22植物细胞对矿质元素的吸收
植物生理学题库(含答案)第二章 植物的矿质营养
植物生理学题库（含答案）第二章植物的矿质营养一、名词解释：1、矿质营养：亦称无机营养，指植物在生长发育时所需要的各种化学元素。
2、必需元素：指植物正常生长发育所必需的元素，是19种，包括10种大量元素和9种微量元素3、大量元素：亦称常量元素，是植物体需要量最多的一些元素，如碳、氧、氢、氮、磷、钾、硫、钙、镁、硅等。
4、胞饮作用：指物质吸附于质膜上，然后通过膜的内折而将物质转移到细胞内的过程。
5、交换吸附：指根部细胞在吸收离子的过程中，同时进行着离子的吸附与解吸附。
这时，总有一部分离子被其他离子所置换，这种现象就称交换吸附。
6、离子交换：是植物吸收养分的一种方式，主要指根系表面所吸附的离子与土壤中离子进行交换反应而被植物吸收的过程。
7、离子拮抗作用：当在单盐溶液中加入少量其他盐类时，单盐毒害所产生的负面效应就会逐渐消除，这种靠不同离子将单盐毒害消除的现象称离子拮抗作用。
8、被动吸收：亦称非代谢吸收。
是一种不直接消耗能量而使离子进入细胞的过程，离子可以顺着化学势梯度进入细胞。
9、氮素循环：亦称氮素周转。
在自然界中以各种形式存在的氮能够通过化学、生物、物理等过程进行转变，它们相互间即构成了所谓的氮素循环。
10、生物固氮：指微生物自生或与动物、植物共生、通过体内固氮酶的作用，将空气中的氮气转化为含氮化合物的过程。
11、微量元素：是植物体需要量较少的一些元素如铁、锰、铜、锌、硼、钼、镍、氯、钠等，这些元素只占植物体干重的万分之几或百分之几。
12、选择吸收：根系吸收溶液中的溶质要通过载体，而载体对不同的溶质有着不同的反应，从而表现出根系在吸收溶质时的选择性。
这就是所谓的选择性吸收。
13、主动吸收：亦称代谢吸收。
指细胞直接利用能量做功，逆着电化学势梯度吸收离子的过程。
14、诱导酶：指一种植物体内原本没有，但在某些外来物质的诱导下所产生的酶。
15、转运蛋白：指存在于细胞膜系统中具有转运功能的蛋白质，主要包括通道蛋白与载体蛋白两类。
植物细胞对矿质元素的吸收
主动吸收是指细胞利用代谢能量逆着浓度梯度吸收矿质元素的过程。主动吸收需要转运蛋白的参与。转运蛋白有通道蛋白和载体蛋白之分。载体蛋白又分为单向运输载体、同向运输载体和反向运输载离子也可以通过离子泵(质子泵和钙泵)跨膜运输。
胞饮作用是细胞将吸附在质膜上的矿物质通过膜的内折而转移到细胞内的过程。胞饮作用是非选择性吸收，大分子物质甚至病毒通过胞饮作用进入细胞内。胞饮作用在植物细胞中不很普遍。
植物细胞对矿质元素的吸收
植物细胞吸收矿质元素的方式为：主动吸收、被动吸收和胞饮作用。其中主动吸收是植物细胞吸收矿质元素的主要方式。
被动吸收是指细胞不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它物理过程而进行的吸收过程。O2、CO2、NH3 等气体分子可以穿过膜的脂质双分子层，以简单扩散方式进入细胞，扩散动力是膜两侧的这些物质的化学势差。而带电荷的离被动吸收是顺着电化学势梯度进行的，不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它子不能穿过膜的脂质双分子层，其扩散需要转运蛋白质的协助，所以叫协助扩散或易化扩散，扩散动力是这些离子在膜两侧的电化学势差。
(二)根系对矿质元素的吸收
根系对矿质元素的吸收是以细胞吸收为基础的。但根系吸收矿质元素有其自身的特点。首先，根系对盐分和水分相对吸收。由于根系对盐分和水分的吸收机制不同，吸收量不成比例。其次是，根系对矿质元素的吸收有选择性。即对某些离子吸收的多些，而对有些离子吸收少些或根本不吸收。其三是，单盐毒害与离子对抗。一般阳离子的毒害作用明显，阴离子的毒害作用不明显。在单盐溶液中若加入少量含其它价数不同的金属离子的盐类，单盐毒害现象就会减轻或消失。离子间的这种作用叫离子对抗。一般在元素周期表中不同族的金属元素的离子间才会有对抗作用。植物只要处于一定浓度、一定比例的多种盐的混合液中才能正常生长，这种溶液叫平衡溶液。在施肥中应十分注意。
植物对矿质元素的吸收利用
(二)通气状况 土壤通气状况直接影响到根系的呼吸作用， 通气良好时根系吸收矿质元素速度快。因 此,增施有机肥料,改善土壤结构,加强中耕松 土等改善土壤通气状况的措施能增强植物 根系对矿质元素的吸收。土壤通气除增加 氧气外,还有减少CO２的作用。
(三)土壤溶液浓度
当土壤溶液浓度很低时,根系吸收矿质元 素的速度,随着浓度的增加而增加,但达到某 一浓度时,再增加离子浓度,根系对离子的吸 收速度不再增加。这一现象可用离子载体 的饱和效应来说明。浓度过高,会引起水分 的反渗透,导致“烧苗”。所以，向土壤中 施用化肥过度,或叶面喷施化肥及农药的浓 度过大,都会引起植物死亡,应当注意避免。
二、植物吸收矿质元素的特点
(一)根系吸收矿质与吸收水分不成比例
大量研究证明,植物吸水和吸收盐分的数量会因 植物和环境条件的不同而变化很大。植物对水分 和矿质的吸收是既相互关联,又相互独立。前者, 表现为盐分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并 随水流进入根部的质外体。而矿质的吸收，降低 了细胞的渗透势，促进了植物的吸水。后者,表现 在两者的吸收比例不同，吸收机理不同:水分吸收 主要是以蒸腾作用引起的被动吸水为主,而矿质吸 收则是以消耗代谢能的主动吸收为主。另外两者 的分配方向不同，水分主要分配到叶片，而矿质 主要分配到当时的因素有 关。嫩叶比老叶的吸收速率和吸收量要大,这是由 于二者的表层结构差异和生理活性不同的缘故。 由于叶片只能吸收溶解在溶液中的营养物质, 所以溶液在叶面上保留时间越长,被吸收的营养物 质的量就越多。凡能影响液体蒸发的外界环境因 素,如光照、风速、气温、大气湿度等都会影响叶 片对营养物质的吸收。因此,向叶片喷营养液时应 选择在凉爽、无风、大气湿度高的期间(例如阴天、 傍晚)进行。
2、主动吸收（active absorption）：又叫主动运输，代谢吸收， 指细胞利用呼吸释放的能量做功而逆着浓度差吸收矿物质的过程。 3、胞饮作用（pinocytos ）： 物质吸附在质膜上，通过膜的内 折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。
植物生理学题库-02 植物矿质营养作业及答案
第二章植物矿质营养一、名词解释1. 矿质营养: 是指植物对矿质元素的吸收、运输与同化的过程。
2．灰分元素：亦称矿质元素，将干燥植物材料燃烧后，剩余一些不能挥发的物质称为灰分元素。
3．大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之一以上的元素。
包括钙、镁、硫、氮、磷、钾、碳、氢、氧等9种元素。
4．微量元素：植物体内含量甚微，稍多即会发生毒害的元素包括：铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯等7种元素。
5. 单盐毒害和离子拮抗：单盐毒害是指溶液中因只有一种金属离子而对植物之毒害作用的现象；在发生单盐毒害的溶液中加入少量其他金属离子，即能减弱或消除这种单盐毒害，离子间的这种作用称为离子拮抗。
6. 平衡溶液：在含有适当比例的多种盐溶液中，各种离子的毒害作用被消除，植物可以正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液。
7. 胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。
8. 诱导酶：又称适应酶，指植物体内本来不含有，但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。
如硝酸还原酶可为NO3-所诱导。
9. 生物固氮：某些微生物把空气中游离氮固定转化为含氮化合物的过程。
二、填空题1．植物生长发育所必需的元素共有种，其中大量元素有种，微量元素有种。
16、9、7 2．植物必需元素的确定是通过法才得以解决的。
水培3．解释离子主动吸收的有关机理的假说有和。
载体学说质子泵学说4．果树的“小叶病”往往是因为缺元素的缘故。
Zn5. 缺氮的生理病症首先表现在叶上，缺钙的生理病症首先表现在叶上。
老、嫩6．根系从土壤吸收矿质元素的方式有两种：和。
通过土壤溶液得到、直接交换得到7．(NH4)2S04属于生理性盐，KN03属于生理性盐、NH4NO3属于生理性盐。
酸、碱、中8．硝酸盐还原成亚硝酸盐的过程由酶催化，亚硝酸盐还原成氨过程是叶绿体中的酶催化的。
硝酸还原酶、亚硝酸还原酶9．影响根部吸收矿物质的条件有、、和。
温度、通气状况、溶液浓度、氢离子浓度、离子间的相互作用10．植物地上部分对矿质元素吸收的主要器官是，营养物质可从运入叶内。
矿质元素吸收转运的分子机制
植物必需的矿质元素
14种公认的植物必需矿质营养元素（包括氮素）： N, P, K, Ca, Mg, S (>0.1% DW) Cl, Fe, B, Mn, Zn, Cu, Ni, Mo (<0.01％ DW) Na, Si （未达共识）
Cd: 目前已经有报道作为一种海洋浮游生物的营养 物质
植物的有益元素和有害元素
矿物质相关问题之四：生物强化的安全性
• 全球约30亿人缺铁、锌；而且主要集中在发展 中国家的妇女、儿童
• 中国居民缺铁性贫血发病率平均：20.1%
<2岁：31.1%, >60岁：29.1% 育龄妇女：19.9% 儿童缺锌：30-60%
• 饮食习惯：禾谷类为主、抗营养因子
• 药物防治、饮食多样化、食品强化、生物强化
• Gong J-M, Lee DA & Schroeder JI. (2003) Long-distance root-to-shoot transport of phytochelatins and cadmium in Arabidopsis. PNAS. 100 (17): 10118-
• Lahner B, Gong J-M, Mahmoudian M, et al., (2003) Genomic scale profiling of nutrient and trace elements in Arabidopsis thaliana. Nature Biotech 21 (10): 1215-
先秦时，野生绿肥“草粪”，栽培绿肥“苗 粪”，此外，利用作物的槁、秆、米糠、腐草 及败叶所堆制者为 “踏粪”，还有烧制“火 粪”。
西方（1000 B.C. -1680 A.D）
简述植物细胞对矿质元素的吸收方式
简述植物细胞对矿质元素的吸收方式
植物细胞对矿质元素的吸收是通过根系统进行的。
根毛是根的吸收器官，它能够扩大根的表面积，增加吸收矿质元素的机会。
根毛表面上的细胞膜上有大量的离子通道和转运蛋白，通过主动吸收和被动吸收的方式将矿质元素引入细胞内。
植物细胞对不同的矿质元素有不同的吸收方式。
例如，对于钾离子，植物细胞主要通过膜上的钾通道进行主动吸收；对于铁离子，它需要与细胞表面的配体结合才能被吸收；对于硝酸盐离子，植物细胞则需要通过共转运蛋白才能被吸收。
总的来说，植物细胞对矿质元素的吸收方式是通过膜上的通道和转运蛋白，采用主动吸收和被动吸收的方式将矿质元素引入细胞内。
不同的矿质元素会有不同的吸收机制，但都是通过根毛进行的。
植物吸收矿质元素的主要方式
植物吸收矿质元素的主要方式
植物细胞吸收矿质元素的方式有：
1、被动吸收：包括简单扩散、杜南平衡。
不消耗代谢能。
定义：当外界液体浓度大于内在浓度时被动吸收产生，被动吸收是一种无能量运动，可以理解为平衡，自然界一种规律。
被动吸收是通过滤过、渗透、简单扩散和易化扩散（需要载体）等几种形式，将消化了的营养物质吸收进入血液和淋巴系统。
特点：物质由高浓度区向低浓度区扩散（浓度梯度），这是一种单纯的物理扩散作用，这种吸收形式不需要消耗机体能量；一些分子量低的物质，如简单多肽、各种离子、电解质和水等的吸收即为被动吸收。
2、主动吸收：有载体和质子泵参与，需消耗代谢能。
主动吸收（flash）与被动吸收相反，必须通过机体消耗能量，是依靠细胞壁"泵蛋白"来完成的一种逆电化学梯度的物质转运形式；主动运输的例子很多，主要有无机离子、有机离子和一些糖类（乳糖、葡萄糖、麦芽糖或蜜二糖）等。
这种吸收形式是高等动物吸收营养物质的主要方式。
3、胞饮作用：是一种非选择性吸收方式。
胞饮作用是指内吞细胞外液体。
胞饮作用根据其产生的机制不同分为4种：网格蛋白依赖的内吞、陷穴蛋白依赖的内吞、巨胞饮、网格蛋白和陷穴蛋白非依赖的内吞。
植物细胞对矿质元素的吸收
植物细胞对矿质元素的吸收植物的生命活动是以细胞为基础的， 因此植物体对矿质元素的吸收也是以细胞的吸收为 基础。
细胞与外界环境进行的一切物质交换必需通过各种生物膜，特别是细胞质膜。
一、生物膜的结构与功能植物细胞的原生质被质膜所包围，在细胞内细胞质和液泡间又有液泡膜分隔。
植物细胞 内的许多细胞器都有相应的膜包着，有的细胞器本身就是由膜组成。
因此，从某种意义上说 植物细胞是由膜系统组成的功能单位。
这些膜将各种细胞器分隔有利于细胞器行使各自的功 能，使各种代谢有条不紊地进行。
1．生物膜的化学组成生物膜由蛋白质、脂类、糖、无机离子等组成，其中蛋白质约占 40%～60%，脂类占 30%～40%，糖占 10%～20%。
这些组分，尤其是脂类与蛋白质的比例，因不同细胞、细胞 器或膜层而相差很大。
功能复杂的膜，其蛋白质含量可达 80%，而有的只占 20%左右。
构 成膜的脂类主要是磷脂，磷脂以双分子层构成生物膜的基本结构，蛋白质分子 “镶嵌”于 其中。
生物膜中的蛋白质根据它们与膜脂相互作用的方式及其在膜中的排列部位， 可以大体地 将膜蛋白分为两类：外在蛋白与内在蛋白（图 22）。
外在蛋白（extrinsic protein）为水溶性 球状蛋白质， 分布在膜的内外表面。
内在蛋白 （intrinsic protein） 占膜蛋白总量的 70%～80%， 又叫嵌入蛋白，其主要特征是水不溶性，分布在脂质双分子层中，有的横跨全膜也称跨膜蛋 白 （transmembrane protein）， 有的全部埋入疏水区。
最近， 又在生物中发现一类新的膜蛋白， 叫膜脂蛋白，它们的蛋白部分不直接嵌入膜，而依赖所含的脂肪酸插入脂质双分子层中。
膜蛋白执行着生物膜的主要功能。
不同生物膜所具有的不同生物学功能主要是由于所含 膜蛋白的种类和数量的不同。
2．生物膜的结构与功能关于生物膜的结构有许多假说与模型，但目前普遍接受的是流动镶嵌模型。
植物生理简答题
第二章植物生长发育生理生态及其调控1、种子的生活力与活力有何不同？用哪个概念更能准确地描述种子萌发的情况？答：种子生活力是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力，没有生活力的种子是死亡的种子，不能萌发；而种子活力是种子在田间条件(非理想条件)下萌发的速度、整齐度及幼苗健壮生长的潜在能力，它包括种子萌发成苗和对不良环境的忍受力两个方面。
用种子活力这一指标能更准确地评价种子的播种品质和田间生产性能。
3.总结种子萌发过程中贮藏物质的动员及再利用。
答：即种子萌发时贮藏的有机物在胚乳或子叶中被分解为小分子化合物并被运输到胚根和胚芽中被利用的过程。
这一过程包括淀粉的动员、脂肪的动员、蛋白质的动员及植酸（肌醇六磷酸）的动员等。
5.植物的生长为何要表现出生长大周期的特性？答：植物器官乃至整个植株在其全部生长过程中的生长速率表现出“慢-快-慢”的特性，这种特性即为植物生长的大周期。
生长初期植株幼小，合成物质总量少，生长慢；生长中期植株光合能力加强，合成物质总量多，生长快；生长后期植株衰老，光合能力下降，物质合成速度减慢，生长减慢或停止。
“不误农时！”10.哪些植物运动是生长性运动，哪些不是生长性运动?答：向性运动，包括向光性、向重力性、向化性、向水性等都是由于生长的不均匀而引起的，故向性运动都是生长性运动。
感性运动则有些是生长性运动，如偏上性生长、偏下性生长等，而有些则不是生长性运动，而属于膨胀性运动，如含羞草叶片的感震性，有些植物如大豆、花生等的叶片白天张开、晚上合拢现象等。
11.植物的成花包括哪三个阶段？答：植物的成花包括三个阶段：(1)成花诱导，经某种环境信号刺激诱导，植物改变发育进程，从营养生长向生殖生长转变；(2)成花启动，分生组织经一系列变化分化成形态上可辨认的花原基，亦称之为花的发端；(3)花的发育，即花器官的形成和生长。
12.什么是春化作用？如何证实植物感受低温的部位是茎尖？答：低温诱导促使植物开花的作用叫春化作用。
植物吸收矿质元素的特点
（3）根系吸收单盐会受毒害
任何植物，假若培养在某一单盐溶液中，不久即 呈现不正常状态，最后死亡。这种现象称为单盐 毒害。单盐毒害无论是营养元素或非营养元素都 可发生，而且在溶液很稀时植物就会受害。若在 单盐溶液中加入少量其它盐类，这种毒害现象就 会清除，这被称为离子间的颉颃作用。
②二者的吸收机理不同，水分吸收主要是以蒸腾 作用引起的被动吸水为主，而矿质吸收则是以消 耗代谢能的主动吸收为主；
③二者的分配方向不同，水分主要分配到叶片用 于蒸腾作用，而矿质主要分配到当时的生长中心。
（2）根对离子吸收具有选择性
植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和 阴离子吸收的比例不同，从而引起外界溶液pH发 生变化。
植物对矿质元素的吸收特点是怎样的
（1）根系吸收矿质与吸收水分是既相互关联又 相互独立的两个过程。
相互关联表现在：
①盐分一定要溶于水中，才能被根系吸收，并随 水流进入根部的质外体，随水流分布到植株各部 分；
②矿质的吸收，降低了根系细胞的渗透势，促进 了植物的吸水。
相互独立表现在：
①矿质的吸收不与水分的吸收成比例；
植物对矿质元素的吸收和运输
➢ 离子的选择性吸收：植物根系吸收离子的数量与溶液 中离子的数量不成比例的现象。
➢ 生理酸性盐：根系吸收阳离子多于阴离子，如果供给 （NH4）2SO4，大量的SO42-残留于土壤溶液中，导致 pH下降酸性提高，这类盐叫生理酸性盐。
➢ 生理碱性盐：根系吸收阴离子多于阳离子，如果供给 NaNO3，大量的Na+残留于土壤溶液中，导致土壤pH 升高，这类盐叫生理碱性盐。
O、N、P、K、Ca、Mg、S等。 B. 微量元素 ➢ 需要量极微，占植物体干重的0.01%以下。有Fe、
B、Mn、 Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等。虽然需要量 很少，但缺乏时植物不能正常生长；若稍有过量， 反而对植物有害，甚至致其死亡。
重点和难点
重点
植物体内必需的营养元素及各种缺素症；植物合理 施肥的生理基础
难点
植物对矿质元素的吸收和运输
收多收少 在于肥!
同化
转运
矿质 营养
吸收
一、植物从土壤中获得营养
➢ 1699年，英国的伍德沃德用不 同的水（雨水、河水、泉水、 菜园土浸出液和下水管道水） 培养薄荷枝条。
➢ 菜园土浸出液中生长最好。
式运输 金属离子（K+、Na+）:以离子形式运输
2. 矿质元素在植物体内的运输途径和速度
A. 根导管
茎导管
随蒸腾流单向运输
叶导管
B. 根导管
茎筛管
可双向运输
叶或根
➢矿质元素在植物体内的运输速度为30 ~ 100 cm/h
3. 矿质元素的利用 A. 可再利用元素：如果进入一个植株器官的矿质元素又
种:C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、 B、Zn、Mn、Mo、Cl、Ni） ➢ 符合植物必需元素的3条标准：缺乏该元素，植物 生长发育不正常，不能完成生活史；植物表现专一 的病症，而加入该元素后，转向正常；对植物营养 的功能是直接的
有哪些植物的新陈代谢的知识
有哪些植物的新陈代谢的知识植物生理学其目的在于认识植物的新陈代谢的知识、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及植物体内外环境条件对其生命活动的影响。
包括光合作用、植物代谢、植物呼吸、植物水分生理、植物矿质营养、植物体内运输、生长与发育、抗逆性和植物运动等研究内容。
植物的新陈代谢的知识植物的新陈代谢的知识植物的新陈代谢一、水分代谢植物水分代谢包括水分的吸收、运输和排出三个过程。
1.水分的吸收?(1)细胞的渗透性吸水水分移动需要能量作功，自由能是可用于作功的能量。
通常用水势来衡量水分所含自由能的高低。
纯水的自由能最大，水势也最高。
由于溶液中的溶质分子吸引水分子，降低了水的自由能，因此，溶液中的自由能要比纯水低。
如果将纯水的水势定为0，溶液的水势就为负值。
溶液越浓，水势越低。
水分由水势高处流到水势低处。
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，称为渗透作用。
细胞吸水情况决定于细胞水势。
典型植物细胞水势(Ψw)由三部分组成：Ψw=Ψm+Ψs+Ψp(ψm为衬质势，Ψs为渗透势，Ψp为压力势)，渗透势，溶质势Ψ是由于溶质颗粒引起的纯水水势的变化，为负值。
压力势是由于细胞壁等压力的存在而增加的水势。
当细胞吸水而膨胀时，对细胞壁产生一种压力，即膨压。
这时细胞壁会对原生质产生反作用力，它正向作用于细胞，使细胞溶掖自由能增加，因此，压力势往往是正值。
但质壁分离时，压力势为零;剧烈蒸腾时，细胞壁表面蒸发水多于原生质体蒸发水，细胞壁随着原生质体的收缩而收缩，压力势会呈负值。
衬质势是细胞胶体物质亲水性和毛细管对水束缚而引起水势降低的值，为负值。
已形成液泡的细胞，其衬质势很小，通常省略不计，上述公式可简化为：Ψ w=Ψ 丌+Ψ P。
图1—2-25表明细胞水势、渗透势和压力势在细胞不同体积中的变化。
在细胞初始质壁分离时，Ψp=0，Ψw=Ψ丌。
当细胞完全膨胀时，IΨ丌l=IΨPI，但符号相反，因此，Ψw=0，不吸水。
植物对矿质元素的吸收
开始随浓度的提
25
K 吸收速度（μmol/g.h）
高而迅速增加，
20
然后缓慢增加，
以后稳定在一定
15
的速率。如果继
10
续提高养分浓度
5
，养分吸收的速
率会出现“迅速 增加—缓慢增加
0.10
0.20 10
25
50
K 浓度（mmol）L
— 趋 于 稳 定 ” 的大麦在不同浓度的KCl溶液中吸收K+离子的速度
四、植物地上部对矿质元素的吸收
植物地上部分也可以吸收矿质元素，这被称为根 外营养。地上部分吸收矿质盐的器官，主要是叶片， 所以亦被称为叶片营养（foliar nutrition） 思考：
生物分解转化为离子态养分才能被吸收利用。
（三）根系对养分吸收的过程
迁移
吸收
养分：土壤
根表
根内
截获 质流 扩散
主动 被动
1. 土壤养分向根部的迁移
截获（root interception）
根扩直散接从（d所iff接us触ion的) 土壤中获 取质养流分而(m不as经s f过low运) 输。 截获所得的养分实际是根系 所占据土壤容积中的养分
1.土壤养分向根部的迁移
截获（root interception） 扩散 （diffusion) 质流 (mass flow) 扩散和质流是土壤养分迁移至植物根系表面的两种
主要方式。 长距离时，质流是补充养分的主要形式； 短距离时，扩散作用更为重要。
2. 离子吸附在根细胞表面
离子吸附在根部细胞表面细胞吸附离子具有交换 性质，称为交换吸附。
离物子物体体态内内：。。 离离子子态态阳阴阳阴阳阴离离离离离 离子子子子子 子：：：NNN： ：HOHO4343＋－＋－、、HH2KP2KPO＋O＋、42、4－C2、－Ca、2Ha＋2、PH＋O、PM4O2gM－24、＋2g－、2S、＋OF、e4S22O－＋F、、e422－HM＋、、2nB2OH＋M、32－nB2Z、O＋n、2B3＋－4、OZ、n7C22B－＋u、42、O＋。M7C2n－uO、24＋2。－M、nOCl4－2－、
矿质营养习题及答案
第二章植物的矿质营养一、英译中（Translate）1、mineral element2、pinocytosis3、passive absorption4、essential element5、macroelement6、ash element7、fluid mosaic model8、phospholipid bilayer9、extrinsic protein10、intrinsic protein11、integral protein12、ion channel transport13、membrane potential gradient14、electrochemical potential gradient15、passive transport16、uniport carrier17、symporter18、antiporter19、ion pump20、proton pump transport21、active transport22、calcium pump23、selective absorption24、physiologically acid salt25、physiologically alkaline salt26、physiologically neutral salt27、toxicity of single salt28、ion antagonism29、balanced solution30、exchange adorption31、ectodesma32、induced enzyme33、transamination34、biological nitrogen fixation35、nitrogenase36、transport protein37、nitrate reductase38、critical concentration二、中译英（Translate）1.矿质营养2.胞饮作用3.被动吸收4.必需元素5.大量元素6.灰分元素7.流动镶嵌模型8.磷脂双分子层9.外在蛋白10.内在蛋白11.整合蛋白12.离子通道运输13.膜电位差14.电化学势梯度15、被动运输16、单向运输载体17、同向运输器18、反向运输器19、离子泵20、质子泵运输21、主动运输22、钙泵23、选择吸收24、生理酸性盐25、生理碱性盐26、生理中性盐27、单盐毒害28、离子拮抗作用29、平衡溶液30、交换吸附31、外连丝32、诱导酶33、氨基交换作用34、生物固氮35、固氮酶36、转运蛋白37、硝酸还原酶38、临界浓度四、是非题（True or false）（）1、被种在同一培养液中的不同植物，其灰分中各种元素的含量不一定完全相同。
植物细胞吸收矿质元素的三种方式
植物细胞吸收矿质元素的三种方式植物细胞是植物生长发育的基本单位，而植物对于矿质元素的吸收则是植物生长发育的重要保障。
在植物细胞中，矿质元素的吸收方式有三种：根毛吸收、根细胞内润湿膜吸收和细胞内活性转运。
这三种方式各有特点，共同保障了植物对矿质元素的高效吸收和利用。
**一、根毛吸收**根毛是植物根部的重要结构，具有较高的生物活性和吸收能力。
在根毛表面，存在着大量的毛管细胞，这些细胞具有丰富的质膜和质壁，能够主动吸收土壤中的水和溶解其中的矿质元素。
这种根毛吸收方式是植物最主要的矿质元素吸收途径，尤其对于水溶性矿质元素来说具有高效性和选择性。
**二、根细胞内润湿膜吸收**根细胞内润湿膜是指在根毛吸收后，矿质元素在根细胞内形成的润湿膜。
这种润湿膜吸收方式，主要是指矿质元素通过根细胞内的细胞壁和质膜之间的间隙进行吸收。
这种方式能够克服根毛吸收所存在的一些限制，对于一些难以被主动吸收的矿质元素来说，具有较高的吸收效率。
**三、细胞内活性转运**细胞内活性转运是指植物细胞内部，通过膜蛋白通道、载体蛋白等途径，将矿质元素从一个细胞转运到另一个细胞或细胞器内部，以维持细胞内稳态。
这种方式主要发生在植物体内的各个组织器官之间，对于维持植物正常生长和发育所必需的微量元素起到了关键的作用。
总结回顾通过上述对植物细胞吸收矿质元素的三种方式的介绍，我们可以看到，这三种方式各具特点，相互补充，共同保障了植物对矿质元素的高效吸收和利用。
根毛吸收是最主要、最直接的方式，根细胞内润滑膜吸收是对根毛吸收的补充，而细胞内活性转运则是维持细胞内稳态的关键环节。
个人观点和理解对于植物细胞吸收矿质元素的方式，我认为这些方式的共同作用是为了保障植物对于矿质元素的高效吸收和利用。
在现代农业生产中，我们可以通过合理施肥、调节土壤酸碱度等方式，促进植物细胞对矿质元素的吸收，提高作物产量和品质。
深度与广度的探讨通过本文的介绍，你对植物细胞吸收矿质元素的三种方式有了全面的了解。
《植物生理学》第二章植物的矿质及氮素营养复习题及答案
《植物生理学》第二章植物的矿质及氮素营养复习题及答案一、名词解释1.矿质营养（mineral nutrition）：植物对矿质的吸收、转运和同化以及矿质在生命活动中的作用。
2.灰分元素（ash element）：干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。
构成灰分的元素称为灰分元素。
灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。
3.大量元素（major element，macroelement）：植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。
它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。
4.微量元素（minor element，microelement，trace element）：植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。
它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。
5.必需元素（essential element）：植物生长发育中必不可少的元素。
国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是：①由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史；②除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常；③该元素在植物营养生理上表现直接的效果，不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
6.有益元素（beneficial element）：并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。
如Na、Si、Co、Se、V等。
7.水培法（water culture method）：亦称溶液培养法或无土栽培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。
8.砂培法（sand culture method）：全称砂基培养法，在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。
9.生理酸性盐（physiologically acid salt）：植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度增加的盐类。
植物生理学习题集及参考答案1
第一章植物的水分生理5．细胞间水分的流动取决于它的ψπ差。
7．蒸腾拉力引起被动吸水，这种吸水与水势梯度无关。
8．植物根内是因为存在着水势梯度才产生根压。
9．保卫细胞进行光合作用时，渗透势增高，水分进入，气孔张开。
12．保卫细胞的k+含量较高时，对气孔张开有促进作用。
17．植物在白天和晚上都有蒸腾作用。
18．有叶片的植株比无叶片的植株吸水能力要弱。
19．当保卫细胞的可溶性糖、苹果酸、k+和Cl-浓度增高时，保卫细胞水势增高，水分往外排出，气孔关闭。
20．当细胞产生质壁分离时，原生质体和细胞壁之间的空隙充满着水分。
22．高浓度的CO2引起气孔张开；而低浓度的CO2则引起气孔关闭。
25．导管和管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主要地位。
1．对于一个不具液泡的植物细胞，其水势( )A、ψw=ψp+ψπ+ψgB、ψw=ψp+ψgC、ψw=ψp+ψπ4．把一个细胞液浓度低的细胞放入比其浓度高的溶液中，其体积A、变大B、变小C、不变5．在正常情况下，测得洋葱鳞茎表皮细胞的ψw大约为A、0.9MPaB、9MPa C 、90MPa8．影响气孔蒸腾速率的主要因素是A、气孔密度B、气孔周长C、叶片形状18．木质部中水分运输速度比薄壁细胞中水分运输速度( )A、快B、慢C、一样21．下列哪一个是目前作为灌溉的生理指标最受重视( )A、叶片的含水量B、叶片气孔开度C、叶片水势2．植物细胞有3种吸水方式，分别为扩散作用、集流和渗透作用4．水分子内聚力对高大植物中的水分运输具有重要意义。
5．影响蒸腾作用的主要环境因素除了光照强度、温度、水分供应外，还有CO2浓度和湿度。
9．形成大液泡的植物成熟细胞，其吸水主要靠渗透作用。
11．一个典型细胞水势由渗透势、压力势、重力势三部分组成。
12．叶片的蒸腾作用有两种方式，分别是气孔蒸腾、角质蒸腾。
13．双子叶植物叶片的保卫细胞中的微纤丝呈扇形辐射状排列。
单子叶植物叶片保卫细胞中微纤丝呈径向辐射状排列。
植物生理填空题
1.水在植物体内整个运输递径中，一部分是通过管胞或导管的长距离运输；另一部分是在细胞间的短距离径向运输，包括水分由根毛到根部导管要经过内皮层，及由叶脉到气室要经过叶肉细胞。
2.影响气孔开闭最主要的四个环境因素是水分状况、叶片温度、光照和CO2浓度。
3.可再利用的元素从老叶向幼嫩部分的运输通道是韧皮部。
4.叶绿素a吸收的红光比叶绿素b偏向长光波方面，而在兰紫光区域偏向短光波方面。
5.光合磷酸化有下列三种类型，即环式光合磷酸化、非环式光合磷酸化和假环式光合磷酸化，通常情况下非环式光合磷酸化占主要地位。
6.胁变可以分为弹性胁变和塑性胁变。
自由基的特征是带有不成对的电子，其最大特点是具有很强的氧化能力。
7.植物在水分胁迫时，通过渗透调节以适应之，最常见的两种渗透调节物质是脯氨酸和甜菜碱。
8.在下列生理过程中，哪2种激素相互拮抗？（1）气孔开关：细胞分裂素与脱落酸；（2）叶片脱落：生长素和乙烯；（3）种子休眠：赤霉素与脱落酸；（4）顶端优势：生长素与细胞分裂素；（5）α-淀粉酶的生物合成：GA与ABA 。
9.最早发现的植物激素是IAA ；化学结构最简单的植物激素是Eth ；已知种数最多的植物激素是GA ；具有极性运输的植物激素是IAA。
10.脱落酸的主要生理作用，脱落休眠气孔关闭和提高抗逆性。
11.同化产物在机体内有3种去路，分别为贮藏化合物、代谢利用和形成运输化合物。
12.生长素和乙烯的生物合成前体都为氨基酸。
GA和ABA的生物合成前体相同，都为甲瓦龙酸，它在长日照条件下形成GA，在短日照条件下形成ABA。
13.植物激素也影响植物的性别分化，以黄瓜为例，用生长素处理，则促进雌花的增多，用GA处理，则促进雄花的增多。
14.矿质元素Mg是叶绿素的组成成分，缺乏时不能形成叶绿素，而Fe、Mn、Cu、Zn等元素也是叶绿素形成所必需的，缺乏时也产生缺绿病。
15.光合作用中心至少包括一个原初电子供体，作用中心色素分子和原初电子受体以及开花等生理过程，才能导致电荷分离，将光能转为电能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表2.6 几种主要作物生长的最适pH值范围
作物 pH值 作物 pH值 作物 pH值
马铃薯 4.8 5.4 胡萝卜 5.3 6.0 番薯 5.0 6.0 花生 5.0 6.0 烟草 5.0 6.0
大豆
水稻 小麦
大麦
玉米
6.0 7.0 5.0 7.0 6.0 7.0 6.0 7.0 6.0 7.0
图2.3 离子通道的假想模型（根据自李合生，2002修改）
图2.6 植物K+通道(AKT1)结构模型（引自Buchanan et al.2000）
B 载体carrier,又叫单向传递体uniporter: 膜运输 蛋白的特定部位与某种物质结合，然后变构，将物 质运到膜的另一侧后释放，又恢复原来构型。
2.
3.
4. 土壤pH值 1）影响土壤盐的溶解度（下图）： 碱性土壤：Fe, Ca,Mg,Cu,Zn溶解度小而 缺乏 酸性土壤：PO4,K,Ca,Mg溶解度大而易 流失，同时Al, Fe,Mn 溶解度太大而使植物 受害。 2）影响土壤微生物活动： 酸性大，影响根瘤菌、固氮菌的生存与活 力；碱性大，反硝化细菌发育好，浪费土 壤N。
入细胞的方式，是内呑的一种。
图2.2 溶质跨膜转运的几种方式（引自李合生，2002）
2.2.1细胞吸收矿质的方式与机理
1. 被动吸收: 1) 扩散或简单扩散(simple diffusion)：一些物 质可直接通过脂双分子层，沿浓度梯度迁移。 如尿素、乙醇、水等 2) 易化扩散(facilitated diffusion)：一些不能 直接通过脂双分子层的物质，在膜运输蛋白的 帮助下，沿浓度梯度进行扩散。 A 通道channel: 膜内在蛋白多次穿膜， 而在膜上形成孔道，物质通过孔道沿浓度梯度 扩散。
据两种物质运输方向的异同，又分为：
共向传递体symporter: 如H＋/sucrose or K+ symporter
反向传递体antiporter: 如Na+/H+ antiorter
图2.8跨质膜三种类型载体运输示意图（王宝山，2002）
2.3 植物对矿质元素的吸收
2.3.1根系吸收矿质元素的特点：
2.2植物细胞对矿质元素的吸收
植物细胞对矿质元素的吸收方式:
1.被动吸收（passive absorption）:是指细胞对 溶质的吸收是顺电化学势梯度进行的，这一过程不 需代谢能量的直接参与。主要包括单纯扩散和易化 扩散，后者又包括通道运输和载体运输。 2.主动吸收（active absorption）:是指植物细胞 利用代谢能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。主 动吸收包括初级主动吸收和次级主动吸收(载体运 输)两种形式。 3.胞饮作用（pinocytosis）大量液体物质通过质膜被吸收进
1.吸收的部位——根尖（根毛区：下图）。 2.对水分和矿质元素吸收的相对独立性 联系：1)矿物质的吸收须溶解在水中 2)对矿质的吸收促进对水的吸收 区别：二者是相对独立的：水分的吸收主要是蒸腾拉 力引起的渗透吸水，是被动吸收；而矿质的吸收以主 动吸收为主。 3. 对溶液中离子的选择吸收： 1)对同一溶液中不同离子的选择吸收：Rice: More Si
特点：
运输快，106个/S-- 108个/S
选择性/专一性
可抑制
可控制（电位门控、受体门控）
无饱和效应
目前研究的热门方法: 膜—片嵌技术 patch-clamp technique
图2.5 离子测定示意图（引自李合生，2002） 图示保卫细胞质膜上K+通道被90 mV脉冲电流所激活 注意：脉冲电流结束前通道有一短暂的关闭与开启。0 mV为 对照
4. 单盐毒害和离子拮抗 任何植物，如果只用一种盐的溶液来培养，即使 这种盐是必需的盐类，也会使植物受到毒害而死亡， 这种现象称为toxicity of single salt. 在发生单盐的溶液中，如再加入其它金属离子， 则毒害现象会得到减弱或消除，离子间的这种作用称 为ion antagonism 鉴于上述原因，在培养植物时，只能用具有一定 浓度的、适当比例的多种盐的混合溶液来培养，这样 植物既能获得适当养分，又不会产生离子毒害，这种 溶液就称为平衡溶液balanced solution。一般的土壤溶 液、人工培养液如Hoagland培养液都是平衡溶液。
图2.9 植物细胞质膜H+-ATP酶（上），液泡膜H+-焦磷酸酶（左下）
和液泡膜H+-ATP酶（右下）的结构示意图(引自H.Sze等，1999)
2、 次级主动转运 secondary active transport,也叫协同运输cotransport或逆向转 运 antiport：
指利用原初主动转运所产生的电化学势，逆浓 度梯度运输，而在该物质运输的同时，还需另 一种离子顺浓度梯度运输。
特点： 运转较快 104个/S-
105个/S
选择性/专一性 竞争性 具饱和效应（米氏 曲线）
Yamaguchi et al. PNAS, 2003, 100(21):12510-12515
2. 主动运输:初级主动吸收(泵）和次级主 动吸收(载体运输） 特点： 直接或间接消耗代谢能 可逆浓度梯度 需膜蛋白参与 专一性 竞争性 具饱和效应
H+
直接交换 K+
K+
soil
H+ H+
soil
2.3.2 影响根部吸收矿物质的因素
1. 温度：一定温度范围内，根对矿质的吸收随温度升高而增加： 适温：呼吸加强→能量产生增多→主动运输加强(25-30º C)。 低温：代谢减弱，细胞质粘性大，运输阻力大；同时低温下 微生物活动减弱，影响有机物的分解吸收。 高温：酶钝化，根系早衰→吸收降低 通气状况： 通气好，呼吸强，代谢强，促进吸收。在O2含量为0~4%范 围内，离子吸收随O2含量的升高而迅速增加，超过4%后基本维 持稳定。一般土壤含氧量在10.35~20.3%，可满足需要，只有土 壤板结和水淹时才缺氧。 土壤溶液浓度： 在较低浓度下，吸收随离子浓度升高而升高，但超过一定范 围就不再升高，因为膜上的载体和通道数量有限。另外，高浓 度还会引起烧苗。
H＋ HCO3
－
＋ NaNO3
H＋ － NO3－ ＋ NaHCO3
生理碱性盐（ physiologiclly alkaline salt ）：当 供给NaNO3或Ca(NO3)2时，根系在选择性吸收NO3-时，伴 随着H+的吸收，使土壤中剩余了较多的 OH-和HOC3-，使 土壤溶液变碱。
生理酸性盐（physiologically acid salt）：例如供 给(NH4)2SO4时，根系对NH4+的吸收远远多于对SO42-的吸 收，这样，便有较多的 H+ 从根表面进入土壤溶液，从 而使土壤溶液变酸。绝大多数铵盐属于此类盐。
西瓜
油菜 棉花
甘蔗
甜菜
6.0 7.0 6.0 7.0 6.0 8.0 7.0 7.3 7.0 7.3
2.3.3 植物叶片对矿质元素的吸收
• 叶片营养、根外施肥——植物除了根可以吸收矿质外，叶 片也可以吸收少量矿质，因此农业上常把矿质肥料配成溶 液喷洒到叶面，供植物吸收利用。称为叶片营养或根外施 肥。 • 机理：角质层裂缝、未角质化部位和气孔等。 • 优点：1）快速 2）可避免养分被土壤固定、转化（利用率高） 3）可补充苗期和后期根系吸收的不足 4）便于微量元素的使用 • 注意问题：1）使用表面活性剂，降低表面张力，使易吸附 2）浓度要低1。0.1%-2%。 3）选择好喷洒时间：下午4时后、无雨、RH高
表2.5 小麦根在不同盐溶液中的生长情况 溶液 NaCl CaCl2 NaCl＋CaCl2 NaCl＋CaCl2＋KCl 根的总长度（mm） 59 70 254 324
5. 根对矿物质的吸收过程
1）、通过交换吸附等方式把离子吸附在根细胞表面 根与溶液：交换吸附 根与土壤颗粒：接触交换 土壤溶液与土壤颗粒：阳离子交换 2）、离子通过主动吸收、被动吸收等方式进入根细胞 3）、离子通过质外体、共质体等途径而达到皮层内部 4）、通过共质体进入内皮层 5）、离子通过导管周围薄壁细胞通过被 动扩散或主动运输而进入根 部导管。
生理中性盐（ physiologically neutral salt ）：如 供给的是 NH4NO3 ，则根系对 NH4+ 和 NO3- 的吸收速率基本 相同，土壤溶液的酸碱性不发生变化。 生产上使用化学肥料时应注意肥料类型的合理搭配及 施用量，以免造成土壤的次生盐渍化及土壤 pH 等理化 性质的恶化。
2)对同一盐的阴阳离子的选择吸收 如：NaNO3中选择NO3 －, NH4HCO3中选择NH4 ＋ NH4NO3中都选择。
机理：交换吸附 根呼吸→→CO2＋H2O→H2CO3→H＋＋ HCO3－
溶液中的阳离子与根表面的H＋交换，阴离子与HCO3－交 换。由于植物对阳离子和阴离子的需要量不同，从而使土壤中 的H＋或HCO3－多，也由此，使土壤呈酸性Leabharlann 碱性或中性。生 理酸（碱、中）性盐。
2.4.2 分布：
1. K以离子形式，N，P，Mg，Zn等形成不稳定 化合物，此二者在植物器官衰老时可从老器 官转移到新器官，称为可循环利用元素；而S， Ca，Fe，Mn，B等在细胞中与其它物质形成 稳定难溶的混合物，不能重复利用，称为不 可循环利用元素。 2. 可循环利用元素多分布于生长旺盛部位，而 不可循环利用元素多分布在老器官。 3. 在开花结果时可循环利用元素要运输到花果 处；在落叶前可循环利用元素要转移到根、 茎处
1）
原初主动转运primary active transport. 即 为一些泵，直接利用ATP或PPi水解产生的 能量运输离子。如H＋－ATPase, Mg2+ATPase,Ca2+-ATPase。