2-2-植物水分吸收和蒸腾作用.ppt

第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 蒸腾作用(transpiration) 气孔开启机理图解 1）光 光促进气孔开放的机制 红光和蓝光都可引起气孔张开 5）植物激素-ABA （二）蒸腾速率的测定方法 无机离子泵学说 气孔运动和GC积累K+有着密切的关系。 ψw下降，吸水 ATP酶 光活化 GC K+ H+ K+ Cl- Cl- 质膜 GC质膜上具有光活化ATP酶-H+泵 水解ATP，泵出H+到细胞壁，造成膜电位差 ψw降低，水分进入GC，气孔张开 激活K+ 通道和Cl-通道， K+ 和Cl-进入GC 气孔张开 H+—ATPase做功，产生跨膜H+浓度梯度，保卫细胞膜超极化 K+内流通道打开， K+进入保卫细胞，进一步进入液泡 （3）苹果酸代谢学说（malate metabolism theory） PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）羧化酶 PEP + HCO -3 草酰乙酸 + 磷酸 PEP羧化酶 草酰乙酸 + NADPH（或NADH） 苹果酸 + NADP+ 苹果酸脱氢酶 苹果酸代谢学说 GC在光下进行光合作用 消耗CO2 pH增高(8.0-8.5), 活化PEP羧化酶 PEP + HCO3- → 草酰乙酸→ 苹果酸 苹果酸根使细胞里的水势下降 气孔张开 从周围细胞吸水 气孔张开 图 2-12光下气孔开启的机理光照下保卫细胞液泡中的离子积累。由光合作用生成的ATP驱动H+泵，向质膜外泵出H+，建立膜内外的H+梯度，在H+电化学势的驱动下，K+经K+通道、Cl-经共向传递体进入保卫细胞。另外，光合作用生成苹果酸。K+、Cl-和苹果酸进入液泡，降低保卫细胞的水势。 光可促进保卫细胞内苹果酸的形成和K＋、Cl-的积累。一般情况下，光可促进气孔张开，暗则气孔关闭。但景天科酸代谢植物例外：它们的气孔白天关闭，夜晚张开。 光促进气孔开放的机制？ （四）影响气孔运动的因素 一是通过光合作用产生的间接效应 被光合电子传递抑制剂DCMU（二氯苯基二甲基脲）所抑制 二是通过光受体感受光信号而发生的直接效应 不被DCMU抑制 光受体 红光的可能是叶绿素 蓝光的可能是隐花色素 蓝光能活化H＋－ATP酶，不断泵出H＋，形成跨电化学势梯度，它是K＋通过K＋通道移动的动力，可使保卫细胞内K＋浓度增加，水势降低，气孔张开。 通常认为红光是通过间接效应，而蓝光是直接对气孔开闭起作用的。蓝光使气孔张开的效率是红光的10倍 蓝光对气孔开度的影响 原因： 1.高浓度CO2 引起细胞质酸化，消除跨膜质子梯度； 2.高浓度CO2 使膜透性增大， K＋ 流失； 3.CO2 抑制H+—ATP酶。 2、CO2 低浓度CO2 促使气孔张开， 高浓度CO2引起气孔的关闭。 一定范围内温度升高，气孔开度增大; 温度过高气孔反而关闭; 温度太低气孔也不能很好张开. 剧烈蒸腾时，保卫细胞失水气孔关闭； 久雨，表皮细胞被水饱和，挤压GC，气孔关闭。 3、水分 4、温度 水胁迫→ABA增加→诱导胞浆中Ca2＋ 瞬时增加→打开K+通道→?s↑→?w↑→水流出，气孔关闭。 叶片未受到水分胁迫时，保卫细胞中含有微量ABA； 四、影响根系吸水的条件 影响土壤水势和根水势的因素都会影响根系吸收水分。 (一)土壤水分状况 土壤中的水分可以分为三大部分： 1. .重力水 2吸湿水（或称束缚水） 3. 毛细管水 土壤中可利用水的多少直接影响根系的吸水状况 田间持水量 排除所有重力水，保留所有毛细管水和吸湿水，这时的土壤水分与土壤干重的百分比，称为田间持水量。一般在20%左右。 最大持水量 又叫饱和持水量。是指土壤中所有空隙都充满水时的含水量。一般在40%左右。 一般土壤含水量占田间持水量的70%左右时，耕性良好。 暂时萎蔫（temporary wilting） 永久萎蔫（permanent wilting） 永久萎蔫系数（permanent wilting coefficient）：指植物刚发生永久萎蔫时，土壤水分与土壤干重的百分比。 与土壤颗粒粗细、土壤胶体数量，作物种类等有关，粗砂、细砂、壤土、粘土依次递增。 萎蔫 （二） 土壤温度 低温能降低根系的吸水速率 土壤温度过高对根系吸水也不利。 （三）土壤通气状况 通气良好的土壤中，根系的吸水力较强。 土壤通气差，不仅引起吸水受阻，时间长了还会造成根系中毒死亡。 因为土壤通气差，O2含量降低，CO2浓度增高，短期内可以使根系呼吸减弱，影响根压，从而阻碍吸水；时间较长，则会引起根细胞进行无氧呼吸，