植物生理学第二章-水分代谢
植物生理学-植物的水分代谢
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理: 2)离子泵学说。
第四节 植物的蒸腾作用
2.气孔开闭的机理: 3)苹果酸代谢学说。
第四节 植物的蒸腾作用
六、
1.光:光促进气孔的开启,蒸腾增加。 2.水分状况:足够的水分有利于气孔开放,过 多的水分反而使气孔关闭。 3.温度:气孔开度一般随温度的升高而增大, 但温度过高失水增大也可使气孔关闭。 4.风:微风有利于蒸腾,强风蒸腾降低。 5强.C。O2浓度:CO2浓度低促使气孔张开,蒸腾增
2.土壤温度:适宜的温度范围内土温愈高,
3. 土壤溶液浓度:根细胞水势小于土壤水 势有利于根系吸水
第四节 植物的蒸腾作用
一、概念:
蒸腾作用指水分从植物地上部分 以水蒸汽状态向外散失的过程叫蒸腾 作用。
蒸腾作用与蒸发不同,它是一 个生理过程,受植物体结构和气孔行 为的调节。
第四节 植物的蒸腾作用
二、蒸腾作用的生理意义 1.蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的一个
第三节 植物根系对水分的吸收
三.根系吸水的机理: 1.主动吸水的机理: 主动吸水的动力 根压:指植物根系的生理活动使液流从根部 上升的压力。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。 吐水:未受伤的叶片尖端或边缘向外溢出液滴 的现象,是由根压引起的。 伤流:是指从受伤或折断的植物组织溢出液体 的现象。伤流是根压引起的。
Vw
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势 2.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)。 1巴=0.1MPa = 0.987 大气压 = 105
第二节 植物细胞对水分的吸收
第二章 植物的水分生理
水是生命的源泉,生命不仅发生于水的环境,而且生命过程必须在 水的环境中进行。 水是原生质的最主要成分,原生质的含水量大约在70-90%。在细胞 中物质的代谢、运输及生物体中细胞间的信号传递、物质运输都是 在水溶液中进行的。 水不仅是细胞内代谢反应的基质,而且直接参加了许多生物化学反 应。 细胞的含水量与其生理活动强弱常常是密切相关的。
植物体在一生中需要不断的吸收和散失水分。 水分吸收是其生命活动的需要,而水分散失也是植物必须的。 如,水分可以维持其适宜的体温,夏季炎热干燥的环境,叶片每小 时散失的水分相当于自身所含的全部水分,通过蒸发,将光照带来 的多余的热量散失掉,避免了温度升高的危害。在典型情况下,叶 片吸收的光能有约一半被这种方式消耗掉; 又如水分散失产生的蒸腾拉力,可将根系吸收的矿质元素带到地上 部。
维持导管水流的连续性。
水的内聚力 水分子间的氢键使水分子间存在很大的引力。
粘附力
液固相间引力,如水分子与导管壁表面分子之间存在粘附力。
4. 良好溶剂
水分子体积小、具有极性,是许多电解质和极性分子的良好溶剂, 是已知的溶解范围最宽的溶剂。 水分子可以在离子或极性大分子表面形成水合层,降低溶质分子间 的作用,促进溶解。
分生组织:通过细胞壁的果胶、纤维素,胞内蛋白质亲水胶体对水的 吸附力吸收水分,ψm是也是细胞水势的主要组分。
3. 降压吸水(negative pressure absorption of water)
指因ψp的降低而引发的细胞吸水。 ψp<0,细胞水势更低,吸水力更强。
(三)细胞吸水过程中水势组分的变化
是指液体中成群的原子或分子(例如组成水溶液的各种物质的分子)在压 力梯度(要受两端压力势差控制。
植物生理学名词解释汇总
植物⽣理学名词解释汇总第⼀章绪论第⼆章⽔分代谢1.内聚⼒同类分⼦间的吸引⼒2.粘附⼒液相与固相间不同类分⼦间的吸引⼒3.表⾯张⼒处于界⾯的⽔分⼦受着垂直向内的拉⼒,这种作⽤于单位长度表⾯上的⼒,称为表⾯张⼒4.⽑细作⽤具有细微缝隙的物体或内径很⼩的细管(≤1mm),称为⽑细管。
液体沿缝隙或⽑细管上升(或下降)的现象,称为⽑细作⽤5.相对含⽔量(RWC)6.⽔的化学势当温度、压⼒及物质数量(除⽔以外的)⼀定时,体系中1mol⽔所具有的⾃由能,⽤µw表⽰7.⽔势在植物⽣理学中,⽔势是指每偏摩尔体积⽔的化学势8.偏摩尔体积偏摩尔体积是指在恒温、恒压,其他组分浓度不变情况下,混合体系中加⼊1摩尔物质(⽔)使体系的体积发⽣的变化9.溶质势(ψs)由于溶质颗粒的存在⽽引起体系⽔势降低的值,为溶质势(ψs)10.衬质势(ψm)由于衬质的存在⽽引起体系⽔势降低的数值,称为衬质势(ψm),为负值11.压⼒势(ψp)由于压⼒的存在⽽使体系⽔势改变是数值,为压⼒势(ψp)12.重⼒势(ψg)由于重⼒的存在⽽使体系⽔势改变是数值,为重⼒势(ψg)13.集流指液体中成群的原⼦或分⼦在压⼒梯度作⽤下共同移动的现象14.扩散物质分⼦由⾼化学势区域向低化学势区域转移,直到均匀分布的现象。
扩散的动⼒均来⾃物质的化学势差(浓度差)15.渗透作⽤渗透是扩散的特殊形式,即溶液中溶剂分⼦通过半透膜(选择透性膜)的扩散16.渗透吸⽔由于溶质势ψs下降⽽引起的细胞吸⽔,是含有液泡的细胞吸⽔的主要⽅式(以渗透作⽤为动⼒)17.吸胀吸⽔依赖于低的衬质势ψm⽽引起的细胞吸⽔,是⽆液泡的分⽣组织和⼲种⼦细胞的主要吸⽔⽅式。
(以吸胀作⽤为动⼒)18.降压吸⽔因压⼒势ψp的降低⽽引起的细胞吸⽔。
当蒸腾作⽤过于旺盛时,可能导致的吸⽔⽅式19.主动吸⽔由根系的⽣理活动⽽引起的吸⽔过程。
动⼒是内⽪层内外的⽔势差(产⽣根压)20.被动吸⽔由枝叶蒸腾作⽤所引起的吸⽔过程。
水分代谢植物生理学学习指导
1 .水分代谢( water metabolism ) :植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
2 .水势( water potential ) :每偏摩尔体积水的化学势差,符号为ψw。
3 .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,用负值表示,符号为ψπ,亦称溶质势( solutepotential,ψs)。
4 .压力势( pressure potential ) :由于细胞壁压力的存在而增大的水势值,一般为正值,符号为ψp。
初始质壁分离时,ψp为0 ;剧烈蒸腾时,ψp会呈负值。
5 .衬质势: ( mat rix poten tial )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,以负值表示,符号为ψm。
6 .重力势(gravitational potential ) :由于重力的存在而使体系水势增加的数值,符号为ψg。
7 .自由水( free water) :距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
8 .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。
9 .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。
10 .吸胀作用( imbibition) :亲水胶体吸水膨胀的现象。
11 .代谢性吸水( metabolic absorption of water) :利用细胞呼吸释放出的能量,使水分经过质膜进入细胞的过程。
12 .水的偏摩尔体积( par tial 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。
其符号为珡Vw。
13 .化学势( chemical poten tial) :一种物质每摩尔的自由能就是该物质的化学势。
14 .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( aquaporins , AQPs)。
植物生理学 2.水分代谢
原因:(F)
①根毛区有许多根毛,增大了吸收面积; ②根毛细胞壁的外部由果胶质组成,粘性强, 亲水性也强,有利于与土壤颗粒粘着和吸水;
③根毛区的输导组织发达,对水分移动的阻 力小。
二 根系吸水的途径
1、质外体途径 2、跨膜途径 3、共质体途径
三 根系吸水的动力
角质蒸腾 叶片蒸腾的方式 气孔蒸腾(主要方式)
(二)气孔蒸腾
一)气孔的形态结构及生理特点
1.气孔数目多、分布广 2.气孔的面积小,蒸腾速率高 3.保卫细胞体积小,膨压变化迅速 4.保卫细胞具有多种细胞器 5.保卫细胞具有不均匀加厚的细胞壁及微 纤丝结构 6.保卫细胞与周围细胞联系紧密
图2-6 气孔蒸腾的过程
(1)气孔的构造:(F)
由两个肾形的保卫细胞组成。
(2)保卫细胞的特点:外壁薄内壁厚;内有叶绿体;
有淀粉磷酸化酶。
(3)气孔运动:
(1)单位:巴(Pa)(帕)
1巴=0.987大气压=106达因/cm2
(10.2米水柱高)
(2)符号:Ψ (3)纯水的水势:0巴 (4)溶液的水势:为负值(小于0)(原因)
(水分的流动是由水势高处流向水势低处。)
小结:
纯水的水势定为零, 溶液的水势就成负值。 溶液越浓,水势 越低 。 水分移动需要能量。
土壤温度过高对根系吸水也不利。
原因:
①高温加速根的老化过程,吸收面积减少, 吸收速率也下降。
②温度过高使酶钝化,影响根系主动吸水。
4土壤溶液浓度
根系要从土壤中吸水,根部细胞的水势必须 低于 土壤溶液的 水势。
➢在一般情况下,土壤溶液浓度较低,水势较 高,根 系吸水;
➢盐碱土则相反
生理学笔记
第二章植物的水分代谢本章内容提要水是植物生命的基础。
一般植物组织含水量约为70%~90%,水分在植物体内有自由水及束缚水两种形式,二者比值可反映代谢活性与抗性强弱。
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。
典型细胞水势Ψw=Ψp+Ψπ+Ψm,具有中央大液泡的细胞水势Ψw=Ψp+Ψπ,分生细胞、风干种子的水势Ψw=Ψm,植物细胞之间或与外部溶液之间水分的移动决定于水势差。
细胞膜上存在的水通道蛋白与细胞水分的快速跨膜运动有关。
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。
维持植物水分平衡的途径有两条:减少蒸腾和增加供水,后者是主要的、积极的途径。
,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。
水是植物的一个重要的先天环境条件。
植物的一切正常生命活动只有在含有一定量水分的条件下才能进行,否则就会受到阻碍,甚至死亡。
陆生植物不断地从土壤中吸取水分,以保持其正常的含水量;另一方面,植物地上部分(主要是叶片)以蒸腾作用等方式散失水分,以维持体内外的水分循环及适宜的体温。
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程,称为植物的水分代谢(water metabolism)。
根系吸收的水分除极少部分参与体内的生化代谢过程外,其绝大部分通过蒸腾作用散失到周围环境中。
植物生理学精简名称解释汇总
植物生理学名词解释荟萃第二章:植物的水分代谢1.水分代谢:植物对水分的吸收、转运和散失的过程。
2.比热容:使单位质量的物质温度升高1℃所需的热量。
3.沸点:随着温度的升高,水的蒸汽压升高,当液体蒸汽压等于外界压力时的温度。
4.汽化热:在一定的温度下,将单位质量的物质由液态变为气态所需的热量。
5.内聚力:同类分子间具有的分子间引力。
6.表面张力:处于界面的水分子均受到垂直向内的拉力,这种作用于单位长度表面上的力。
7.抗张强度:某种物质抵抗张力或拉力的能力。
8.不可压缩性:自然界中液体体积难以压缩的特性。
可以保持植物的固有姿态。
9.束缚水:又称结合水,是存在于细胞原生质胶体颗粒周围或存在于大分子结构空间中被牢固吸附着的水分。
10.自由水:存在于细胞间隙、原生质胶粒间、液泡中、导管和管胞内以及植物体其他间隙中的水分。
11.水势:指相同温度下,一个系统中1偏摩尔容积的混合溶液体系与1偏摩尔容积纯水之间自由能的差数。
12.溶质势:由于水中溶质颗粒的存在而引起细胞水势下降的数值,这部分降低的数值又名渗透势。
13.压力势:由于细胞吸水膨胀,使原生质向外对细胞壁产生膨压,而细胞壁向内产生的反作用力—壁压的存在使细胞水势升高的数值,一般为正值。
初始质壁分离时压力势为0,植物剧烈蒸腾时,为负值,水势下降。
14.衬质势:由于亲水的衬质与水分子间的相互作用而使水的自由能下降的那部分数值,为负值。
15.重力势:指水分在重力场中由于存在高度差而受重力作用,使水势升高的数值。
16.扩散:物质分子由高化学势向较低化学势运转直到在空间均匀分布的趋势。
(小距离)17.集流:由于压力差的存在而形成的大量分子集体的运动。
(大距离)18.质壁分离:外界浓度大于细胞液浓度,细胞失水,原生质体体积缩小的现象。
19.质壁分离复原:把质壁分离的细胞重新置于比细胞液浓度小的外界溶液中时,细胞吸水,原生质体恢复原状的现象。
20.水孔蛋白(AQP):在原生质膜和液泡膜中存在一些蛋白,这些蛋白起着选择性水通道的作用,这些蛋白就称为水孔蛋白或水通道蛋白。
第二章植物的水分代谢
第2章植物的水分代谢一、名词解释1. 水分代谢2. 自由水3. 束缚水5. 化学势7. 水势10. 渗透作用11. 半透膜12. 溶质势势降低的数值.溶质势表示溶液中水分潜在的渗透水平的大小,因此, 溶质势乂可称为了渗透势(osmosis potential, 兀).溶质势可用小s=RTlnNw/ V w,m公式计算,也可按范特霍夫公式小s=小TT =-iCRT计算.13. 衬质势14. 压力势15. 重力势.16. 膨压17. 集流18. 质壁别离20. 水通道蛋白22. 吸胀作用23. 根压24 .伤流25. 吐水29水分临界期.30 .蒸腾效率31. 蒸腾系数40、被动吸水41、等渗溶液42、主动吸水二、填空题1 .将一植物细胞放人纯水(体积很大)中,到达平衡时测得其小视-0.26Mpa,那么该细胞的n p为了n必.3. 将一植物细胞放入小w=0.8 MPa的溶液(体权相对细胞来说很大)中,吸水到达平衡时测得细胞的小s=-o.95MPa,那么该细胞内的小p为了,小叫.4. 某种植物形成5g十物质消耗了2.5Kg水,其蒸腾效率为了蒸腾系数为了.5. 植物体内自由水/束缚水比值降低时,植物的代谢活动 ,抗逆性o8 .利用质壁别离现象可以判断细胞、细胞的以及观测物质透过原生质层的难易程度.9 .根系吸水有主动吸水和被动吸水两种方式,前者的动力是 ,后者的动力是010 .和纯水相比,含有溶质的水溶液其冰点, 渗透势.11. 在干旱条件下,植物为了了维持体内的水分平■衡,一方面要一方面要尽量.12. 水分沿着导管或管胞上升的下端动力是,上端动力是.由丁的存在,保证水柱的连续性而使水分不断上升.这一学说在植物生理学上被称为了014. 气孔在叶面所占的面积一般为了 ,但气孔蒸腾失去了植物体内的大量水分,这是由于气孔蒸腾符合原理,这个原理的根本内容17.一般认为了,植物细胞吸水时起到半透膜作用的是:、和三个局部.19. 细胞中的自由水越多,原生质粘性 ,代谢 ,抗性.21. 植物细胞发生初始质壁别离时,其W w =;当细胞吸水到达饱和时,其W w= o22. 一般植物细胞W w= ;当细胞刚发生质壁别离时,其WW= 023. 液泡化的植物细胞,其水势主要由__________ 和成,而以忽略不计.27. 种子萌发时靠 '乍用吸水,其吸水量与关.28. 分生组织主要依靠水,形成液泡的细胞主要靠吸水.30. 以下吸水过程中水势的组分分别是:吸胀吸水W w=;渗透吸水Ww= ___________ _________ w= ;分生组织细胞吸水W w= ; 一个典型细胞水势组分,W w= ;成长植株的细胞吸水W w=31. 当细胞发生质壁别离时,压力势为了,细胞的水势等于 ,当细胞水势等于零时,细胞的和相等,但方向 .32. 当细胞处于质壁别离时,Wp= , Ww= ;当细胞充分吸水完全膨胀时,W p= , Ww= 在细胞初始质壁别离与充分吸水膨胀之间,随着细胞吸水,W s=, W p=, Ww= o35. 一个细胞的W s=-1.9Mpa, W p=0.9Mpa将其放入装有纯水的烧杯中,当到达平衡时细胞体积增加了30%该时细胞的W s为了, Wp为了, WW为了.36. 植物根部吸水水平最强的部位为了,由于.38. 植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为了 ,其动力是.40. 在暖湿天气条件下,植物吸水动力主要是 ,在十热天气下,植物吸水动力士适旦TE o41. 一般说来,蒸腾强烈的植物,吸水主要是由‘引起的,蒸腾程度很弱的植物, 吸水主要由■引起.45. _____________________ 根系吸水动力有________ 和两种.前者与有关,后者那么与关.48. 植物失水有_______ 和种方式.49. _________________________ 蒸腾可促进植物体内的和■向上运输,乂可防止叶面受到害.51.水分通过气孔扩散的速度与小孔的正比,不与小孔的正比.58. 提升保卫细胞内?_________________ 和可使气孔关闭.59. 气孔开闭的无机离子吸收(K泵)学说认为了气孔在光照下张开时,保卫细胞内子浓度升高,这是由于保卫细胞内含 ,在光照下可以产生,供应质膜上的 ,引起主动吸收子,降低保卫细胞的水势而使气孔开放.60. 在光下由于进行光合作用,保卫细胞内少,导致pH上升, _____________________ 酶在pH降低时把变为了使水势,气孑L .63.常用的蒸腾作用指标是?___________________ 和.69.植物水分代谢的三个过程为了> _______________ 和o73. ___________________________________ 作物灌水的生理指标有?和o74. 当水势作为了植物灌溉的指标时,以为了可靠.二、判断是非并改正1 .等渗溶液就是摩尔数相等的溶液.()2. 纯水的水势为了零,叶片完全吸水膨胀时水势也为了零,因此此时叶片内水为了纯水. ()3. 蒸腾拉力引起被动吸水,这种吸水与水势梯度无关.()4. 细胞间水分流动的方向取决于它们的水势差. ()5. 植物对水分的吸收、运输和散失过程称为了蒸腾作用. ()6. 将一充分吸水饱和的细胞放入比其细胞液浓度低10倍的溶液中,其体积变小.()7. 溶液的渗透势等于其渗透压的负值,因此可用公式:小s=-icRT来计算.()8. 从植物受伤或折断处溢出液体的现象称为了伤流,通过测定伤流的量分可以了解根系生理活动的强弱.()9. 在正常晴天情况下,植物叶片水势从早晨t中午t黄昏的改变趋势低t高t低.()10. 将一植物细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中,该细胞既不吸水也不失水.()11. 在一个含有水分的体系中,水参加化学反响的本领或者转移的方向和限度也可以用系统中水的化学势来反映.()12. 有一充分饱和的细胞,将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中,那么体积不变. ()13.1M蔗糖溶液和1M NaCI溶液的渗透势是相同的.()14、氢键的存在是水的比热和气化热都高的重要因素. ()15、植物被动吸水的动力来自叶片的蒸腾作用所产生的蒸腾拉力, 而与相邻细胞间的水势梯度无关.()16、已液泡化的植物活细胞,因其原生质体被水分所饱和,所以衬质势所占比例很小. ()17、植物的水势低于空气的水势,所以水分才能蒸发到空气中. ()18、植物细胞的水势永远是负值,而植物细胞的压力势却永远是正值. ()19、一个细胞放入某浓度的溶液中时, 假设细胞液浓度与外界溶液的浓度相等, 那么细胞水势不变.()四、I可答题与计算题2. 植物在纯水中培养一段时间后,如果给水中参加一些盐,植物会发生暂时萎焉,为了什么?3. 十旱时不宜给植物施肥,为了什么?4. 为了什么夏季晴天中午不能用井水浇灌作物?6. 一植物细胞的小w =-0.8MPa,在初始质壁别离时小s = -1.6 MPa,设该细胞在初始质壁别离时比原来体积缩小4%,计算其原来的小s和小p.12. 土壤里的水从植物的哪局部进入植物, 乂从哪局部离开植物,其间的通道如何?动力如何?13. 植物受涝后,叶片为了何会萎^或变黄?14. 植物如何维持其体温的相对恒定?15. 低温抑制根系吸水的主要原因是什么?16. 以下观点是否正确,为了什么?(1) 一个细胞放入某一浓度的溶液中时,假设细胞液浓度与外界溶液的浓度相等,那么体积不变.(2) 假设细胞的W p=—W s,将其放入某一溶液中时,那么体积不变.(3) 细胞的Ww=Ws,将其放入纯水中,那么体积不变.(4) 有一充分饱和的细胞,将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中,那么体积不变.17. 简述有关气孔开闭的无机离子(<)吸收学说.18. 设一个细胞的中w = — 8巴,初始质壁别离时的W s=- 16巴,假假设该细胞在初始质壁别离时比原来的体积缩小4%计算其原来的W s和W p各为了多少巴?19. 简述植物叶片水势的日改变20. 植物代谢旺盛的部位为了什么自由水较多?21. 简述气孔开闭的主要机理.22 .什么叫质壁别离现象?钻研质壁别离有什么意义?23. 分析产生以下实验结果的机理生长旺盛的麦苗在适温、高温条件下:(1)加水,有吐水现象;(2)加20%Nacl 无明显吐水;(3)冷冻处理,无明显吐水24. 在农业生产上对农作物进行合理灌溉的依据有哪些?26. M季土壤灌水,最好在早晨或黄昏进行较为了合理,为了什么?28.在正常的和十热的天气条件下,气孔开闭的日改变曲线有何不同,为了什么?31. 何谓根压,怎样证明根压的存在?32. 举例说明植物存在主动吸水和被动吸水?34.化肥施用过多为了什么会产生“烧苗〞现象?38. 为了什么在植物移栽时,要剪掉一局部叶子,根部还要带土?39. 夏季中午植物为了什么经常出现萎^现象?41. 光是怎样引起植物的气孔开放的?42. 试述水分对植物的生理生态作用?第3章植物的矿质与氮素营养一、名词解释溶液培养法砂基培养法被动吸收主动吸收.|膜转运蛋白离子通道载体共转运生理酸性盐生理碱性盐生理中性盐单盐蠹害团.离子拮抗平衡溶液叶面营养诱导酶硝酸复原酶单盐蠹害平衡溶液41、离子拮抗42、养分临界期43、再利用元素45. 外连丝46. 植物营养最大效率期47. 协同效应二、填空题1 .确定某种元素是否为了植物必需元素时,常用法.2. 现已确定,植物必需大量元素有;微量元素有.3. 以下各酶含有什么金届离子:碳酸酎酶,多酚氧化酶 ,细胞色素氧化酶 ,过氧化氢酶 , 固氮酶.5. 华北、西北地区果树小叶病是由于缺乏元素的缘故.6. 油菜花而不实由丁缺引起.7. 豆科植物的共生固氮作用需要三种元素参加,它们是、和08. 离子扩散的方向取决丁和的相对数值大小.10. 一般来说,外界溶液的pbfi对根系吸收盐分的影响是,阳离子的吸收值随pH 的, 而阴离子的吸收随pH的.11. (NH4) 2SO是届丁生理性盐,NaNG是届丁生理性盐.14. 根部吸收的无机离子是通过向上运输的,但也能横向运输到 <喷在叶面的有机和无机物质是通过运输到植株各局部的.衰老器官解体的原生质与高分子颗粒还可通过向新生器官转移.15. 是表皮细胞外壁的通道,它从角质层的内外表延伸到表皮细胞的质膜, 其中充满表皮细胞原生质体的分泌物.16. 在16种植物面必需元素中,只有 ______ 4 ____ 种不存在丁灰分中.17. 这所以被称为了肥料三要素,这是由于.19. 从无机氮所形成的第一个有机氮化合物主要是 .20. 根吸收矿质元素最活泼的区域是.对丁难丁再利用的必需元素,其缺乏病症最先出现在O21. 可再利用的元素从老叶向幼嫩局部的运输通道是.22. 根外追肥时,喷在叶面的物质进入叶细胞后,是通过通道运输到植物多局部的.23. 业硝酸复原成氨是在细胞的中进行的.对丁非光合细胞,是在中进行的;而对丁光合细胞,那么是在中进行的.24. 根对矿质元素的吸收有主动吸收和被动吸收两种,在实际情况下,以吸收为了主.25. 水稻等植物叶片中天冬酰胺的含量可作为了诊断的生理指标.28.硝酸盐复原速度白天比夜间 ,这是由于叶片在光下形成的和能促进硝酸盐的复原.33. 钻研矿质营养常用的方法有 ______ 和.34. 确定必需元素的三条标准是、和39. ________________________________________ 老叶和茎秆出现红色或紫色常是由于缺__________________________________________ 所致,它使基部茎叶片积累大量合成,所以产生红色.41.缺Ca的显著病症是由于Ca是构成的成分之一.43. 缺Mg能影响成,从而引起状.44. 缺Mg会影响成,从而引起脉间状.45. 缺Fe能影响成,从而引起绿.49. 油菜“花而不实〞与缺元素关;豆科植物根瘤发育不好与缺元素有关.50. 在必需元素中,金届元素生长素合成有关,而___________________和那么与光合作用分解水,释放氧气有关.53. 缺乏必需元素? ?> 等,均可引起植物产生缺绿病.55. 缺N和缺Fe都能引起缺绿病,二者区别在丁缺氮病,缺铁病.56. 植物必需元素中,■元素与生长素有关,■等元素参加光合作用中水的分解.58. 当缺乏> ?■等元素时,其病症先在嫩叶或生长点出现.59. 当缺乏? : 元素时,其病症先在老叶出现.62. 植物细胞吸收矿质元素的三种方式为了?和o63. 离子扩散除取决丁化学势梯度外,还取决丁梯度,二者合起来称为了66. 支持载体学说的实验证据是 ______ 和象的存在.67. 长期施用硝态氮肥,可能导致土壤故称这类化肥为了.68. 土壤中施用NHNO3 土壤pH 因此该化肥届于 .73.根外追肥和喷药等,主要是通过_________ 和入植物体的.78. _________________________________________ 根部吸收矿质元素,其向上运输的动力是__________________________________________ 和.79. 栽培叶菜类应多施 ____ 肥,栽培块根、块茎作物在后期应多施巴.81.植物合理施月巴的指标有 , , _______________ 和等.83.水稻叶鞘中的量过高,常是N营养缺乏的指标.85.白菜十心病、苹果疮痂病与缺元素有关;幼叶先期脉间失绿,后呈灰白色与缺元素有关.四、判断是非并改正1. 植物吸收矿质元素最活泼区域是根尖分生区.()2. 植物从土壤溶液中既吸收硝态氮,乂吸收铉态氮.()3. 植物吸收矿质元素和水分间的关系是正相关.()4. NH4NOH于生理酸性盐,(NH4)2SO届于生理碱’性盐.()5. 植物体内的钾一般不形成稳定的结构物质.()6. 缺N时植物的幼叶首先变黄.()7. 温度越高,细胞膜的透性就越高,也就越有利于矿质元素的吸收.()8. 植物根系通过被动吸收到达杜南平衡时, 细胞内阴阳离子的浓度都相等.()9. 氮不是矿质元素,而是灰分元素.()10. 同族的离子问不会发生拮抗作用.()11. 固氮酶具有对多种底物起作用的功能.()12. 用毛笔蘸一些0.5%硫酸业铁溶液,在幼叶上写一个“ Mg'字,五天后在叶片上出现了一个明显的绿色,“Mg'字,说明该植物缺镁而缺铁.()13. 根部吸收各离子的数量不与溶液中的离子成比例. ()14. 把固氮菌(Azoto bacter)培养在含有15NH的培养基中,固氮水平立刻停止.()15. 植物吸收矿质元素最活泼的区域是根尖的分生区. ()16. N、P、K之所以被称为了“肥料三要素〞,是由于它们比其它必需矿质元素更重要. ()17. 所有植物完全只能依靠根吸SO2以提供其生长发育必需的硫元素五、问答题1. 植物必需元素具备哪些条件?2. 根外施肥有哪些优点?3. 试述矿质元素的综合生理作用.4. 植物营养必需的大量元素有哪几种?其中哪些是以阴离子状态被吸收?哪些以阳离子状态被吸收?哪些可以以阴离子或阳离子状态吸收?写出这些离子,并讨论外界溶液pHM阴、阳离子吸收的影响.5. 现配制了4种溶液(表3.1),每种溶液的总浓度都相同.用这些液培养已发育的小麦种子,14d后测得数据如表3.1所示.请分析其结及原因.表3.1 小麦的溶液培养6. 用溶液培养法钻研番茄的氮、磷、钾元素缺乏症时,忘记培养缸上贴标签.培养21d后发现A处理的番茄叶片卷缩.有缺绿斑,叶边枯焦,老叶病症比幼叶的更为了显著.B处理的番班叶干黄脱落,幼叶灰绿,叶柄叶脉呈紫色,根细而长,幼叶较老的缺乏症轻,整株生长缓慢.C处理的番茄叶片紫红色,叶及叶柄上有坏死斑,老叶病症较幼叶病症更明显,根系发育差,整枝生长慢.请你根据这些病症,为了不同处理的培养缸补贴标签.10. 支持矿质元素主动吸收的载体学说有哪些实验证据?并解释之.11. N肥过多时,植物表现出哪些失调病症?为了什么?13. 肥料适当深施有什么好处?14. 为了什么在石灰性土壤上施用NH4 N时,作物的长势较施用N03 N的好?15. 为了什么叶中的天冬酰胺或淀粉含量可作为了某些作物施用N肥的生理指标?22. 在含有Fe、K、P、Ca B、Mg C& S、Mn等营养元素的培养液中培养棉花,当棉苗第四片叶展开时,在第一片叶上出现了缺绿症,问该缺乏症是由丁上述元素中哪种元素含量缺乏而引起的?为了什么?27. 影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些?28. 何为了根外营养?其结构根底是什么?它有何优越性?29. 试述盐分吸收与水分吸收的关系?30. 为了了确切地证实某种元素是植物必需的微量元素,要做哪些实验?32. 试述根部吸收矿质的过程.33. 试述矿物质在植物体内运输的形式与途径,可用什么方法证明?34. 什么是营养临界期及营养最大效率期?它们对作物产量形成有何影响?35. 为了什么说施肥增产的原因是间接的?主要表现在哪些方面?36. 为了使肥效充分发挥,生产上常采取哪些主要举措?37. 必需矿质元素应具备哪几条标准?目前植物必需元素共有多少种?其中大量与微量元素各为了多少种?各是指哪些元素?38. 作物矿质元素是否缺乏,如何诊断?40. 根部吸收离子的数量总与土壤溶液(或培养液)中离子的数量成比例,对吗?为了什么?41. 为了什么在正常情况下植物体内业硝酸盐(NO2 )不会积累?44. 施肥如何才能做到合理?46. 何谓溶液培养?它在管理方面应注意什么?47. 缺氮与缺铁为了什么都能引起缺绿病,二者病症区别在哪里?48. 怎样才能证明某种元素是植物的必需?在进行这一工作时应注意些什么?49. 为了什么说水分和矿质元素的吸收是两个既相对独立,乂有密关系的生理过程.53. 如何理解“麦浇芽〞、“菜浇花〞?54. 浅谈矿质营养在植物体内的运输.56.简述植物NO3与光合作用的关系.61.如何提升植物养分利用效率?。
贵州大学植物生理学基础题及答案
第二章植物的水分代谢一、填空题1.植物细胞吸水有、和三种方式。
2.植物散失水分的方式有和。
3.植物细胞内水分存在的状态有和。
4.植物细胞原生质的胶体状态有两种,即和。
5.一个典型的细胞的水势等于;具有液泡的细胞的水势等于;形成液泡后,细胞主要靠吸水;干种子细胞的水势等于。
6.植物根系吸水方式有:和。
7.根系吸收水的动力有两种:和。
8.证明根压存在的证据有和。
9.叶片的蒸腾作用有两种方式:和。
10.某植物制造1克干物质需消耗水400克,则其蒸腾系数为;蒸腾效率为。
11.影响蒸腾作用的环境因子主要是、、和。
12.C3植物的蒸腾系数比C4植物。
13.可以比较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标主要有:、、和。
14.目前认为水分沿导管或管胞上升的动力是和。
二、选择题1.植物在烈日照射下,通过蒸腾作用散失水分降低体温,是因为:()A.水具有高比热 B.水具有高汽化热 C.水具有表面张力2.一般而言,冬季越冬作物组织内自由水/束缚水的比值:()A.升高 B.降低 C.变化不大3.有一为水充分饱和的细胞,将其放入比细胞液浓度低10倍的溶液中,则细胞体积:()。
A.变大 B.变小 C.不变4.风和日丽的情况下,植物叶片在早上、中午和傍晚的水势变化趋势是( )。
A.低à高à低 B.高à低à高 C.低à低à高5.已形成液泡的细胞,其衬质势通常省略不计,其原因是:()A.衬质势很低 B.衬质势不存在 C.衬质势很高,绝对值很小6.植物分生组织的细胞吸水靠()A.渗透作用 B.代谢作用 C.吸涨作用7.风干种子的萌发吸水靠()A.代谢作用 B.吸涨作用 C.渗透作用8.在同温同压条件下,溶液中水的自由能与纯水相比()A.要高一些 B.要低一些 C.二者相等9.在气孔张开时,水蒸汽分子通过气孔的扩散速度()A.与气孔的面积成正比 B.与气孔周长成正比 C.与气孔周长成反比10.蒸腾作用快慢,主要决定于()A.叶内外蒸汽压差大小 B.叶片的气孔大小 C.叶面积大小11.植物的保卫细胞中的水势变化与下列无机离子有关:()A.Ca2+ B.K+ C.Cl-12.植物的保卫细胞中的水势变化与下列有机物质有关:()A.糖 B.脂肪酸 C.苹果酸13.根部吸水主要在根尖进行,吸水能力最大的是()A.分生区 B.伸长区 C.根毛区14.土壤通气不良使根系吸水量减少的原因是()A.缺乏氧气 B.水分不足 C.C02浓度过高15.植物的水分临界期是指:()A.对水分缺乏最敏感时期 B.需水最多的时期 C.需水最少的时期16.目前可以作为灌溉的生理指标中最受到重视的是:()A.叶片渗透势 B.叶片气孔开度 C.叶片水势渗透性吸水吸涨吸水代谢性吸水;蒸腾作用吐水;自由水束缚水;凝胶溶胶; yp + yp + ym 渗透性 yp + ym 吸涨作用 ym;主动吸水被动吸水;根压蒸腾拉力;吐水伤流;角质蒸腾气孔蒸腾; 400 2.5克 /公斤;光温度 CO2;大;叶片相对合水量叶片渗透势水势气孔阻力或开度;根压蒸腾拉力。
植物生理学水分代谢讲课文档
黄瓜
西红柿
绝对含水量(%) 99
98
干重(%)
1
2Hale Waihona Puke 鲜重(%)100100
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%。
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三、植物体内水分存在的状态 自由水和束缚水
1、作为原生质的主要成分
2、代谢过程的重要反应物质
3、植物吸收和运输物质的溶剂
4、保持植物的固有姿态 5、保持植物体的正常温度
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生态作用:
6、水对可见光吸收极少 7、水还可以通过水的理化性质调节植物周围的 环境。
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第二节 植物细胞对水分的吸收
细胞吸水是一个热力学过程
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一、水势的概念和水的迁移过程
1、自由能、化学势和水势的概念
(1)自由能和化学势 在恒定条件下,体系内能用来做功的能量就称为
自由能(free energy)。 自由能是相对的,是一个体系变化前后的能差。
ΔG=G2-G1
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化学势(chemical potential):是在恒 温恒压等条件下,1摩尔某组分在体系中的 自由能,可用来衡量物质反应或转移所用 的能量。
2、水孔蛋白的概念、分类、结构和功能
(1)概念:水孔蛋白(aquaporins,AQPs)是一类对水专 一的通道蛋白,它介导细胞或细胞器与介质之间快速水的运 输,是水分进出细胞的主要途径。 (2)分类:植物细胞存在四种类型的水孔蛋白,分别定位 在质膜(属于质膜内在蛋白PIPs)、液泡膜(属于液泡膜 内在蛋白TIPs)、根瘤共生体外周膜(NIPs)上及在拟南芥 和玉米中小通道蛋白(SIPs)。
《植物生理学》课程笔记
《植物生理学》课程笔记第一章:植物细胞的结构、功能与信号转导一、植物细胞的结构1. 细胞壁细胞壁是植物细胞最外层的结构,它为细胞提供了机械支持和保护。
细胞壁的主要成分包括:- 纤维素:构成细胞壁的主要结构蛋白,赋予细胞壁强度和刚性。
- 半纤维素:填充纤维素微纤丝之间的空隙,增加细胞壁的弹性。
- 果胶:一种多糖,存在于细胞壁的中间层,具有亲水性,有助于细胞间的粘附。
- 伸展蛋白:一种富含羟脯氨酸的蛋白质,参与细胞壁的扩展和调节。
细胞壁的孔隙性和选择性透过性允许水分、气体和某些溶解物通过。
2. 细胞膜细胞膜是紧贴细胞壁内侧的一层薄膜,主要由磷脂双分子层和嵌入其中的蛋白质组成。
细胞膜的功能包括:- 物质运输:通过载体蛋白和通道蛋白调控物质的进出。
- 能量转换:参与光合作用和呼吸作用中的能量转换过程。
- 信号传递:细胞膜上的受体蛋白可以识别外部信号并启动细胞内信号转导。
- 细胞识别:细胞膜上的糖蛋白参与细胞间的识别和通讯。
3. 细胞质细胞质是细胞膜与细胞核之间的物质,包括细胞器和细胞溶胶。
细胞质的功能包括:- 支撑和连接细胞器。
- 提供代谢反应的场所。
- 参与物质的运输和分配。
4. 细胞核细胞核是细胞的控制中心,包含以下结构:- 核膜:双层膜结构,上有核孔复合体,调控物质的进出。
- 核仁:参与核糖体RNA的合成和核糖体的组装。
- 染色质:由DNA和蛋白质组成,负责存储和传递遗传信息。
5. 细胞器植物细胞内含有多种细胞器,各自具有特定的功能:- 线粒体:细胞的“能量工厂”,参与氧化磷酸化和ATP的合成。
- 叶绿体:光合作用的场所,含有叶绿素,能将光能转化为化学能。
- 内质网:分为粗糙内质网和光滑内质网,参与蛋白质的合成和脂质代谢。
- 高尔基体:负责蛋白质的修饰、包装和运输。
- 液泡:储存水分、营养物质和废物,维持细胞渗透压和膨胀状态。
- 质体:储存淀粉、蛋白质等物质,是植物细胞特有的细胞器。
二、植物细胞的功能1. 物质代谢植物细胞通过以下途径进行物质代谢:- 光合作用:在叶绿体内将光能转化为化学能,合成有机物。
大学植物生理学经典
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: 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。 土壤-植物体-大气连续体系的水分转移:水势从高到低的顺序是:土壤-根系-叶片-大气,水分也按此顺序迁移。
影响气孔运动的因素 影响光合作用、叶子水分状况的因素等均可影响气孔运动。 内生昼夜节律:随一天的昼夜交替而开闭。 光照:光诱导气孔开放(有些植物除外),不同波长的光对气孔运动有着不同的影响,蓝光和红光最有效(与光合作用相似)。 光促进光合作用,促进苹果酸的形成,促进K+和Cl-吸收等
CO2:叶片内部低的CO2分压可使气孔张开,高的CO2则使气孔关闭。温度和光照很可能是通过影响叶内CO2浓度而间接影响气孔开关的。
水分跨过细胞膜的途径 单个水分子通过膜脂双分子层扩散 或通过水通道 水分集流通过水孔蛋白形成的水通道 A B
细胞渗透性吸水的原理---水势
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《植物生理学》教案
36 .小孔扩散律 (small opening diffusion law) 指气体通过多孔表面扩散的速率,不与小孔的面积成正比,而与小孔的周长或直径成正比的规律。气孔蒸腾速率符合小孔扩散律。
37 .蒸腾速率 (transpiration rate) 又称蒸腾强度或蒸腾率,指植物在单位时间内、单位面积上通过蒸腾作用散失的水量 ( g · m -2 · h -1 ) 。
21 .质壁分离 (plasmolysis) 如果把具有液泡的细胞置于水势较低的溶液中,液泡失水,细胞收缩,体积变小。由于细胞壁的伸缩性有限,而原生质体的伸缩性较大,随着细胞继续失水,原生质层便和细胞壁分离开来,这种现象被称为质壁分离。
22 .质壁分离复原 (deplasmolysis) 如果把发生了质壁分离的细胞浸在水势较高的稀溶液或清水中,外液中的水分又会进入细胞,液泡变大,整个原生质层很快会恢复原来的状态,重新与细胞壁相贴,这种现象称为质壁分离复原 (deplasmolysis) 。
16 ,衬质势 (matrix potential ,Ψ m) 由于衬质 ( 表面能吸附水分的物质,如纤维素、蛋白质、淀粉等 ) 的存在而使体系水势降低的数值。
17 .压力势 (pressure potential ,Ψ p) 由于压力的存在而使体系水势改变的数值。若加正压力,使体系水势增加,加负压力,使体系水势下降。
6 .水的化学势 (water chemical potential ,μ W ) 水的化学势的热力学含义是:当温度、压力及物质数量(水分以外)一定时,由水(摩尔)量变化引起的体系自由能的改变量。水的化学势之差,可用来判断水分参加化学反应的本领或两相间移动的方向和限度。
7 .水势( water potential ,Ψ w ) 每偏摩尔体积水的化学势差。用Ψ w 表示。Ψ w = ( μ w- μ ow)/Vw , m ,即水势为体系中水的化学势与处于等温、等压条件下纯水的化学势之差,再除以水的偏摩尔体积的商。用两地间的水势差可判别它们间水流的方向和限度,即水分总是从水势高处流向水势低处,直到两处水势差为 O 为止。
植物生理学练习题2-4
第二章植物的水分代谢一、名词解释1.水势2.渗透势3.束缚水4.渗透作用5.蒸腾拉力6.蒸腾效率7.蒸腾系数8.永久萎蔫系数9.水分临界期10. 气孔运动二、写出下列符号的中文名称(1)μw (2)Ψw (3)Ψs (4)Ψp (5)AQP三、填空题1.把Ψs=-0.12MPa,Ψp=0.06 MPa的植物组织放入纯水中,当Ψs=一0.09 MPa时,细胞不再吸水,那么Ψw的变化是(1),Ψp的变化是(2)。
2.典型植物细胞的水势是由(3)组成的,细胞间水分子移动的方向决定于(4),即水分从水势(5)的细胞流向(6)的细胞。
3.植物根系吸水的动力是(7)和(8),其中(9)是主要的动力。
4.将已发生质壁分离的细胞放入清水中,细胞的水势变化趋势是(10),细胞的渗透势(11),压力势(12)。
当(13)时,细胞停止吸水。
5.水分在植物细胞内以(14)和(15)状态存在,(16)比值大时,代谢旺盛;(17)比值小时,代谢低。
6.(18)和(19)现象可以证明根压的存在。
7.已形成液泡的成熟细胞的水势主要是由(20)和(21)组成。
在细胞初始质壁分离时(相对体积=1.0),压力势等于(22),细胞水势等于(23)。
当细胞吸水达到饱和时(相对体积=1.5),渗透势等于(24),水势等于(25),这时细胞不吸水。
8.气孔开闭的无机离子泵学说认为,气孔在光照下张开时,保卫细胞内(26)离子浓度升高,这是因为保卫细胞内含(27),在光照下可以产生(28),供给质膜上的(29)作功而主动吸收(30)离子,降低保卫细胞的水势而使气孔(31)。
9.气孔在叶面上所占的面积一般不到l%,但气孔蒸腾失去了植物体内的大量水分,这是因为气孔蒸腾遵循(32)原理,这个原理的基本内容是(33)。
10.植物细胞吸水有三种方式,未形成液泡的细胞靠(34)吸水,液泡形成以后,主要靠(35)吸水,另外还有(36)吸水,这三种方式中以(37)吸水为主。
第二章 植物的水分代谢复习题参考答案
第二章植物的水分代谢复习题参考答案1、植物细胞吸水方式有、和。
2、植物调节蒸腾的方式有、和。
3、植物散失水分的方式有和。
4、植物细胞内水分存在的状态有和。
5、水孔蛋白存在于细胞的和上。
水孔蛋白活化依靠作用调节。
6、细胞质壁分离现象可以解决下列问题:、和。
7、自由水/束缚水比值越大,则代谢;其比值越小,则植物的抗逆性。
8、一个典型细胞的水势等于;具有液泡的细胞的水势等于;干种子细胞的水势等于。
9、形成液泡后,细胞主要靠吸水。
10、风干种子的萌发吸水主要靠。
11、溶液的水势就是溶液的。
12、溶液的渗透势决定于溶液中。
13、在细胞初始质壁分离时,细胞的水势等于,压力势等于。
14、当细胞吸水达到饱和时,细胞的水势等于,渗透势与压力势绝对值。
15、将一个ψp=-ψs的细胞放入纯水中,则细胞的体积。
16、相邻两细胞间水分的移动方向,决定于两细胞间的。
17、植物可利用水的土壤水势范围为。
18、植物根系吸水方式有:和。
前者的动力是________后者的动力是。
19、证明根压存在的证据有和。
20、对于大多数植物,当土壤含水量达到永久萎蔫系数时,其水势约为MPa,该水势称为。
21、叶片的蒸腾作用有两种方式:和。
22、某植物制造10克干物质需消耗5公斤水,其蒸腾系数。
23、水分在茎、叶细胞内的运输有两种途径1. 细胞,2. 细胞。
24、小麦的第一个水分临界期是,第二个水分临界期是。
25、常用的蒸腾作用的指标有、和。
26、影响气孔开闭的因子主要有、和。
27、影响蒸腾作用的环境因子主要是、、和。
28、C3植物的蒸腾系数比C4植物。
29、可以较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标有、、和。
30、近年来出现的新型的灌溉方式有、和。
四、选择题1、植物在烈日照射下,通过蒸腾作用散失水分降低体温,是因为()。
A、水具有高比热;B、水具有高气化热;C、水具有表面张力;D、水分子具有内聚力。
2、一般而言,进入冬季越冬作物组织内自由水/束缚水的比值:()。
植物生理学名词解释
第二章:植物的水分代谢1.水分代谢:植物对水分的吸收、转运和散失的过程。
2.比热容:使单位质量的物质温度升高1℃所需的热量。
3.沸点:随着温度的升高,水的蒸汽压升高,当液体蒸汽压等于外界压力时的温度。
4.汽化热:在一定的温度下,将单位质量的物质由液态变为气态所需的热量。
5.内聚力:同类分子间具有的分子间引力。
6.表面张力:处于界面的水分子均受到垂直向内的拉力,这种作用于单位长度表面上的力。
7.抗张强度:某种物质抵抗张力或拉力的能力。
8.不可压缩性:自然界中液体体积难以压缩的特性。
可以保持植物的固有姿态。
9.束缚水:又称结合水,是存在于细胞原生质胶体颗粒周围或存在于大分子结构空间中被牢固吸附着的水分。
10.自由水:存在于细胞间隙、原生质胶粒间、液泡中、导管和管胞内以及植物体其他间隙中的水分。
11.水势:指相同温度下,一个系统中1偏摩尔容积的混合溶液体系与1偏摩尔容积纯水之间自由能的差数。
12.溶质势:由于水中溶质颗粒的存在而引起细胞水势下降的数值,这部分降低的数值又名渗透势。
13.压力势:由于细胞吸水膨胀,使原生质向外对细胞壁产生膨压,而细胞壁向内产生的反作用力—壁压的存在使细胞水势升高的数值,一般为正值。
初始质壁分离时压力势为0,植物剧烈蒸腾时,为负值,水势下降。
14.衬质势:由于亲水的衬质与水分子间的相互作用而使水的自由能下降的那部分数值,为负值。
15.重力势:指水分在重力场中由于存在高度差而受重力作用,使水势升高的数值。
16.扩散:物质分子由高化学势向较低化学势运转直到在空间均匀分布的趋势。
(小距离)17.集流:由于压力差的存在而形成的大量分子集体的运动。
(大距离)18.质壁分离:外界浓度大于细胞液浓度,细胞失水,原生质体体积缩小的现象。
19.质壁分离复原:把质壁分离的细胞重新置于比细胞液浓度小的外界溶液中时,细胞吸水,原生质体恢复原状的现象。
20.水孔蛋白(AQP):在原生质膜和液泡膜中存在一些蛋白,这些蛋白起着选择性水通道的作用,这些蛋白就称为水孔蛋白或水通道蛋白。
第二章 水分生理
2.吸胀吸水
依赖于低ψm而引起的吸水。衬质吸引水分子的力量称为吸 胀力,衬质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。无液泡的分生组织, 干燥种子
3.降压吸水
因ψp的降低而引发的细胞吸水。
(三)细胞吸水过程中水势组分的变化
1.5 1
特例
1、强烈蒸腾下细胞 充 分 吸 水
0.5
0
Ψp为负值
2、初始质壁分离细胞
伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。
(1)伤流
是从植物伤口溢出液体的现象。把丝瓜茎在近地面处切 断后,伤流现象可持续数日。
图2-11 伤流和根压 示意图 A.伤流液从茎部切 口处流出 B.用压 力计测定根压
伤流液 多种无机物和有机物,还有植物激素。
有些伤流液是重要的工业原料,松脂、生漆和橡 胶等。伤流液的数量和成分,根系生理活性的指标。
(4)水使植物保持固有的姿态
3.水对植物生存有着重要的生态意义
(1)水对植物体温的调节 不易受高温伤害。 (2)水对植物生存环境的调节 增加大气湿度、 改善土壤及土壤表面大气的温度、改善田间小气候等。
(3)水的透光性使水生植物的需光反应正常进行
生理需水 用于植物生命活动和 保持植物体内水分平衡所需要的水分。 生态需水 利用水的理化特性,调 节植物生态环境所需要的水分。
图2-10 植物根部吸收 水分途径示意图 水分可以经过质外体、 共质体和跨膜途径通过 皮层。水分到达内皮层 时被凯氏带阻断,必须 通过跨膜运输才能进出 内皮层
三、根系吸水的机理
(一)主动吸水
主动吸水由于根系代谢活动而引起的根系吸水的过程
伤流和吐水都是主动吸水的表现。
1.根压
根压是木质部中的正压力。
尼亚加拉瀑布
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7. 水在结冰时密度较小,冰浮在水面上,使下面的水不易结冰,适宜 水生动植物生存。
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1.2 水分在植物生命活动中的作用
水是细胞的重要组成成分 水是代谢过程的反应物质 水是各种生理生化反应和运输物质的介质 水能使植物保持固有的姿态 水具有重要的生态作用
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3.1 根系吸水的部位
主要在根的尖端,包括根冠、分生区、伸长区和根毛区, 以根毛区的吸水能力最强。
①根毛多,增大了吸收面积 (5~10倍);
②细胞壁外层由果胶质覆盖, 粘性较强,有利于和土壤 胶体粘着和吸水;
③输导组织发达,水分转移 的速度快。
在移栽时尽量保留细根,可以 减轻移栽后植株的萎蔫程度。
1 M 蔗糖溶液:-2.70 MPa 1 M KCl溶液: -4.50 MPa 叶片:-0.2 ~ -1.5 MPa
➢ Rule:水分总是从Ψ高的区域自发地流向Ψ低的区域。
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(二)植物细胞的水势组成 典型细胞的水势组成: Ψw =Ψπ +Ψp + Ψm
渗透势 (osmotic/solute potential) : Ψπ 压力势 (pressure potential) : Ψp 衬质势 (matrix potential) : Ψm
➢ 水孔蛋白( Aquaporins, AQPs) —微集流
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Aquaporins are water channels
➢ 细胞膜及液泡膜上的一种内部蛋 白,其多肽链6次穿越膜而形成 孔道,特异地允许水分子通过。
➢ 非水泵,可减小水分子越膜的阻 力而使水顺着水势梯度自由迁移。 一些环境因素可以通过影响水孔 蛋白的开、闭而影响水分的跨膜 移动。
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水分子通过水通道示意图
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(二)植物细胞吸水的方式
渗透吸水:含有液泡的成熟细胞以渗透作用为动力的吸水 过程。如根系吸水、气孔保卫细胞的吸水等。
吸涨吸水:通过衬质势起主要作用的吸水方式。 如分生组织吸水、种子的萌发吸水等。
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第3节 植物根系对水分的吸收
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根的五大功能:
➢ 将植株固定于土壤中 ➢ 贮藏碳水化合物和其他有机分子 ➢ 合成生物碱和一些激素等重要物质 ➢ 吸收和向茎叶部运输水分和矿物质 ➢ 向根外分泌物质
比热(J/g/˚C ) 4.2 5.0 2.6 2.4
汽化热(J/g) 2452 1334 301 556 523 1226 878
沸点(˚C) 100 -33 -78 -164 -88 65 78
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1. 水的比热容高:使植物对温度变化具有缓冲调节能力。(单位质量
的物质温度升高1℃所需的热量。)
2. 水的汽化热大:使植物可以通过蒸腾作用降低体温,避免高温伤害。
壤表面大气的温度。
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第2节 植物细胞对水分的吸收
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2.1 植物细胞构成的渗透系统
渗透作用(osmosis):水分通过半透膜从水势高的区域 向水势低的区域移动(扩散)的现象。
渗透作用实验:
• 区域1:低浓度溶液 • 区域2:高浓度溶液 • 中 间:隔以半透膜
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植物细胞可视为一个渗透系统
➢ 细胞膜:半透膜 (semi-permeable membrane) ➢ 细胞质:含多种溶质的溶液。 ➢ 液泡中含多种离子和糖,是发生渗透作用的主要部位。
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(四)水能使植物保持固有的姿态
✓ 植物细胞含有大量水分,可产生静水压,以维持细胞的紧张度, 使枝叶挺立,花朵开放,根系得以伸展,从而有利于植物捕获光 能、交换气体、传粉受精以及对水肥的吸收。
(五)水具有重要的生态作用
✓ 水是植物体温调节器:蒸腾降温 ✓ 水对可见光的通透性:光合作用 ✓ 水对植物生存环境的调节:增加大气湿度、改善土壤及土
第2章 植物水分生理
植物对水分的吸收 水分在植物体内的运输 植物体向环境排出水分
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第1节 水分在生命活动中的作用 第2节 植物细胞对水分的吸收 第3节 植物根系对水分的吸收 第4节 植物的蒸腾作用 第5节 植物体内的水分运输 第6节 合理灌溉的生理基础
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第1节 水分在生命活动中的作用
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1.1 水的物理化学性质
✓ 凡是能影响植物根系生理活动的因素都会影响伤流液的数量和成 分。所以,伤流液的数量和成分,可作为根系活动能力强弱的生 理指标。
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吐水
叶片尖端或边缘的水孔向外溢出液滴的现象。
✓ 吐水也是由根压所引起的。 ✓ 作物生长健壮,根系活动较强,吐水量也较多,吐水现象可以作
为根系生理活动的指标,能用以判断苗长势的强弱。 ✓ 吐水汁液的化学成分没有伤流那样复杂,因为吐水是经细胞渗出,
——亲水基团:-NH2, -COOH, -OH(蛋白、核酸、纤维素微纤丝等)
✓ 自由水 (free water) :不被胶体颗粒或渗透物质亲水基团吸引 或吸引力很小,可以自由移动的水分。
自由水/束缚水 高 低
原生质 溶胶 凝胶
代谢 旺盛 活性低
生长 快
迟缓
抗逆性 弱 强
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(二)水是代谢过程的反应物质
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根系的生长、分布与吸水的关系
深度:小麦、玉米达1.5-2m深
广度:大量的分枝和根毛, 增大根系的表面积
甜玉米幼苗的主根
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3.2 根系吸水的途径
水分→根毛→皮层→内皮层→中柱薄壁细胞→导管
质外体途径:水分经由细胞壁、细胞间隙以及木质部导管等组成 的质外体的移动途径。(移动速度快) 共质体途径:是指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。(移动速度较慢) 跨膜途径:指水分从一个细胞移动 到另一个细胞的过程,其中水分要 两次跨过质膜,主要是膜上的水通 道蛋白起重要作用。
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1)渗透势(Ψπ)或溶质势(Ψs): 由于溶质的存在而使水势降低的值。
注:Ψπ为负值,由于Ψπ的存在而使细胞发生渗透作用。
计算公式:Ψπ = -iCRT
式中,C:质量摩尔浓度; R:气体常数; T:绝对温度; i:解离系数。
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2)压力势(Ψp):
由于细胞壁的存在,当植物细胞吸水膨胀, 原生质体对细胞壁产生一个压力,称之为 膨压(turgor pressure),细胞壁则对原生质 体产生一个反压力,由此生成的势能为Ψp。 反之,植物细胞失水收缩时,原生质体对 细胞壁产生拉力,细胞壁则对原生质体产 生反拉力。
↑↓ ←→ Ψp>0 →←
↑↓
✓ 在细胞吸水膨胀时,Ψp为正值,即降低 细胞的吸水能力;
✓ 在细胞失水收缩时,Ψp为负值,此时细 胞的吸水能力提高。
↓
→
←
↑
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3)衬质势(Ψm):
由于细胞胶体物质(如蛋白质、纤维素、染色体、膜系统等) 的亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值。
Ψm在液泡化的细胞中被忽略不计,原因: a) 液泡化细胞含水量很高,Ψm趋于0(-0.01MPa左右 ); b) Ψm通过Ψs 和Ψp而影响水势,其作用已包括在Ψs 和Ψp之中。
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∵内皮层细胞壁上的凯氏带(Casparian strip),不允许离子和水分 子自由通过。
∴离子和水分只能通过共质体途径进入内皮层细胞到达木质部。
根中水分转运是通过质外体空间 → 内皮层细胞原 生质层(共质体)→ 质外体空间(导管)。
内皮层
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凯氏带
3.3 根系吸水的方式和驱动力
(一) 主动吸水—根压(root pressure)
许多有机物和盐类已被细胞有选择地截留了。
叶尖水孔示意图
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根压产生的机理
土壤溶液在根内沿质外体向内扩散,
其中的离子则通过主动吸收进入共
质体中,经过连续的共质体系到达
干种子:10-14%。
同一器官和组织在不同生育时期含水量不同
✓ 叶片:生长期含水量高,生长定型后含水量下降。 ✓ 禾谷类种子:发育初期含水量达90%,成熟时降至25%以下。
同一种植物生长在不同环境 中的含水量不同
✓ 隐蔽、潮湿:含水量高 ✓ 向阳、干燥:含水量低
慈菇
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2. 植物体内水分存在的状态
✓ 束缚水 (bound water) :被植物细胞中的胶体颗粒或渗透物质 亲水基团牢固吸附,不能自由移动的水分。
(一)水的组成和结构
2H和1O共价结合; 2个H-O间夹角105℃; 正负电荷中心不重合,故为极性分 子; 相邻水分子之间以H(+)和O(-)以 氢键结合
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(二)水与植物生命活动有关的理化性质
H2O与其它分子的物理性质比较
H2O NH3 CO2 Methane Ethane Methanol Ethanol
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➢ 质壁分离(Plasmolysis)
(a→b):蚕豆幼茎表皮置入0.4M蔗糖 溶液,引起植物细胞因液泡失水而使原
生质体和细胞壁的分离。
➢ 质壁分离复原(deplasmolysis)
(a←b):上述组织放回稀溶液中,外界 水进入细胞,液泡体积变大,原生质体随 之扩大,与细胞壁接触,慢慢恢复原状。
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2.3 植物细胞吸水的方式
(一)植物水分移动的方式
➢ 扩散(diffusion) — 浓度为动力:是一种自发过程,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(短距离运输)
➢ 集流(mass flow) —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。 —木质部导管和韧皮部筛管中溶液的流动。
——由植物根系代谢活动而引起的吸水过程。
根压是指由于植物根系生理活动而促使液流从根部 上升的压力。
大多数植物的根压为0.1~0.2MPa, 有些木本植物的根压可达0.6~0.7MPa。 伤流和吐水是证实根压存在的两种生理现象。
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