植物生理学 第一章植物的水分生理
植物生理学复习资料
植物生理学复习资料植物生理学复习资料第一章植物的水分生理一、名词解释1、水势：指在同温度同压强下每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势的差值。
单位Pa。
2、渗透势Ψs：由于细胞液中溶质的存在引起细胞水势降低的数值，为负值。
3、压力势Ψp：由于细胞壁的压力的存在引起细胞水势变化的数值。
4、衬质势Ψm：有图细胞胶体物质的亲水性和毛细管作用对自由水的束缚而引起水势降低的值，为负值。
5、蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式通过植物体表面散失到外界坏境的过程称为蒸腾作用。
6、蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度而使水分沿导管上升的力量称蒸腾拉力。
作用力>>根压。
7、永久萎蔫系数：当植物刚好发生永久萎蔫时土壤尚存留的含水量。
（占土壤干重的百分数）。
二、简答、填空、判断等（一）2、水在植物生命中的作用（1）水是原生质的主要组分（2）一切代谢物质的吸收运输都必须在水中才能进行（3）水可以保持植物的固有姿态（4）水作为原料参与代谢：水是光合作用、呼吸作用、有机物合成与分解的底物（5）水可以调节植物的体温、调节植物的生存环境3、水势：指在同温度同压强下每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势的差值。
单位Pa。
（1）在任何情况下。
水分流动的方向总是由水势高的地方流向水势低的地方。
（2）典型细胞水势（Ψw）包含三部分：Ψw = Ψs（渗透势）+ Ψp（压力势）+ Ψm(衬质势）成熟细胞则Ψw = Ψs（渗透势）+ Ψp（压力势）（3）当细胞处于质壁分离时：水势= 渗透势；细胞吸水饱和时：水势 = 0.4、植物细胞吸水的方式（1）渗透式吸水（具液泡细胞）（2）吸胀式吸水（无液泡的细胞及干种子、依赖衬质势（3）代谢性吸水（直接耗能）发生频率（1）>（2）>（3）（二）植物根系对水分的吸收1、根系是植物吸水的主要器官，，其中根毛区为主要的吸水区域。
2、根系吸水方式及其动力：根系吸水有主动吸水（根压）和被动吸水（蒸腾拉力）两种形式。
第一章 植物的水分生理-植物生理学(潘瑞炽第7版)
低渗溶液(低 浓度） 纯水中
V>1
ΨP增大 Ψp= -Ψs
Ψw= Ψs +Ψp Ψw = 0
饱和状态，充分膨胀
V=1.5
高渗溶液(高 浓度） 剧烈蒸腾
失水，质壁分离
V<1
Ψp =0 Ψp ＜0
Ψw = Ψs Ψw ＜ Ψs
无质壁分离
V<1
（五）植物细胞间水分的移动
移动方向：高水势处流向低水势,直至两处水势差为零
Ψπ= -iCRT
C-溶液浓度；T-绝对温度；R-气体常数；i-解离系数 注：Ψπ大小决定于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。
压力势（ΨP ）：由于压力的存在而使体系水势改变的值。 一般情况：正值 质壁分离：零 剧烈蒸腾：负值
重力势（Ψg ）：指水分因重力下移与相反力量相等时的力量。 正值 忽略不计
5. 将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自发地 发生质壁分离复原。出现这种现象的原因可能是（ B） A、细胞液浓度下降 B、尿素分子进入液泡 C、细胞壁受到破坏 D、细胞膜受到破坏 6. 口腔炎发炎，大夫常叫病人用盐水漱口，主要原因（D ）？ A.盐水清洁，可把口腔内细菌冲走 B.盐水温度低，细胞不易成活 C.Na+在盐水中有消炎作用 D.细菌在较高浓度的盐水中体内失水而难以生存
（2）若细胞的Ψp＝－ Ψs，将其放入某一溶液中时，则体积不变。
（3）若细胞的Ψw＝Ψs，将其放入纯水中，则体积不变。
（1）不完全正确
（ 2）不正确
（ 3）不正确
3．下列情况会发生渗透作用吸水的是 （C ）。
A．干种子萌发时的吸水 B．水从气孔进入外界环境 C．萎蔫的青菜放进清水中 D.玫瑰枝条插入盛有清水的花瓶中 4．能发生质壁分离的细胞是（B ）。 A．干种子细胞 C．红细胞 B．根毛细胞 D．腌萝卜干的细胞
植物生理学总结
植物生理学总结.第一章植物的水分生理1、植物体内的水分存在形式自由水：参与各种代谢作用，它的含量制约着植物的代谢强度。
自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛。
束缚水：不参与代谢作用，但植物要求低微的代谢强度去度过不良的外界条件，因此束缚水含量与植物抗性大小有密切关系2、水势的概念（必考）水溶液的化学势与纯水的化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商3、渗透作用水分子通过半透膜，由水势高的系统向水势低的系统移动的现象，称为渗透（osmosis）。
4、根系吸水的部分，途径，动力部位：根尖，吸水能力依次为根毛区，根冠，分生区，伸长区。
途径：质外体途径：水分通过细胞壁，细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，所以这种移动方式速度快跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要通过两次质膜，还要通过液泡膜，故称跨膜途径共质体途径：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，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢共质体途径和跨膜途径统称为细胞途径，这三条途径共同作用是根部吸收水分动力：根压、蒸腾拉力。
（根内外水势差产生原因）根压：根系生理活动引起液体从根部上升的压力。
蒸腾拉力：蒸腾作用产生的吸水力。
叶片蒸腾时，气孔下腔附近的叶肉细胞因蒸腾失水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。
蒸腾拉力为主要原因。
5、蒸腾作用的概念、指标（蒸腾系数、蒸腾速率）概念：植物体内的水分以气体状态向外界扩散的生理过程。
指标：蒸腾系数：形成1g干物质所消耗的水分克数。
蒸腾速率：单位时间单位叶面积散失的水量。
蒸腾效率（比率）：形成干物质g / 消耗1Kg水。
6、脱落酸对气孔运动脱落酸促使气孔关闭，其原因是：脱落酸会增加胞质Ca2+浓度和胞质溶胶pH，一方面抑制保卫细胞质膜上的内向K+通道蛋白活性，抑制外向K+通道蛋白活性。
促使细胞内K+浓度减少，与此同时，脱落酸活化外向Cl—通道蛋白，Cl—外流，保卫细胞内Cl—浓度减少，保卫细胞膨压就下降，气孔关闭7、气孔运动的三个学说（1）淀粉－糖互变学说保卫细胞的水势变化是由淀粉糖的变化影响的。
植物生理学2_植物的水分生理
(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
植物生理学答案（1）
植物生理学答案（1）第一章植物的水分生理一、名词解释。
渗透势(solute potential):由于溶液中溶质颗粒的存在,降低了水的自由能而引起的水势低于纯水水势的值,此值为负值.其也称为溶质势.质外体途径(apoplast pathway): 指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动方式速度快。
共质体途径(symplast pathway): 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，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。
渗透作用(osmosis):物质依水势梯度而移动,指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,就是指水分子从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象.蒸腾作用(transpiration): 指水分以气体状态,通过植物体的表面，从体内散失到体外的现象。
二、思考题1、将植物细胞分别放在纯水和1mo l／L蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压力势、水势及细胞体积各会发生什么变化？答：在正常情况下，植物细胞的水势为负值，在土壤水分充足的条件下，一般植物的叶片水势为-0.8～-0.2MPa。
将植物细胞放在纯水中时，纯水的水势为0，故植物细胞会吸水，渗透势、压力势及水势均上升，细胞体积变大。
当吸水达到饱和时，细胞体积达最大，水势最终变为0，渗透势和压力势绝对值相等、符号相反，各组分不再变化。
当植物细胞放于1mo l ／L蔗糖溶液中时，根据公式计算蔗糖溶液的水势（设温度为27 ℃，已知蔗糖的解离系数i＝1）＝-icRT＝-1mol ／L×0.0083L·MPa／（mol·K）×(273+27)K＝-2.49MPa,由于细胞的水势大于蔗糖溶液的水势，因此细胞放入溶液后会失水，渗透势、压力势及水势均减少，体积也缩小，严重时还会发生质壁分离现象。
如果细胞处于初始质壁分离状态，其压力势为0，水势等于渗透势。
植物生理学各章习题及答案.
第一章植物的水分生理一、名词解释1.渗透作用；2.水势；3.吸涨作用；4.根压；5.质外体途径；6.共质体途径；7.内聚力学说；8.蒸腾作用；9.蒸腾速率；10.水分代谢；11.蒸腾系数；12.水分临界期二、填空题1．植物细胞吸水的方式有、和；种子萌发时靠作用吸水，干木耳吸水靠作用吸水；形成液泡的细胞主要靠作用吸水。
2．细胞水势由、和三部分组成。
3．通常认为根压引起的吸水为吸水，而蒸腾拉力引起的吸水为吸水。
4．植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为，它是存在的体现。
5．根系吸水有3条途径：、和。
6．移栽树木时，常常将叶片剪去一部分，其目的是减少。
7．叶片的蒸腾作用有两种方式，分别是和。
8．和的实验可以证明植物细胞是一个渗透系统。
9．降低蒸腾的途径有：减少、降低及使用等。
10.气孔运动机理的三种学说：、和。
三、中英文互译1.water metabolism；2.root pressure；3.water potential；4. mass flow；5.Transpiration；6.蒸腾速率；7.气孔运动；8.伤流；9.水分临界期；10.蒸腾-内聚力-张力学说四、选择题1.当细胞处于质壁分离时。
A．Ψp＝0，Ψw＝Ψp B．Ψp＞0，Ψw＝Ψs＋ΨpC．Ψp＝0，Ψw＝Ψs D．Ψp＜0，Ψw＝-Ψp2.水分临界期是指植物的时期。
A．消耗水最多 B．水分利用效率最高C．对缺水最敏感最易受害 D．不大需要水分3.蒸腾作用的快慢，主要决定于。
A．叶面积的大小 B．叶内外蒸汽压差的大小C．蒸腾系数的大小 D．气孔的大小4.将一个细胞放入与其胞液浓度相等的糖溶液中，则：。
A．细胞失水 B．既不吸水，也不失水C．既可能吸水，也可能失水 D．是否吸水和失水，视细胞压力势而定5.水分在根或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梯度C．相邻活细胞的水势梯度 D．活细胞水势的高低6.植物刚发生永久萎蔫时，下列哪种方法有可能克服永久萎蔫？A．灌水 B．增加光照 C．施肥 D．提高大气湿度7.植物带土移栽的目的主要是为了。
植物生理学植物的水分生理
➢水孔蛋白（AQPs）：一种存在于生物膜上的、分子量为28,000 、具有通透水分功能的内在蛋白。也称之为水通道蛋白。 (图)
第一章 植物的水分生理
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）。
植物从环境中不断吸取水分，以满足正常生命活动的需要。 但是，植物又不可避免地要丢失大量的水分到环境中去。这样就形 成了植物水分代谢的三个过程：植物通过根系吸收水分、水分在植 物体内的运输、植物通过气孔排出水分。(图)
➢ 导管上部呈开放状态，不产生压力，于是水柱就在指向上方 的压力下向上移动。
这样就形成了根压
有人指出：根压是由于根内外皮层存在水势梯度而产生的一种 现象，它可作为根产生水势差的一个量度，但不是一种动力，因 为水流的真正动力是水势差.
2. 被动吸水
动力――蒸腾拉力
➢ 蒸腾拉力（transpirational pull）：指因为叶片蒸腾作用而产 生的使导管中水分上升的力量。（图）
ψw＝ψs＋ψp
Ⅱ.植物细胞吸水达到紧张状态 ψw＝0,ψs = -ψp 体积最大 , 细胞吸水能力最小。
Ⅲ.植物细胞初始质壁分离状态 ψw ＝ψs,ψp＝0 体积最小，细胞吸水能力最大。
Ⅳ.植物细胞水为蒸汽状态 ψp＜0, ψw≤ψs＋ψp
三、相邻细胞间水分的运转
相邻细胞的水分移动方向决定于两细胞间的水势差异，
或边缘的水孔向外溢 出液滴的现象。
✓吐水现象可作为根 系活动的生理指标， 并能用以判断植物苗 长势的强弱。 ★
《植物生理学》习题集答案
第一章植物的水分生理一、名词解释1.水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
2.水势：每偏摩尔体积水的化学势差，符号øw。
3.渗透势：由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值，符号øð。
用负值表示，又称溶质势（øs）。
4.压力势：由于细胞壁压力的存在而增大的水势值，一般为正值，符号øｐ。
5.衬质势：由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值，以负值表示，符号øm。
6.内聚力学说：又称蒸腾流－内聚力－张力学说。
即以水分的内聚力来解释水分沿导管上升的原因的学说。
7.自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
8.束缚水：靠近胶粒而被束缚，不易自由流动的水分。
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。
10.吸胀作用：亲水胶体吸水膨胀的现象。
11.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。
12.渗透性吸水：（见渗透作用）13.吸涨性吸水：（见吸胀作用）14.水通道蛋白：存在于生物膜上的一类具有选择性、高效运转水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白。
15.吐水：从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。
16.伤流：从受伤或折断的植物器官、组织或伤口溢出液体的现象。
17.根压：植物根部的生理活动使液流从根部上升的动力。
18.蒸腾拉力：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。
19.蒸腾作用：水分以气体状态通过植物体表面从体内散发到体外的现象。
20.蒸腾速率：又称蒸腾强度。
指植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水分量（g/dm2/h）。
21.蒸腾效率：植物每消耗1kg水时所形成的干物质量（g）。
22.蒸腾系数：植物制造1g干物质所需消耗的水分量（g），又称为需水量。
23.小孔扩散律：气孔通过多孔表面的扩散速率不与其面积成正比，而与小孔的周长成正比的规律。
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扩
集
散
流
水分跨膜移动途径示意图
◇ 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。 ◇水孔蛋白广泛分布于植
物各个组织。
◇ 功能：依存在的部位不同而有所不同。
二、水对植物的生理生态作用 生理作用：
1、水是原生质的主要组分 2、水直接参与植物体内重要的代谢过程 3、水是物质吸收、运输的良好介质 4、水保持植物的固有姿态 5、细胞的分裂和生长需要足够的水
生态作用： 1、调节植物体温 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 2、水对可见光有良好的通透性 3、水可调节对植物的生存环境
For example： ➢ 越冬植物组织内自由水／束缚水比例减低，束缚水 的相对量增高，植物生长极慢，但抗逆性很强。 ➢ 在干旱条件下，植物体内的束缚水含量也相对提高， 所以旱生植物生长缓慢，抗旱性强。 ➢ 当自由水降低到很低水平时，原生质由原来的溶胶 状态转变为凝胶状态，例如，风干的种子，代谢活动 几乎观察不到，这时的抗逆性也最强。
第二节 植物细胞对水分的吸收
观察现象
蔗糖溶液
?
H
半透膜
水
一、植物细胞对水分的吸收
吸水方式： 1.扩散
2.集流 3.渗透吸水
渗透作用(osmosis)
Diffusion
direct movement from a region of high concentration to a region of lower concentration
生长在向阳、干燥环境中的植物含水量高。 一天之中，植物在早晨的含水量大于中午。 所以，植物体内的含水量与植物生命活动有密切
关系，生命活动旺盛的部位，含水量就高。
B. relative water content： 相对含水量为植物实际含水量占水分饱和时含
水量的百分率，可用下式表示：
RWC（%）= Wact/Wa 上式中Wact表示叶的实际含水量；Wa表示 叶在水分饱和时的含水量
生产上用相对含水量（通常relative water contain RWC）作为作物是否需要灌溉的指标。
2 存在状态：束缚水和自由水
束缚水（bound water）：被原生质组分 吸附，不能自由移动的水分。
自由水（free water）：不被原生质组分 吸附，可自由移动的水分。
亲水物质
被吸附的水分子
Solutes move in vascular tissue is mainly by bulk flow
2、水集流通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进 入细胞
水孔蛋白：是一类具有选择性地、
高效转运水分的膜通道蛋白。
水孔蛋白的单体是中间狭窄的四聚体，呈“滴漏” 模型。每个亚单位的内部形成狭窄的水通道。水 孔蛋白的活性是被磷酸化调节的。
▽ 维管束薄壁细胞中：可能参与水分长距离 的运输，参与调节整个细胞的渗透势。
▽ 根尖的分生区和伸长区中：有利于细胞生 长和分化，
▽ 分布于雄蕊、花药：可能与生殖有关
3 Osmosis absorption by plant cell
3.1 Free energy, chemical potential and water potential bound energy and free energy: ➢ free energy ：体系内能用于做功的能量。严格讲是 在恒温恒压下，体系能够做最大有用功的那一部分能 量，它是体系的固有性质。 ➢ bound energy：相对自由能，体系中不能用于做有 用功的能量。
it is accomplished through the random thermal motion driven by concentration differences
1、单个水分子通过膜脂 双分子层的间隙进入细胞
Bulk flow
(mass flow) pressure
driven (gravity or pressure)
第一章 植物的水分代谢
第一节 水在植物生活中的重要性 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 植物体内的水分运输
第六节 合理灌溉的生理基础
没有水就没有生命 “有收无收在于水”
Water
deficiency
is a principal limiting factor in crop production worldwide.
1. Water content A. Water content:
是指植物所含水分的量占鲜重的百分数。 Plant types：
水生植物的含水量在90％以上； 中生植物含水量一般为40%～90%； 旱生（沙漠）植物含水量可低达6％。 肉质植物含水量高于草本植物， 而草本植物的含水量一般高于木本植物。
水是生命起源的先决条件,没有水就没有生命, 也就没有植物。植物的水分代谢包括：
Water disperse Water utilize Water transport Water absorption
水
分
的
的
的
的
吸
运
利
散
收
输
用
失
第一节 水在植物生活中的重要性
一、植物的含水量及其存在状态
Plant organs: 生长点、根尖、幼嫩茎等含水量达90%以上; 根、茎为50～80%； 叶为80～90%； 果实为85～95%； 种子为5～15； 休眠芽为40%。 凡是生命活动越旺盛的部分，含水量也越高。
Growth environments： 凡是生长在阴蔽、潮湿环境中的植物，其含水量比
➢ Ratio of free water and bound water
细胞内的水分状态不是固定不变的，随着代谢的变化， free water / bound water比值亦相应改变。
free water / bound water的比值增加时，植物细胞原生 质体处于溶胶(sol)状态，代谢活动旺盛，生长快，但抗逆性 弱；自由水/束缚水的比值减少时，植物细胞原生质常趋于 凝胶(gel)状态，代谢活动减弱，生长变慢，但抗逆性却增强。