植物生理学第一章水分_PPT幻灯片
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植物生理学第1章 水分代谢
第三节 植物根系对水分的吸收
一、土壤中的水分和土壤水势
1、土壤中水分的性质
土壤中的水分按物理状态可分为三类： 毛细管水、重力水和束缚水（或称吸湿水）。 毛细管水是植物吸水的主要来源。
2、土壤水势 当土壤水势约为 -1.5 MPa 时，该水势称 为永久萎蔫点，大多数植物不能吸水。
3、土壤中水分的移动
不同种类植物的含水量图示
黄瓜
西红柿
绝对含水量（％） 99 98 干重（％） 1 2 鲜重（％） 100 100 相对含水量（％） ～100 ～100 鲜重/干重 100 50 绝对含水量＝（鲜重－干重）/鲜重 饱和含水量＝（饱和鲜重－干重）/饱和鲜重 相对含水量＝绝对含水量/饱和含水量 玉米含水量86％，87％。
0
偏摩尔体积（ Vw,m ）是指在恒温恒压和 其 他组分浓 度不变 情况下 ， 多组 分体系 中 1mol该物质所占据的有效体积。
在纯的水溶液中，水的偏摩尔体积与纯 水的摩尔体积（ Vw ＝ 18.00 cm3· mol-1 ）相差 不大，实际应用时往往用纯水的摩尔体积代 替偏摩尔体积。
（3）水势存在的证明及溶液水势的计算 半透膜也叫选择 透性膜，它允许水或 某些小分子通过，而 不允许其他分子通过。 如火棉纸、透析袋、 动物膀胱等。
二、植物根系吸水的部位
根系是植物吸水的主要器官，其中根毛区 为主要的吸水区域。
植物生理学-第一章 植物的水分代谢
由于细胞内水分含量不同，原生质的状态也 有两种状态：溶胶状态与凝胶状态。
水分含量高时，自由水含量高，原生质胶体 呈溶液状态－－溶胶状态。反之，失去流动性， 呈近似固体状态－－凝胶状态 正常代谢的组织原生质呈溶胶状态；代谢 弱的干种子，原生质呈凝胶状态。
三. 水分在植物生命活动中的作用
1．水分是细胞质的主要成分 2．水分是代谢作用过程的反应物质 3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 4．水分能保持植物的固有姿态 5. 水 的 某 些 理 化 性 质 也 有 利 于 植 物 的 生命活动高的比热和气化热，有利于调节植 物体的温度。
每偏摩尔物质所具有的自由能。用希腊字母μ 表示。 可用来描述体系中组分发生化学反应的本领及 转移的潜在能力。 如果物质带电荷或电势不为零时的化学势称为 电化学势（electrochemical potential）。 物质总是从化学势高的地方自发地转移到化学 势低的地方，而化学势相等时，则呈现动态平衡。
证据：
当通气良好时，细胞呼吸加强，细胞吸水增强； 相反，减小氧气或以呼吸抑制剂处理时，细胞呼 吸速率降低，细胞吸水减少。 确切机理还不清楚。
（三）、水分进入细胞的途径
1、单个水分子通过膜脂双分子层的间 隙进入细胞 2、水集流通过质膜上水孔蛋白组成的 水通道进入细胞
水孔蛋白 (aquporins ； AQPs) ：或称 水分子通道 (water channel)是一类具 有选择性地、高效转运水分的膜通 道蛋白。不具有“水泵”功能，通 过减小水分越膜运动的阻力而使细 胞间的水分迁移速度加快。
水分含量高时，自由水含量高，原生质胶体 呈溶液状态－－溶胶状态。反之，失去流动性， 呈近似固体状态－－凝胶状态 正常代谢的组织原生质呈溶胶状态；代谢 弱的干种子，原生质呈凝胶状态。
三. 水分在植物生命活动中的作用
1．水分是细胞质的主要成分 2．水分是代谢作用过程的反应物质 3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 4．水分能保持植物的固有姿态 5. 水 的 某 些 理 化 性 质 也 有 利 于 植 物 的 生命活动高的比热和气化热，有利于调节植 物体的温度。
每偏摩尔物质所具有的自由能。用希腊字母μ 表示。 可用来描述体系中组分发生化学反应的本领及 转移的潜在能力。 如果物质带电荷或电势不为零时的化学势称为 电化学势（electrochemical potential）。 物质总是从化学势高的地方自发地转移到化学 势低的地方，而化学势相等时，则呈现动态平衡。
证据：
当通气良好时，细胞呼吸加强，细胞吸水增强； 相反，减小氧气或以呼吸抑制剂处理时，细胞呼 吸速率降低，细胞吸水减少。 确切机理还不清楚。
（三）、水分进入细胞的途径
1、单个水分子通过膜脂双分子层的间 隙进入细胞 2、水集流通过质膜上水孔蛋白组成的 水通道进入细胞
水孔蛋白 (aquporins ； AQPs) ：或称 水分子通道 (water channel)是一类具 有选择性地、高效转运水分的膜通 道蛋白。不具有“水泵”功能，通 过减小水分越膜运动的阻力而使细 胞间的水分迁移速度加快。
植物生理学第1章水分生理ppt课件
• 相对含水量=(鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重) ×100%
RWC=(FW-DW)/(SFW-DW) ×100%
干重的测定：105 ℃杀青15 min，85 ℃烘干至恒重（一般48 h）。
2019/12/27
§2 、植物细胞对水分的吸收
•植物细胞吸水主要有3种方式：扩散、集流和渗透 作用。
一、扩散（diffusion）：水分子的随机热运动所造成的水 分从浓度高的区域向浓度低的区域移动。动力为浓度梯度。
•水分通过水孔蛋白迁移 的速度远远大于通过脂 双分子层的速度。
2019/12/27
水分跨膜运输途径示意图（Buchanan et al. 2000） A．水分子通过水孔蛋白形成的水通道
2019/12/27 B．水分子通过膜脂间隙进人细胞
水孔蛋白的结构（依据Buchanan et al. 2000修改）
• 分为： 同化（assimilation）或合成代谢（anabolism） 异化（dissimilation）或分解代谢（catabolism ）
2019/12/27
第一章 植物的水分代谢 Chapter 1 Plant Water Metabolism
• Contents in brief: Absorption of water Transport of water Loss of water(transpiration) Irrigation
RWC=(FW-DW)/(SFW-DW) ×100%
干重的测定：105 ℃杀青15 min，85 ℃烘干至恒重（一般48 h）。
2019/12/27
§2 、植物细胞对水分的吸收
•植物细胞吸水主要有3种方式：扩散、集流和渗透 作用。
一、扩散（diffusion）：水分子的随机热运动所造成的水 分从浓度高的区域向浓度低的区域移动。动力为浓度梯度。
•水分通过水孔蛋白迁移 的速度远远大于通过脂 双分子层的速度。
2019/12/27
水分跨膜运输途径示意图（Buchanan et al. 2000） A．水分子通过水孔蛋白形成的水通道
2019/12/27 B．水分子通过膜脂间隙进人细胞
水孔蛋白的结构（依据Buchanan et al. 2000修改）
• 分为： 同化（assimilation）或合成代谢（anabolism） 异化（dissimilation）或分解代谢（catabolism ）
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第一章 植物的水分代谢 Chapter 1 Plant Water Metabolism
• Contents in brief: Absorption of water Transport of water Loss of water(transpiration) Irrigation
大学精品课件：植物生理学1
0.3～0.5MPa，晚上则达1.5MPa。
在特殊情况下，压力势也可为等于零或负值。
例如初始质壁分离时，细胞的压力势为零； 剧烈蒸腾时，细胞壁出现负压，细胞的压力势呈负 值。
Ψg ：重力势（gravity otential)
水分因重力下移与相反力量相等时的 力量。 重力势依赖参与状态下水的高度、水的 密度和重力加速度而定，当水高1m时重力势 是0.01MPa。
渗透吸水
低渗溶液:细胞置于纯水或稀溶液中，外液水势高于细 胞水势，外侧水分向细胞内渗透，细胞吸水，体积变 大 等渗溶液:外液水势等于细胞水势，水分进出平衡，细 胞体积不变 高渗溶液:将植物置于浓溶液中，外液水势低于细胞水 势，水从细胞内向外渗透，细胞失水，体积变小
水通道蛋白
生物膜上具有通透水 分功能的内在蛋白， 亦 称 水 孔 蛋 白 (aquaporin)
质膜内在蛋白 液泡膜内在蛋白
6个跨膜螺旋与两个保留的NPA（AsnPro-Ala）残基的水孔蛋白的结构
三、渗透作用(osmosis)
-溶液中的溶剂分子(水)通过半透膜而移动 的现象。 （一）自由能、化学势、水势的基本概念 1.自由能 (free energy，G) 在等温、等压条件下 , 能够做最大有用功的那 部分能量。 2.化学势(chemical potential，μ ) 在等温、等压下，1mol的组分（物质）所具有 的自由能。
2010第1章 水分生理(植物的水分代谢课件)
水
分
进
出
扩
细
散
胞
的
途
径
0.15nm〈孔径〈0.2nm
集 流
2003年诺贝尔化学奖 获得者 阿格雷（Peter Agre）， 美国约翰霍普金斯大学
第三节 植物根系对水分的吸收和运输
一、根系对水分的吸收
根系吸水的主要部位－根毛区√
冬黑麦： 生长4个月后根总面积
为枝叶总面积的30倍， 每天长出的新根为11万5千条， 根毛1亿1千9百万条， 连接起来88公里。
ψ s — 渗透势（osmotic potential） ψ p — 压力势（pressure potential) ψ m —衬质势（matric potential) ψ g —重力势（gravity potential)
衬质势（matric potential） • 细胞原生质的亲水性和毛细管作用产生的吸
影响气孔开闭的因素√
凡是影响光合作用和叶片水分状况的因素，都影 响气孔开闭。
蒸腾拉力产生示意图
气
叶
孔
脉
蒸
↑ 茎导管
↑ 根导管
腾
土壤-植物-大气连续体系
气
孔
下
↑
腔
土壤溶液
•
㈢ 影响根系吸水的因素
Ⅰ 根系自身因素（自学）
根系范围：根系密度越大，占土壤体积越大，吸 收水分就越多
第一章水分
4. 溶质势、衬质势和压力势
溶质势（ψS）：由于水中存在溶质而降低的 水势，也称为渗透势。为负值。（溶液中 的溶质颗粒降低了水的自由能பைடு நூலகம்溶液中的 水的自由能比纯水的自由能低）
衬与质水势分（子ψm间）相：互由作于用衬（质衬（质亲与水水性的物质亲） 和力及毛细管力的存在）降低的水势。 为负值。
溶液水势 ψW=ψS+ψm
（二）植物细胞的渗透作用
1、扩散作用与渗透作用 扩散作用：水分子从水势高处 向水势低处运转直至分布均一， 而达到动态平衡。 渗透作用：水分从水势高的系 统，通过半透膜向水势低的系 统移动的现象。
2、植物细胞的渗透现象
细胞壁—纤维素—透性膜； 原生质层包括质膜、细胞质和液泡膜—
半透膜（水易通过，对溶质选择性通 过）。 外界→（通过质膜）→细胞质→（通过 液泡膜）→细胞液之间发生渗透作用。
质壁分离：由于液泡失水而使细胞原 生质和细胞壁分离的现象。
质壁分离复原：把质壁分离的细胞浸 在水势高的稀溶液或清水中，水进入 细胞，液泡变大，原生质恢复原状。
说明：（1）原生质是半透膜； （2）可判断细胞死活； （3）可测定细胞液的渗透势
（三）相邻细胞间水分的运转
1、相邻细胞间水分从水势高到水势低移动； 2、一排细胞如存在水势梯度，水分从水势高 到水势低移动； 3、器官之间水分从水势高到水势低移动； 如：（1）地上部分水势高于根系，根系水分 向地上部运送； （2）叶片随距地面高度的增加，水势降低； （3）同一叶片距主脉越远水势越低。
《植物生理学》课件 第一章 植物的水分生理.
强
图1-1亲水胶体与水层示意
三、水分在植物生命活动中作用：
1．水是植物体组织（原生质）的主要成分（含水
量）； 2．水是代谢过程的反应物；光合、呼吸、有机物
的分解合成都有水的参与 3．水是生命活动的的介质；水是植物对矿质吸收
和运输溶剂。
4．水能保持植物固有姿态； 5．水可以调节植物体温。
②.吐水(guttation)：从未受伤的叶片的尖端或边 缘的水孔向外溢出液滴的现象。
3、根压产生的机理：还没有彻底解决，主要有两 种解释。
① 、渗透理论; ② 、代谢理论
（1） 渗透理论：
内皮层的作用：
根系主动吸收的无机离子进入共质体达中柱内 的活细胞。这样导管周围的活细胞在代谢过程 中不断向导管分泌有机离子和有机物，使其水 势下降，而附近细胞的水势较高。因而水分就 不断通过渗透作用进入导管，依次向地上部分 运输。这样就产生一种静水压力，即根压。
2.发生质壁分离的条件： （1）外界环境水势低于细胞水势； （2）原生质层具有选择性； （3）细胞壁与细胞质的收缩能力不同。 3.质壁分离说明以下问题： （1）原生质层具有半透膜的性质； （2）判断细胞的死活； （3）能测定细胞的渗透势。
(四)、细胞的水势
1．细胞水势的组成：ψw＝ψs+ψp+ψm+ ψg ψs ：由于溶质颗粒的存在而使水势降低的部分（水
图1-1亲水胶体与水层示意
三、水分在植物生命活动中作用：
1．水是植物体组织（原生质）的主要成分（含水
量）； 2．水是代谢过程的反应物；光合、呼吸、有机物
的分解合成都有水的参与 3．水是生命活动的的介质；水是植物对矿质吸收
和运输溶剂。
4．水能保持植物固有姿态； 5．水可以调节植物体温。
②.吐水(guttation)：从未受伤的叶片的尖端或边 缘的水孔向外溢出液滴的现象。
3、根压产生的机理：还没有彻底解决，主要有两 种解释。
① 、渗透理论; ② 、代谢理论
（1） 渗透理论：
内皮层的作用：
根系主动吸收的无机离子进入共质体达中柱内 的活细胞。这样导管周围的活细胞在代谢过程 中不断向导管分泌有机离子和有机物，使其水 势下降，而附近细胞的水势较高。因而水分就 不断通过渗透作用进入导管，依次向地上部分 运输。这样就产生一种静水压力，即根压。
2.发生质壁分离的条件： （1）外界环境水势低于细胞水势； （2）原生质层具有选择性； （3）细胞壁与细胞质的收缩能力不同。 3.质壁分离说明以下问题： （1）原生质层具有半透膜的性质； （2）判断细胞的死活； （3）能测定细胞的渗透势。
(四)、细胞的水势
1．细胞水势的组成：ψw＝ψs+ψp+ψm+ ψg ψs ：由于溶质颗粒的存在而使水势降低的部分（水
第一章植物的水分生理详解演示文稿
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示，
单位Pa。即水溶液的化学势与纯水的化学
势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
μw-μ0w △μw
Ψ=
=
Vw
Vw
第15页，共75页。
水的偏摩尔体积： 指1mol水中加入1mol某溶液后，该1mol 水 所占的有效体积。Vw和Vw相差很小，故以 Vw代替Vw。
水势单位：
第9页，共75页。
第10页，共75页。
植物细胞吸水三种方式：
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
渗透 依水势梯度进行
第11页，共75页。
A. 单个水分子通过膜脂双 分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形成的 水通道进入细胞
第12页，共75页。
水分子通道由水孔蛋白组成。水孔蛋白是 一类具有选择性、高效转运水分的膜通道 蛋白，其活性受磷酸化和合成速度调节。
Ψp
膨压
Ψw = Ψπ= - iCRT
Ψw =Ψπ+ ?
第21页，共75页。
Ψw= Ψπ + Ψp + Ψg + Ψm
•Ψπ （渗透势/溶质势）：由于溶质颗粒的存在
而使水势降低的值。
•Ψp（压力势）：细胞壁阻止原生质体吸水膨胀
的力量，是增加水势的值。
•Ψg（重力势）：水分因重力下移而增加水势的值
植物生理学水分生理
膜上的质膜内在蛋白，另一种是液泡膜上的液泡膜内在蛋白。
水孔蛋白的单体是中间狭窄的四聚体， 呈“滴漏”模型，每个亚单位的内部 形成狭窄的水通道。水孔蛋白的蛋白
相对微小，只有25-30kDa。
水孔蛋白：是一类具有选择性、
能高效转运水分的跨膜通道蛋白,
它只允许水分通过，不允许离子
和代谢物通过。
因为水通道的半径大于0.15nm（水分 子半径），但小于0.2nm（最小的溶
生长 快 迟缓
抗逆性 弱 强
三、水分在植物生命活动中的作用
(physiological roles)水分在植物生命活动中的作用主要表现如下： 1.水分是细胞质的主要成分 细胞质的含水量一般在70%~90%， 使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、 茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大
与周围溶液一起，便构成了一个渗透系统。质壁分离
（plasmolysis）和质壁分离复原（deplasmolysis）现象可证 明植物细胞是一个渗透系统。
质壁分离和质壁分离复 原现象可证明植物细胞 是一个渗透系统，另外， 还可判断细胞死活，测
定细胞渗透势:
当ψp = 0，ψw=ψs
浓溶液中
质壁分离
质壁分离复原 稀溶液或清水中
第一章 植物的水分代谢
➢ 水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。
水孔蛋白的单体是中间狭窄的四聚体， 呈“滴漏”模型，每个亚单位的内部 形成狭窄的水通道。水孔蛋白的蛋白
相对微小，只有25-30kDa。
水孔蛋白：是一类具有选择性、
能高效转运水分的跨膜通道蛋白,
它只允许水分通过，不允许离子
和代谢物通过。
因为水通道的半径大于0.15nm（水分 子半径），但小于0.2nm（最小的溶
生长 快 迟缓
抗逆性 弱 强
三、水分在植物生命活动中的作用
(physiological roles)水分在植物生命活动中的作用主要表现如下： 1.水分是细胞质的主要成分 细胞质的含水量一般在70%~90%， 使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、 茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大
与周围溶液一起，便构成了一个渗透系统。质壁分离
（plasmolysis）和质壁分离复原（deplasmolysis）现象可证 明植物细胞是一个渗透系统。
质壁分离和质壁分离复 原现象可证明植物细胞 是一个渗透系统，另外， 还可判断细胞死活，测
定细胞渗透势:
当ψp = 0，ψw=ψs
浓溶液中
质壁分离
质壁分离复原 稀溶液或清水中
第一章 植物的水分代谢
➢ 水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。
【课件】第1章水分PPT
B
水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，叫渗透作用(Osmosis)
图中两边的结果就是渗透现象。程度取决于两边的水势差。 Δ µw= µB- µA 水从A B， 当达到h高度时停止。M.g.h为此水柱的静水压，其作用是使水 B A。当 Δ µw=0时，水流达到平衡。 µA是0 (纯水) ， µB 也必须为0。在 µB 中的两个作用因素相反，大小相等时， µB 等於0。当液柱达到h时，出现这种平衡。
2， 渗透性吸水 3，代谢性吸水
一，细胞的渗透性吸水 水流有不同的方向： 什么是水势？？
但遵循一个原则：由水势高处流向水势低处
1，扩散作用(diffusion)
溶质分子或离子自发地从高浓度区向低浓度 区运动叫扩散作用
特点是：不需要外界提供能量。
为什么会扩散？
根据热力学原理，系统中物质的总能量分为束缚能和 自由能。束缚能不能用于做功。自由能是在温度恒定 的条件下用于做功的能量。
2，自由水(free water) 距离胶体颗粒较远而可以自由移动的水分。 参与代谢，比例越大，代谢越强。 四，水分的作用
1，原生质的主要成分 2，参与反应的物质
CO2+H2O=====(CH2O)n+O2
PEP+CO2+H2O=====OAA 3，物质吸收和运输的介质
4，保持植物的固有姿态
植物生理学第01章植物的水分代谢
植物⽣理学第01章植物的⽔分代谢
第⼀章植物的⽔分代谢
本章内容提要
⽔是植物⽣命的基础。植物⽔分代谢包括⽔的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸⽔有三种⽅式：渗透吸⽔、吸胀吸⽔和代谢性吸⽔，以渗透吸⽔为主。根系是植物吸⽔的主要器官，吸⽔的主要区域为根⽑区，吸⽔的⽅式有主动吸⽔和被动吸⽔，其吸⽔动⼒分别为根压和蒸腾拉⼒。蒸腾拉⼒是植物主要的吸⽔动⼒。⽔分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉⼒—内聚⼒克服⽔柱张⼒的结果。
植物主要通过叶⽚蒸腾散失⽔分，具有重要⽣理意义。⽓孔蒸腾是植物叶⽚蒸腾的主要形式。蒸腾速率与⽓孔的开闭关系很⼤。⽓孔开闭可能是通过保卫细胞内K+的积累学说和苹果酸代谢来调节的。许多外界因⼦能调节⽓孔开闭。
作物需⽔因作物种类不同⽽异，⼀般⽽论，植物的⽔分临界期是花粉母细胞四分体形成期，合理灌溉要综合考虑⼟壤含⽔量、作物形态指标及⽣理指标。灌溉的⽣理指标能即使反映植物体内的⽔分状况，是较为科学的。
第⼀节⽔分在植物⽣命活动中的作⽤
⼀、植物体内的含⽔量
不同植物的含⽔量不同；同⼀种植物⽣长在不同的环境中含⽔量也有差异；在同⼀植株中不同器官和不同组织的含⽔量也不同。
⼆、⽔对植物的⽣理作⽤
1、原⽣质的主要组分。原⽣质⼀般含⽔量在70%～90%以上，这样才可使原⽣质保持溶胶状态，以保证各种⽣理⽣化过程的进⾏。如果含⽔量减少，原⽣质由溶胶变成凝胶状态，细胞⽣命活动⼤⼤减缓（例如休眠种⼦）。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。在光合作⽤、呼吸作⽤、有机物质合成和分解的过程中均有⽔的参与。
3、多⽣化反应和物质吸收、运输的良好介质。植物体内绝⼤多数⽣化过程都是在⽔介质中进⾏的。⽔分⼦是极性分⼦，参与⽣化过程的反应物都溶于⽔，控制这些反应的酶类也是亲⽔性的。各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配，以及⽆机离⼦的吸收和运输在⽔介质中完成的。
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• 3.4ψm —衬质势：由于原生质中的亲水物质束
缚水使细胞水势降低的值。(<0)
三、渗透作用
• 3.5 不同类型细胞的水势组成 • A. 分生组织：Ψw=ψ π +ψp+ψm • B. 成熟细胞：Ψw=ψ π +ψp • 成熟细胞指已形成中央大液泡的细胞，这种细
胞很小原忽生略质。被挤压为一薄层，因此，衬质势（ψm） • C.风干种子细胞的水势：Ψw=ψm • 风干种子细胞原生质处于凝胶状态，没有溶液，
R — 气体常数： 0.00823 kg·MPa · mol-1 · kg-1
T — 热力学温度(K)： t℃ + 273
三、渗透作用
Ψw=ψ π +ψp(+ψm)
• 3.3 ψp —压力势：细胞壁对原生质体产生压力
引起的水势变化值。在多数情况下压力势为正 值，因为壁压增大水势（大于纯水，>0）。水 势有时为零，有时为负值。
光合
白 天 ATP增加
质子泵开放
H+泵出 ？？
胞外H+增加
K＋内流通道开放
细胞内K＋增多
四、影响根系吸水的土壤条件
土壤中可用水分 土壤通气状况：根系呼吸 土壤温度：过低，过高 土壤溶液浓度：过高，烧苗
第四节 蒸腾作用
一、蒸腾作用的生理意义和部位
1. 生理意义 a.水分吸收和运输的主要动力 b.是矿质元素和有机物运输的动力 c.降低叶温
一、蒸腾作用的生理意义和部位
2. 蒸腾部位
皮孔
Ψ π ＝-1.4MPa Ψp=+0.8MPa
Ψ π ＝-1.2MPa ？？ Ψp=+0.4MPa
甲 Ψw=-0.6MPa
乙 Ψw=-0.8MPa
第三节 植物根系对水分 的吸收
• 一、根系吸水区域
根 毛
• 根尖的根毛区吸水 区
能力最强
伸 长 区
分 生 区
二、根系吸水的途径
细胞途径 质外体途径
二、根系吸水的途径
• 1. 共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过 胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成 一个细胞质的连续体的途径。
• 2. 跨膜途径：水分从一个细胞到另一个细胞， 要两次通过质膜，故称跨膜途径。跨膜途径和 共质体途径统称为细胞途径。
• 3. 质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等 没有细胞质的移动途径。
植物的物质代谢
维持各种生命活动过程中化学变化（物质的 合成、转化和分解）的总称。
合成代谢
（光合作用）
代谢
体内物质代谢
（糖、蛋白质、 脂类和核酸）
Baidu Nhomakorabea
分解代谢
（呼吸作用）
外界吸收物质 代谢
水分
矿质元素
空气
（光合作用）
有 第二章 植物的水分生理
收
无 收
第一节
植物对水分的需要
在 于 水
一、植物的含水量
1. 不同植物含水量不同
，
多
收
少
收
在
于
草本植物
肥
含水量70-85%
水生＞中生＞旱生
一、植物的含水量
2. 同一植株不同器官、组织含水量不同
根 60%－90%
种子 10%－14%
新生旺盛＞衰老成熟
3. 同一器官不同生长期，含水量也不同
前期＞后期
三、水分对植物的作用
• 1. 是细胞质的主要成分。70－90% • 2. 是代谢过程中的重要反应物质。如水
A.淀粉－糖互 变学说
光合
白 天 CO2减少
PH升高
淀粉磷酸化酶
[OH-]
淀粉
葡萄糖 ？？
水势降低
吸水 气孔开放
二、气孔蒸腾
2）气孔运动机制
A.淀粉－糖互 变学说
黒 光合停止 夜 CO2增加
PH降低
淀粉磷酸化酶
[H+]
葡萄糖
淀粉
？？ 水势升高
失水 气孔关闭
二、气孔蒸腾
2）气孔运动机制 B.无机离子泵学说
三、根系吸水的动力
1. 根压（叶片未展开时，是主要动力）
证明根压存在的两种现象：
伤流
吐水
三、根系吸水的动力
• 2. 蒸腾拉力(主要动力)
• 在蒸腾作用中，首先是气 孔下腔细胞失水，水势降 低，它就向相邻细胞吸水， 使相邻细胞水势降低，这 种水势降低作用，通过一 个个细胞传递到木质部导 管，使导管水势降低，导 管向根系吸水，使根系水 势降低，产生吸水力。
解、脱氢反应，光合作用。 • 3. 水分是各种生化反应的基本介质（溶
剂）。 • 4. 水分能保持植物的固有姿态。（就像
吹气气球）
第二节 植物细胞对水分 的吸收
在植物的生命活 动中，植物不断的从 环境中吸收水分，也 不断的向环境中散失 水分。植物是如何从 环境中吸收水分的呢？
主要有三种方式
• 一、扩散 • 二、集流 • 三、渗透作用
茎
角质层 气孔 叶片
二、气孔蒸腾
• 1. 气孔的结构与特点 • A.结构： 双子叶－半月形 单子叶－哑铃形
•
• B.特点：上表面数目＞下表面
•
孔口侧厚，背口侧薄
•
辐射状微纤丝
二、气孔蒸腾
• 2. 气孔的运动及机制 • 1）气孔的运动
吸 水
失 水 双子叶植物
吸 水
失 水
单子叶植物
二、气孔蒸腾
2）气孔运动机制
• 3. 细胞水势的组成：
• Ψw=ψπ+ψp(+ψm)
三、渗透作用
Ψw=ψ π +ψp(+ψm)
3.1 规定纯水的水势为 0。 3.2(<ψ0)π—渗透势或溶质势:由于溶质的作用使细胞水势降低的值。
ψ π ＝－iCRT
i — 等渗系数，与溶质电离有关， 如稀的 KCl为2；蔗糖为1
C — 溶液的质量摩尔浓度 (mol ·kg-1)
一、扩散（以浓度为动力）
是一种自发过程，是由于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 的现象。－－细胞间水分的迁移（短距离）
水 孔 蛋 白
（磷 质脂 膜双 ）分
子 层
二、集流（以压力为动力）
是指液体中成群的原子或分子在压力梯度 下共同移动。
根压和蒸腾拉力
是水分长距离运输的重要方式－－导管
即没有渗透势；膜失去弹性，也没有压力势， 只有衬质势。
三、渗透作用
• 4. 水分的移动
• 流动方向与从水势高到水势低，从浓度 低到浓度高。
• 例题1： C液＞C细，水的流向？细胞－＞溶液
•
C液＜C细，水的流向？溶液－＞细胞
•
C液＝C细，水的流向？ 流动平衡
三、渗透作用
• 例题2：判断甲、乙两细胞水分的移动方 向
水分从水势高的系统通过半透膜向 水势低的系统移动的现象。
三、渗透作用（以压力和浓度两者为动力）
液面上升
蔗糖溶液 半透膜
水
压力（水势）
经过一段时间
三、渗透作用
• 1. 水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学 势差。实质是压力单位。
• 2. 植物细胞是一个渗透系统：质膜和液 泡膜都是半透膜，同细胞质和胞外环境 组成了渗透系统。－－烧苗
缚水使细胞水势降低的值。(<0)
三、渗透作用
• 3.5 不同类型细胞的水势组成 • A. 分生组织：Ψw=ψ π +ψp+ψm • B. 成熟细胞：Ψw=ψ π +ψp • 成熟细胞指已形成中央大液泡的细胞，这种细
胞很小原忽生略质。被挤压为一薄层，因此，衬质势（ψm） • C.风干种子细胞的水势：Ψw=ψm • 风干种子细胞原生质处于凝胶状态，没有溶液，
R — 气体常数： 0.00823 kg·MPa · mol-1 · kg-1
T — 热力学温度(K)： t℃ + 273
三、渗透作用
Ψw=ψ π +ψp(+ψm)
• 3.3 ψp —压力势：细胞壁对原生质体产生压力
引起的水势变化值。在多数情况下压力势为正 值，因为壁压增大水势（大于纯水，>0）。水 势有时为零，有时为负值。
光合
白 天 ATP增加
质子泵开放
H+泵出 ？？
胞外H+增加
K＋内流通道开放
细胞内K＋增多
四、影响根系吸水的土壤条件
土壤中可用水分 土壤通气状况：根系呼吸 土壤温度：过低，过高 土壤溶液浓度：过高，烧苗
第四节 蒸腾作用
一、蒸腾作用的生理意义和部位
1. 生理意义 a.水分吸收和运输的主要动力 b.是矿质元素和有机物运输的动力 c.降低叶温
一、蒸腾作用的生理意义和部位
2. 蒸腾部位
皮孔
Ψ π ＝-1.4MPa Ψp=+0.8MPa
Ψ π ＝-1.2MPa ？？ Ψp=+0.4MPa
甲 Ψw=-0.6MPa
乙 Ψw=-0.8MPa
第三节 植物根系对水分 的吸收
• 一、根系吸水区域
根 毛
• 根尖的根毛区吸水 区
能力最强
伸 长 区
分 生 区
二、根系吸水的途径
细胞途径 质外体途径
二、根系吸水的途径
• 1. 共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过 胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成 一个细胞质的连续体的途径。
• 2. 跨膜途径：水分从一个细胞到另一个细胞， 要两次通过质膜，故称跨膜途径。跨膜途径和 共质体途径统称为细胞途径。
• 3. 质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等 没有细胞质的移动途径。
植物的物质代谢
维持各种生命活动过程中化学变化（物质的 合成、转化和分解）的总称。
合成代谢
（光合作用）
代谢
体内物质代谢
（糖、蛋白质、 脂类和核酸）
Baidu Nhomakorabea
分解代谢
（呼吸作用）
外界吸收物质 代谢
水分
矿质元素
空气
（光合作用）
有 第二章 植物的水分生理
收
无 收
第一节
植物对水分的需要
在 于 水
一、植物的含水量
1. 不同植物含水量不同
，
多
收
少
收
在
于
草本植物
肥
含水量70-85%
水生＞中生＞旱生
一、植物的含水量
2. 同一植株不同器官、组织含水量不同
根 60%－90%
种子 10%－14%
新生旺盛＞衰老成熟
3. 同一器官不同生长期，含水量也不同
前期＞后期
三、水分对植物的作用
• 1. 是细胞质的主要成分。70－90% • 2. 是代谢过程中的重要反应物质。如水
A.淀粉－糖互 变学说
光合
白 天 CO2减少
PH升高
淀粉磷酸化酶
[OH-]
淀粉
葡萄糖 ？？
水势降低
吸水 气孔开放
二、气孔蒸腾
2）气孔运动机制
A.淀粉－糖互 变学说
黒 光合停止 夜 CO2增加
PH降低
淀粉磷酸化酶
[H+]
葡萄糖
淀粉
？？ 水势升高
失水 气孔关闭
二、气孔蒸腾
2）气孔运动机制 B.无机离子泵学说
三、根系吸水的动力
1. 根压（叶片未展开时，是主要动力）
证明根压存在的两种现象：
伤流
吐水
三、根系吸水的动力
• 2. 蒸腾拉力(主要动力)
• 在蒸腾作用中，首先是气 孔下腔细胞失水，水势降 低，它就向相邻细胞吸水， 使相邻细胞水势降低，这 种水势降低作用，通过一 个个细胞传递到木质部导 管，使导管水势降低，导 管向根系吸水，使根系水 势降低，产生吸水力。
解、脱氢反应，光合作用。 • 3. 水分是各种生化反应的基本介质（溶
剂）。 • 4. 水分能保持植物的固有姿态。（就像
吹气气球）
第二节 植物细胞对水分 的吸收
在植物的生命活 动中，植物不断的从 环境中吸收水分，也 不断的向环境中散失 水分。植物是如何从 环境中吸收水分的呢？
主要有三种方式
• 一、扩散 • 二、集流 • 三、渗透作用
茎
角质层 气孔 叶片
二、气孔蒸腾
• 1. 气孔的结构与特点 • A.结构： 双子叶－半月形 单子叶－哑铃形
•
• B.特点：上表面数目＞下表面
•
孔口侧厚，背口侧薄
•
辐射状微纤丝
二、气孔蒸腾
• 2. 气孔的运动及机制 • 1）气孔的运动
吸 水
失 水 双子叶植物
吸 水
失 水
单子叶植物
二、气孔蒸腾
2）气孔运动机制
• 3. 细胞水势的组成：
• Ψw=ψπ+ψp(+ψm)
三、渗透作用
Ψw=ψ π +ψp(+ψm)
3.1 规定纯水的水势为 0。 3.2(<ψ0)π—渗透势或溶质势:由于溶质的作用使细胞水势降低的值。
ψ π ＝－iCRT
i — 等渗系数，与溶质电离有关， 如稀的 KCl为2；蔗糖为1
C — 溶液的质量摩尔浓度 (mol ·kg-1)
一、扩散（以浓度为动力）
是一种自发过程，是由于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 的现象。－－细胞间水分的迁移（短距离）
水 孔 蛋 白
（磷 质脂 膜双 ）分
子 层
二、集流（以压力为动力）
是指液体中成群的原子或分子在压力梯度 下共同移动。
根压和蒸腾拉力
是水分长距离运输的重要方式－－导管
即没有渗透势；膜失去弹性，也没有压力势， 只有衬质势。
三、渗透作用
• 4. 水分的移动
• 流动方向与从水势高到水势低，从浓度 低到浓度高。
• 例题1： C液＞C细，水的流向？细胞－＞溶液
•
C液＜C细，水的流向？溶液－＞细胞
•
C液＝C细，水的流向？ 流动平衡
三、渗透作用
• 例题2：判断甲、乙两细胞水分的移动方 向
水分从水势高的系统通过半透膜向 水势低的系统移动的现象。
三、渗透作用（以压力和浓度两者为动力）
液面上升
蔗糖溶液 半透膜
水
压力（水势）
经过一段时间
三、渗透作用
• 1. 水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学 势差。实质是压力单位。
• 2. 植物细胞是一个渗透系统：质膜和液 泡膜都是半透膜，同细胞质和胞外环境 组成了渗透系统。－－烧苗