植物的水分生理.ppt

**************************************气孔的形态结构及生理特点气孔数目多，分布广气孔的面积小，蒸腾速率高保卫细胞体积小，膨压变化迅速保卫细胞具有多种细胞器保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微纤丝结构保卫细胞与周围细胞联系紧密第53页,共65页，星期六，2024年，5月水蒸汽通过小孔的扩散速率第54页,共65页，星期六，2024年，5月气孔运动机制淀粉-糖互变钾离子吸收苹果酸生成第55页,共65页，星期六，2024年，5月淀粉—糖互变（一）20世纪初提出基本理论：保卫细胞进行光合作用，消耗了CO2，pH升高，淀粉磷酸化酶水解淀粉为葡萄糖-1-磷酸。保卫细胞葡萄糖浓度提高，渗透势下降，水势降低，从周围细胞吸取水分，保卫细胞膨大，气孔便张开。黑暗中正相反第56页,共65页，星期六，2024年，5月淀粉—糖互变（二）可以解释光和CO2对气孔的影响，也符合观察到的淀粉白天消失、晚上出现的现象局限性：已有证据表明气孔运动不依赖于光合作用，因而与CO2固定无关某些植物的保卫细胞中无叶绿体，如洋葱等，因此无淀粉积累与代谢，但气孔仍可开闭。保卫细胞中糖的含量在白天高，黑夜低，但黑夜转为白天或白天转为黑夜时，是气孔先开或先闭，而后才是糖的升高或降低。第57页,共65页，星期六，2024年，5月第四节蒸腾作用钾离子吸收（一）20世纪60年代末气孔运动-----保卫细胞的K+积累K+积累，气孔开张保卫细胞开闭与K+和苹果酸浓度关系第58页,共65页，星期六，2024年，5月钾离子吸收（二）保卫细胞质膜上存在着H+-ATP酶H+分泌到周围细胞中,保卫细胞的pH值升高，质膜内侧的电势变低驱动K+经过内向K+通道进入保卫细胞，再进入液泡，水势降低，水分进入,气孔张开。等量负电荷的阴离子进入，保持保卫细胞的电中性，降低水势。第59页,共65页，星期六，2024年，5月苹果酸生成20世纪70年代K+积累，有1/2甚至2/3被苹果酸所平衡苹果酸水平与气孔开度有密切的正相关第60页,共65页，星期六，2024年，5月气孔运动的可能机理第61页,共65页，星期六，2024年，5月影响气孔运动的因素光照温度二氧化碳脱落酸（ABA）水分第62页,共65页，星期六，2024年，5月影响气孔运动的因素-----光照光是气孔运动的主要调节因素光可促进保卫细胞内苹果酸的形成和K+、Cl-的积累。光可促进气孔张开,暗中则气孔关闭。不同植物气孔张开所需光强所不同光促进气孔开启的效应有两种通过光合作用发生的间接效应通过光受体感受光信号而发生的直接效应第63页,共65页，星期六，2024年，5月气孔扩散的过程气孔蒸腾是一个蒸发过程气孔下腔周围叶肉细胞细胞壁中的水分变成水蒸气经过气孔下腔和气孔扩散到叶面的扩散层由扩散层扩散到空气中第64页,共65页，星期六，2024年，5月影响蒸腾作用的条件外界条件：蒸气压差和扩散阻力光照空气温度风速内部因素气孔频度和大小：直接影响内部阻力气孔下腔、气孔开度和气孔构造叶片面积第65页,共65页，星期六，2024年，5月**************************************（一）扩散自发过程，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扩散是顺着浓度梯度进行的。适合于水分的短距离迁徙第21页,共65页，星期六，2024年，5月（二）集流液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。水在水管中的流动和河水在河中的流动水分在木质部中远距离运输和水分从土壤流向植物体与溶质浓度梯度无关。只有当外力（压力和重力）存在时，才会产生集流。水孔蛋白第22页,共65页，星期六，2024年，5月水孔蛋白（AQUAPORIN，AQP）种类：质膜内在蛋白和液泡膜内在蛋白分布于植物各个组织，其功能以存在部位而定外界环境和植物激素可诱导水孔蛋白基因表达第23页,共65页，星期六，2024年，5月植物AQP家族的种类和数量物种PIPTIPNIPSIPPIP1PIP2拟南芥581093玉米671143水稻3810102第24页,共65页，星期六，2024年，5月（三）渗透作用（OSMOSIS）渗透作用是物质通过半透膜扩散的现象水分移动依据水势梯度进行第25页,共65页，星期六，202