[农学]第一章 植物的水分生理.pptVIP

第一节 水在植物生命活动中的作用 植物体内的含水量 水对植物的生理作用 植物体内水分存在的状态 水对植物的生态作用 植物的含水量 植物种类不同，含水量不同 同种植物不同生长环境含水量不同 同一植株不同器官和不同组织含水量不同 水对植物的生理作用 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．水是各种生化反应和物质吸收、运输的良好介质： 4．水能使植物保持固有的姿态： 5. 细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水 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。 自由水（free water）： 距离蛋白质胶粒远而容易自由移动的水。 水的存在状态与代谢强度： 自由水： 参与代谢（光合、呼吸、物质运输），自由水含量越大，代谢越旺盛。 束缚水： 不参与代谢，可降低代谢强度，增强植物抵抗不良外界环境的能力。 第二节 植物细胞对水分的吸收 一、扩散（diffusion） 二、集流（mass flow） 三、渗透作用（osmosis） 一、扩散（以浓度为动力） 三、渗透作用（以压力和浓度两者为动力） （一）：自由能和水势 1、系统总能 自由能（free energy） 束缚能（bound energy） 2、化学势（chemical potential）： 每摩尔物质的自由能。 3、水势（water potential）： 水的化学势，指每偏摩尔体积水的化学势差。 纯水的化学势规定为零，水中的溶质会增加束缚能，降低水的自由能，所以溶液的化学势均小于零，为负值。 水分的移动方向：水分由高水势区域流向低水势区域，植物细胞正是利用这一性质来吸水的 质壁分离及质壁分离复原 （plasmolysis） （deplasmolysis） 质壁分离： 植物细胞液泡失水，使原生质体和细胞壁分离的现象。 质壁分离复原是其逆过程。 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 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 渗透势（osmotic potential）溶质势（solute potential） 由于溶质颗粒的存在而使水的自由能降低导致水势降低的部分，其大小决定于溶液中溶质颗粒数目。 非电解质稀溶液的渗透势计算 ψπ=－CRT（气体压力计算公式）， （C：浓度，R：气体半数，T：温度） 电解质浓溶液渗透势计算公式ψπ= -iCRT （i为等渗系数，依盐的种类和温度不同而变化） 说明：（1）电解质电离之后，按生成离子的浓度算。 （2）多种溶质共存时，渗透势可以累加。 压力势（pressure potential） 压力势：由于细胞壁压力的存在而增加的水势。 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， 剧烈蒸腾时：ψp 0， 衬质势（matric potential）重力势 ● 细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值。 重力势是水分因重力下移与相反力量相等时的力量 ★未形成液泡细胞：可低达-100MPa， 已形成液泡细胞：只有-0.01MPa， ★绝大多数植物细胞均有液泡，因此原水势计算公式可写成ψw = ψπ + ψp （五）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。 细胞的吸涨作用（imbibition） 1、定义：亲水胶体吸水膨胀的现象。 吸涨作用：蛋白质 淀粉 纤维素 2、吸涨与衬质势: 未形成液泡之前, ψπ ＝ ψp＝ 0， 所以ψw = ψm， 而ψm极低，所以ψw 很低，成为吸水的主要动力。 第三节 植物根系对水分的吸收 根系吸水的主要部位－根毛区 冬黑麦：生长4个月后根总面积为枝叶总面积的30倍，每天长出的新根为11万5千条，根毛1亿1千9百万条，连接起来88公里。 一、根系吸水的途径 1、质外体途径（apoplast pathway):水分通过细胞壁、 细胞间隙等没有原生质的部分移动。 速度快 2、跨膜途径（transmembrance pathway)：水分从一个细胞移动到另一个细胞，两次跨越质膜，但不经过细胞质。 3、共