植物生理学植物体内的有机物运输培训课件
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植物生理学—植物体内有机物的运输(上课版)
二、运输方向 利用同位素示踪法，用14CO2及 KH232PO4分别施与天竺葵茎上下端两 侧的叶片，结果发现韧皮部各段皆含 有相当数量的14C和32P.
结论：可通过韧皮部同时作上下双向 运输，也可以横向运输，但正常状态 下其量甚微。
三、运输的速率和溶质的种类
（一）运输的速度 1、研究方法： （1）利用染料分子作为示踪物：用显微注射技术将染料分子直 接注入筛管分子内，追踪染料分子在筛管中的运输状况。 （2）放射性同位素示踪技术：常用的同位素是14C。 2、运输速度：一般为30 ~ 150 cm / h 同一作物不同生育期运输速度也有差异，如南瓜幼龄时为 72cm/h，老龄时为30～50cm/h。 运输速度也随物质种类而异。12天菜豆中的蔗糖运输速度是 107cm/h，而32P则约为87cm/h。
裸子植物中的筛分子是筛胞，筛胞间没有通道相连， 没有P-蛋白。 种子植物筛分子的特征比较 被子植物的筛分子 裸子植物的筛胞 1.有些筛域分化为筛板，单个筛分 1.没有筛板，所 子相互连接为一个筛管 有筛域相同 2.筛孔是空通道 2.筛孔被膜堵塞 3.全部双子叶植物和大多数单子叶 3.没有p-蛋白 植物有p-蛋白 4.伴胞是ATP与（或）其他化合物 4.有具伴胞功能 的来源，在某些植物伴胞作为传 的蛋白质 递细胞或居间细胞用。
韧皮部运输的含氮化物 种类与植物品种有关： 韧皮部筛管汁液中的一 些可溶性蛋白各具生理功 能
有些无机溶质在韧皮部较易移动，如K+、Mg2+、PO43-、Cl-，而 NO3-、Ca2+、SO3-和Fe2+在韧皮部中就相对不易移动。
韧皮部汁液中除了乙烯外，其他四大类植物激素都有。
第二节
（二）溶质种类 １、研究方法：蚜虫的吻刺结合同位素示踪法。
植物生理学第六章植物体内有机物运输ppt课件
胞的过程。 1. 卸出途径至少有两种方式： （1）蔗糖经水解后进入代谢库； （2）蔗糖不经水解直接进入代谢库。
2. 卸出机理
（主动过程：通过质外体途径的蔗糖，同质子协
同运转；
（2）被动过程：通过共质体途径的蔗糖，借助筛管分
子与库细胞的糖浓度差将同化物卸出。
三、 有机物运输的动力 1. 压力流动学说
思考题
1. 名词解释: 转运细胞、压力流动学说、代谢源（库）、源-库单位 2. 问答题 1）简述有机物分配的基本规律 2）叙述源库之间的关系
谢谢大家
用蚜虫吻针法收集筛管汁液 A.将蚜虫的吻刺连同下唇一起切下； B.切口溢出筛管汁液； C.用毛细管汲取汁液
同化物运输的主要形式是蔗糖，因为： 1）蔗糖是非还原糖，具有很高的稳定性； 2）蔗糖的溶解度很高； 3）蔗糖的运输速率很高； 4）蔗糖具有较高的能量
有机物的运输途径是由韧皮部担任的。
证明有机物运输途径是韧皮部的方法：环割法、 同维示踪法。
有机物的运输不仅包括器官之间的运输，还包括细 胞内和细胞间的运输。
短距离运输
长距离运输
短距离运输
细胞内与细胞间的运输，距离仅几个微米，主要靠物 质本身的扩散，原生质主动的吸收与分泌来完成
短距离运输可分为共质体运输、质外体运输及其 交替运输。
☆筛管中汁液的运动本身并不需要能量，但是在源库端进行的 装载和卸出则是消耗能量的。能量主要用于建立和维持源库两 端的压力差。
2）优缺点： A 该学说可以解释被子植物同化物的长距离运输，但对
裸子植物不适用； B 这个学说对一个筛管细胞同时进行双向运输的事实不
好解释。
2. 细胞质泵动学说（耗能量） 1）要点：认为筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝，形 成胞纵连束，它们有节律地蠕动，糖分随之移动。
2. 卸出机理
（主动过程：通过质外体途径的蔗糖，同质子协
同运转；
（2）被动过程：通过共质体途径的蔗糖，借助筛管分
子与库细胞的糖浓度差将同化物卸出。
三、 有机物运输的动力 1. 压力流动学说
思考题
1. 名词解释: 转运细胞、压力流动学说、代谢源（库）、源-库单位 2. 问答题 1）简述有机物分配的基本规律 2）叙述源库之间的关系
谢谢大家
用蚜虫吻针法收集筛管汁液 A.将蚜虫的吻刺连同下唇一起切下； B.切口溢出筛管汁液； C.用毛细管汲取汁液
同化物运输的主要形式是蔗糖，因为： 1）蔗糖是非还原糖，具有很高的稳定性； 2）蔗糖的溶解度很高； 3）蔗糖的运输速率很高； 4）蔗糖具有较高的能量
有机物的运输途径是由韧皮部担任的。
证明有机物运输途径是韧皮部的方法：环割法、 同维示踪法。
有机物的运输不仅包括器官之间的运输，还包括细 胞内和细胞间的运输。
短距离运输
长距离运输
短距离运输
细胞内与细胞间的运输，距离仅几个微米，主要靠物 质本身的扩散，原生质主动的吸收与分泌来完成
短距离运输可分为共质体运输、质外体运输及其 交替运输。
☆筛管中汁液的运动本身并不需要能量，但是在源库端进行的 装载和卸出则是消耗能量的。能量主要用于建立和维持源库两 端的压力差。
2）优缺点： A 该学说可以解释被子植物同化物的长距离运输，但对
裸子植物不适用； B 这个学说对一个筛管细胞同时进行双向运输的事实不
好解释。
2. 细胞质泵动学说（耗能量） 1）要点：认为筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝，形 成胞纵连束，它们有节律地蠕动，糖分随之移动。
植物生理学—植物体内有机物的运输(上课版)
韧皮部运输的含氮化物 种类与植物品种有关： 韧皮部筛管汁液中的一 些可溶性蛋白各具生理功 能
有些无机溶质在韧皮部较易移动，如K+、Mg2+、PO43-、Cl-，而 NO3-、Ca2+、SO3-和Fe2+在韧皮部中就相对不易移动。
韧皮部汁液中除了乙烯外，其他四大类植物激素都有。
第二节
2、细胞间运输： 质外体运输： 共质体运输：通过胞间 连丝运输。
（二）长距离运输系统—维管束 （1）环割试验证明：有机物主 要通过韧皮部运输。 （2）同位素示踪法：通过示踪 法试验得知，主要运输组织 是韧皮部里的筛管和伴胞。 由于伴胞在起源上和功能上 与筛管关系很密切，因此， 常把它们称为筛分子-伴胞复 合体（SE-CC） 。
（二）溶质种类 １、研究方法：蚜虫的吻刺结合同位素示踪法。
蚜虫吻刺插至韧皮部吸取汁液 去掉蚜虫，吻刺收 集韧皮部汁液
２、溶质种类 典型韧皮部汁液干物质占 10%～25%，多数是糖，其 余为蛋白质、氨基酸、无机 和有机离子、内源激素。 糖类主要是非还原性糖， 如蔗糖（运输的主要形式 ）、棉籽糖、水苏糖和毛 蕊糖（是蔗糖分别结合1、 为什么蔗糖是韧皮部运输物质的主要 2、3个半乳糖分子而成） 等，由于非还原糖化合物 形式？ 的活性比还原糖化合物稳 蔗糖及其它一些寡聚糖是非还原糖， 定，因此非还原糖化合物 化学性质稳定； 是韧皮部主要的运输物质 蔗糖水解时能产生相对高的自由能。 。可运输的糖醇包括甘露 蔗糖分子小、移动性大，运输速率高 醇和山梨醇。 ，适合进行长距离运输。
筛分子内腔有微纤丝，微纤丝由韧皮 蛋白（P蛋白）收缩丝组成，其长度 超过筛分子，其一端固定，一端游离 在筛分子内似鞭毛一样颤动，能有规 律的收缩和舒张，运输物质。它影响 细胞质的流动。
植物与植物生理课件——有机物的运输和分配
1 1. 筛管 2. 筛板 3. 筛孔
2 4. 伴胞
3
B
二. 有机物运输的形式
蚜虫吻刺法 主要运输形式: 蔗糖 ？ 同位素示踪法 （1）占90%
（2）蔗糖 优点：
①溶解度很高(0℃时，179g / 100ml水)。 ②是非还原性糖，很稳定。 ③运输速率很高。 ④具有较高能量。
∴ 适于长距离运输
韧皮部汁液
羽扇豆／mmol L-1 490.0 115.0 47.0 4.4
5.8 0.16 0.13 0.08 8.0
三. 有机物运输的方向与速度
运输方向: 由源到库
向上 向下 双向 横向
运输速度: 约100 cm•h-1
①不同植物各异 ②幼苗＞老植株 ③白天＞夜间
§9-3 有机物的分配与调控
一、代谢源和代谢库及相互关系 二、有机物分配的规律 三、光合产物分配与产量的关系 四、有机物运输与分配的调控
植物与植物生理
植物体内同化物的运输与分配
§9-1 有机物运输的途径、形式和速度
一. 有机物运输的途径 1. 短距离运输 2. 长距离运输
二. 有机物运输的形式 三. 有机物运输的方向与速度
一. 有机物运输的途径
1. 短距离运输
（1）胞内运输
细胞内、细胞器之间的物质交换 分子扩散
主要方式 原生质环流 细胞器膜内外的物质交换
K 促进库内糖→淀粉，维持源库两端的 压力差，有利于运输。
B 促进糖的运输和合成。
（2）温度
① 影响运输速度，20 ~ 30℃时最快。
② 影响运输方向， 土温＞气温，向根部分配较多； 气温＞土温，向顶部分配较多。
③ 昼夜温差大，夜间呼吸消耗少，穗
粒重增大。
（3）光照 光下有机物多，运输快 （4）水分 干旱对植物的影响，随植物 种类不同而不同。
2 4. 伴胞
3
B
二. 有机物运输的形式
蚜虫吻刺法 主要运输形式: 蔗糖 ？ 同位素示踪法 （1）占90%
（2）蔗糖 优点：
①溶解度很高(0℃时，179g / 100ml水)。 ②是非还原性糖，很稳定。 ③运输速率很高。 ④具有较高能量。
∴ 适于长距离运输
韧皮部汁液
羽扇豆／mmol L-1 490.0 115.0 47.0 4.4
5.8 0.16 0.13 0.08 8.0
三. 有机物运输的方向与速度
运输方向: 由源到库
向上 向下 双向 横向
运输速度: 约100 cm•h-1
①不同植物各异 ②幼苗＞老植株 ③白天＞夜间
§9-3 有机物的分配与调控
一、代谢源和代谢库及相互关系 二、有机物分配的规律 三、光合产物分配与产量的关系 四、有机物运输与分配的调控
植物与植物生理
植物体内同化物的运输与分配
§9-1 有机物运输的途径、形式和速度
一. 有机物运输的途径 1. 短距离运输 2. 长距离运输
二. 有机物运输的形式 三. 有机物运输的方向与速度
一. 有机物运输的途径
1. 短距离运输
（1）胞内运输
细胞内、细胞器之间的物质交换 分子扩散
主要方式 原生质环流 细胞器膜内外的物质交换
K 促进库内糖→淀粉，维持源库两端的 压力差，有利于运输。
B 促进糖的运输和合成。
（2）温度
① 影响运输速度，20 ~ 30℃时最快。
② 影响运输方向， 土温＞气温，向根部分配较多； 气温＞土温，向顶部分配较多。
③ 昼夜温差大，夜间呼吸消耗少，穗
粒重增大。
（3）光照 光下有机物多，运输快 （4）水分 干旱对植物的影响，随植物 种类不同而不同。
植物生理学—有机物运输PPT课件
SMTR g cm2 h1 VC
V : 流速cm h1
SMTR=[210×0.24]/[0.0042×24× C : 转运溶质浓度g cm3
100]
=4.9g·cm-2·h-1
大多数植物韧皮部的SMTR＝1～13g·cm-2·h-1，最高可达200g·cm-2·h-1。 一般说筛管的横截面积只占韧皮部总横截面积的1/5，因此，单位筛管横 断面的运输量应该是上面数值的5倍。
（3）只要源端光合同化物的韧皮部装载和库端光合同 化物的卸出过程不断进行，源、库间就能维持一定的 压力梯度，在此梯度下，光合同化物可源源不断地由 源端向库端运输。 第32页/共60页
实验证据：
（1）溢泌现象：当把植物 韧皮部刺伤后，有相当数 量的汁液从筛管中持续地 溢泌出来，这说明筛管内 存在着很大的正压力。
• 此外筛管内质子浓度很低，pH7.5～8.8，
第20页/共60页
§2 有机物质运输的机理
主要包括两个方面： • 物质在源端的装载及其在库端的卸出； • 从源到库的运输动力。
这两个问题至今均尚未解决。 • 几个概念：源、库、流、装载、卸出 韧皮部装载：光合同化物由源进入筛管的过程； 韧皮部卸出：有机同化物从筛管进入库细胞程。 • 韧皮部装载和卸出对有机物的运输、分配以及
第3页/共60页
§1 植物体内有机物的运输
一、有机物运输的途径 （一）短距离运输——胞内与胞间运输 1. 胞内运输：
指细胞内、细胞器间的物质交换。 有分子扩散 原生质环流 细胞器膜内外物质交换， 囊泡的形成与囊泡内含物的释放等
第4页/共60页
2. 胞间运输
• 包括细胞之间短距离的质外体、共质体以及质外体 与共质体间的交替运输
卸出到质外体，再通过蔗糖-H+共运输进入韧 皮部，主要依赖于质子浓度梯度。
植物生理学课件第六章 有机物的运输
SA
KH232PO4
S1 S2
SB
14CO2
树皮 蜡纸 木质部
图6-2 分别施用14C及32P，观察双向运输的装置
三 、速度及形式
1、速度：30--150cm/h
2、形式：蔗糖
蚜虫吻针试验、14CO2示踪试验 溶质：主要物质是水，其中溶解许多碳水化 合物，蔗糖占干物质的90%，三糖，四糖，五糖， 氨基酸和酰胺，磷酸核苷酸和蛋白质，四大植物激 素，糖醇，无机离子。
吻刺
韧皮部 汁液
韧皮部
图6-3 蚜虫吻刺法吸取筛管汁液
为何以蔗糖作为主要形式? 1、蔗糖是非还原糖，化学性质比还原糖稳定。 2、蔗糖水解时能产生相对高的自由能。 3、蔗糖分子小、移动性大、 运输速率高，适合
进行长距离运输。
主要讲三方面的内容： 一、韧皮部装载 二、韧皮部卸出 三、筛管运输机理
一 、韧皮部装载
K+
K+ 连丝维管横切
PH5·5
K+ K+ PH8·5
内质网
（＋）
（－）
图6-6 胞间连丝超微结构 图6-7 蔗糖-质子同向转运
4、韧皮部装载的特点 ⑴ 逆浓度梯度 ⑵ 需能过程 ⑶ 具有选择性
第三节韧皮部卸出(Phloem unloading) 韧皮部卸出：是指装载在韧皮部的同化产物输出
到库的接受细胞的过程。 “空种皮技术”证明韧皮部的卸出 卸出的原则：是阻止卸出的蔗糖被重新装载。
PH5·5
K+ K+ PH8·5
内质网
（＋）
（－）
图6-6 胞间连丝超微结构 图6-7 蔗糖-质子同向转运
同化物在韧皮部的装载有时走质外体途径，有 时走共质体途径，交替进行，互相转换，相辅相成。 这种交替进行主要通过转移细胞或传递细胞来完成。
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一中些合杀成虫(淀7剂)粉植、，物灭并体菌储的剂存机、下械肥来支料。撑以这及些病薄毒壁分细子胞经就两成通为道同的化传物输的，中能间 产库生，周当身其效它应库。需另要外时筛，管中汁间液库中的还淀有粉一则些可蛋水白解抑再制转剂运，出可去抑制 动植的物物心消的材化韧长，道皮高就内部加不的最粗可蛋基与能白本维长酶的管至，功束几这能有米说是密、明在切几筛源关十管端系米本把，、身同若甚存化树至在物木 一一装没百定入有多的木米防质的卫部高机形度制成
1.以导管为中心的木质部； 2.以筛管为中心的韧皮部； 3.多种组织的集合；4.维 管束鞘；
植物生理学植物体内的有机物运输
11
维管束的功能
(1)物质长距离运输的通道
如根部(一输2合)信送般成息，情的物而况细质同下胞传化水分递物和裂的则无素通由机类道韧营和皮养脱部由落输木酸送质等部可通过木质部运至地 上部分(3，)两而通茎道端间合的成物的质生交长换素则通过韧皮部向下极性运输。 植物受木(4环质)对境部同刺和化激韧物后皮的产部吸生通收的过和电侧分波向泌也运主输要可在相维互管间束运中传播 同韧在化皮同物部化送由((在65对物水于))运外对同运分导输源同化输和管过化化物的养与程学物的途分筛中物的吸中。管可质加收维如间卸以工与管筛发至及和分束管生维病储泌也中水管毒存，能的分束等不与膨交中传仅周压流的播发围变引某的生组化起些通在织就的薄道源 发是壁库生细端物胞，质内而交，且换在其
植物生理学植物体内的有 机物运输
植物体内的有机物 运输
植物生理学植物体内的有机物运输
2
• 植物叶片是同化物的主要制造器官
• 叶片合成的同化物不断地运至根、茎、芽、果实 和种子中去
• 同化物的去向：用于这些器官的生长发育和呼吸 消耗，或者作为贮藏物质而积累下来，而贮藏器 官中的同化物也会在一定时期被调运到其他器官 ，供生长所需要
• 外排作用：将溶酶体或消化泡等囊泡内的物质 释放到细胞外的过程； 出胞现象：通过出芽 胞方式将胞内物质向外分泌的过程。
• 一般地说，细胞间的胞间连丝多、孔径大，存 在的浓度梯度大，则有利于共质体的
植物生理学植物体内的有机物运输
8
质外体与共质体间的运输
• 即为物质进出质膜的运输。物质进出质膜的方式有三种： • (1)顺浓度梯度的被动转运(passive transport)，包括自由扩散和
9
• 植物体内物质的运输常不局限于某一途径。如共 质体内的物质可有选择地穿过质膜而进入质外体 运输；在质外体内的物质在适当的场所也可通过 质膜重新进入共质体运输（如图）
• 这种物质在共质体与质外体之间交替进行的运输 称共质体-质外体交替运输
实线箭头表示共质植体物途生径理学，植虚物线体内箭的头有为机物质运外输体途径。A为蒸腾
• 2.共质体运输 物质在共质体中的运输称为共质体 运输(symplastic transport)。由于共质体中原生质的粘 度大，故运输的阻力大。在共质体中的物质有质 膜的保护，不易流失于体外
• 共质体运输受胞间连丝状态控制
植物生理学植物体内的有机物运输
7
• 内吞作用：细胞外的物质通过吞噬(指内吞固 体)或胞饮(指内吞液体)作用进入细胞质的过程
10
流，B
C为共质体运输
长距离运输系统
• 植物体内承担物质长距离运输的系统为维管束系统 • (一)维管束的组成与功能 • 1.组成 一个典型的维管束可由四部分组成(如图)：
(1)以导管为中心，富有纤维组织的木质部。(2)以筛 管为中心，周围有薄壁组织伴联的韧皮部。(3)穿 插与包围木质部和韧皮部的多种细胞。(4)维管束 鞘
植物生理学植物体内的有机物运输
5
短距离运输系统
• （1）胞内运输 • 胞内运输是指细胞内、细胞器间的物质交换 • 方式：有分子扩散、微丝推动原生质的环流、细
胞器膜内外的物质交换，以及囊泡的形成与囊泡 内含物的释放等。如光呼吸途径中，磷酸乙醇酸 、甘氨酸、丝氨酸、甘油酸分别进出叶绿体、过 氧化体、线粒体；叶绿体中的丙糖磷酸经Pi转运 器从叶绿体转移至细胞质，并在细胞质中合成蔗 糖进入液泡贮藏等属胞胞，以及提供同化物长距离运输的通道
植物生理学植物体内的有机物运输
12
(二)物质运输的途径
• 1.研究物质运输途径的方法 • 木质部和韧皮部是进行长距离运
输的两条途径，实验证明，同化 物的运输是由韧皮部担任的
植物生理学植物体内的有机物运输
13
环割试验
• (1)环割试验(girdling experiment) 这是研究物质运输的经典 方法。环割是将树干(枝)上的一圈树皮(韧皮部)剥去 而保留树干(木质部)的一种处理方法
通过通道或载体的协助扩散 • (2)逆浓度梯度的主动转运(active transport，包括一种物质伴随
另一种物质进出质膜的伴随运输 • (3)以小囊泡方式进出质膜的膜动转运(cytosis)，包括内吞
(endocytosis)、外排(exocytosis)和出胞等
植物生理学植物体内的有机物运输
• 源也称为代谢源， 指制造或输出同化 物的器官或组织。 最主要的是叶片。
• 库也称为代谢库， 指贮存或输入同化 物的器官或组织。 如种子、果实、块 根、块茎。
植物生理学植物体内的有机物运输
4
第一节 有机物运输的途径、 速率和溶质种类
• 一 运输途径 • 植物体内同化物的运输有：短距
离运输和长距离运输
• 同化运输的意义：同化物的运输与分配，无论对 植物的生长发育，还是对农作物的产量和品质的
形成都是十分重要
• 同化物的运输与分配过程，直接关系到作物产量
的高低和品质的好坏。作物的经济产量不仅取决
于同化物的多少，而且还取决于同化物向经济器
官运输与分配的量
植物生理学植物体内的有机物运输
3
一、源和库的概念
植物生理学植物体内的有机物运输
6
胞间运输
• 胞间运输指细胞之间短距离的质外体、共质体以 及质外体与共质体间的运输
• 1.质外体运输 物质在质外体中的运输称为质外体 运输(apoplastic transport)。质外体中液流的阻力小， 物质在其中的运输快。由于质外体没有外围的保 护，所以其中的物质容易流失到体外，另外运输 速率也易受外力的影响。