第一章水分代谢
植物的水分代谢
0.2
37.8
2、水分的迁移方式
扩散（diffusion） 物质从高浓度(高化学势)的区域向低浓度(低化学势)区域自发的 转移称为扩散。 动力：两点间的化学势差(浓度差)。 对于短距离的物质运输有效。不适用于长距离运输。
渗透(osmosis)
当溶液被膜分开为两个部分时，溶质无法跨膜运输，溶剂的跨膜 扩散称为渗透。 渗透动力：膜两侧的水势差。 这是水分进入细胞的主要形式。
1.水分的生理作用
1）水是植物细胞原生质的重要组分
2）水是植物体内代谢过程的反应物质
3）水是植物各种生化反应和物质运输的介质 4）水使植物保持挺立的姿态 5）细胞的分裂和延伸生长都需要足够的水
•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。
2.水对植物的生态作用：
1)水是植物体温调节剂
处在强烈蒸发环境中的细胞ψP会成负值？
• 因为植物细胞壁的表面蒸发失水，原生质和液泡中的一部分水分 就外移到细胞壁中去。但这时并不发生质壁分离。在强烈的蒸发 环境中, 细胞壁内已经没有水分了，原生质体便与细胞壁紧密吸 附而不分离。所以在原生质收缩时，就会拉着细胞壁一起向内收 缩。由于细胞壁的伸缩性有限，所以就会产生一个向外的反作用
用质壁分离现象解决下列几个问题(P13)：
1、鉴定细胞死活
2、测定细胞的渗透势
3、观察物质透过原生质的难易程度 4、证明植物细胞是渗透系统
低水势
常态
纯水
细胞水势、溶质势、压力势与细胞体积的关系
• 问题：
（1）甲、乙两细胞，甲放在0.4M的蔗糖溶液中，充分平衡后， 测得其渗透势为-0.8RT；乙放在0.3M的NaCl溶液中，充分平
饱和含水量
植物生理学第1章 水分代谢
3、细胞间的水分移动
土壤水势>植物根水势>茎木质部水势>叶片水势>大气水势
4、水分在植物体内的迁移方式 迁移方式主要有两种：集流和扩散
（1）扩散：是物质分子（包括气体分子、水分子、 溶质分子等）从高浓度区域向低浓度区域转移，直 到分布均匀的现象。水分子可以从高水势区域向低 水势区域扩散，但比较慢。 （2）集流：是在外力的作用下，大量水分子快速运 动的现象。如导管的输水作用。 （ 3）渗透作用（osmosis)：是指液体通过半透膜进 行扩散的现象，是扩散作用的一种特殊形式。
渗透作用（ osmosis) ：是指水分从水势高的系 统通过半透膜向水势低的系统进行扩散的现象， 是扩散作用的一种特殊形式。
图1.2 渗透作用示意图
稀溶液的渗透势可用范特· 霍 夫 （ Vant Hoff）计算渗透压的公式来计算： ψs=ψπ=-iCRT
式中 i为溶质的解离系数； C为溶质的体 积 摩 尔 浓 度 （ mol· L-1 ） ； R 为 气 体 常 数 (0.0083dm3· Mpa· mol-1· K-1) ； T 为绝对温度 (K) 。 对于一个开放系统来说，在常温常压下， 溶液的水势就等于其渗透势。
土壤中的水分是以集流的方式向根部移
动。水分移动的速率与土质有关。
农业的节水灌溉
微灌技术：有微喷灌、滴灌、渗灌及微管灌等。 将灌溉水加压、过滤，经各级管道和灌水器具灌水于 作物根际附近。微灌技术具有以下优点: (1) 微灌技术的节水效益更显著。与地面灌溉相比， 可节水 80％～ 85 ％ .(2) 同时微灌可以与施肥结合，利 用施肥器将可溶性的肥料随水施入作物根区，及时补 充作物需要的水分和养分，增产效果好。 (3) 微灌可 以使土壤疏松、保持颗粒状。（ 4）微灌使地表干燥， 不利于杂草生长。
植物生理学考点概括(全)
第一章植物的水分代谢1.植物细胞吸水主要有2种方式：（1）吸涨吸水（2）渗透吸水2.渗透作用水分子通过半透膜从水势高的地方流向水势低的地方现象，叫做渗透作用。
3.细胞的水势:典型细胞水势也是由3部分组成的：ψw=ψπ+ψp+ψm渗透势ψπ指的是细胞液的水势，是由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水的水势。
压力势ψp是指细胞壁对原生质体产生的压力，使细胞水势增加值，叫做压力势。
衬质势ψm是细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值。
4.水分进入细胞的途径：（1）一种是单个水分子通过磷脂双分子层的间隙进入细胞；（2）一种是水通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入细胞。
5.根系吸水有两种动力：根压和蒸腾拉力。
6.根压：植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力，称为根压。
这个过程需要能量A TP的参加，是植物主动吸水的过程。
7.蒸腾作用：是指植物体内的水分以气体状态，通过植物体的表面，从体内散失到体外的过程。
蒸腾作用生理意义：1、蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动力；2、蒸腾作用有助于对矿物质和有机物的吸收；3、蒸腾作用能够降低叶片温度。
8.蒸腾作用有三种方式：皮孔蒸腾、角质蒸腾、气孔蒸腾9.与气孔运动有关的蓝光受体：隐花色素：包括CRY1、CRY2；向光蛋白：包括PHOT1和PHOT210.气孔运动的渗透调节：（1）K+积累学说、保卫细胞质膜上的A TP质子泵，分解由氧化磷酸化或光和磷酸化产生的A TP，将H+分泌到保卫细胞外，使得包围细胞的PH升高，同时使保卫细胞的质膜超极化。
质膜内侧的电势变得更负，驱动钾离子从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾通道进入包围细胞，在进入液泡。
钾离子的进入同时伴有少量氯离子的进入。
保卫细胞积累较多的钾离子和氯离子，水势降低水分进入保卫细胞气孔张开。
（2）淀粉－糖转化学说、蔗糖保卫细胞光合作用消耗二氧化碳，细胞质内的PH值升高，淀粉降解为可溶性糖，使细胞的水势下降，便从周围细胞中吸取水分，气孔便张开。
植物的水分代谢解读
质壁分离（plasmolysis):植物细胞由于液泡失水而是 原生质体和细胞壁分离的现象 质壁分离的复原（deplasmolysis)
第二节 植物细胞对水分的吸收
4、细胞的水势
水势就是水的化学势。水流动需要能量，水用于做功的能量大小的 量度用水势来表示。一个系统中物质所含的能量可分为束缚能和自 由能两部分。束缚能是在恒温、恒压下不能做功的能量，而自由能 是在恒温恒压下用于做功的能量。只有自由能可用来做功，水只能 延着能量减小的方向移动，即从水势高向水势低的方向移动。
重力势ψ
g
：是水分因重力下移而引起水势降低的
力量，其大小取决于参考状态下水的高度（h）、
水的密度和重力加速度。
植物细胞水势的组分：
一个典型细胞的水势是由溶质势、压力
势、衬质势和重力势所组成。
ψ w =ψ
s
+ψ
p
+ψ
m
+ψ
g
对已形成中央大液泡的成熟植物细胞
来说，由于原生质仅为一薄层，液泡内的
大分子物质又很少，衬质势 ψ 为 ψ w =ψ 质势 ψ
水势的单位：兆帕（ MPa ）、帕（ Pa ）、巴
(bar)、大气压(atm)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105 帕
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
Ψp Ψw
Ψs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势 可用于判断水分迁移的方向。如：
1.
相邻细胞的水分转移：水分由水势高的细胞沿水势梯度流向 水势低的细胞。 植物体内的水分转移：植株地上部分的水势低于根系，故根 系水分可向地上部分运转。
植物生理学复习思考题答案
一、名词解释第一章植物的水分代谢1.水势：每偏摩尔体积的水的化学势称为水势。
2.渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。
对于水溶液而言，是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。
3.蒸腾作用：植物体内的水分以气态从植物体表散失到大气中去的过程。
4.蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，指植物在单位时间内、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
第二章植物的矿质营养1.溶液培养：在含有全部或部分营养元素溶液中培养植物的方法2.载体运输学说：质膜上的载体蛋白属于内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合，形成载体－物质复合物，通过载体蛋白构象的变化，透过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
第三章植物的光合作用5.光合作用：通常是指绿色细胞吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
从广义上讲，光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
6.双光增益效应或爱默生增益效应：在用远红光照射时补红光(例如650nm的光)，则量子产额大增，比用这两种波长的光单独照射时的总和还要高。
这种在长波红光之外再加上较短波长的光促进光合效率的现象被称为双光增益效应，因这一现象最初由爱默生(Emerson)发现的，故又叫爱默生效应。
7.光合磷酸化：光下在叶绿体把ADP与无机磷合成ATP，并形成高能磷酸键的过程。
8.光补偿点：同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程释放的CO2等量时的光照强度。
9.光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气释放CO2的过程，由于这种反应仅在光下发生，需叶绿体参与，并与光合作用同时发生，故称作为光呼吸。
因为光呼吸的底物乙醇酸和其氧化产物乙醛酸，以及后者经转氨作用形成的甘氨酸皆为C2化合物，因此光呼吸途径又称为C2循环。
第四章植物的呼吸作用1.呼吸商：简称RQ，指植物在一定时间内，呼吸作用所释放的CO2的量与吸收的O2的量的比值。
2.温度系数：是指在生理温度范围内，温度每升高10 ℃所引起呼吸速率增加的倍数。
植物的水分代谢.
第二节 植物细胞对水分的吸收
细胞吸水有三种方式： 吸胀作用吸水（形成液泡前） 渗透性吸水（形成液泡后） 代谢性吸水（形成液泡后）
一、植物细胞的渗透性吸水
1、扩散和渗透作用 扩散是物质分子从高浓度向低浓度转移，直到均匀分布的现象。 渗透作用是扩散作用的特殊形式，是水分通过半透性膜的扩散作用。 半透性膜的特点是：
1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105 帕
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5
1.0
0.5
Ψp
0
-0.5
-1.0 -1.5
Ψw
-2.0 -2.5
Ψs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
水势的应用
水分总是由水势高的部位向水势低的部位运转,故水势 可用于判断水分迁移的方向。如：
ψw =ψs +ψp 没有形成液泡如风干种子的细胞，衬 质势ψm 可达-100MPa，渗透势ψs和压力 势ψp很小，可忽略不计，所以它们的细胞 水势可表示为：
ψw =ψm
水势的大小和单位：
纯水的水势(ψw0)最大ψw0=0，植物细胞的 水势都为负值。
水势的单位：兆帕（MPa）、帕（Pa）、巴 (bar)、大气压(atm)。
内皮层（凯氏带）阻碍了水通过。内皮层通道自保就是一个具有选 择性的膜，对根中水分运转其调控作用
2）蒸腾拉力—被动吸水
蒸腾拉力（transpirational pull）：由于蒸腾作用产生的一系 列水势梯度使导管中水分上升的力量。主要动力
3 根系吸水的影响因素 A) 植物本身因素
1) 根系发达程度： 根系密度（root desity): cm/cm3
μw-μw0
植物生理学--名词解释
第一章植物的水分代谢一、名词解释1．自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
2．束缚水：靠近胶粒而被胶粒所束缚不易自由流动的水分。
3．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。
4．水势（ψw）：每偏摩尔体积水的化学势差。
符号：ψw。
5．渗透势即溶质势（ψπ）：由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值，符号ψπ。
用负值表示。
亦称溶质势（ψs）。
6．压力势（ψp）：由于细胞壁压力的存在而增加的水势值。
一般为正值。
符号ψp。
初始质壁分离时，ψp为0，剧烈蒸腾时，ψp会呈负值。
7．衬质势（ψm）：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值，以负值表示。
符号ψm 。
8．小孔扩散律：气体通过多孔表面的扩散速率，不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。
9．水分临界期：10．蒸腾作用：水分以气体状态通过植物体表面从体内散失到体外的现象。
11．根压：植物根部的生理活动使液流从根部上升的压力。
12．质壁分离:将植物细胞放到水势较低的浓溶液中，细胞渗透失水，细胞壁弹性有限，原生质体弹性较大，细胞继续失水造成细胞壁和细胞质分离的现象13．蒸腾速率：又称蒸腾强度，指植物在单位时间内，单位面积通过蒸腾作用而散失的水分量。
（g／dm2·h）14．蒸腾比率（效率）：植物每消耗l公斤水时所形成的干物质重量（克）。
15．蒸腾系数：植物制造 1克干物质所需的水分量（克），又称为需水量。
它是蒸腾比率的倒致。
16．内聚力学说：又称蒸腾流-内聚力-张力学说。
即以水分的内聚力解释水分沿导管上升原因的学说。
第二章植物的矿质营养一、名词解释1. 矿质元素: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（C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S）。
第一章 植物的水分代谢
(2)压力势(pressure potential) 由于压力的存在而使体系水势改变的 数值，用ψ p表示。 原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力， 而细胞壁对原生质会产生一个反作用力， 这就是细胞的压力势。
渗 透 装 置
图1－1 渗透现象
1.实验开始时
2.由于渗透作用纯水通过 选择透性膜向糖溶液移动， 使糖溶液液面上升。
经过一段时间后，由于水分子可以自由通过 半透膜，而蔗糖分子不可以。单位体积内，清水 中水分子数多于蔗糖分子中的，数多。故而导 致蔗糖溶液的液面升高。
3 关于气孔蒸腾的试验
试验当天：
试验三天后：
4.蒸腾作用的生理意义
运输动力 降温 气体交换 提高空气湿度，调节气候， 防止干旱
5
蒸腾作用的影响因素
5.1 内部因素
1）气孔频度（气孔数/cm2） 2）气孔大小 3）气孔开度
5.2 外部因素
1）光照 2）空气相对湿度 3）温度 4）风速
第四节 植物体内水分的运输
一、水分运输的途径：
土壤水分 木质部 薄壁细胞 叶肉 细胞 气孔 下腔 根毛 茎的 导管 皮层 叶脉 导管 内皮层
气孔
大气
Evaporation
Water molecules are “sticky”
Cohesion
Uptake
二、
水分运输的速度
不同植物、不同部位、不同环境都会影响 水分的运输速度
二.植物细胞吸水的途径
植物生理学名词解释
第一章植物水分代谢1.植物细胞吸水主要有三种方式：扩散集流渗透作用2. 水势——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。
3. 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。
4. 水势的组分：渗透势、压力势、中丽势、衬质势5. 细胞吸水与水势的关系：细胞吸水情况决定于细胞水势。
当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释，渗透势增大，压力势增大，水势也增大；当细胞吸水达饱和时，渗透势与压力势的绝对值相等，但符号相反，水势便为零，不吸水。
6.根系吸水的动力：根压和蒸腾拉力7.蒸腾作用——指水分以气体状态，通过植物体的表面（主要为叶子），从体内散失到体外的现象。
植物蒸腾作用的部位：叶片（主要）-角质蒸腾、气孔蒸腾植物蒸腾作用的指标：（1）蒸腾速率；（2）蒸腾比率；（3）水分利用效率8.气孔蒸腾机理：（三个学说）1）淀粉-糖互变学说；2）钾离子吸收学说；3）苹果酸生成学说第二章植物的矿质营养1. 植物必须矿质营养必须符合的标准：1）完成植物整个生长周期不可缺少；2）在植物体内的功能是不能被其他元素代替的；3）直接参与植物的代谢作用的。
2 . 植物必须矿质元素的生理作用：1）细胞结构物质的组成成分2）植物生命活动的调节者，参与酶的活动3）起电化学作用4）作为细胞信号转导的第二信使3. 离子通道是细胞膜中有通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜。
通道蛋白——横跨膜两侧的内在蛋白。
载体蛋白三种类型：单向运输载体；同向运输器和反向运输器。
离子li（ATP酶）三种类型：H+-ATP酶；Ca+-ATP酶；H+-焦磷酸4. 胞饮作用——细胞通过膜的内陷从外界直接捏去物质进入细胞的过程。
5. 植物对矿质元素吸收过程或步骤：1）离子吸附在根部细胞表面2）离子进入根的内部3）离子进入导管或管胞6.矿质元素运输的形式：氮——氨基酸、酰胺或少量硝态氮；磷酸——正磷酸硫——硫酸根离子；金属离子——离子状态7.矿质元素运输途径：1）木质部运输——由下而上运输（2）韧皮部运输——双向运输第三章植物的光合作用1．光合作用——绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和H2O，制造有机物并释放氧气的过程。
华中农业大学 植物生理学 第一章水分代谢
2008-2009年全国干旱地图
2010年10月以来，中国发生的大事是什么？
北方冬麦区降水持续偏少，河北、 山西、江苏、安徽、山东、河南、 陕西、甘肃八省部分地区旱象持续 发展，干旱发生时间比2008年提早 了1个月左右。
2010-2011年青岛市降水量同比少九成
手持枯苗气加忧,恨旱想绝我夏收, 历尽磨难中华在,何惧旱魔这小丑?
三、影响根系吸水的因素
(一) 根系自身的因素
根系的 有效性 根系密度(root density)：根系密度越 大，吸水能力大； 根表面的透性：新生根的表面透性 大， 次生根的透性小或丧失。土壤 干旱时易引起根老化。
(二) 土壤条件 1、土壤中的可用水分
根吸水是土壤和植物争夺水分的问题。
2、土壤通气状况
不同物质分子吸胀力大小是：蛋白质 > 淀粉 > 纤维素 干燥种子、未形成液泡的根尖、茎尖 分生细胞靠吸胀吸水。
三、水分的跨膜运送 (P36) 水分如何跨过细胞膜？
短距离:扩散
长距离:集流
A
B
A 单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入细胞
B 水集流通过质膜上水孔蛋白（AQP） 水孔蛋白活性的调节:磷酸化/去磷酸化 Ca2+的蛋白激酶
-2.69
-4.50
？？？ 溶液的Ψw = Ψs = -icRT
Ψp ：压力势，由于细胞壁压力 的存在而引起的水势增加值。 一般情况下，压力势为正值；
初始质壁分离时，压力势为零；
剧烈蒸腾时，压力势为负值。
Ψg ：重力势，由于重力的影响 而水势升高值。恒为正值。
研究水分在细胞水平转运时，重 力势忽略不计。
渗透现象
（二）植物细胞构成的渗透系统(P33) 成熟细胞的原生质层（原生质膜、 原生质和液泡膜）相当于半透膜。 液泡液、原生质层和细胞外溶液 构成了一个渗透系统。
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。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有大量的水分，维持细胞的紧张度，因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。
3、分裂和延伸生长都需要足够的水。
水分代谢
蒸腾作用叶肉细胞水势下降吸取导管水分 吸取根系水分吸取土壤水分，这种力称为蒸腾拉力。 （存在于木质部的负压力 ）
方式：
主动吸水 与 被动吸水
（三） 影响根系吸水的外界条件
1. 土壤水分状况：
有效水：可被植物利用的水（- 0.05MPa ~ - 0.3MPa）。 萎蔫系数：植物发生永久萎蔫时的土壤含水量。
m为负值。
衬质：物系中能够提供与水相互作用的表面物质， eg：细胞中的纤维素、蛋白质等大分子亲水胶体物质、 毛细管、土壤中的矿质颗粒。 m 存在特点： 1. 高含水量组织衬质势的绝对值则很小， m趋于0，
忽略不计
如：成熟细胞 （原生质为一个薄层，液泡中大分子物质含量低） 2. 风干的种子，干燥土壤m 较高。 （ 苍耳可达－100MPa）。
w= w
-
w0
J/mol
令纯水的水势为零。物系中的水势：w ＝负值 1966 年 Kramer 偏摩尔体积 无限大的多组分体系中，加入一摩尔 某物质时引起体系体积的增加量。 水的偏摩尔体积近似为 18*10-6 m3/mol
w
-
w0
△ w
w = V
= V
物系中的水势是：同温同压下物系中的水与纯水 间每偏摩尔体积的化学势差。
（2）根压产生的原因：
土壤离子
跨膜运输 释放 内皮层中柱 内自由空间
消耗ATP
促进吸水 增大根内外水势差 降低水势， （3）存在条件：蒸腾小，土壤水势高。
2. 蒸腾拉力（transpirational pull）： ————蒸腾作用产生的吸水力
由地上部分的蒸腾作用引起水势差促进根系吸水 ————————被动吸水（不消耗自身能量）
电解质 w ＝ s ＝－iCRT
植物生理学复习提纲10(1)
植物生理学复习提纲第一章 植物的水分代谢本章主要名词概念：水势、渗透势、衬质势、压力势、渗透作用、水通道蛋白(水孔蛋白)、暂时萎蔫与永久萎蔫、根压、蒸腾拉力、生理干旱、蒸腾系数(需水量)、蒸腾效率、气孔阻力与边界层阻力、水分临界期、水分利用效率、ψw 、ψs (ψπ)、ψp 、ψm 、VPD 、WUE本章理解思考要点：一、自由水/束缚水：通常以自由水/束缚水比值作为为衡量植物代谢强弱和植物抗逆性大小的指标之一。
自由水/束缚水比值高,，植物代谢强度大；自由水/束缚水比值低，植物抗逆性强。
正常代谢的组织自由水含量高，原生质呈溶胶状态；代谢弱的干种子缺少自由水，原生质呈凝胶状态。
二、水势与细胞吸水：水分从高水势处向低水势处移动。
水势差便是水分运转的动力。
1、植物细胞吸水主要有两种形式：一种是渗透性吸水，一种是吸胀性吸水。
未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水；形成液泡以后，细胞主要靠渗透性吸水。
2、人为规定纯水的化学势为零。
溶液中，溶质颗粒降低了水的自由能，所以，溶液中水的化学势（渗透势ψs ）小于零，为负值。
细胞的压力势ψP 是一种限制水分进入细胞的力量，它能增加细胞的水势，一般为正值。
但当细胞发生质壁分离时，ψP 为零。
处在强烈蒸发环境中的细胞ψP 会成负值。
吸胀力就是一种水势，即衬质势ψm 。
未形成液胞的细胞具有一定的衬质势。
3、植物细胞是一个渗透系统，用质壁分离现象证明。
用质壁分离现象解决下列几个问题：（1）说明生活细胞的原生质具有选择透性或具有半透膜的性质；（2）鉴定细胞的死活；（3）用来测定细胞的渗透势等。
4、典型植物细胞水势由三部分组成: ψw =ψs +ψp +ψm 成熟细胞的水势：ψw ＝ψS ＋ψp ； 成熟细胞发生初始质壁分离时，ψp 为零，ψw ＝ψs当细胞完全吸水膨胀时，ψw = 0，这时ψs =-ψp ； 没有液泡的细胞，ψp =0，ψs =0，ψw =ψm三、根系吸水：有主动吸水与被动吸水两种方式。
植物生理学——植物的水分生理
二、集流（P11图1-1）
集流：指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。
水孔蛋白：具有选择性，高效运转水分的膜通道蛋白。单体 是中间狭窄的四聚体呈“呈滴漏”模型。活性由磷酸化调节 （如丝氨酸残基磷酸化）
三、渗透作用
（一）、自由能和水势 根据热力学原理：系统中物质的总能=束缚能(bound energy )+自由能（freeenergy）。 （1）、自由能——在温度恒定条件下用于做功的能量。 （2）、束缚能——在温度恒定条件下不能用于做功的能量。 （3）、化学势（chemical potential）——1mol物质的自由 能。用来描述体系中各组分参与化学反应的本领及转移的潜 在趋势(或所需的能量)。衡量水反应或转移能量的高低可用水 的化学势(水势)表示。 （4）、水势(water potential)——就是每偏mol体积水的化 学势。就是说水溶液的化学势与同温同压同一系统中的纯水 的化学的化学势之差，除以水的偏mol体积所得的商。
图1-1亲水胶体与水层示意
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。 水的比热、汽化热高，环境温度剧烈变化时， 植物体温变化不大； 植物的蒸腾作用还会散发大量 的热，因此，植物在烈日下不会被灼伤。
（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）代谢理论：认为呼吸作用所产生的能量 参与根系的主动吸水过程。当外界温度降低时、 氧分压下降、呼吸作用抑制剂存在时根压、伤 流或吐水会降低或停顿。
植物生理学知识重点
第一章植物的水分代谢水分代谢（water metabolism）植物对水分的吸收，水分在植物体内的运输利用以及水分的散失是构成植物水分代谢的不可分割的三个方面。
水分代谢的作用是维持植物体内水分平衡第一节水在植物生命活动中的重要性一、水的理化性质水的很多性质都是由其分子结构决定的。
水分子的结构具有如下特点：1. 水分子有很强的极性.2. 水分子之间通过氢键形成很强的内聚力3.水极容易与其它极性分子结合.一、水的理化性质（一）在生理温度下是液体由于水分子有很强的分子间力(氢键的作用), 所以, 虽然分子很小(分子量18), 但在生理温度下是液体. 这对于生命非常重要.（二）高比热因为需要很高的能量来破坏氢键，所以，水的比热很高。
由于植物体含有大量的水分，所以当环境温度变化较大，植物体吸收或散失较多热能时，植物仍能维持相当恒定的体温（三）高气化热这同样是由于水分之间的氢键造成的，破坏氢键需要很高的能量。
在炎热的夏天植物通过蒸腾作用散失水分，可以降低体温。
（四）高内聚力、粘附力和表面张力由于水分子间有很强的内聚力可以使木质部导管的水柱在受到很大张力的条件下不致于断裂，保证水分能运到很高的植株顶部。
水分子间的亲和力还导致水有很高的表面张力。
（五）水是很好的溶剂由于水分子的极性，它是电解质和极性分子如糖、蛋白质和氨基酸等强有力的溶剂水分子在细胞壁和细胞膜表面形成水膜，保护分子的结构。
水是代谢反应的参与者（水解、光合等）。
水作为许多反应的介质和溶剂，同时由于水的惰性不会轻易干扰其它代谢反应（二）水分在植物体内的存在状态1. 束缚水与自由水束缚水（bound water）：靠近胶粒并被紧密吸附而不易流动的水分，叫做束缚水自由水（free water）：距胶粒较远，能自由移动的水分叫自由水。
自由水、束缚水与代谢的关系：自由水参与各种代谢活动，其数量的多少直接影响植物代谢强度，自由水含量越高，植物的代谢越旺盛。
束缚水不参与代谢活动，束缚水含量越高，植物代谢活动越弱，越冬植物的休眠芽和干燥种子里所含的水基本上是束缚水，这时植物以微弱的代谢活动渡过不良的环境条件。
植物生理学名词解释
植物生理学重点名词解释第一章植物的水分代谢1、水势(water potential);就是每偏摩尔体积水的化学势差,即体系中水的化学势与纯水化学势之差除以水的偏摩尔体积所得的商.2、渗透势(osmoticpotential):由于溶质的存在而使水势降低的值,其值为负.3、压力势由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值,其为正值.4、水孔蛋白(aquaporin):研究发现植物细胞质膜和液泡膜上有一类膜内蛋白,其多肽链穿越膜并形成孔道,特异的允许水分子通过,具有高效转运水分子的功能,这类蛋白被称为水孔蛋白.5、自由水(free water)与束缚水(bound water)自由水:不被胶体颗粒或渗透物质所吸引或吸引力很小,可以自由移动的水分,当温度升高时可以挥发,温度降低到冰点以下可结冰.束缚水:被植物细胞的胶体颗粒或渗透物质所吸引,且紧紧被束缚不能自由移动的水分,当温度升高时不能挥发,温度降低到冰点以下也不结冰.6、共质体(symplast)与质外体(apoplast)共质体:包括所有细胞的原生质,即所有细胞生活的部分.原生质体之间有胞间连丝将它们联系在一起,整个根系中的共质体部分是连续的体系,它对水传导的阻力很大.质外体:指没有原生质的部分,包括细胞壁、细胞间隙以及中柱内的木质导管.质外体对水分运输的阻力很小. 共质体运输:通过活细胞运输径向运输距离虽短,但运输阻力大,速度慢. 质外体运输:是在维管束的死细胞(导管或管胞)和细胞壁与细胞间隙中运输.7、主动吸水(active absorption of water)与被动吸水主动吸水:植物根系通过自身的生理代谢活动所引起的吸水过程称为主动吸水.被动吸水:由于地上枝叶的蒸腾作用产生蒸腾拉力所引起的吸水过程称为被动吸水.8、蒸腾效率与蒸腾系数蒸腾效率或蒸腾比率:植物每消耗1kg水所生产干物质的克数.蒸腾系数或需水量:植物制造1g干物质所消耗的水量(g).它是蒸腾效率的倒数,一般植物的蒸腾系数为125-1000.9、蒸腾作用:是植物体内的水分,以气态方式从植物的表面向外界散失的过程.10、永久萎蔫系数(permanent wilting coefficient);植物刚刚发生永久萎蔫时土壤中尚存留点水分含量.11、根压(root pressure);靠根系的生理活动,使液流由根部上升的压力.12、小孔律(law of small pores);气体通过多孔表面的扩散速率,不与小孔的面积成正比,而与小孔的周长成正比.13、SPAC(Soil-plant-atmosphere-continuum):土壤—植物—大气连续体系.水分经由土壤到达植物根表皮,进入根系后,通过植物茎,到达叶片,再由叶气孔扩散到宁静空气层,最后参与大气湍流交换,形成了一个统一的,动态的相互反馈连续系统.第二章植物的矿质及氮素营养1、矿质元素(mineral element):灰分中的物质为各种矿质的氧化物、硫酸盐、磷酸盐等,构成灰分的元素称为灰分元素又称为矿质元素.2、必需元素(essential element):是植物生长发育必不可少的元素. 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和恢复正常;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.3、离子的主动吸收与被动吸收被动吸收:溶质顺电化学势梯度进入质外体的吸收过程,不需要代谢提供能量.主动吸收:溶质跨膜进入细胞质和液泡的过程,要利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收.4、协助扩散(facilitated diffusion):协助扩散是小分子物质经膜转运蛋白协助,顺浓度梯度或电化学梯度跨膜的转运,不需要细胞提供能量.5、膜转运蛋白(fransport protein):指膜上存在的转运离子跨膜的内在蛋白.可分为通道蛋白和载体蛋白两类.6、载体(carrier):也是内部蛋白,载体转运时被转运物质首先与载体蛋白的活性部位结合,并由此导致载体蛋白构象变化,将被运物质暴露于膜的另一侧.7、离子通道(ion channel):是细胞膜中一类内在蛋白构成的孔道.可为化学方式或电学方式激活,控制离子通过细胞膜的顺势流动.8、离子的选择吸收(selective absorption):是指植物对同一溶液中不同离子或同一盐的阳离子和阴离子,吸收的比例不同的现象.9、平衡溶液(balanced solution):植物能良好生长的含有适当比例的多盐溶液.10、生理酸性盐与生理碱性盐生理酸性盐:植物对其阳离子吸收大于阴离子,长期施用可使土壤酸化的盐.生理碱性盐:植物对其阴离子吸收大于阳离子,长期施用可使土壤碱化的盐.11、单盐毒害与离子拮抗(ion antagonism)单盐毒害: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.这种现象称单盐毒害.离子拮抗:离子间能够互相消除单盐毒害的现象,称离子拮抗,也称离子对抗.第三章植物的呼吸作用1．呼吸作用(respiration):生活细胞内的有机物,在酶的参与下,逐步氧化分解并释放能量的过程. 2．EMP途径(EMP pathway):即糖酵解,己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程.3．三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCAC):在有氧条件下丙酮酸在线粒体基质中彻底氧化分解为二氧化碳的途径.4．PPP(pentose phosphate pathway):即戊糖磷酸途径,葡萄糖在细胞质内直接氧化分解,并以戊糖磷酸为重要中间产物的有氧呼吸途径.5．生物氧化(biological oxidation):也称细胞氧化,广义上指生物体内各种有机物质的氧化分解过程,狭义上指发生在线粒体内一系列传递氢和电子的氧化还原过程.6．呼吸链(respiration chain):即呼吸电子传递链,指线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递的总轨道.7．巴斯德效应(Pasteur effect):从有氧条件转入无氧条件时酵毋菌的发酵作用增强,反之,从无氧转入有氧时酵毋菌的发酵作用受到抑制,这种氧气抑制酒精发酵的现象叫做巴斯德效应.8．氧化磷酸化(oxidative phosphorylation):氧化磷酸化就是呼吸链上的磷酸化作用,也就是当NADH+H+上的一对电子被传递至氧时,所发生的ADP被磷酸化为ATP的作用.9．能荷调节(regulation of energy charge):细胞中腺苷酸(AMP,ADP,ATP)对呼吸作用和其他一些代谢有明显的调节作用.10．抗氰呼吸(Cyanide resistat repiration):对氰化物不敏感的那一部分呼吸.抗氰呼吸可以在某些条件下与电子传递主路交替运行.11．呼吸商(respiration quotient RQ):植物组织在一定时间内,放出二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值叫做呼吸商,又称呼吸系数.12．末端氧化酶(terminal oxidase):处于生物氧化一系列反应的最末端的氧化酶.除了线粒体内膜上的细胞色素氧化酶和抗氰氧化酶之外,还有存在于细胞质中的酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等. 13．无氧呼吸消失点(anaerobic respiration extinetion point):无氧呼吸停止进行的最低氧浓度(10%左右)称为无氧呼吸消失点.第四章植物的光合作用1．光合作用(photosynthesis):通常是指绿色植物吸收光能,把二氧化碳和水合成有机物,同时释放氧气的过程.从广义上讲,光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程.2．原初反应(primany reaction):是光合作用起始的光物理化学过程,包括光能的吸收、传递与电荷的分离,即天线色素吸收光能并传递给中心色素分子,使之激发,被激发的中心色素分子将高能电子传给原初电子受体．同时又从原初电子供体获得电子.原初反应的速度极快.3．作用中心色素(reaction center pigment):又称为反应中心色素,是指少数特殊状态的叶绿素a分子,具有光化学活性,将获得的光能进行电荷分离,直接参与光化学反应的色素.4．聚光色素(light harvesting pigment):聚光色素没有光化学活性,不直接参与光化学反应,类似无线电天线将吸收的光能以诱导共振方式传递给作用中心色素.包括:大部分叶绿素a分子、全部叶绿素b、类胡萝卜素分子.5．希尔反应(Hill reaction):离体叶绿体在有适当氢受体存在时照光发生放氧的反应称为希尔反应. 6．红降现象(red drop)与爱默生效应(Emerson effect)红降现象:光合作用的量子产额在波长大于680nm时急剧下降的现象.爱默生效应:指如果用波长大于685nm的红光补充一个波长较短的红光(650nm),则量子产额比分别单独用这种光照射的产量产额之和还要高,这种现象为双光增益效应.7．PSI(photosystem I)与PSII(photosystem II)PSI:光系统 I,作用中心I,其作用中心色素最大吸收峰在700nm处,也称P700; PSII:光系统II,作用中心II,其作用中心色素最大吸收峰在680nm处,也称P680. 8．Rubisco(RuBP carboxylase/oxygenase):1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶9．荧光现象(fluorescence):激发态的叶绿素分子回到基态时,可以光子形式释放能量.处在第一单线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为荧光.10．作用中心(reaction centre):是叶绿体中进行光合原初反应的最基本的色素蛋白结构.它至少包括:1个作用中心色素分子(P);1个原初电子受体(A);1个原初电子供体(D).作用中心基本成分是由结构蛋白质和脂类组成.11．光合链(photosynthetic chain):由PSII和PSI以及一系列电子传递体组成的使水中的电子最终传给NADP+的电子传递轨道称为光合电子传递链,简称光合链12．光合磷酸化(photophosphorylation):光下在叶绿体(或载色体)中发生的由ADP与Pi合成ATP的反应. 13．光呼吸(photorespiration):植物的绿色细胞在光照下吸收氧气释放CO2的过程,由于这种反应仅在光下发生,需叶绿体参与,并与光合作用同时发生,故称作为光呼吸.因为光呼吸的底物乙醇酸和其氧化产物乙醛酸,以及后者经转氨作用形成的甘氨酸皆为C2化合物,因此光呼吸途径又称为C2光呼吸碳氧循环14．生物产量(biolgical yield)与经济产量(economic yield) 生物产量:植物一生中合成并积累下来的全部有机物质. 经济产量:指对人类有直接经济价值的光合生产量.15．表观光合速率或净光合速率:指光合作用实际同化的CO2量减掉同一时间内呼吸释放的CO2量的差值,常用单位是CO2mg／dm2.hr.16．光补偿点与光饱和点(1ight saturation point):光补偿点:随着光强的增高,光合速率相应提高,当到达某一光强时,叶片的光合速率等于呼吸速率,即CO2吸收量等于O2释放量,表观光合速率为零,这时的光强称为光补偿点.光饱和点:当达到某一光强时,光合速率就不再随光强的增高而增加,这种现象称为光饱和现象.开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点.17．CO2补偿点与CO2饱和点(CO2 saturation point): CO2补偿点:指光合速率与呼吸速率相等时,也就是净光合速率为零时环境中的CO2浓度.CO2饱和点:当CO2达到某一浓度时,光合速率达到最大值,开始达到光合最大速率时的CO2浓度称为CO2饱和点.18．光能利用率:植物光合作用积累的有机物中所含的化学能占光能投入量的百分比.第六章植物的生长物质1．植物激素(plant hormones,phytohormones):在植物体内合成的、能从合成部位运往作用部位、对植物生长发育产生显著调节作用的微量小分子有机物.目前国际上公认的植物激素有五大类:生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸、乙烯.另外有人建议将油菜素甾体类、茉莉酸类也列为植物激素.2．三重反应(triple response):乙烯对植物生长具有的抑制茎的伸长生长、促进茎或根的增粗和使茎横向生长(即使茎失去负向地性生长)的三方面效应.3．植物生长调节剂(plant growth regulators):人们研究并合成的与天然植物激素具有同样生理作用的有机化合物.4．植物生长物质(plant growth substances):能够调节植物生长发育的微量化学物质,包括植物激素和植物生长调节剂、抑制物质、植物生长调节剂.5．生长抑制剂(growth inhibitor):抑制顶端分生组织生长的生长调节剂,它能干扰顶端细胞分裂,引起茎伸长的停顿和破坏顶端优势,其作用不能被赤霉素所恢复,常见的有脱落酸、青鲜素、水杨酸、整形素等. 6．生长延缓剂(growth retardant):抑制植物亚顶端分生组织生长的生长调节剂,它能抑制节间伸长而不抑制顶芽生长,其效应可被活性GA所解除.生产中广泛使用的生长延缓剂有矮壮素、烯效唑、缩节安等. 7．极性运输(polar transport):只能从形态学的一端运向另一端的运输,如生长素的运输,只能从形态学的上端运向形态学的下端,而不能从形态学下端运向上端.8．激素受体:能与激素特异结合并引起特殊生理效应的物质,一般是属于蛋白质.第七章植物的生长生理1、植物的生长(growth)和发育(development):植物的生长:在生命周期中,植物的细胞、组织和器官的数目、体积或干重的不可逆增加长.植物的发育:是指植物的生命周期中,细胞、器官或整体在遗传基因支配和环境条件影响下,在形态结构和功能上有序的变化过程.包括生长和分化两个方面.2、细胞的分化(differentiatkm) 脱分化(dedifferentiation) 再分化(redifferentiation) :细胞的分化:从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程称为分化.它可在细胞、组织、器官的不同水平上表现出来.脱分化:植物已经分化的细胞在切割损伤或在适宜的培养基上诱导形成失去分化状态的、结构均一的愈伤组织或细胞团的过程. 再分化:由处于脱分化状态的愈伤组织或细胞再度分化形成不同类型细胞、组织、器官乃至最终再生成植株的过程.3、植物细胞的全能性(totipotency):植物体每一个细胞都具有分化成一个完整植株的潜在能力,即具有形成完整生物个体的全套基因.4、黄化现象(ctiolation):在黑暗中生长的植物茎柔嫩而细长,叶片似小鳞片状紧贴于茎上,茎的顶端一直保持弯曲状态而不伸展;内部组织分化不完全,薄壁细胞多,输导和机械组织不发达,茎叶中没有叶绿素,整个植株呈黄白色.5、.生长协调最适温度(grow coordinate temperature):能使植株生长最健壮的温度.协调最适温度通常要比生长最适温度低.6、温周期现象(thermoperiodicity):植株或器官的生长速率随昼夜温度变化而发生有规律变化的现象.7、光形态建成(photomorphogenesis):由光调节植物生长、分化与发育的过程称为植物的光形态建成,或称光控发育作用.8、蓝光效应(blue effect):蓝紫光抑制生长,促进分化,抑制黄化现象的产生,诱导向光性反应,这种现象称为蓝光效应.9、光敏色素(Phytochrome,Phy):一种对红光和远红光的吸收有逆转效应、参与光形态建成、调节植物发育的色素蛋白.11、生长相关性(correlation):植物各部分之间的相互制约与协调的现象.12、顶端优势(apical dominance):植物的顶芽生长占优势而抑制侧芽生长的现象.13、根冠比(root top ratio,R／I):植物地下部分与地上部分干重或鲜重的比值,它能反映植物的生长状况以及环境条件对地上部与地下部生长的不同影响.14、生长大周期(grand period of growth):植物器官或整株植物的生长速度表现出"慢-快-慢"的基本规律,即开始时生长缓慢,以后逐渐加快,然后又减慢以至停止.这一生长全过程称为生长大周期.15、生物钟(biological clock) rhythm):生命活动中有内源性节奏的周期变化现象.亦称生理钟.由于这种内源性节奏的周期接近24小时,因此又称为近似昼夜节奏.16、向光性(phototropism):植物随光的方向而弯曲生长的现象.包括正向光性、负向光性、横向光性. 第八章植物的成花生理1、春化作用(vernalization)与春化处理(vernalization)春化作用:低温诱导促使植物开花的作用叫春化作用.一般冬小麦等冬性禾谷类作物和某些二年植物以及一些多年生草本植物的开花都需要经过春化作用.春化处理:对萌动的种子或幼苗进行人为的低温处理,使之完成春化作用促进成花的措施称为春化处理.1、光周期现象与光周期诱导(photoperiodic induction)光周期现象:昼夜的相对长度对植物生长发育的影响叫做光周期现象.光周期诱导:植物在达到一定的生理年龄时,经过一定天数的适宜光周期处理,以后即使处于不适宜的光周期下,仍能保持这种刺激的效果而开花,这种诱导效应叫做光周期诱导.3、临界日长(critical daylength)与临界夜长(critical dark period)临界日长:引起长日植物成花的最短日照长度或引起短日植物成花的最长日照长度.临界夜长:引起短日植物成花的最短暗期长度或长日植物成花的最长暗期长度.同临界日长相比,临界暗期对诱导成花更为重要.4、识别蛋白:存在于花粉与柱头上能够起识别作用的蛋白质.5、群体效应:一定面积内,画粉数量越多,密度越大,花粉的萌发和生长也就越好.6、花熟状态(ripeness to flower state):植物经过一定的营养生长期后具有了能感受环境条件而诱导开花的生理状态被称为花熟状态.花熟状态是植物从营养生长转为生殖生长的转折点.7、C／N比学说(carbon/nitrogen ratio):C为碳水化合物,N为可利用的含氮化合物,当植物体内C/N比值高时,有利于生殖体的形成,促进开花;反之,有利于营养生长,延迟开花.8、长日植物(long-day plant,LDP)与短日植物(short-day plant,SDP)长日植物:在24小时昼夜周期中,日照长度长于一定时数才能成花的植物.短日植物:在24小时昼夜周期中,日照长度短于一定时数才能成花的植物.第九章植物的生殖与衰老1、休眠(dormancy):植物的整体或某一部分生长暂时停顿的现象.它是植物抵制不良自然环境的一种自身保护性的生物学特性.一、二年生植物大多以种子为休眠器官;多年生落叶树以休眠芽过冬;多种多年生草本植物则以休眠的根系、鳞茎、球茎、块根、块茎等渡过不良环境.2、单性结实(parthenocarp):不经过受精作用,子房直接发育成果实的现象.单性结实一般都形成无籽果实,故又称"无籽结实".3、生长素梯度学说(auxin gradient theory):不是叶片内生长素的绝对含量,而是横过离层区两边生长素的浓度梯度影响脱落.梯度大,即远轴端生长素含量高,不易脱落;梯度小时,即近轴端生长素含量高于或等于远轴端的量,则促进脱落.4、生理后熟(after-ripening):种子胚的分化发育虽已完成(形态上貌似成熟),其实生理上尚未成熟.经某些生理生化变化(主要是要完成内部有机物和激素等物质的转化,积累种子萌发所要的一些物质)后,才具备发芽的能力,这种现象称为生理后熟.5、生物自由基(biological radicals)和活性氧(active oxygen)生物自由基:自由基是具有未配对价电子的基因或分子.生物自由基,通过生物自身代谢产生的一类自由基. 活性氧:化学性质活泼、氧化能力很强的含氧物质的总称,包括含氧自由基和含氧非自由基.6、呼吸跃变:果实成熟过程中,呼吸速率突然增高,然后又迅速下降的现象.呼吸跃变的产生与外界温度和果实内乙烯的释放密切相关.呼吸跃变是果实进入完熟的一种特征.7、衰老(senescence):在正常条件下发生在生物体的机能衰退并逐渐趋于死亡的现象,具体指的是植物的细胞、组织、器官或整个植株的生理功能衰退的现象.第十章植物的抗逆生理1、逆境(stress)与植物的抗逆性(stress resistance)逆境:对植物生存生长不利的各种环境因素的总称.逆境的种类可分为生物逆境、理化逆境等类型.植物的抗逆性:植物在长期系统发育中逐渐形成的对逆境的适应和抵抗能力.2、渗透调节(osmotic adjustment)和渗调蛋白(osmoregulation protein)渗透调节:指细胞通过增加或减少胞液中的溶质调节细胞的渗透势,以期达到与外界环境渗透势相平衡的调节.渗调蛋白:干旱和盐渍都能诱导植物产生一些新的蛋白质,这些蛋白质的合成或积累起着调节细胞渗透势的作用.3、交叉适应(cross adaptation):植物经历了某种逆境后,能提高对另一些逆境的抵抗能力,这种对不良环境之间的相互适应作用,称为植物的"交叉适应".4、膜脂相变：指膜脂在一定条件下的物相变化,也就是液晶相-凝胶相或液晶相-液相的相互转变.这主要是由温度变化引起的.5、膜脂过氧化作用:指生物膜中不饱和脂肪酸在自由基诱发下发生的过氧化反应,其结果不仅使膜中不饱和脂肪酸含量降低,引起膜流动性下降以致膜相分离和膜通透性增大,膜的正常功能破坏,而且膜脂过氧化物MDA等也能直接对细胞起毒害作用.6、水合补偿点:缺水会导致植物光合作用降低,当植物因缺水而使其光合速率与呼吸速率相等(即净光合速率为零)时,植物叶片的水势称为水合补偿点.7、干旱(drought):土壤缺水,大气干燥,导致植物过度水分亏缺的现象.8、SOD(super-oxide dismutase):超氧化物歧化酶.存在于植物细胞中最重要的清除自由基的酶,能催化生物体内分子氧活化的第一个中间产物氧自由基发生歧化反应,生成氧气和过氧化氢.SOD分Cu-Zn-SOD,Mn-SOD和Fe-SOD三种类型,主要分布在叶绿体、线粒体和细胞质中9、活性氧:化学性质活泼、氧化能力很强的含氧物质的总称,包括含氧自由基和含氧非自由基.10、环境污染(environmental pollution):由于某些原因(人类生产生活)排放到环境中的各种有害物质(污染物)的量超过了生态系统的自然净化能力,造成环境污染.11、诱导抗病性:利用特定的因子处理植物,改变其对病害的反应,产生局部或系统的抗性称为诱导抗病性.。
植物生理学习题大全——第1章植物的水分代谢
第一章植物的水分代谢一。
名词解释水分代谢（water metabolism):植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程.自由水（free water）：距离胶粒较远而不被胶粒所束缚，可以自由流动的水分。
束缚水(bound water)：靠近胶粒而被胶粒所束缚、不易自由流动的水分。
扩散（diffusion）：水分通过磷脂双分子层的运输方式。
集流(mass flow）：水分通过膜上的水孔蛋白的运输方式。
水通道蛋白（water channel protein):存在于生物膜上的一类具有选择性、高效转运水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白。
束缚能（bound energy）：不能用于做功的能量。
自由能（free energy）：在温度恒定的条件下可用于做功的能量。
化学势( chemical potential）：每摩尔物质所具有的自由能。
水势(water potential ):每偏摩尔体积水的化学势差。
临界水势(critical water potential）：气孔开始关闭的水势。
渗透势（osmotic potential）:由于溶液中溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。
压力势(pressure potential)：由于细胞壁压力的存在而增大的水势值。
衬质势(matrix potential）：由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值.重力势（gravitational potential）：由于重力的存在而使体系水势增加的数值。
水的偏摩尔体积(partial molar volume)：在温度、压强及其他组分不变的条件下，在无限大的体系中加入1mol水时,对体系体积的增量。
质壁分离（plasmolysis）：植物细胞由于液泡失水，使原生质体收缩与细胞壁分离的现象.质壁分离复原（deplasmolysis）：把正在质壁分离的细胞移到低渗溶液或水中时,质壁分离的原生质体恢复原状的现象。
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第一章水分代谢
几种常见化合物的水势
溶液 纯水
Ψw /Mpa 0
Hoagland营养液 -0.05
海水
-2.50
1mol·L-1蔗糖
-2.69ຫໍສະໝຸດ 1mol·L-1 KClΨs
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 相对体积
第一章水分代谢
（1）初始质壁分离时，V=1.0，
Ψp= 0， Ψw = Ψs = -2.0MPa
（2）充分膨胀时，V=1.5，
Ψw = Ψs + Ψp = 0 （3）剧烈蒸腾时，Ψp < 0
第一章水分代谢
（四）细胞间的水分移动（Ψw ，Map）
吸胀作用：指亲水胶体吸水膨胀的现象。
不同物质分子吸胀力大小是：蛋白质 > 淀粉 > 纤维素
干燥种子、根尖、茎尖分生细胞、果 实和种子形成过程中靠吸胀吸水。
细胞吸水饱和时ψm=0 三、细胞的代谢性吸水
代谢性吸水：利用细胞呼吸释放的能量 使水分透过质膜进入细胞的过程。
第一章水分代谢
四、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：是一类具有选择性地、 高效转运水分的膜通道蛋白。
存在状态：束缚水和自由水
束缚水（bound water）：被原生质组分 吸附，不能自由移动的水分。
自由水（free water）：不被原生质组分 吸附，可自由移动的水分。
自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和 抗性的生理指标之一。
第一章水分代谢
第一章水分代谢
二、水对植物的生理生态作用 生理作用：
1、水是原生质的主要组分 2、水直接参与植物体内重要的代谢过 程 3、水是物质吸收、运输的良好介质 4、水保持植物的固有姿态 5、细胞的分裂和生长需要足够的水
第一章水分代谢
生态作用： 1、调节植物体温 高比热：稳定植物体温 高汽化热：降低体温，避免高温危害 介电常数高：有利于离子的溶解 2、水对可见光有良好的通透性 3、水可调节对植物的生存环境
第一章水分代谢
第二节 植物细胞对水分的吸收※
渗透性吸水（具液泡细胞） 吸胀性吸水（未形成液泡的 吸水方式 细胞） 代谢性吸水（直接耗能）
第一章水分代谢
假设一个细胞的渗透势为-0.8Mpa , 将其放入渗透势为-0.3Mpa溶液中，请计 算细胞的压力势为何值时才分别发生下 列三种情况？
1、细胞体积变大 2、细胞体积变小 3、细胞体积不变
(ψW <0.5 ，≥0) (ψW >0.5 ，≤0.8) (ψW =0.5)
第一章水分代谢
二、细胞的吸胀吸水
第一章 水分代谢
第一节 水在植物生活中的重要性 第二节 植物细胞对水分的吸收※
第三节 植物根系对水分的吸收※
第四节 蒸腾作用
※
第五节 植物体内的水分运输
第六节 合理灌溉的生理基础
第一章水分代谢
没有水就没有生命 “有收无收在于水”
第一章水分代谢
第一章水分代谢
第一节 水在植物生活中的重要性
一、植物的含水量及其存在状态 植物组织含水量一般为70%~90%。
第一章水分代谢
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水通道 ••
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水分子
水分跨膜移动途径示意图
第一章水分代谢
类脂
◇ 水孔蛋白的活化依靠磷酸化和脱磷酸化 作用调节。如依赖Ca2+的蛋白激酶可使其 丝氨酸残基磷酸化，水孔蛋白的水通道加 宽， 水集流通过量增加。如除去此磷酸基
Ψπ = -iCRT
i:解离系数，C：溶质浓度 常数，T：绝对温度
R：气体
第一章水分代谢
Ψp ：压力势，由于细胞壁压力 的存在而引起的水势增加值。
一般情况下，压力势为正值； 质壁分离时，压力势为零； 剧烈蒸腾时，压力势为负值。
第一章水分代谢
Ψm ：衬质势，由于细胞胶体物质 亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起 的水势降低值。恒为负值。
未形成液泡的细胞有一定的衬质势 （如干燥种子的可达-100MPa），已形成 液泡的细胞衬质势很大，但绝对值很小 （趋于零），可忽略不计
故具有液泡的成熟细胞：
Ψw = Ψπ + Ψp
第一章水分代谢
cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5
1.0
0.5
Ψp
0
-0.5
-1.0 -1.5
Ψw
-2.0 -2.5
-4.50
第一章水分代谢
（二）渗透作用
渗透作用（osmosis）：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。
纯水 糖水 半透膜
第一章水分代谢
植物细胞就是一个渗透 系统
成熟细胞的原生质层 （原生质膜、原生质和 液泡膜）相当于半透膜。
液泡液、原生质层和 细胞外溶液构成了一个 渗透系统。
第一章水分代谢
纯水的水势最高，定为0
单位：
Δμ J /mol N·m/mol N
Ψw =
=
=
=
Vw，m m3/mol m3/mol m2
水势的单位是压强的单位，帕斯卡 （Pa）、大气压（atm）、巴（bar）。
1bar=105Pa = 0.1MPa = 0.987atm
第一章水分代谢
Vw，m ：偏摩尔体积，指在恒温 恒压、其它组分不变的条件下，加入1 摩尔的水所引起的体积增量。
第一章水分代谢
一、细胞的渗透性吸水
（一）自由能、化学势、水势的概念 自由能（G）：物质能用于做功的潜
在能量。 化学势（μ）：每摩尔体积某物质的
自由能。
第一章水分代谢
水的G 1mol水的G
μw △μw= μw - μ˚w
△μw
Ψw ＝ Vw，m
水势（water potential）：每偏摩尔 体积水的化学势差。
A
B
-0.8 -0.6
C -0.4
（1）将细胞放入高水势溶液中： （2） 将细胞放入低水势溶液中： （3）将细胞放入等水势溶液中:
第一章水分代谢
：例如：有一为水分充分饱和的细胞， 将其放入比细胞液浓度低100倍的溶 液中，则其细胞体积（ ） A、变大 B、变小 C、不变
将一个细胞放入渗透势为-0.2MPa 的溶液中，达到动态平衡后，细胞的 渗透势为-0.6MPa，细胞的压力势等 于多少？
第一章水分代谢
质壁分离现象可以解决下列问题：
1、说明原生质层是半透膜 2、判断细胞死活 3、测定细胞的渗透势 4、观察物质通过细胞 的速率。
第一章水分代谢
（三）植物细胞的水势构成 ※
Ψw = Ψπ + Ψp + Ψm
Ψπ :渗透势，也称溶质势（Ψs） 由于溶质颗粒的存在而引起的水势降 低值。恒为负值。