第一章 植物的水分代谢
植物的水分代谢
0.2
37.8
2、水分的迁移方式
扩散（diffusion） 物质从高浓度(高化学势)的区域向低浓度(低化学势)区域自发的 转移称为扩散。 动力：两点间的化学势差(浓度差)。 对于短距离的物质运输有效。不适用于长距离运输。
渗透(osmosis)
当溶液被膜分开为两个部分时，溶质无法跨膜运输，溶剂的跨膜 扩散称为渗透。 渗透动力：膜两侧的水势差。 这是水分进入细胞的主要形式。
1.水分的生理作用
1）水是植物细胞原生质的重要组分
2）水是植物体内代谢过程的反应物质
3）水是植物各种生化反应和物质运输的介质 4）水使植物保持挺立的姿态 5）细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水
•正常代谢的组织原生质呈溶胶状态；代谢弱的干种子，原生质呈凝胶状态。
2.水对植物的生态作用：
1)水是植物体温调节剂
处在强烈蒸发环境中的细胞ψP会成负值？
• 因为植物细胞壁的表面蒸发失水，原生质和液泡中的一部分水分 就外移到细胞壁中去。但这时并不发生质壁分离。在强烈的蒸发 环境中, 细胞壁内已经没有水分了，原生质体便与细胞壁紧密吸 附而不分离。所以在原生质收缩时，就会拉着细胞壁一起向内收 缩。由于细胞壁的伸缩性有限，所以就会产生一个向外的反作用
用质壁分离现象解决下列几个问题(P13)：
1、鉴定细胞死活
2、测定细胞的渗透势
3、观察物质透过原生质的难易程度 4、证明植物细胞是渗透系统
低水势
常态
纯水
细胞水势、溶质势、压力势与细胞体积的关系
• 问题：
（1）甲、乙两细胞，甲放在0.4M的蔗糖溶液中，充分平衡后， 测得其渗透势为-0.8RT；乙放在0.3M的NaCl溶液中，充分平
饱和含水量
植物生理学第1章 水分代谢
3、细胞间的水分移动
土壤水势>植物根水势>茎木质部水势>叶片水势>大气水势
4、水分在植物体内的迁移方式 迁移方式主要有两种：集流和扩散
（1）扩散：是物质分子（包括气体分子、水分子、 溶质分子等）从高浓度区域向低浓度区域转移，直 到分布均匀的现象。水分子可以从高水势区域向低 水势区域扩散，但比较慢。 （2）集流：是在外力的作用下，大量水分子快速运 动的现象。如导管的输水作用。 （ 3）渗透作用（osmosis)：是指液体通过半透膜进 行扩散的现象，是扩散作用的一种特殊形式。
渗透作用（ osmosis) ：是指水分从水势高的系 统通过半透膜向水势低的系统进行扩散的现象， 是扩散作用的一种特殊形式。
图1.2 渗透作用示意图
稀溶液的渗透势可用范特· 霍 夫 （ Vant Hoff）计算渗透压的公式来计算： ψs=ψπ=-iCRT
式中 i为溶质的解离系数； C为溶质的体 积 摩 尔 浓 度 （ mol· L-1 ） ； R 为 气 体 常 数 (0.0083dm3· Mpa· mol-1· K-1) ； T 为绝对温度 (K) 。 对于一个开放系统来说，在常温常压下， 溶液的水势就等于其渗透势。
土壤中的水分是以集流的方式向根部移
动。水分移动的速率与土质有关。
农业的节水灌溉
微灌技术：有微喷灌、滴灌、渗灌及微管灌等。 将灌溉水加压、过滤，经各级管道和灌水器具灌水于 作物根际附近。微灌技术具有以下优点: (1) 微灌技术的节水效益更显著。与地面灌溉相比， 可节水 80％～ 85 ％ .(2) 同时微灌可以与施肥结合，利 用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补 充作物需要的水分和养分，增产效果好。 (3) 微灌可 以使土壤疏松、保持颗粒状。（ 4）微灌使地表干燥， 不利于杂草生长。
植物的水分代谢解读
质壁分离（plasmolysis):植物细胞由于液泡失水而是 原生质体和细胞壁分离的现象 质壁分离的复原（deplasmolysis)
第二节 植物细胞对水分的吸收
4、细胞的水势
水势就是水的化学势。水流动需要能量，水用于做功的能量大小的 量度用水势来表示。一个系统中物质所含的能量可分为束缚能和自 由能两部分。束缚能是在恒温、恒压下不能做功的能量，而自由能 是在恒温恒压下用于做功的能量。只有自由能可用来做功，水只能 延着能量减小的方向移动，即从水势高向水势低的方向移动。
重力势ψ
g
：是水分因重力下移而引起水势降低的
力量，其大小取决于参考状态下水的高度（h）、
水的密度和重力加速度。
植物细胞水势的组分：
一个典型细胞的水势是由溶质势、压力
势、衬质势和重力势所组成。
ψ w =ψ
s
+ψ
p
+ψ
m
+ψ
g
对已形成中央大液泡的成熟植物细胞
来说，由于原生质仅为一薄层，液泡内的
大分子物质又很少，衬质势 ψ 为 ψ w =ψ 质势 ψ
水势的单位：兆帕（ MPa ）、帕（ Pa ）、巴
(bar)、大气压(atm)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105 帕
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
Ψp Ψw
Ψs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势 可用于判断水分迁移的方向。如：
1.
相邻细胞的水分转移：水分由水势高的细胞沿水势梯度流向 水势低的细胞。 植物体内的水分转移：植株地上部分的水势低于根系，故根 系水分可向地上部分运转。
植物生理学复习思考题答案
一、名词解释第一章植物的水分代谢1.水势：每偏摩尔体积的水的化学势称为水势。
2.渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。
对于水溶液而言，是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。
3.蒸腾作用：植物体内的水分以气态从植物体表散失到大气中去的过程。
4.蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，指植物在单位时间内、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
第二章植物的矿质营养1.溶液培养：在含有全部或部分营养元素溶液中培养植物的方法2.载体运输学说：质膜上的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。
第三章植物的光合作用5.光合作用：通常是指绿色细胞吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
从广义上讲，光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
6.双光增益效应或爱默生增益效应：在用远红光照射时补红光(例如650nm的光)，则量子产额大增，比用这两种波长的光单独照射时的总和还要高。
这种在长波红光之外再加上较短波长的光促进光合效率的现象被称为双光增益效应，因这一现象最初由爱默生(Emerson)发现的，故又叫爱默生效应。
7.光合磷酸化：光下在叶绿体把ADP与无机磷合成ATP，并形成高能磷酸键的过程。
8.光补偿点：同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程释放的CO2等量时的光照强度。
9.光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气释放CO2的过程，由于这种反应仅在光下发生，需叶绿体参与，并与光合作用同时发生，故称作为光呼吸。
因为光呼吸的底物乙醇酸和其氧化产物乙醛酸，以及后者经转氨作用形成的甘氨酸皆为C2化合物，因此光呼吸途径又称为C2循环。
第四章植物的呼吸作用1.呼吸商：简称RQ，指植物在一定时间内，呼吸作用所释放的CO2的量与吸收的O2的量的比值。
2.温度系数：是指在生理温度范围内，温度每升高10 ℃所引起呼吸速率增加的倍数。
植物的水分代谢.
第二节 植物细胞对水分的吸收
细胞吸水有三种方式： 吸胀作用吸水（形成液泡前） 渗透性吸水（形成液泡后） 代谢性吸水（形成液泡后）
一、植物细胞的渗透性吸水
1、扩散和渗透作用 扩散是物质分子从高浓度向低浓度转移，直到均匀分布的现象。 渗透作用是扩散作用的特殊形式，是水分通过半透性膜的扩散作用。 半透性膜的特点是：
1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105 帕
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5
1.0
0.5
Ψp
0
-0.5
-1.0 -1.5
Ψw
-2.0 -2.5
Ψs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势 可用于判断水分迁移的方向。如：
ψw =ψs +ψp 没有形成液泡如风干种子的细胞，衬 质势ψm 可达-100MPa，渗透势ψs和压力 势ψp很小，可忽略不计，所以它们的细胞 水势可表示为：
ψw =ψm
水势的大小和单位：
纯水的水势(ψw0)最大ψw0=0，植物细胞的 水势都为负值。
水势的单位：兆帕（MPa）、帕（Pa）、巴 (bar)、大气压(atm)。
内皮层（凯氏带）阻碍了水通过。内皮层通道自保就是一个具有选 择性的膜，对根中水分运转其调控作用
2）蒸腾拉力—被动吸水
蒸腾拉力（transpirational pull）：由于蒸腾作用产生的一系 列水势梯度使导管中水分上升的力量。主要动力
3 根系吸水的影响因素 A) 植物本身因素
1) 根系发达程度： 根系密度（root desity): cm/cm3
μw-μw0
第一章 植物的水分代谢
(2)压力势(pressure potential) 由于压力的存在而使体系水势改变的 数值，用ψ p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。
渗 透 装 置
图1－1 渗透现象
1.实验开始时
2.由于渗透作用纯水通过 选择透性膜向糖溶液移动， 使糖溶液液面上升。
经过一段时间后，由于水分子可以自由通过 半透膜，而蔗糖分子不可以。单位体积内，清水 中水分子数多于蔗糖分子中的，数多。故而导 致蔗糖溶液的液面升高。
3 关于气孔蒸腾的试验
试验当天：
试验三天后：
4.蒸腾作用的生理意义
运输动力 降温 气体交换 提高空气湿度，调节气候， 防止干旱
5
蒸腾作用的影响因素
5.1 内部因素
1）气孔频度（气孔数/cm2） 2）气孔大小 3）气孔开度
5.2 外部因素
1）光照 2）空气相对湿度 3）温度 4）风速
第四节 植物体内水分的运输
一、水分运输的途径：
土壤水分 木质部 薄壁细胞 叶肉 细胞 气孔 下腔 根毛 茎的 导管 皮层 叶脉 导管 内皮层
气孔
大气
Evaporation
Water molecules are “sticky”
Cohesion
Uptake
二、
水分运输的速度
不同植物、不同部位、不同环境都会影响 水分的运输速度
二.植物细胞吸水的途径
植物生理学精要1、2章
第一章 植物的水分代谢 一、名词解释： 植物的水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢 水势：（ψw 或φw ）：在一个系统（溶液）中，水的化学势与相同温度压力下纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积。
1bar=105Pa = 0.1MPa = 0.987atm水势的单位是压强单位，帕斯卡（Pa ）、大气压（atm ）、巴（bar ）渗透作用：水分子通过半透膜扩散的现象，是扩散作用的一种特殊形式。
渗透压：渗透作用所形成的流体静压叫渗透压渗透吸收：依赖渗透作用的吸水方式为渗透吸水植物根系的主动吸水：由植物根系生理活动而引起的吸水过程称为主动吸水质外体途径：水分通过质外体进入根内部质外体是指由细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管的空腔组成的体系。
根中的质外体被内皮层凯氏带分隔成两个区域：外部质外体和内部质外体。
共质体途径：土壤水分通过共质体进入根内部导管共质体是指由胞间连丝把一个个生活细胞的原生质体连成一体的体系。
水分在共质体内运输时需要跨膜，移动阻力较大。
植物根系的被动吸水：由蒸腾作用产生的水势梯度而引起根的吸水称为被动吸水 吸胀吸水：依赖于低的衬质势而引起的吸水称为吸胀吸水。
蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程称为蒸腾作用二、知识点：植物的水分代谢包括哪些内容？水分的吸收→水分的运输→水分的利用→水分的散失自由水/束缚水的生理意义？是衡量植物代谢强弱和抗性强弱的生理指标之一。
二者比值越大代谢越旺盛；反之，抗性越强。
溶液水势高低与溶液浓度的关系？纯水的水势为零，其他任何溶液的水势为负值。
溶液浓度愈大，水势值愈小。
若体系存在水势差，则发生水分子转移，水分总是从水势高处向水势低处移动，直至两处水势差为0。
植物细胞水势的组成？溶质势、重力势、衬质势和压力势（帕）Pa N/m J/m mol m mol J 23131===⋅⋅=--w ψ溶液渗透压与浓度的关系？水分移动方向与渗透压的关系？ψs =ψπ=－π=－iCRT溶液越浓=渗透压越大=水势越低。
植物生理学第01章 植物的水分代谢
第一章植物的水分代谢本章内容提要水是植物生命的基础。
植物水分代谢包括水的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸水有三种方式：渗透吸水、吸胀吸水和代谢性吸水，以渗透吸水为主。
根系是植物吸水的主要器官，吸水的主要区域为根毛区，吸水的方式有主动吸水和被动吸水，其吸水动力分别为根压和蒸腾拉力。
蒸腾拉力是植物主要的吸水动力。
水分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉力—内聚力克服水柱张力的结果。
植物主要通过叶片蒸腾散失水分，具有重要生理意义。
气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。
蒸腾速率与气孔的开闭关系很大。
气孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。
许多外界因子能调节气孔开闭。
作物需水因作物种类不同而异，一般而论，植物的水分临界期是花粉母细胞四分体形成期，合理灌溉要综合考虑土壤含水量、作物形态指标及生理指标。
灌溉的生理指标能即使反映植物体内的水分状况，是较为科学的。
第一节水分在植物生命活动中的作用一、植物体内的含水量不同植物的含水量不同；同一种植物生长在不同的环境中含水量也有差异；在同一植株中不同器官和不同组织的含水量也不同。
二、水对植物的生理作用1、原生质的主要组分。
原生质一般含水量在70%～90%以上，这样才可使原生质保持溶胶状态，以保证各种生理生化过程的进行。
如果含水量减少，原生质由溶胶变成凝胶状态，细胞生命活动大大减缓（例如休眠种子）。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。
3、多生化反应和物质吸收、运输的良好介质。
植物体内绝大多数生化过程都是在水介质中进行的。
水分子是极性分子，参与生化过程的反应物都溶于水，控制这些反应的酶类也是亲水性的。
各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配，以及无机离子的吸收和运输在水介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有大量的水分，维持细胞的紧张度，因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。
3、分裂和延伸生长都需要足够的水。
植物的水分代谢
第一章植物的水分代谢1.1 植物的含水量 70%~90%1.2 水分的生理作用（1）水是原生质的主要成分。
原生质含水70~90%，失水使原生质由溶胶变成凝胶，再失水则使胶体破坏，细胞代谢紊乱或死亡。
（2）水是各种代谢的原料（或称反应物）。
（3）水是物质代谢、吸收、运输的介质。
（4）水可以维持细胞的紧张度，使植物保持固有姿态。
（5）水对调节植物体温和环境小气候有重要作用（生态作用）。
1.3 植物体内水分存在的状态植物的生命活动不仅与含水量有关，也受水分在植物体内的存在状态的影响。
植物体内的水分通常有两种存在状态，即束缚水和自由水。
Bound water：距原生质胶体较近，被胶粒吸附不易流动的水分。
Free water：距原生质胶粒较远而能自由移动的水分。
Section 2 Absorption of water by cells植物细胞吸收水分有三种方式：吸胀吸水(Imbibition)：依靠亲水胶体的吸胀力而吸收水分的作用。
渗透吸水(Osmotic absorption of water)：植物通过渗透作用进行的一种吸水方式。
代谢吸水(metabolic absorption of water)：利用呼吸放能使水分经膜进入细胞的过程。
物细胞没有形成液泡以前，主要靠吸胀作用吸水，种子胚细胞靠吸胀吸水；液泡形成后，主要靠渗透吸水；代谢性吸水指依靠能量来吸水。
渗透吸水是细胞的主要吸水方式。
2.1 Osmotic absorption of water (渗透吸水)渗透吸水不需细胞提供能量，但水分移动是需能的，那么，能量从何而来？2.1.1 水势（water potential）.水势：每偏摩尔体积水的（相对）化学势。
记作ψw但是，物质的化学势的绝对值是不易测定的，水的化学势当然亦如此。
我们常说的水的化学势实际上是体系中水的化学势与同温同压下纯水的化学势之差。
那么，水势就是体系水的化学势与纯水的化学势差除以偏摩尔体积所得的商，即：ψw= (μw－μ0w)/v w = △μw/v w水势的单位：帕斯卡（Pa）、巴。
植物生理学——植物的水分生理
二、集流（P11图1-1）
集流：指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。
水孔蛋白：具有选择性，高效运转水分的膜通道蛋白。单体 是中间狭窄的四聚体呈“呈滴漏”模型。活性由磷酸化调节 （如丝氨酸残基磷酸化）
三、渗透作用
（一）、自由能和水势 根据热力学原理：系统中物质的总能=束缚能(bound energy )+自由能（freeenergy）。 （1）、自由能——在温度恒定条件下用于做功的能量。 （2）、束缚能——在温度恒定条件下不能用于做功的能量。 （3）、化学势（chemical potential）——1mol物质的自由 能。用来描述体系中各组分参与化学反应的本领及转移的潜 在趋势(或所需的能量)。衡量水反应或转移能量的高低可用水 的化学势(水势)表示。 （4）、水势(water potential)——就是每偏mol体积水的化 学势。就是说水溶液的化学势与同温同压同一系统中的纯水 的化学的化学势之差，除以水的偏mol体积所得的商。
图1-1亲水胶体与水层示意
量）； 2．水是代谢过程的反应物；光合、呼吸、有机物 的分解合成都有水的参与 3．水是生命活动的的介质；水是植物对矿质吸收 和运输溶剂。 4．水能保持植物固有姿态； 5．水可以调节植物体温。 水的比热、汽化热高，环境温度剧烈变化时， 植物体温变化不大； 植物的蒸腾作用还会散发大量 的热，因此，植物在烈日下不会被灼伤。
（1） 渗透理论： 内皮层的作用： 根系主动吸收的无机离子进入共质体达中柱内 的活细胞。这样导管周围的活细胞在代谢过程 中不断向导管分泌有机离子和有机物，使其水 势下降，而附近细胞的水势较高。因而水分就 不断通过渗透作用进入导管，依次向地上部分 运输。这样就产生一种静水压力，即根压。 （2）代谢理论：认为呼吸作用所产生的能量 参与根系的主动吸水过程。当外界温度降低时、 氧分压下降、呼吸作用抑制剂存在时根压、伤 流或吐水会降低或停顿。
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2.2 植物体内水分状态与代谢的关系
1) 束缚水一般不参与植物的代谢反应.植物某些细胞和 束缚水一般不参与植物的代谢反应. 器官主要含束缚水时,则代谢活动非常微弱, 器官主要含束缚水时,则代谢活动非常微弱,如越冬植 物的休眠和干燥种子,仅以极弱的代谢维持生命活动, 物的休眠和干燥种子,仅以极弱的代谢维持生命活动, 但抗性却明显增强,能度过不良的逆境条件; 但抗性却明显增强,能度过不良的逆境条件; 2) 自由水主要参与植物体内的各种代谢反应.其含量多 自由水主要参与植物体内的各种代谢反应. 少还影响代谢强度,含量越高,代谢越旺盛; 少还影响代谢强度,含量越高,代谢越旺盛; 3) 自由水/束缚水的比值可作为衡量植物代谢强弱和抗 自由水/ 性的生理指标之一. 性的生理指标之一.
水分.swf 移水分 .
第三节 植物根系对水分的吸收
1 根系吸水的途径1.exe 1.exe
1)质外体途径:水分经胞壁和细胞间隙移动,不越膜,移动快 质外体途径:水分经胞壁和细胞间隙移动,不越膜, 共质体途径: 2)共质体途径:水分依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一细胞 跨膜途径: 水分从一个细胞移动到另一个细胞,要经两次膜. 3)跨膜途径: 水分从一个细胞移动到另一个细胞,要经两次膜. 有研究表明,水分在细胞膜内的移动又有两种方式: 有研究表明,水分在细胞膜内的移动又有两种方式:一是单个水 分子直接越膜 二是经过一种膜通道蛋白——水孔蛋白进行 直接越膜, 水孔蛋白进行 分子直接越膜,二是经过一种膜通道蛋白 水孔蛋白 1.exe 1.exe
3 渗透性吸水的原理------水势 渗透性吸水的原理------水势
3.1 溶液的水势
A) 红墨水扩散现象
自由能( 用于作功的能量) 化学势: 摩尔物质的自由能. 摩尔物质的自由能 自由能(可用于作功的能量). 化学势:1摩尔物质的自由能.
B) 水势的概念
水势( 水势(water potential,ψw) , -----某一系统中水的化学势与处于相同温度和压力的纯水 的化学势之差,除以水的偏摩尔体积所得的商.它是 的化学势之差, 水分转移本领大小的指标. 水分转移本领大小的指标.
3.2 典型植物细胞的水势
对于一个典型的植物细胞,其水势由 部分组成 部分组成, 对于一个典型的植物细胞,其水势由3部分组成,即: 水势=渗透势 衬质势 水势 渗透势+衬质势 压力势 渗透势 衬质势+压力势 渗透势( 渗透势(osmotic potential,ψπ):溶液中溶质颗粒的存在而 ,
引起的水势降低值.用负值表示.亦称溶质势(ψs). 引起的水势降低值.用负值表示.亦称溶质势(
管,其两端与内质根系吸水的动力
根压( 根压(root pressure):植物根部的生理活动使液流从 pressure) 根部上升的压力.伤流和吐水可证明根压的存在 根部上升的压力.伤流和吐水可证明根压的存在1.exe 蒸腾拉力( pull) 蒸腾拉力(transpirational pull):由于蒸腾作用产生的 一系列水势梯度使导管中水分上升的力量.主要动力. 一系列水势梯度使导管中水分上升的力量.主要动力.
压力势( 压力势(pressure potential,ψp):由于细胞壁压力的存在 ,
而增加的水势值.一般为正值.初始质壁分离时, 而增加的水势值 .一般为正值 . 初始质壁分离时, ψp 为 0,剧 , 烈蒸腾时, 会呈负值. 烈蒸腾时,ψp会呈负值. 细管对自由水束缚而引起的水势降低值,以负值表示. 细管对自由水束缚而引起的水势降低值,以负值表示.
第二节 植物细胞吸收水分
1 植物细胞吸收水分的主要方式
渗透性吸水:借助渗透作用, A) 渗透性吸水:借助渗透作用,即水分从水势高 的系统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸 最主要方式) 水(最主要方式)半透膜演示.swf . 代谢性吸水:利用细胞呼吸释放出的能量, B) 代谢性吸水:利用细胞呼吸释放出的能量,使 水分经过质膜进入细胞的过程. 水分经过质膜进入细胞的过程. 吸涨性吸水:亲水性胶体物质吸水膨胀的现象. C) 吸涨性吸水:亲水性胶体物质吸水膨胀的现象.
3 根系吸水的影响因素
A) 植物本身因素
1) 根系发达程度 2) 根系活力强弱 3) 根系细胞水势
B) 土壤条件
1) 可用水分多少 2) 通气状况 3) 温度 4) 土壤溶液浓度
第四节 植物的蒸腾作用
1 蒸腾作用的概念 蒸腾作用( ):水分以气态方 蒸腾作用(transpiration):水分以气态方 ): 式从植物体的表面散失的过程. 式从植物体的表面散失的过程. 2 蒸腾作用的部位与方式 枝,果——皮孔蒸腾 皮孔蒸腾 叶片——角质层蒸腾 角质层蒸腾 叶片
没有水就没有生命 有收无收在于水" "有收无收在于水"
第一节 植物对水分的需要
1 植物的含水量1.exe 2 植物体内水分存在的状态
2.1 自由水和束缚水的概念 water): ):距离胶粒较远而可以 1)自由水(free water):距离胶粒较远而可以 自由水( 自由流动的水分. 自由流动的水分. water) 2)束缚水(bound water):靠近胶粒而被胶粒 束缚水( 束缚不易流动的水分. 束缚不易流动的水分.
光照 保卫细胞进行 光合作用 [CO2]降低 降低 淀粉 水解 EMP PEP + HCO3- PEPC 苹果酸
光活化H+-ATPE 光活化
呼吸作用
光合磷酸化
氧化磷酸化
pH升高 升高 ATP
糖,苹果酸,K+,Cl苹果酸, 保卫细胞水势下降 向周围细胞吸水, 向周围细胞吸水,膨压升高 气孔张开 排出 H+
叶片内部低的CO ◇ CO2:叶片内部低的 2分压可使气孔 张开,高的CO 则使气孔关闭. 张开,高的 2则使气孔关闭.温度和光 照很可能是通过影响叶内CO2浓度而间接 照很可能是通过影响叶内 影响气孔开关的. 影响气孔开关的. 温度: ◇温度:在一定温度范围内气孔开度一般 随温度的升高而增大. 随温度的升高而增大.在25℃以上时气 ℃ 孔开度最大,30-35℃时开度会减小. 孔开度最大,30-35℃时开度会减小.低 温下开度减小或关闭. 叶片含水量: ◇ 叶片含水量:白天剧烈蒸腾时失水过 气孔关闭.雨天叶片含水过多, 多,气孔关闭.雨天叶片含水过多,表面 细胞体积膨大,挤压保卫细胞, 细胞体积膨大,挤压保卫细胞,使气孔关 叶片水势降低时气孔开度减小或关闭. 闭.叶片水势降低时气孔开度减小或关闭.
3 植物体内水分的生理生态作用
1)水是细胞质的主要成分(含水量一般达 %-90%); 水是细胞质的主要成分(含水量一般达70% % 2)水分是代谢过程的反应物质和产物(光合,呼吸等); 水分是代谢过程的反应物质和产物(光合, 3)细胞分裂及生长都需要水分; 细胞分裂及生长都需要水分; 4)水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂; 水分是植物对物质吸收 运输及生化反应的溶剂; 吸收和 及生化反应的溶剂 5)水分能使植物保持固有的姿态(维持细胞紧张度); 水分能使植物保持固有的姿态( 6)调节植物体温及其大气湿度,温度等(蒸腾失水). 调节植物体温及其大气湿度,温度等(
水通道 水分子 水分跨膜移动途径示意图 类脂
几个相关的概念
质外体:是一个开放性的连续自由空间,包括细胞 是一个开放性的连续自由空间,
壁,胞间隙及导管等. 胞间隙及导管等.
共质体:是通过胞间连丝把无数原生质体联系起来
形成的一个连续的整体. 形成的一个连续的整体.
胞间连丝:是贯穿胞壁的管状结构物内的连丝微
渗透作用(osmosis):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. 纯水 糖水 半透膜
植物细胞就是一个渗透 系统 成熟细胞的原生质层 (原生质膜,原生质和 液泡膜)相当于半透膜. 液泡液,原生质层和 细胞外溶液构成了一个 渗透系统.
2 吸涨性吸水的特点
1) 吸涨性吸水主要发生在细胞形成液胞之前 (如干种子和分生细胞等); 干种子和分生细胞等 2) 由于蛋白质,淀粉和纤维素三者的亲水性依 由于蛋白质, 次递减,故含蛋白质较多的豆类种子 豆类种子吸涨现 次递减,故含蛋白质较多的豆类种子吸涨现 象最为显著. 象最为显著.
第一章 植物的水分代谢
教学目标
★ 了解水分在植物体内存在的状况及其主要生理 生态作用; 生态作用; 掌握植物细胞和根系对水分吸收的主要规律; ★ 掌握植物细胞和根系对水分吸收的主要规律; 了解蒸腾作用的生理意义与影响因子; ★ 了解蒸腾作用的生理意义与影响因子; 了解植物体内水分运输的特点及机理; ★ 了解植物体内水分运输的特点及机理; 弄清作物合理灌溉的生理基础. ★ 弄清作物合理灌溉的生理基础.
(2)K+积累学说 光下 光合磷酸化产生ATP 活化H+-ATPE 分解ATP 分泌H+到细胞壁的同时,把外面的K+ H K 吸进保卫细胞, Cl也伴随进入,与苹 果酸根共同平衡K+的电性 Ψw下 降 吸水膨胀 气孔打开
(3)苹果酸代谢学说 光下 保卫细胞光合作用 [CO2] 降低 pH 升高 PEPC活性增 强 OAA ( HCO3- + PEP 苹果酸) ) Ψw降低 细胞吸水膨胀 气孔打开
衬质势( 衬质势(matric potential,ψm):细胞胶体物质亲水性和毛 ,
质壁分离与质壁分离复原:
质壁分离现象可以解决下列问题: 1,说明原生质层是半透膜 2,判断细胞死活 3,测定细胞的渗透势 4,观察物质通过细胞的 观察物质通过细胞的 速率. 速率.
3.3 水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转, 水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转, 故水势可用于判断水分迁移的方向 判断水分迁移的方向. 故水势可用于判断水分迁移的方向.如:
气孔运动机理
◆ 影响气孔运动的因素 影响光合作用, 影响光合作用,叶子水分状况的因素 等均可影响气孔运动. 等均可影响气孔运动. 内生昼夜节律: ◇ 内生昼夜节律:随一天的昼夜交替而开 闭. 光照:光诱导气孔开放(一些植物除外 一些植物除外), ◇ 光照:光诱导气孔开放 一些植物除外 , 不同波长的光对气孔运动有着不同的影响, 不同波长的光对气孔运动有着不同的影响, 蓝光和红光最有效(与光合作用相似 与光合作用相似). 蓝光和红光最有效 与光合作用相似 . 光促进光合作用,促进苹果酸的形成, 光促进光合作用,促进苹果酸的形成, 促进K 促进 +和Cl-吸收等