第一章 水分生理课件.pptVIP

第一章 植物的水分代谢 第一节、植物对水分的需要 一、水分子的结构组成： 1.氧部分带负，电氢带部分正电；2.氢键； 三.植物体内水分含水量与存在状态 （一）含水量：1.生长环境；2.植株器官； （二）存在状态与代谢关系 1.自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 2.束缚水：靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。 3.与代谢关系： 1）束缚水不参与代谢反应； 2）自由水参与各种代谢反应； 3）自由水／束缚水比值衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一； 四、水分在植物体内的作用 1.细胞质的主要成分； 2.代谢过程的反应物质和产物； 3.植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂； 4.能使植物保持固有的姿态； 5.调节植物体温及大气湿度等。 2.水分在木质部或韧皮部长距离移动主要机制。 3.水孔蛋白(膜内在蛋白) 1）.选择性、高效运转水分子的跨膜通道蛋白，离子（K+、Ca2+等）不能通过； 2）.水孔蛋白合成受基因表达调节； 外界环境—光照、ABA; 3）.活性受到磷酸化 依赖Ca2＋-蛋白质激酶 Ser-磷酸化/去磷酸化 二、渗透作用（细胞吸收水主要方式） （一）、自由能与化学势 1.自由能：恒温、恒压条件下能够做最大有用功的那部分能量； 2.化学势：体系中物质组分发生化学反应的本领及转移的潜在能力（μ）； 3.偏摩尔自由能： 体系中某一组分的化学势（μj）定义为组分j的偏摩尔自由能； （二）、水的化学势与水势 1.水的化学势：温度、压力及物质数量一定时，体系中1mol水分的自由能； 判断水分参加化学反应的本领或移动的方向和限度。 2.偏摩尔体积：在恒温恒压，其他组分浓度不变情况下，混合体系中1mol该物质所占据有效体积； 3.水势：相同温度压力下,系统中偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势之间的差。 ψwψ外:细胞吸水，达体积最大时,ψw=0, ψp＝-ψs(Ⅱ)。 ψwψ外:细胞失水， 初始质壁分离时(Ⅲ)，ψp＝0，ψw＝ψs，细胞相对体积为1。 ψwψ外;细胞相对体积1(Ⅳ)。 5.细胞之间的水分运移 水势高低决定水分的移动方向，从高水势向低水势移动。 ΦwΦ外，细胞失水; ΦwΦ外，细胞吸水 以下论点是否正确？为什么？ （1）将一个细胞放入某一浓度的溶液中，若细胞液浓度与外界溶液的浓度相等，则体积不变。 （2）若细胞的ψp=-ψπ,将其放入0.001mol/L的溶液中，则体积不变。 （3）若细胞的ψW=ψπ，将其放入纯水中，则体积不变。 （五）植物的生命活动中细胞吸水方式： 1.渗透性吸水： 具中心液泡的成熟细胞以渗透性吸水为主； 2.细胞的吸胀吸水 1）.动力：细胞中纤维素、蛋白质等亲水性胶体存在； —未成熟细胞、干燥种子、根尖、茎尖分生细胞 2）.吸胀水：细胞内亲水性物质通过吸胀力而结合的水； 大豆、小麦吸胀吸水能力？ 蛋白质淀粉纤维素 三、水势的应用 水势判断水分迁移的方向 1)相邻细胞的水分转移； 2)植物体内的水分转移； 3)植株地上部分、根系； 作业题： 设一个细胞的ψπ为-0.8Mpa，将其放入ψπ为-0.3Mpa的溶液中，试问细胞的压力势为何值时，才发生如下三种变化？ （1）细胞体积减小； （2）细胞体积增大； （3）细胞体积不变。 （二）.根系吸水的途径 1.质外体途径：水分经胞壁和细胞间隙移动，不越膜，移动快 2.共质体途径：水分依次从一个细胞经胞间连丝进入另一细胞 3.跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，经两次膜。主要方式：水分子（直接越膜、水孔蛋白）； （一）根压： 由于植物根系的生理活动而使液流从根部沿导管上升的压力。 ——主动吸水 1.根压产生 （1）离子共质体运输至导管； （2）内皮层以内质外体渗透势降低； （3）内皮层以外的质外体水势较高； 2.根压表现：伤流和吐水 （二）蒸腾拉力： 由于蒸腾作用产生的系列水势梯度使导管中水分上升的力量。 ——被动吸水 四.影响根系吸水因素 1.土壤中可利用的水分 2.通气状况（O2、CO2） A、缺O2，呼吸减弱，影响根压； B、长时间无氧呼吸，根系中毒； 3.温度：低温和高温均抑制根系吸水。 4.土壤溶液浓度（合理施肥） 施肥过多产生“烧苗”现象。 第四节、植物的蒸腾作用 一. 概念与意义 1.概念：水分以气态方式从植物体的表面向外界散失的过程。 2.意义： 蒸腾拉力； 促进木质部物质运输； 降低植物体的温度； 有利于CO２的同化； 二.蒸腾作用的部位与方式 枝、果—皮孔蒸腾 叶片—角质层蒸腾、 气孔蒸腾 （二）、气孔运动的机制： 1.淀粉－糖互变： 2.钾离子学说（无机离子泵）： 3.苹果酸代谢学说； 1.淀粉－糖互变: 光—保卫细胞（光合作用）ATP—驱动质膜的K+/H+泵—H+泵出保卫细胞，K+泵入保卫细胞—保