第三章养分运输和分配ok资料

第三章
植物根系从介质中吸收的矿质养分，一部分在根 细胞中被同化利用；另一部分经皮层组织进入木质部 输导系统向地上部输送，供应地上部生长发育所需要。
植物地上部绿色组织合成的光合产物及部分矿质 养分则可通过韧皮部系统运输到根部，构成植物体内 的物质循环系统，调节着养分在植物体内的分配。
根系养分的运输
（二）影响离子进入木质部数量的因素
1.外界离子浓度 影响木质部汁液的浓度，而且影响木质部汁液
的体积。如果外部介质离子浓度过高，水势太低时， 则会出现水分难以进入，而导致木质部汁液体积下 降。
介质浓度对向日葵伤流液中含钾量的影响
介质 K+浓度 （mmol/L）
0.1 1.0 10
伤流液 K+浓度 伤流液体积 （mmol/L） （ml）
“双泵模型”认为离子进入木质部导管需经两次 泵的作用：
第一次是将离子由介质或自由空间主动泵入细 胞膜内，进入共质体；
第二次是将离子由木质部薄壁细胞主动泵入木 质部导管。离子进入木质部导管是主动过程。
根表皮层
内皮层
木质部 薄壁组织
木质部
1 2
凯氏带
根部离子短距离运输进入木质部的双泵模式
1）、共质体；2）、质外体
根外介质中的养分从根表皮细胞 进入根内经皮层组织到达中柱的 迁移过程叫养分的横向运输。由 于其迁移距离短，又称为短距离 运输(short-distance transport)。
养分从根经木质部或韧皮部到 达地上部的运输以及养分从地上部 经韧皮部向根的运输过程，称为养 分的纵向运输。由于养分迁移距离 较 长 ，又称为长距离运输 (longdistance transport) 。
内皮层尚未形成完整的凯氏带，养分可以通过质外
体直接进入木质部导管。这个区域是靠质外体运输
的养分的主要吸收区，如钙、硅。
根毛区，内皮层形成了凯氏带，阻止质外体中
的养分直接进入中柱木质部，养分的运输主要以共
质体形式进行。
P
根毛区
根尖区
Ca
吸收量
不同根区P和Ca的吸收量示意图
三、养分进入木质部
（一）养分进入机理
（一）养分种类
1. 以主动跨膜运输为主的养分（如K+、H2PO4-）其横向运输 以共质体途径为主。
2. 而以被动跨膜运输为主的养分（如Ca2+）则以质外体途 径为主。
3. 分子态被吸收的养分（如H3BO3、H4SiO4），其横向运输 质外体途径为主。
（二）外界养分浓度 根表皮细胞吸收养分的速率是有一定限度的。 当介质中养分的浓度较低，向根的供应速率小于 根表皮细胞的吸收速率时，则养分主要直接被表 皮细胞所吸收，进入共质体途径（如磷和钾）。
第三章 养分的运输与分配
第一节 养分的短距离运输 第二节 养分的长距离运输 第三节 植物体内养分的循环 第四节 养分的再利用
第一节
一、运输途径
养分的横向运输有两条途径:即质外体途径和共 质体途径.
质外体是由细胞壁和细胞间隙所组成的连续体。在质外体中
水分和养分可以自由出入,养分迁移速度快。
共质体是由细胞的原生质(不包括液泡)组成，穿过细胞壁的
一、木质部运输
1、动力
木质部中养分移动的驱动力是根压和蒸腾拉力。
2、根压的概念
根压: 当离子进入木质部导管后，增加了导管汁液的 浓度，使水势下降，引起导管周围的水分在水势差的作用下 扩散进入导管，从而产生一种使导管汁液向上移动的压力。
3、证明根压存在的证据
1） 吐水：由于根压的作用使水分和离子在导管中向地上 部移动，可在叶尖或叶缘泌出水珠，即吐水现象。
Hale Waihona Puke 温 度 溢出量 (OC) (ml/4h)
分泌物浓度 K+ /Ca2+
K+
Ca2+
8
5.3 13.4 1.5 8.9
18
21.9 15.2 1.0 15.2
28
31.7 19.6 0.8 24.5
第二节
木质部运输 韧皮部运输
一、木质部运输
（一） 动力与方向 （二） 运输机理 （三）蒸腾和木质部运输
1. 从力量上，蒸腾拉力远大于根压压力。
2. 从作用的时间上，蒸腾作用在一天内有阶段性，而根压 具有连续性。
蒸腾对木质部养分运输作用的大小取决于植物生育阶段、昼 夜时间、离子种类和离子浓度等因素。
1.植物生育阶段 在植物生长旺盛期，蒸腾强度大，木质部养
胞间连丝把细胞与细胞连成一个整体，这些相互联系起来的 原生质整体称为共质体。
A?B 根毛
早期后生木质部 晚期后生木质部
A?B
根表皮
外皮层
离子短距离运输的质外体（A）及共质体（B）示意图
养分在横向运输过程中是途经质外体还 是共质体，主要取决于：
养分种类 养分浓度 根毛密度 胞间连丝的数量 表皮细胞 木栓化程度。
7.3
4.0
10.0
4.5
16.6
1.6
总 K+量 （μ g）
29.2 45 26.6
2、温度
介质温度影响着木质部汁液的体积和离子浓度， 其中对体积的影响大于浓度。随着温度的升高，水分 的粘滞度降低，因而更易于扩散进入木质部，使木质 部汁液体积增加。
3、呼吸作用
温度对玉米伤流液 数量及其K+，Ca2+浓度的影响
（五）菌根侵染
ＶＡ菌根根外菌丝从土壤中吸收 的养分通过菌丝直接运输到皮层细 胞内，而不需经过质外体空间。
二、运输部位
根尖生理活动旺盛，细胞吸收养分的能力较强，
但输导系统尚未形成，而根毛区以后,外周木栓化程
度较高，水分和养分都难以进入，因而这两个部位
• 养分的横向运输量都很低。
•
伸• 长区及稍后的区域输导系统初步形成，同时
（三）根毛密度 根毛所吸收的养分可直接进入共质体途径。
（四）胞间连丝数量
胞间连丝是共质体系统连接相临细胞的运输桥 梁，其数量大小决定着共质体的运输潜力。
若胞间连丝的数量不足，则降低共质体的运输 能力，迫使更多的养分进入质外体。
0.6
0.21
0.14
2.06
0.1
0.1
Trianea bogotensis根表皮细胞胞间连丝数目与根毛的关系 （单位：个/µm2）
2） 伤流液：若把幼苗茎基部切断，可以收集到木质部汁 液，即伤流液。
4、木质部运输的方向
1）一般在蒸腾作用强的条件下，蒸腾起主导作用， 在蒸腾作用微弱或停止的条件下，根压则上升为 主导作用。
2）由于根压和蒸腾作用只能使木质部汁液向上运动， 木质部中养分的移动是单向的。
二 蒸腾与木质部运输
木质部汁液的移动是根压和蒸腾作用驱动的共 同结果，但两种力量的强度并不相同。