2015_水分生理
wfr2第2章 水分生理
集流与物质浓度梯度无关，而是与压力梯 度有关。 水分集流是通过膜上的水孔蛋白形成 的水通道实施的。 70%-90%
水 分 进 入 细 胞 的 途 径
2003年诺贝尔化学奖 获得者 阿格雷（Peter Agre）， 美国约翰霍普金斯大学
水孔蛋白
又名水通道蛋白（蛋白质性质的跨膜水通道），存
在于细菌、酵母、动物和植物中，水孔蛋白不止一 种，而是一类膜的内在蛋白的总称。
0 Mpa
1M KCl ---------------------------- 4.5Mpa 土壤水分供应充足生长迅速的叶片 - 0.2~- 0.8Mpa 土壤干旱，生长缓慢的叶片 - 0.8~- 1.5Mpa 水分的移动方向： 水分由高水势区域流向低水势区域
半透膜
• 只允许水分子透过，而不允许溶质通过
偏摩尔体积的单位为m3／mol， 两者相除并化简，得N／m2，成为压力单位帕Pa
这样就把以能量为单位的化学势转化为以压力为 单位的水势。
水的化学势
水势
=
=
N. m . mol-1 m3 . mol-1
= N. m-2 = Pa
水的偏摩尔体积
水势单位:
兆帕（MPa)
帕（Pa）、巴(bar)、大气压 (atm)。 1Mpa=106 Pa
• 0.01MPa
可忽略不计。
有液泡的细胞
y w= y s + y p
cell水势、渗透势、压力势/MPa
1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 0.9 1.0
压力势
水势 渗透势
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
相对体积
Ψw= Ψp +Ψs
2015水分生理作业题
水分生理作业一、名词解释束缚水水孔蛋白水势渗透势衬质势压力势吐水伤流共质体途径质外体途径根压蒸腾拉力蒸腾比率蒸腾系数水分临界期内聚力学说二、填空题1．水分在植物细胞内通常呈和两种状态，它们含量的多少决定了细胞质的状态。
细胞质含水较多呈状态，含水较少呈状态。
2．自由水含量与植物关系密切，而束缚水含量与有密切关系。
植物体内自由水/束缚水比值降低时，原生质粘性，植物的代谢活动，抗逆性。
越冬作物组织内自由水/束缚水的比值，作为溶剂的水是。
3．简单扩散是物质依而移动，集流是物质依而移动，而渗透作用是物质依而移动。
4．植物体的水分集流是通过膜上的形成的水通道实施的。
5．当细胞处于质壁分离时，细胞的膨压等于，Ψp=_____,Ψw =_____；当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψp=____,Ψw=_____；将成熟的植物细胞放入纯水中时，细胞_____，Ψs______，Ψp_____，Ψw_____；压力势呈负值时，细胞的Ψw小于_____。
6．溶液的渗透势决定于。
7．一般来说，温带生长的大多数作物叶组织的渗透势在，而旱生植物叶片的渗透势很低，达。
8．植物失水可以_____和______两种状态进行。
植物的吐水是以状态散失水分的过程，而蒸腾作用以_____状态散失水分的过程。
9．将一植物细胞放入ψw=-0.8 MPa 的溶液(体积相对细胞来说很大)中，吸水达到平衡时测得细胞的ψs=-0.95MPa,则该细胞内的ψp为，ψw为。
10．根毛区吸水能力强的原因有、、。
11．水分移动的跨膜途径是指。
12．由于根内皮层细胞壁上的环绕在内皮层径向壁和横向壁上，木栓化和木质化，细胞质牢牢地附在其上，所以根中的质外体常常是不连续的，水只能通过内皮层的，因而内皮层对水分转运起调节作用。
13．C4植物的蒸腾系数要_____于C3植物。
14．无风的早晨或傍晚，禾谷类作物的叶尖常挂有水珠，这是现象。
和现象的有无和强弱，可以作为壮苗的指标，作物生长健壮，根系活动较强，其量也。
水分生理
衬 质 势
图2-1 植物细 胞的相对体积 变化与水势 (ψw)渗透势(ψs) 和压力势(ψp) 之间的关系的 图解
细胞初始质壁分离时：
ψp =0, ψw = ψs
充分饱和的细胞:
ψw = 0 ψs = -ψp
蒸腾剧烈时： ψp < 0， ψw < ψs
例题：
1、将充分饱和的细胞放入比其细胞液浓度低10倍的溶液中， 其体积会如何变化？ 2、将细胞放入与其渗透势相等的糖溶液中，则细胞是吸水、 失水还是保持平衡？ 3、若细胞的ψw = ψs ，将其放入纯水中，则体积如何变 化？ 4、一个细胞的ψw=-0.8MPa，在初始质壁分离时ψs=1.6MPa，设该细胞在初始初始质壁分离时比原来体积 缩小4%，计算其原来的ψs和ψp各为多少？
② 代谢理论 :认为呼吸释放的能量参与根 系的吸水过程。
蒸腾拉力：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。
是由枝叶形成的力量传到根部而 引起的被动吸水
蒸腾作用(transpiration)
是指水分以气体状态，通过植物体的
表面(主要是叶子)，从体内散失到体 外的现象。
生理意义：
G1P经糖酵解转化为PEP
苹果酸根使细胞里的 消耗CO2 pH增高(8.0-8.5), 水势下降，同时 ATP 酶-H+泵水解ATP，泵 活化PEP羧化酶 出H+到细胞壁，造成 膜电位差，激活K+ - → 草酰乙 PEP + HCO3 通道和Cl-通道， K+ 酸→ 苹果酸 和Cl-进入GC
水分从 根向地 上部运 输的途 径
水分集流通过水孔蛋白形成的水通道
水势(water potential)就是每偏摩尔体积水的化 学势。 即水溶液的化学势(μw)与同温、同压、同一系统 — 中的纯水的化学势(μw0)之差(△μw)，除以水的偏摩 尔体积(Vw)所得的商，称为水势。
水分生理
第一章水分生理一、选择题1、每生成1mol 的干物质所需要的水的mol数，称为（）。
A. 蒸腾强度B. 相对蒸腾量C. 蒸腾系数D. 蒸腾比率2、风干种子的水势为（）。
A . ψW =ψs B. ψW =ψm C. ψW =ψp D. ψW=ψs+ψp3、微风促进蒸腾，主要因为它能（）。
A. 使气孔大开B. 降低空气湿度C. 吹散叶面水汽D. 降低叶温4、植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为（）。
A. 吐水B. 伤流C. 排水D. 流水5、一植物细胞的ψw = - 0.37 MPa，ψp = 0.13 MPa，将其放入ψs = - 0.42 MPa的溶液(体积很大)中，平衡时该细胞的水势为（）。
A. -0.5 MPaB. -0.24 MPaC. -0.42 MPaD. -0.33 MPa6、在同一枝条上，上部叶片的水势要比下部叶片的水势（）。
A. 高B. 低C. 差不多D. 无一定变化规律7、植物细胞吸水后，体积增大，这时其Ψ s（）。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 等于零8、当细胞内自由水/束缚水比值低时，这时植物细胞（）A 代谢强、抗性弱B 代谢弱、抗性强C代谢、抗性都强D代谢、抗性都弱9、用小液流法测定组织水分状况，当小液滴不浮不沉时，其糖液ψs就等于植物组织的（）A .ψw B.ψs C.ψp D.ψm10、植物的水分临界期是指（）。
A. 植物需水最多的时期B. 植物水分利用率最高的时期C. 植物对水分缺乏最敏感的时期 D . 植物对水分需求由低到高的转折时期11、在土壤水分充分的条件下，一般植物的叶片的水势为（）。
A. - 0.2~ - 0.8 MPaB. - 2 ~ - 8 MPaC. - 0.02 ~ - 0.08 MPaD. 0.2~0.8 MPa12、根据（）就可以判断植物组织是活的。
A. 组织能吸水B. 表皮能撕下来C. 细胞能染色D. 能质壁分离二、是非题1、等渗溶液就是摩尔数相等的溶液。
植物生理学第二章-植物水分生理-六节-复习题
第二章水分生理第一节水分在植物生命活动中的作用（一）填空1. 植物细胞中自由水与束缚水之间的比率增加时，原生质胶体的粘性，代谢活性，抗逆性。
（二）选择题2．植物的下列器官中，含水量最高的是。
A．根尖和茎尖 B．木质部和韧皮部 C．种子 D．叶片（三）名词解释水分生理束缚水自由水（四）问答题1．简述水分在植物生命活动中的作用。
2．植物体内水分存在的形式与植物的代谢、抗逆性有什么关系？第二节植物细胞对水分的吸收（一）填空1.在标准状况下，纯水的水势为。
加入溶质后其水势，溶液愈浓其水势愈。
2.利用细胞质壁分离现象，可以判断细胞，测定细胞的。
3.由于的存在而引起体系水势降低的数值叫做溶质势。
溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小，因此，溶质势又可称为。
溶质势也可按范特霍夫公式Ψs＝Ψπ＝来计算。
4.具有液泡的细胞的水势Ψw＝。
干种子细胞的水势Ψw＝。
5．干燥种子吸水萌发时靠作用吸水，干木耳吸水靠作用吸水。
形成液泡的细胞主要靠作用吸水。
6．植物细胞处于初始质壁分离时，压力势为，细胞的水势等于其。
当吸水达到饱和时，细胞的水势等于。
7．设甲乙两个相邻细胞，甲细胞的渗透势为-1.6MPa，压力势为0.9MPa，乙细胞的渗透势为-1.3MPa，压力势为0.9MPa，甲细胞的水势是，乙细胞的水势是，水应从细胞流向细胞。
（二）选择题8．当细胞在0.25mol/L蔗糖溶液中吸水达动态平衡时，将该细胞置纯水中会。
A．吸水 B．不吸水也不失水 C．失水9．当植物细胞溶质势与压力势绝对值相等时，这时细胞在纯水中：。
A．吸水加快 B．吸水减慢 C．不再吸水 D．开始失水10．植物分生组织的吸水依靠：。
A．吸胀吸水 B．代谢性吸水 C．渗透性吸水 D．降压吸水11．将Ψp为０的细胞放入等渗溶液中，其体积。
A．不变 B．增大 C．减少12．压力势呈负值时，细胞的Ψw 。
A．大于Ψs B．等于Ψs C．小于Ψs D．等于013．呼吸抑制剂可抑制植物的。
植物生理学
植物生理学第一章水分生理（一）名词解释自由水：远离植物细胞原生质胶体颗粒而可以自由移动的水分。
束缚水：又叫结合水，由于植物细胞原生质胶体颗粒紧密吸附而不易流动和流失的水分。
水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学势差。
蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，是指植物在单位时间、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。
蒸腾效率：也称蒸腾比率，是指植物每蒸腾1kg水所形成干物质的克数。
水分临界期：指植物在生命周期中对水分缺乏最敏感，最易受害的时期。
（二）问答题1、植物细胞的水势由哪几部分组成？说明成熟植物细胞从萎蔫到充分膨胀的过程中，各个组分的变化情况。
含水体系的水势主要由四部分组成，即水势(ψw)= 溶质势(ψs)+衬质势(ψm)+压力势(ψp) +重力势(ψg)。
对于一个已形成液泡的成熟细胞来说，其ψw=ψs+ψp。
植物细胞吸水或失水，细胞体积会发生变化，渗透势和压力势因之也会发生改变。
在细胞初始质壁分离时（相对体积＝1.0），压力势为零，细胞的水势等于渗透势，两者都呈最小值（约-2.0MPa）。
当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释，渗透势増大，压力势増大，水势也増大。
当细胞吸水达到饱和时（相对体积＝1.5），渗透势与压力势的绝对值相等（约1.5MPa），但符号相反，水势为零，不吸水。
蒸腾剧烈时，细胞虽然失水，体积缩小，但并不发生质壁分离，压力势就变为负值，水势低于渗透势。
2、简述气孔运动机理的无机离子泵学说。
无机离子泵学说又称K+泵假说。
在光下，K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K+由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。
这是因为保卫细胞质膜上存在着H+-ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP ，并将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发气孔开张。
第二章 水分生理
44
3．温度
▵ 气孔开度一般随温度的升高而增大。在30℃左右，气孔
开度达最大。
但35℃的温度会引起气孔开度减小。
低温下（如10℃）长时期光照也不能使气孔张开。 ▵ 温度对气孔开度的影响可能是通过影响呼吸作用和光合 作用，改变叶内CO2 浓度而起作用的。
45
4．水分
▵ 缺水可导致植物保卫细胞失水而关闭气孔。
第四节 蒸腾作用 一、蒸腾作用的生理意义和蒸腾部位 二、气孔蒸腾 三、影响蒸腾作用的外、内条件 第五节 植物体内水分的运输 一、水分运输的途径 二、水分运输的速度 三、水分沿导管或管胞上升的动力
第三节 植物根系对水分的吸收
一、根系吸水的途径 二、根系吸水的动力 三、影响根系吸水的土壤条件
第六节 合理灌溉的生理基础
2．压力势Ψp 由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加
的值叫压力势，一般为正值。
3．衬质势Ψm 是细胞胶体物质的亲水性和毛细管对自由水的
束缚作用而引起水势降低的值，以负值表示。 一个具有液泡的成熟细胞的水势主要由渗透势和压力势组成， 即 Ψw＝Ψπ＋Ψp
14
㈣ 细胞间的水分移动
▵ 相邻两细胞的水分移动方向，决定于两细胞间的水 势差异，水势高的细胞中的水分向水势低的细胞流动。
15
二、细胞的吸涨作用
▵吸涨：指亲水胶体吸水膨胀的现象。 ▵吸胀力：干燥种子细胞质、细胞壁、淀粉粒、蛋白质等等生 物大分子都是亲水性的，而且都处于凝胶状态，它们对水分子的 吸引力很强，这种吸引水分子的力称为吸胀力。 ▵吸胀作用：因吸胀力的存在而吸收水分子的作用称为吸胀作 用。 吸胀力实际上就是衬质势，即由吸胀力的存在而降低的水势值。
渗 透：是指溶剂分子通过半透膜而移动的现象。
植物生理学植物的水分生理
➢水孔蛋白（AQPs）：一种存在于生物膜上的、分子量为28,000 、具有通透水分功能的内在蛋白。也称之为水通道蛋白。 (图)
第一章 植物的水分生理
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）。
植物从环境中不断吸取水分，以满足正常生命活动的需要。 但是，植物又不可避免地要丢失大量的水分到环境中去。这样就形 成了植物水分代谢的三个过程：植物通过根系吸收水分、水分在植 物体内的运输、植物通过气孔排出水分。(图)
➢ 导管上部呈开放状态，不产生压力，于是水柱就在指向上方 的压力下向上移动。
这样就形成了根压
有人指出：根压是由于根内外皮层存在水势梯度而产生的一种 现象，它可作为根产生水势差的一个量度，但不是一种动力，因 为水流的真正动力是水势差.
2. 被动吸水
动力――蒸腾拉力
➢ 蒸腾拉力（transpirational pull）：指因为叶片蒸腾作用而产 生的使导管中水分上升的力量。（图）
ψw＝ψs＋ψp
Ⅱ.植物细胞吸水达到紧张状态 ψw＝0,ψs = -ψp 体积最大 , 细胞吸水能力最小。
Ⅲ.植物细胞初始质壁分离状态 ψw ＝ψs,ψp＝0 体积最小，细胞吸水能力最大。
Ⅳ.植物细胞水为蒸汽状态 ψp＜0, ψw≤ψs＋ψp
三、相邻细胞间水分的运转
相邻细胞的水分移动方向决定于两细胞间的水势差异，
或边缘的水孔向外溢 出液滴的现象。
✓吐水现象可作为根 系活动的生理指标， 并能用以判断植物苗 长势的强弱。 ★
水分生理
三 植物根系吸水途径可分为： 质外体途径：包括壁、细胞间隙、 及中柱内的木质部导管，不包括细胞 质。对水分运输的阻力小。 共质体途径：所有细胞的原生质体 通过胞间连丝联系形成一连续的体系， 对水分运输的阻力较大。 跨膜途径：质外体空间→内皮层细 胞原生质层(共质体) →质外体空间(导 管)。
几个相关的概念
2、水分在细胞间隙的移动
水分进出细胞，由细胞与周围环境之间的水势差决定， 水总是从高水势区域向低水势区域移动。
图1.8 土壤—植物—大气连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)中的水势（引自王忠，2000）
第四节 植物根系对水分的吸收※
一、根系吸水的部位
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？
6 ） 细胞间水分的流动方向
• 细胞间水流的方向：高水势细胞→低水 势细胞 • 一般说来，植物细胞在形成液泡前，是 靠吸胀作用吸水，即通过亲水胶体的低 衬质势吸水，而在形成液泡后靠渗透作 用吸水。
• 水的内聚力和粘附力，十分有利于水分在植 物体内的长距离运输
4）表面张力和毛细作用
表面张力是指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（surface tension）。表面张力使某 一体系趋于向稳定状态变化，即表面积缩小， 减少界面高能分子的数量。 毛细作用（capillarity）指在液体与固体相接触 的表面间的一种相互作用。木质部中的导管就 是一种管壁可湿的毛细管。植物细胞壁的纤维 素微纤丝间有许多空隙，它们形成很多小而弯 曲的毛细管网络。
质外体：是一个开放性的连续自由空间，
第二章 水分生理-新
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。 细胞压力势一般为正值，质壁分离时，压力 势为零；只有在蒸腾过旺时为负值。
⑤重力势
由于重力的存在使体系水势增加的
数值，称重力势。重力使水向下移动，即处于 较高位置的水比较低位置的水有较高的水势。 当体系中的两个区域高度相差不大时，重力势 可忽略不计。
3、测定细胞的渗透势
4、观察物质通过细胞的速率。
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。
以水的偏摩尔体积(Vw)所得的商，称为水势。
概念
• 水的化学势差Δμw是体系中水的化学势
μw与同温下纯水的化学势μw°之差值
偏摩尔体积在一定温度、压力和浓度下，1 摩尔某组分在混合物中所体现出来的体积，称 为该组分在该条件下的偏摩尔体积。偏摩尔体 积的单位是m3· -1。 mol
化学势是能量概念， 单位为J／mol [J=N（牛顿）· m]， 偏摩尔体积的单位为m3／mol，
第一节
一.水的理化性质
二.植物的含水量
水分与植物细胞
三.植物体内水分存在的状态
四.水分在植物生命活动中的作用
一、水的理化性质
水独特的性质是由它的分子结构造成的。 水分子有很强的极性。2个氢原子和1个氧原子 以共价键结合，使水分子成为极性分子。带正 电何的一端可以和带负电何的一端相互吸引形 成氢键。所以水分子之间有很强的内聚力。
适合于水分短距离的(如细胞间)迁徙。
（二）集流
集流是指液体中成群的原子或分子在压力 梯度下的共同移动 特点：集流与溶质浓度梯度无关； 中、远距离运输； 通过膜上的水孔蛋白形成的水通道实施的。
植物生理学之水分生理
纯
大
Ψw
-0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8
水
气
53
➢ 当土壤含水量达到田间 持水量时，土壤溶液水 势仅稍稍低于0，约为0.01MPa。
➢ 大气的水势通常低于100MPa。
➢ 通常土壤的水势>植物 根的水势>茎木质部水 势>叶片的水势>大气的 水势，使根系吸收的水 分可以源源不断地向地 上部分输送。
等压
高渗
Bag 5%surgae su15rg%ae
低渗
36
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，因此，单位时间内由清 水向蔗糖溶液扩散的水分子数多。故而……
蔗糖分子 半透膜
水分子
37
(四)、渗透作用
渗透作用：水分子透过半透膜从水势高 的系统向水势低的系统移动的作用称渗 透作用。
21
• ψs (溶质势)：又叫 渗透势ψл，是由于溶 质的存在而引起水的自由能下降的值，为负
值，ψS＝-iCRT 。
• ψp (压力势)：由于压力存在而增加的水势。 一般为正值。(在细胞中是细胞壁压力)
• ψm (衬质势)：由于衬质存在而引起水势降 低的数值。一般为负值 （衬质：亲水层表面能吸附水的物
生活史的植物 旱生植物(xerophytes)：适应于干旱环境
的植物 中生植物(mesophytes)：适应于不干不湿
环境的植物
13
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、水分跨膜运输的途径与方式
1、扩散(diffusion) 物质分子从高浓度(高化 学势)区域向低浓度(低化 学势)区域转移，直到均 匀分布的现象。
2015水分生理作业题分析
水分生理作业一、名词解释束缚水水孔蛋白水势渗透势衬质势压力势吐水伤流共质体途径质外体途径根压蒸腾拉力蒸腾比率蒸腾系数水分临界期内聚力学说二、填空题1．水分在植物细胞内通常呈和两种状态，它们含量的多少决定了细胞质的状态。
细胞质含水较多呈状态，含水较少呈状态。
2．自由水含量与植物关系密切，而束缚水含量与有密切关系。
植物体内自由水/束缚水比值降低时，原生质粘性，植物的代谢活动，抗逆性。
越冬作物组织内自由水/束缚水的比值，作为溶剂的水是。
3．简单扩散是物质依而移动，集流是物质依而移动，而渗透作用是物质依而移动。
4．植物体的水分集流是通过膜上的形成的水通道实施的。
5．当细胞处于质壁分离时，细胞的膨压等于，Ψp=_____,Ψw =_____；当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψp=____,Ψw=_____；将成熟的植物细胞放入纯水中时，细胞_____，Ψs______，Ψp_____，Ψw_____；压力势呈负值时，细胞的Ψw小于_____。
6．溶液的渗透势决定于。
7．一般来说，温带生长的大多数作物叶组织的渗透势在，而旱生植物叶片的渗透势很低，达。
8．植物失水可以_____和______两种状态进行。
植物的吐水是以状态散失水分的过程，而蒸腾作用以_____状态散失水分的过程。
9．将一植物细胞放入ψw=-0.8 MPa 的溶液(体积相对细胞来说很大)中，吸水达到平衡时测得细胞的ψs=-0.95MPa,则该细胞内的ψp为，ψw为。
10．根毛区吸水能力强的原因有、、。
11．水分移动的跨膜途径是指。
12．由于根内皮层细胞壁上的环绕在内皮层径向壁和横向壁上，木栓化和木质化，细胞质牢牢地附在其上，所以根中的质外体常常是不连续的，水只能通过内皮层的，因而内皮层对水分转运起调节作用。
13．C4植物的蒸腾系数要_____于C3植物。
14．无风的早晨或傍晚，禾谷类作物的叶尖常挂有水珠，这是现象。
和现象的有无和强弱，可以作为壮苗的指标，作物生长健壮，根系活动较强，其量也。
2015水分生理作业题
水分生理作业一、名词解释束缚水水孔蛋白水势渗透势衬质势压力势吐水伤流共质体途径质外体途径根压蒸腾拉力蒸腾比率蒸腾系数水分临界期内聚力学说二、填空题1.水分在植物细胞内通常呈—和两种状态，它们含量的多少决定了细胞质的状态。
细胞质含水较多呈___ 状态，含水较少呈___ 状态。
2.自由水含量与植物关系密切，而束缚水含量与有密切关系。
植物体内自由水 /束缚水比值降低时，原生质粘性，植物的代谢活动，抗逆性。
越冬作物组织内自由水/束缚水的比值，作为溶剂的水是。
3.简单扩散是物质依而移动，集流是物质依而移动，而渗透作用是物质依而移动。
4.植物体的水分集流是通过膜上的___ 形成的水通道实施的。
5.当细胞处于质壁分离时，细胞的膨压等于,中p=，中w =；当细胞充分吸水完全膨胀时，中p=，中w=；将成熟的植物细胞放入纯水中时，细胞, 中s,中p,中w；压力势呈负值时，细胞的中w小于。
6.溶液的渗透势决定于。
7.一般来说，温带生长的大多数作物叶组织的渗透势在，而旱生植物叶片的渗透势很低，达。
8.植物失水可以和两种状态进行。
植物的吐水是以状态散失水分的过程，而蒸腾作用以状态散失水分的过程。
9.将一植物细胞放入甲w=-0.8 MPa的溶液（体积相对细胞来说很大）中，吸水达到平衡时测得细胞的甲s=-0.95MPa,则该细胞内的甲p为,甲w为。
10.根毛区吸水能力强的原因有、、。
11.水分移动的跨膜途径是指____ 。
12.由于根内皮层细胞壁上的环绕在内皮层径向壁和横向壁上，木栓化和木质化，细胞质牢牢地附在其上，所以根中的质外体常常是不连续的，水只能通过内皮层的___ ，因而内皮层对水分转运起调节作用。
13. CJ植物的蒸腾系数要于C3植物。
14.无风的早晨或傍晚，禾谷类作物的叶尖常挂有水珠，这是___ 现象。
和现象的有无和强弱，可以作为壮苗的指标，作物生长健壮，根系活动较强，其量也___ 。
15.下列吸水过程中水势的组分分别是:吸胀吸水中w=；渗透吸水中w=；干燥种子萌发前吸水中w=；分生组织细胞吸水中w=；一个典型细胞水势组分，中w=。
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
第二章-植物生理学 水分生理2
问题？
气孔开闭机制 气孔保卫细胞的信号转导
2.气孔运动机理 （ mechanisms of stomatal
movement）
渗透调节机理
气孔运动是保卫细胞水势的变化引起的，保卫细胞通过调 节其渗透势的变化来实现水分出入的调节。
（1）淀粉-糖转化学说
（2）无机离子泵学说，又称K＋学说 （inorganic ion pump theory）
一水分在植物体内运输的途径二水分在植物体内运输的方向三水分在植物体内运输的动力土壤根毛皮层内皮层中柱鞘根的导管或管胞茎的导管叶柄导管叶脉导管叶肉细胞叶细胞间隙气孔下腔气孔大气土壤根导管茎导管叶柄导管气孔植物体内水分向地上部的运输植物体内水分向地上部的运输从高水势区向低水势区水分的迁移是顺水势梯度三水分在植物体内运输的动力水分沿导管上升的机制植物体内水分向地上部的运输动力有两方面
动 力的吸水过程. 的大气中，从而导致叶片细胞水势下降，这样就
吸 水
蒸腾拉力可高达 十几个MPa.
产生了一系列细胞间的水分运输，并造成根冠间 导管中的压力梯度，结果造成根部细胞水分亏缺， 水势降低，从而使根部细胞从周围土壤中吸水。
主动吸水和被动吸水
主动吸水和被动吸水在植物吸水的过程中所占的比重，因 植物生长状况和蒸腾速率而异。通常正在蒸腾着的植株， 尤其是高大的树木，其吸水的主要方式为被动吸水。只有 春季叶片未展开或树木落叶后，以及蒸腾速率很底的夜晚， 主动吸水才是主要的吸水方式。
根部吸水的共质体途径和质外体途径
凯氏带
木栓化，膜与壁紧贴 在一起。水、溶质不 能自由通过。
外部质外体
内皮层外，包括根毛、 皮层的胞间层、细胞 壁和细胞间隙
内部质外体
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态环境，这对农作物的高产、稳产、优质、高效 有着重要意义。
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一、水的理化性质
(一)水的组成和结构
➢水分子由2个氢原子和1个 氧原子以共价键结合，呈 “V”型，键角为104.5°。 ➢因氧原子的电负性比氢原 子大，电子云偏向于氧原子, 使得成为极性分子，氧原子 端带部分负电荷，氢原子端 带部分正电荷。 ➢一个水分子上的氧原子会 吸引另一个水分子上的氢原 子，这种分子间的微弱的静 电引力称之为氢键。水分子 间的氢键作用是许多水的物 理特性产生的原因.
自由水 两者比值 束缚水 高
低
原生质 溶胶 凝胶
代谢 旺盛 活性低
生长 快 迟缓
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抗逆性 弱 强
• 2.水是代谢过程的反应物质 • 3.水是各种生理生化反应和运输物质的
介质 • 4.水能使植物保持固有的姿态 • 5.水具有重要的生态意义 • 生理需水—满足植物生理活动所需要
的水分 .(以上1－4) • 生态需水—利用水的理化特性,调节植
•
每偏摩尔体积的水的化学势差。
•
定义式：
•
Ψw=（μw-μ精o品w课）件 / Vw,m = △μw /
四、含水体系的水势组分
１.纯水的水势ψow 为零
零值并不是没有水势，就好比定海平面为海拔 高度为0一样，作为一个参比值。
２.溶质势ψs (solute potential)
由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数 值。
•
Pw - 气相中水的蒸气分压；
•
P0w - 纯水的饱和蒸气压；
•
RH - 相对湿度。
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含水体系的水势组分(归纳)
组分
定义
数值范围
溶质势 由于溶质颗粒的 通常溶液的ψw＝ψs，溶质愈多ψs愈 ψs (渗透 存在而引起体系 低，通常土壤溶液ψs约为-0.01 MPa, 势ψπ) 水势降低的数值 盐碱土则较低，海水ψs为-2.5 Mpa
第二章 植物的水分生理
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第一节 水分与植物细胞 (P.43)
➢ 水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。 ➢ 人们常说“有收无收在于水”“水利是农业的命
脉” 。 ➢ 植物一方面从周围环境中吸收水分，以保证生命
活动的需要；另一方面又不断地向环境散失水分。 ➢ 植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，
力 可忽略不计。
• ５.重力势ψg (gravitational potential) • 由于重力的存在使体系水势增加的数值。 • ψg =ρgh • ρ-水的密度,1kg*dm-3; • g-重力加速度,9.8N*6kg-1 • h-高度 • 当体系中的两个区域高度相差不大时，重力势可忽略不计.
➢溶液的水势为负值,
➢标准压力下，溶液的水势等于其溶质势,
ψw＝ψs
➢溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小, 因此溶质势又可称为渗透势(ψπ，osmotic potential )
➢
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• 稀溶液的溶质势可用范特霍夫(Vant Hoff)公式（经验公式）来计算：
• ψs＝ψπ= -π= -iCRT
物周围的环境所需要的水分.(以上5)
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• 三、自由能、化学势、水势
•
的基本概念
• (一)自由能 (free energy，G)
•
在等温、等压条件下,能够做最大非体
积功的那部分能量。
• (二)化学势(chemical potential，μ)
•
每偏摩尔物质所具有的自由能。
• (三) 水势(water potential)
值称为衬质势。 • 通常衬质势为负值. • 比如干燥的衬质表面水势较低， • 当衬质吸水达到平衡后，衬质具有的水
势等于体系的水势，可忽略不计。
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• ４.压力势ψp (pressure potential) • 由于压力的存在而使体系水势改变的数值。 • 加正压力，使体系水势升高； • 加负压力，使体系水势下降。 • 如讨论同一大气压力下两个开放体系间水势差时，压
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（二）水的物理化学性质
1.水的比热 2.水的沸点和气化热 3.水的密度 4.水的蒸气压
5.水的内聚力、粘附力和表面张力 6.毛细作用 7.水的高抗张强度 8.水的不可压缩性
9.水的溶解特性
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二、水分在植物生命活动中的作用
1.水是细胞的重要组成成分
一般植物组织含水量占鲜重的75％～90％ 细胞中的水可分为二类 束缚水(bound water)－与细胞组分紧密结合不能自由移 动、 不易蒸发散失的水。 自由水(free water)－－与细胞组分之间吸附力较弱， 可以自由移动的水。
重力势 ψg
由于重力的存在 使体系水势增加 的数值
重力使水向下移动，处于较高位置的 水比较低位置的水有较高的水势。 当两个体系高度相差不大时，重力势 可精忽品课略件不计。
五、水的移动
(一)集流(mass flow) 液体 中成群的原子或分子在压力 梯度(水势梯度)作用下共同 移动的现象。
(二)扩散(diffusion) 物 质分子从高浓度(高化学势) 区域向低浓度(低化学势)区 域转移，直到均匀分布的现 象。
衬质势 ψm
由于衬质的存在 干燥的衬质ψm可达-300 MPa，吸水
引起体系水势降 后迅速增高，被水饱和时ψm趋于0，
低的数值
干旱土壤的衬质势可低到-3 MPa
压力势 ψp
由于压力的存在 加正压力，使体系ψw升高；加负压
而使体系水势改 变的数值
力，体系ψw下降。如讨论同一大气 压力下两个开放体系时，ψp可忽略 不计
• 式中ψs:溶质势；
•
ψπ :渗透势；
•
π:渗透压
•
i:溶质的解离系数,
•
C:质量摩尔浓度(mol·kg-1)；
•
R:气体常数
(0.0083dm3·MPa·mol-1·K-1)；
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•
T:绝对温度(K)
• ３.衬质势ψm （matrix potential ） • 由于衬质的存在引起体系水势降低的数
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•体系的水势等于各变量之和：
•
ψw＝ψs＋ψm＋ψp＋ψg
•
•气相的水势公式按下式计算：
•
ψw=பைடு நூலகம்RT/ Vw,m · lnPw / P0w
•
= RT/Vw,m · lnRH
• 式中：R:气体常数(0.0083dm3·MPa·mol1·K-1)；
•
T:绝对温度(K)
•
Vw,m –水的偏摩尔体积