植物生理学课案.docVIP

第一章?植物的水分生理 1、植物体内的水分以自由水和束缚水两种形式存在 束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附不易自由流动的水分。 自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 ?自由水占含水量的比例越大，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、水在植物体中的作用：①细胞质主要成分②参与代谢反应、光合作用、呼吸作用、有机物的同化和异化作用③物质运输和吸收的溶剂④保持植物坚挺? 3、水分跨膜运输途径：膜脂双分子层（慢）和跨膜水孔蛋白（快） ?跨膜脂双分子层：单个水分子通过膜脂双分子层的间隙扩散入细胞内，速率较慢。 跨膜水孔蛋白：许多水分子通过膜的水通道呈线形扩散，水分流速快。 水孔蛋白一般以同型四聚体的形式存在，每个单体都具有水通道活性，水分子则从每个单体的中心穿过；②水孔蛋白的活性受磷脂化和去磷脂化作用调节；③水孔蛋白主要调节细胞中的水分快速流动，70%-90%的水分流动是通过水孔蛋白的。 4、化学势：1mol物质的自由能就是该物质的化学势。 水势：每偏摩尔体积水的化学势差。纯水自由能和水势最大，均为0. 植物细胞的水势由溶质势、压力势、重力势、衬质势组成，形成液泡的植物细胞 细胞的水势公式：?ψw＝ψπ＋ψp?＋ψg＋ψm? 溶质势（solute?potential?ψs;渗透势,ψπ）（负值）? 压力势ψp（一般情况下为正，质壁分离为0，强蒸腾为负）??? ?重力势Ψg（正值） 衬质势ψm（负值）（其值对无液泡的分生组织、干燥种子来说较大） 含有液泡细胞水势公式可用下式表示：?ψw＝?ψ液泡＝ψπ?＋ψp 5、植物吸水主要器官是根系，主要区域是根尖根毛区，主要方式是被动吸水。 根系吸水途径：?质外体途径，跨膜途径，共质体途径?（植物根部吸水主要通过根毛皮层、内皮层，再经中柱薄壁细胞进入导管） 质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部分移动，阻力小，所以这种移动方式速率快。 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。 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，移动速率较慢。跨膜途径和共质体途径统称为细胞途径。 根系吸水的动力：根压（主动）和蒸腾拉力（被动），后者较为重要。 ?根压：是指靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。 ?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。 产生根压的原因：1、?植物根系主动吸收土壤溶液中的离子；2、离子转运到根内皮层内使中柱细胞和导管的水势降低；3、?内皮层的水势低于土壤溶液的水势时，土壤中的水分从外部经内皮层渗透进入中柱细胞和导管。? ?根压存在的两种生理现象：1.伤流? 从受伤或折断的植物组织伤口处溢出液体的现象。?2.吐水?叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。 6、内聚力学说：水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说。?? 7、水分从植物体中散失到外界的方式有两种：1）以液体状态散失到体外，就是前面的伤流和吐水现象；2）以气体状态散失到体外，便是蒸腾作用，这是主要的方式。 蒸腾作用的生理意义：1.蒸腾拉力是植物对水分吸收和运输的主要动力。2.蒸腾作用是植物吸收矿质盐类和运输的动力。3.降低植物体的温度。4.有利于CO２的吸收、同化??? 蒸腾作用的方式：?皮孔蒸腾(茎、枝)?角质层蒸腾(叶)?气孔蒸腾(叶)——最主要方式 蒸腾速率：植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。 蒸腾比率：植物蒸腾作用丧失水分与光合作用同化二氧化碳的物质的量比值。（TR） 水分利用效率：TR的倒数。（WUE） 8、气孔是会运动的。一般来讲，气孔在白天开放，晚上关闭。气孔之所以能够运动，是与保卫细胞的结构特点有关保卫细胞的胞壁有伸缩性，细胞体积能可逆性地增大40%~100%。由于保卫细胞壁的厚度不同，加上纤维素微纤丝与胞壁相连，所以会导致气孔运动，双子叶植物的肾形保卫细胞的内壁（靠气孔一侧）厚而外壁薄，微纤丝从气孔呈扇形辐射排列。当保卫细胞吸水膨胀时，较薄的外壁易于伸长，向外扩展，但微纤丝难以伸长，于是将力量作用于内壁，把内壁拉过来，于是气孔张开。禾本科植物的哑铃型保卫细胞中间部分的胞壁厚，连两头薄，微纤丝径向排列。当保卫细胞吸水膨胀时，微纤丝限制两端胞壁纵向伸长，而改为横向膨大，这样就将两个保卫细胞的中部推开，于是气孔张开。 9、气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节。 1）钾离子 2）苹果酸 3）蔗糖 总之，影响气孔开放的渗透物质代谢有三条途径：1）伴随着钾离子的进入，苹果酸和氯离子也不断进入，以维持电中性；2）淀粉水解或通过卡尔文循环形成的中间产物转变为蔗糖（同时也形成苹