集流通过量减少。
二、植物细胞的吸水方式
1、水的生理作用√
①水分是原生质的主要成分 ②水分是代谢过程的反应物质
③水分是物质吸收和运输的溶剂
④水分能保持植物的固有姿态
2、水的生态作用
①调节植物体温 ②改善田间小气候
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、 水分的跨膜移动 扩散 集流 二、 植物细胞的吸水方式 渗透性吸水 吸胀性吸水 代谢性吸水 三、 细胞之间的水分移动 水势高处移向水势低处
和压力势之间的关系
Ψw= Ψp +Ψs
（1）细胞水分饱和，体积最大时，相对体积为1.5 Ψw= 0 Ψp = -Ψs （2）初始质壁分离，相对体积为1.0时 Ψp = 0 Ψw= Ψs （3） 细胞水分不足， 1﹤相对体积﹤1.5 时 Ψw= Ψp +Ψs （4）细胞萎蔫,相对体积﹤1.0,即蒸腾作用剧烈时，细胞 不发生质壁分离，因为此时细胞壁表面蒸发失水多于 原生质失水，所以原生质不会脱离细胞壁，细胞壁随 着原生质的收缩而收缩，压力势就从正值变为负值。 Ψw<Ψs
极地苔藓含水量6% 旱生
一、植物的含水量
2. 同一植株不同器官、组织含水量不同
根 60%－90%
种子 10%－14%
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√
• 束缚水（bound water）：靠近蛋白质胶粒而被 胶粒吸附不易自由移动的水。√
• 重点：植物细胞及根系对水分的吸收，水 分的运输及散失途径与机制 • 难点：水势的概念; 细胞及根系对水分的吸 收机制
水分的吸收 水分代谢 水分在植物 体内的运输 水分的利用 和排出
第一节 水在植物生命活动 中的重要性
一、植物的含水量
1. 植物不同种类含水量不同
莲
含水量 > 90% 水生
草本植物 含水量70-90% 中生
第三节
植物根系对水分的吸收
一、根系吸水的部位 二、根系吸水的途径 三、根系吸水的机制 四、影响吸水的土壤条件
一、根系吸水的部位（自学）
根系是植物吸水的主要器官
根 毛 区 伸 长 区
分 生 区
根 冠
二、根系吸水的途径
土壤中水分 根毛 皮层 渗透 扩散 根
共质体途径
内皮层的径向迁移
中柱细胞 导管 质外体途径
（一）渗透性吸水 1 概念 渗透系统（Osmotic system):用半透膜将两种 不同浓度溶液分开构成渗透系统。 渗透作用（osmosis）：水分从水势高的系统 通过半透性膜向水势低的系统移动的现象。
水势（Water potential) 束缚能，自由能，化学势 化学势：1mol物质具有的自由能就是该物质的化学势。 水的化学势： 1mol水具有的自由能就是水的化学势。 • 纯水的自由能最大，水势最高。 • 纯水的水势规定为0。 • 水中的溶质会增加束缚能，降低水的自由能，所以溶 液的水势均小于零，为负值。 • 溶液越浓，水势越低。
水分状态与抗性的关系※ 这两种状态水存在的数量或比例多少直接 与代谢强度和植物的抗性有关。 比例大:溶胶状态，代谢旺盛, 自由水 束缚水
生长较快，抗性小
比例小:凝胶状态，代谢较弱,
生长迟缓，抗性强
思考： 干旱时，自由水/束缚水高抗旱？ 还是自由水/束缚水低抗旱？
三、水分在植物生命活动中的作用 • 1、水的生理作用 • 2、水的生态作用
第一章 植物的水分生理
河北北方学院农林科技学院 植物生理生化教研室
水 是 生 命 之 源 ！
有 收 无 收 在 于 水
• 教学目的和要求 1．本章学习植物对水分的吸收运输散失途径 与机制及植物的节水生物学。 2．了解植物体内水分存在的状态及水分在植 物生命活动中的作用。 3．掌握水势的概念，掌握植物细胞对水分的 吸收 4．掌握根系对水分的吸收 5．掌握植物的蒸腾作用及机理 6. 掌握水分在植物体内的运输途径和动力 7．理解掌握植物的节水生物学及其意义
• 0.01MPa
可忽略不计。
有液泡细胞的水势√
y w= y s + y p
cell水势、渗透势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
0.9 1.0
压力势
水势 渗透势
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
植物细胞相对体积变化与水势、渗透势、
具有液泡的成熟细胞的相对体积（原 生质体积/细胞体积）
1.共质体途径
（apoplast pathway）
2.质外体途径
（symplast pathway）
是指水分从一个细胞的 细胞质经过胞间连丝， 移动到另一个细胞的细 胞质。移动速度较慢。
质壁分离（plasmolysis）：植物细胞由于 液泡失水，原生质收缩而使原生质和细胞壁 分离的现象。 质壁分离复原(deplasmolysis)：发生质壁 分离的细胞再度吸水恢复原状的现象。
质壁分离解决的问题
• 说明原生质层是半透膜 • 判断细胞死活，活细胞才有质壁分离及复原 • 测定细胞渗透势 • 利用质壁分离复原速度确定物质进入细胞的速度
（二）植物细胞的吸胀吸水
吸胀作用：指亲水胶体吸水膨胀的现象。 不同物质吸胀力大小不同， 如：蛋白质 > 淀粉 > 纤维素，吸胀力即衬质势。 干燥种子、根尖、茎尖分生细胞、果实和种子 形成过程中靠吸胀吸水，其水势等于其衬质势， 豆类种子胶体的衬质势可小于100Mpa。
细胞吸水饱和时ψm=0
（三）代谢性吸水
• 自由水（free water）：距离蛋白质胶粒远而
容易自由移动的水。√
自由水
蛋白质
束缚水
自由水和束缚水分布示意图
自由水：
1. 能自由移动； 2. 随温度的上升或下降气化或结冰； 3. 可以作为溶剂； 4. 参与代谢（光合、呼吸、物质运输），含量越高， 代谢越旺盛。 束缚水： 1. 不能自由移动； 2. 0℃时不结冰； 3. 不能作为溶剂； 4. 不参与代谢，可降低代谢强度，增强植物抵抗不 良环境的能力。
1、一般而言，进入冬季越冬作物组织内自由水/束缚 水的比 值： （ ） 。 A、升高；B、降低；C、不变；D、无规律。 2、有一个充分为水饱和的细胞，将其放入比细胞液浓 度低 10 倍的溶液中，则细胞体积： （ ） A、变大；B、变小；C 、不变；D、可能变小，也可能不 变。 3、已形成液泡的植物细胞吸水靠（ ） 。 A、吸涨作用；B 、渗透作用；C、代谢作用；D、扩散作 用。 4、已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原 因是 ： （ ） 。 A、初质势很低；B、衬质势不存在；C、衬质势 很高， 绝对值很小；D、衬质势很低，绝对值很小。 5、植物分生组织的细胞吸水靠（ ） 。 A、渗透作用；B、 代谢作用；C、吸涨作用；D、扩散作 用。 6、将一个细胞放入与其渗透势相等的外界溶液中，则 细胞 （ ） 。 A、吸水；B、失水；C、既不吸水也不失水；D、 既可能 失水也可能保持平衡 。
压力势（pressure potential）
• 压力势：由于细胞壁压力的存在使细胞增加的水势。 • 细胞壁对抗细胞质向外膨胀而产生向内挤压原生质体
的压力，即为压力势，压力势使胞内水势升高，是正
值。
• 质壁分离初始阶段：ψp =0；
• 细胞水分饱和状态 ψp 最大，水分不足ψp变小；
剧烈蒸腾(萎蔫) 时：ψp <0
代谢性吸水：利用细胞呼吸释放的能量使水分透过 质膜进入细胞的过程。
二 细胞间的水分移动
相邻两细胞间的水分移动： 水分由高水势细胞流向低水势细胞。 多个细胞间的水分移动： 由高水势一端流向低水势一端。
1、植物细胞吸水方式有 、 和 。 2、 植 物 细 胞 内 水 分 存 在 的 状 态 有 和 。 3、水孔蛋白存在于细胞的 和 上。水孔 蛋白活化依靠 作用调节。 4、细胞质壁分离现象可以解决下列问 题： 、 和 。 5、自由水/束缚水比值越大，则代谢 ；其比值 越小，则植物的抗逆性 。 6、 一个典型细胞的水势等于 ；具有液泡的细胞 ；干种子细胞的水 势等于 . 7、形成液泡后，细胞主要靠 吸水。 8、风干种子的萌发吸水主要靠 。 9、溶液的水势就是溶液的 。 10、溶液的渗透势决定于溶液中 。 11 、 在 细 胞 初 始 质 壁 分 离 时， 细 胞 的 水 势 等 ，压力势等于 。 12 、 当 细 胞 吸 水 达 到 饱 和 时 ， 细 胞 的 水 势 等 于 ，渗透势与压力 势绝对值 。 13、将一个 ψp=-ψs 的细胞放入纯水中，则细胞的体 积 。 14、相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间 。