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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 植物代谢规律 学习任务： 水分代谢 植物及植物生理精品课程课题组 植物的水分代谢 教学目标 知道：水分在植物体内存在的状况及其主要生理 生态作用； 植物细胞和根系对水分吸收的主要规律； 蒸腾作用的生理意义与影响因子； 植物体内水分运输的特点及机理； 应用：作物合理灌溉的生理基础。 学习要点之一 1 植物对水分的需要 1.1 植物的含水量 1.2 植物体内水分存在的状态 自由水 ：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 束缚水 ：靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。 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，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 弱和抗性的生理指标之一。 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70％-90％）； （2）水分是代谢过程的反应物和产物（光合、呼吸等）； （3）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； （5）水分能使植物保持固有的姿态（维持细胞紧张度）； （6）调节植物体温及其大气湿度、温度等（蒸腾失水）。 学习要点之二 2 植物细胞吸收水分的主要方式 2.1扩散：指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。水分子可以扩散方式通过膜 脂双分子层进入细胞内。 2.2集流：指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同 移动。水分从土壤溶液进入植物及其在木质部的运输就 存在集流现象。 2.3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水（最主要方 式）。 细胞的渗透性吸水 溶液的水势 A) 红墨水扩散现象 自由能 化学势 B) 水势的概念 水势（?w） -----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。它是水分转移本领大小的指标。 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3部分组成，即： 水势=渗透势+衬质势+压力势 渗透势（ ??）：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（?s）。 压力势（ ?p）：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，?p为0，剧烈蒸腾时，?p会呈负值。 衬质势（ ?m）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引 起的水势降低值，以负值表示。 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。 2.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。 3.土壤-植物体-大气连续体系的水分转移：水势从 高到低的顺序是：土壤-根系-叶片-大气，水分也按此顺 序迁移。 多个细胞, 植物器官之间, 地上比根部低。 上部叶比下部叶低 在同一叶子中距离主脉越远则越低； 在根部则内部低于外部。 学习要点之三 3 植物根系对水分的吸收 3.1 根系吸水的途径 质外体途径：水分经胞壁和细胞间隙移动，不越膜，移动快 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。 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。 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。 根部吸水的途径 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 胞壁、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