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植物生理学复习第1页/共78页 一、植物生理学的定义和研究内容 1、定义：植物生理学（plant physiology）是研究植物生命活动规律、揭示植物生命现象本质的科学。 植物的生命活动是在水分代谢、矿质营养、光合作用、呼吸作用、物质的运输与分配、以及信息传递和信号转导等代谢基础上表现出的种子萌发、生长、运动、开花、结实等生长发育过程。 物质与能量代谢信息传递和信号转导生长发育与形态建成生命活动第2页/共78页 植物生理学发展的三个阶段： 　第一阶段：植物生理学的孕育阶段 　1627年荷兰人凡·埃尔蒙（J.B.van Helmont）柳树实验标志着科学的植物生理学的开端。CO2+H2O=(CH2O)6开始探讨植物营养和植物体内汁液流动问题。水，CO2，O2，光，矿质营养。认为植物是靠水来构成躯体的第3页/共78页 第二节 植物细胞对水分的吸收一、植物细胞的水势 (一)细胞水势的组分 与开放的溶液体系不同，植物细胞外有细胞壁，内有大液泡，液泡中有溶质，还有多种亲水衬质，因此植物细胞水势至少要受到三个组分的影响，即溶质势ψs、压力势ψp和衬质势ψm。 　 细胞的水势公式： ψw＝ψs＋ ψp ＋ψm １.细胞的溶质势 植物细胞中含有大量溶质：无机离子、糖类、有机酸、色素、悬浮在细胞液中的蛋白质、核酸等高分子物质也可视为溶质。 一般陆生植物叶片细胞的溶质势是-2～-1MPa， 旱生植物叶片细胞的溶质势可以低到-10 MPa。 干旱时，细胞液浓度高，溶质势较低。 第4页/共78页 细胞水势组分的归纳 组分性质数值范围溶质势ψs (渗透势ψπ)细胞中含有的溶质引起细胞水势的降低的数值一般陆生植物叶片细胞的ψs为-2～-1MPa旱生植物叶片细胞的ψs可低到-10 MPa；干旱时，细胞液浓度高，溶质势较低衬质势ψm细胞中的亲水物质对自由水的束缚而引起细胞水势的降低值成熟细胞水势可用液泡的水势来代替，由于液胞含水量很高，ψm趋于0，可忽略不计，有液泡的细胞ψw = ψs+ψp ； 无液泡的分生组织和干燥种子，ψm是细胞水势的主要组分，ψw = ψm压力势ψp细胞壁在受到膨压作用时会产生与膨压大小相等、方向相反的壁压，即压力势，ψp一般为正值.草本植物叶肉细胞的ψp，在温暖天气的午后为0.3～0.5MPa，晚上则达1.5 MPa 特殊情况下ψp也可为负值或零，初始质壁分离时，细胞的ψp为零；剧烈蒸腾时，细胞壁出现负压，即细胞的ψp呈负值第5页/共78页 三、根系吸水的途径 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. 水分在根内的径向运转有质外体和共质体两条途径 1.质外体(apoplast)－细胞壁、细胞间隙、胞间层以及导管等连成一个空间体系。 质外体途径-水分通过质外体部分的移动过程。 水分在质外体中移动，不越过膜，移动阻力小，移动速度快。(P62)第6页/共78页 图 2-8 根部吸水的途径第7页/共78页 2.共质体(symplast) －由胞间连丝把原生质体连成的一个体系。 共质体途径-水分通过共质体部分的移动过程。 因共质体运输要跨膜，因此运输阻力较大。 这种穿越细胞壁、连接相邻细胞原生质(体)的管状通道被称为胞间连丝. 胞间连丝的功能：进行相邻细胞间物质交换和信息传递。 柿胚乳细胞的胞间连丝第8页/共78页 四、根系吸水的机理植物根系吸水，按其吸水动力不同可分为两类：主动吸水和被动吸水。 （一）主动吸水 由植物根系生理活动而引起的吸水过程。 根的主动吸水具体反映在根压上。 根压，是指由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。 大多数植物的根压为0.1～0.2MPa， 有些木本植物的根压可达0.6～0.7MPa。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。第9页/共78页 (二)被动吸水--植物根系以蒸腾拉力为动力的吸水过程。 蒸腾拉力是指因叶片蒸腾作用而产生的使导管中水分上升的力量。 当叶片蒸腾时,气孔下腔细胞的水扩散到大气中，导致叶细胞水势下降，这样就产生了一系列相邻细胞间的水分运输，结果造成根部细胞水分亏缺，水势降低，从周围土壤中吸水。 通常正在蒸腾着的植株，尤其是高大的树木，其吸水的主要方式是被动吸水。 只有春季叶片未展开或树木落叶以后以及蒸腾速率很低的夜晚，主动吸水才成为主要的吸水方式。 根压一般为0.1－0.2MPa，至多能使水分上升20.4m 而蒸腾拉力可高达十几个Mpa，一般情况下是水分上升的主要动力。第10页/共78页 3.产生根压的机制 根系吸收土壤溶液中的溶质，并转运到中柱和导管中，使中柱细胞和导管中的溶质增加，溶质势下降。当导管水势低于土壤水势时，土壤中的水分便可渗透进入中柱和导管，内皮层起着选择透性膜的作用，随着水柱上升，建立起正的静