植物的水分代谢教案.ppt

第一章 植物的水分代谢 教学目标 ★ 了解水分在植物体内存在的状况及其主要生理生态作用； ★? 掌握植物细胞和根系对水分吸收的主要规律； ★??了解蒸腾作用的生理意义与影响因子； ★??了解植物体内水分运输的特点及机理； ★?? 弄清作物合理灌溉的生理基础。 讲授要点之一 1 植物对水分的需要 1.1 植物的含水量 1.2 植物体内水分存在的状态 自由水（free water）：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 束缚水（bound water）：靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。 植物体内水分状态与代谢的关系 1) 束缚水一般不参与植物的代谢反应。植物某些细胞和器官主要含束缚水时，则代谢活动非常微弱，如越冬植物的休眠和干燥种子，仅以极弱的代谢维持生命活动，但抗性却明显增强，能度过不良的逆境条件； 2) 自由水主要参与植物体内的各种代谢反应。其含量多少还影响代谢强度，含量越高，代谢越旺盛； 3) 自由水／束缚水的比值可作为衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。 1.3 植物体内水分的生理生态作用 （1）水是细胞质的主要成分（含水量一般达70％-90％）； （2）水分是代谢过程的反应物和产物（光合、呼吸等）； （3）细胞分裂及生长都需要水分； （4）水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂； （5）水分能使植物保持固有的姿态（维持细胞紧张度）； （6）调节植物体温及其大气湿度、温度等（蒸腾失水）。 讲授要点之二 2 植物细胞吸收水分的主要方式 扩散：指分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动。水分子可以扩散方式通过膜脂双分子层进入细胞内。 集流：指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。水分从土壤溶液进入植物及其在木质部的运输就存在集流现象。 渗透性吸水：借助渗透作用，即水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸水（最主要方式）。 渗透性吸水的原理------水势 溶液的水势 A) 红墨水扩散现象 自由能（可用于作功的能量）。 化学势：1摩尔物质的自由能。 B) 水势的概念 水势（water potential，?w） -----某一系统中水的化学势与处于相同温度和压力的纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。它是水分转移本领大小的指标。 2. 典型植物细胞的水势 对于一个典型的植物细胞，其水势由3部分组成，即： 水势=渗透势+衬质势+压力势 渗透势（osmotic potential，??）：溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势（?s）。 压力势（pressure potential，?p）：由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。一般为正值。初始质壁分离时，?p为0，剧烈蒸腾时，?p会呈负值。 衬质势（matric potential，?m）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值，以负值表示。 水势的应用 水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势可用于判断水分迁移的方向。如： 相邻细胞的水分转移：水分由水势高的细胞沿水势梯度流向水势低的细胞。 植物体内的水分转移：植株地上部分的水势低于根系，故根系水分可向地上部分运转。 土壤-植物体-大气连续体系的水分转移：水势从高到低的顺序是：土壤-根系-叶片-大气，水分也按此顺序迁移。 讲授要点之三 3 植物根系对水分的吸收 3.1 根系吸水的途径 质外体途径：水分经胞壁和细胞间隙移动，不越膜，移动快 共质体途径：水分依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一细胞 跨膜途径： 水分从一个细胞移动到另一个细胞，要经两次膜。 有研究表明，水分在细胞膜内的移动又有两种方式：一是单个水分子直接越膜，二是经过一种膜通道蛋白——水孔蛋白进行. 水孔蛋白：是一类具有选择性地、高效转运水分的膜通道蛋白。 根部吸水的途径 几个相关的概念 质外体：是一个开放性的连续自由空间，包括细胞壁、胞间隙及导管等。 共质体：是通过胞间连丝把无数原生质体联系起来形成的一个连续的整体。 胞间连丝：是贯穿胞壁的管状结构物内的连丝微管，其两端与内质网相连接。 2.2 根系吸水的动力 根压（root pressure）：植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。伤流和吐水可证明根压的存在 蒸腾拉力（transpirational pull）：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。主要动力。 2.3 根系吸水的影响因素 A) 植物本身因素 1) 根系发达程度