水与无机盐类的吸收与运输

3-1 水和无机盐的 吸收与运输
根中横向运输的路径
课本 P126 讲义 P121
水和无机盐在根中横向运输的路径：
原生质体外路径（质外体运输） 原生质体内路径（共质体运输）
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
原生质体外路径
课本 P126 讲义 P121
植物细胞壁特性：
表皮细胞外无角质层，水分易进入细胞壁 细胞壁的纤维素为亲水性，水分易进入缝隙中
固氮作用：将氮气转变为氨的过程
固氮生物：具有固氮酶
农业运用：休耕时种植豆科植物，在下期耕作 前将豆科植物用土掩埋，制成绿肥
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
蓝绿菌的固氮作用
课本 P125 讲义 P120
部分种类具有可固氮的异形细胞，如念珠藻、 葛仙米藻 部分种类和植物形成根瘤：
葛仙米藻或念珠藻与苏铁共生 自根瘤中分离出的蓝绿菌仍有固氮能力
毛细作用
课本 P130 讲义 P124
细胞特性：
导管上、下相接形成细管 细胞壁的纤维素为亲水性，水分子极易吸附在
管壁上
原理：
水分子间的内聚力、水分子与管壁间的附着力
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
蒸散作用
课本 P130 讲义 P124
水蒸气由植物体表散失的过程
植物由根部吸收的水，大部分由气孔蒸散
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
卡氏带
课本 P128 讲义 P122
位置：成熟内皮细胞的细胞壁 组成：不透水的木栓质 功能：
阻止水和无机盐经由原生质体外路径进入中柱 调节进入中柱的物质
3-1 水和无机盐的
木质部内水分运输构造
吸收与运输
课本 P128 讲义 P123
导管：
多个导管细胞上、下相接成的管道 运输速率比管胞快
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
根瘤菌的固氮作用
课本 P125 讲义 P120
植物根分泌化学物质吸引根瘤菌聚集 根瘤菌侵入豆科植物根毛，感染根部的皮层细 胞。根瘤菌与豆科植物间具专一性 形成根瘤：根瘤菌分泌化学物质，促进根部皮 层细胞分裂 根瘤菌固氮作用产生的氨溶于水形成铵盐，可 供植物体利用 植物体可提供根瘤菌所需的醣类和其他有机分 子
运输速度较原生质体外运输慢
水和无机盐会任意变换原生质体外、原生 质体内的路径
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
原生质体内路径
课本 P127 讲义 P121
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
内皮的调节作用
课本 P128 讲义 P122
运输无机盐的方式：被动运输、主动运输 运输方式依当时细胞内离子浓度与生理活 动的需求而异，可选择性吸收无机盐 初生的内皮细胞尚未木栓化，可让水和无 机盐类通过 成熟的内皮已木栓化，物质必须进入内皮 细胞，经由原生质体内路径运输
组成：真菌和植物根部互利共生
植物提供真菌所需要的有机营养物 生长在贫瘠地区的植物，菌根更为发达
菌根的种类：
外生菌根 内生菌根
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
菌根对植物有利之处
课本 P125 讲义 P120
深入土壤，增加吸收水和无机盐的表面积 促进根的生长和支根的产生，提高吸收水和无 机盐的效率 分泌酸性物质，增加土壤中无机盐的溶解度， 提高菌根吸收氮、磷、钾的效率 分泌抗生素，保护宿主，使宿主不受有害细菌 及其他真菌的侵害 分解土壤中的有机物质，供植物体利用
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
根压
课本 P129 讲义 P124
根部表皮至中柱形成浓度梯度，水分渗透进入 中柱所产生的压力
根毛对离子的主动运输：使根内离子累积，由 表皮到中柱形成浓度梯度，促使水的被动运输
内皮的特性：内皮的木栓质发达，已进入中柱 的水和离子不易回流到皮层
土壤含水量愈多，根压愈大，导管内水分上升 愈高
根的表皮细胞通常无角质层覆盖 细胞壁含较多的果胶，黏性和亲水性强
以幼根的成熟区吸收能力最大：因为此区的根 毛与维管束已分化
根毛为表皮细胞的延伸突起，可深入土壤颗粒 间增加吸收表面积
木质部能将吸收的水和无机盐向上运送
菌根：补强根的吸收
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
菌根
课本 P124 讲义 P119
路径：
经由表皮和皮层细胞的细胞间隙与细胞壁运输 至内皮，运输物未进入细胞质内
运输速度较原生质体内运输快
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
原生质体外路径
课本 P127 讲义 P121
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
原生质体内路径
课本 P127 讲义 P122
路径：
经由根毛细胞膜上的运输蛋白进入细胞质，再 由原生质丝运输
管胞：
细胞两端渐尖，细胞间以壁孔相对 因壁孔处有初生细胞壁，减缓水的流动速率 管径比导管小，蒸散较慢，有利于储水
薄壁细胞：
水分暂存的中继站，可储藏水分和养分
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
木质部运输的机制
课本 P129 讲义 P124
水分为单一方向往上运输 主要动力来源为蒸散作用，其次为毛细作 用及根压
迪克松的「蒸散─内聚力─拉力」机制：
蒸散作用与拉力：水自叶表面蒸散后，木质 部水分递补进入叶片空腔中，如此持续进行， 因而产生向上拉力
水分子的内聚力牵引木质部的水柱 水分子离开木质部时，水分子间的引力拉动
木质部内水柱，使水分提升，形成蒸散流
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
影响蒸散作用的因素
3-1 水和无机盐的
吸收水和无机盐的机制
吸收与运输
课本 P123 讲义 P121
无机盐的吸收：藉表皮细胞膜上的运输蛋白 主动运输吸收无机盐，如硝酸盐、磷酸盐
水分的吸收：渗透作用
属于被动运输，不耗能 水分的吸收与根组织和土壤环境间的渗透度
差有关，渗透度的大小通常维持在： 维管束＞皮层＞表皮＞土壤 施肥过量会使土壤渗透度增加，不利水分进入 根细胞
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
菌根的种类
外生菌根
课本 P124 讲义 P120
内生菌根
图示
菌丝是否穿透细胞壁 菌丝分布
菌丝形成的构造
否
表皮与皮层的 细胞间隙
与根表面形成 菌丝层（菌鞘）
是
细胞壁与 细胞膜之间
丛枝状
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
根瘤与固氮作用
课本 P125 讲义 P120
植物所需的氮元素来源：植物无法直接利用空 气中的氮，需吸收土壤中的硝酸盐（NO3－ ） 及铵盐（NH4＋ ）来获取所需的氮元素
课本 P132 讲义 P125
位置：成对保卫细胞间的间隙
保卫细胞的构造与气孔开闭有关：
保卫细胞的细胞壁靠内侧（靠气孔侧）较厚， 外侧较薄
保卫细胞的细胞壁有辐射状排列的微纤丝， 限制细胞横径加大。当细胞吸水膨胀时，外侧 壁较薄，因此伸长牵引微纤丝，气孔打开
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
使气孔开闭的因子
课本 P132 讲义 P125
主要受钾离子浓度与水的移动影响
照光：（ CAM 植物除外）
促使钾离子进入保卫细胞→ 渗透度增加 → 保卫细胞吸水，膨压上升→ 气孔打开
不照光：
钾离子离开保卫细胞→ 渗透度降低 → 水分离开保卫细胞→ 保卫细胞膨压下降 → 气孔关闭
3-1 水和无机盐的
水和无机盐的吸收与运输
吸收与运输
课本 P123 讲义 P119
植物的根系是陆生植物从土壤吸收水和无机盐 的主要器官
有些植物尚可与微生物互利共生，形成菌根或 根瘤以增强植物根部的吸收功能或提供植物含 氮盐类
部分附生植物的湿润叶片表面也具有吸收水、 无机盐的功能
3-1 水和无机盐的
课本 P132 讲义 P124
湿度、温度：湿度低、温度高时，蒸散快
风：空气流动快，蒸散快
光照度：光照可刺激气孔张开、提高叶表 面温度，促进蒸散
植物体构造：叶表面积大小、角质层厚薄 、叶面是否有毛茸、气孔的分布位置、气 孔的数目及气孔的开闭与否，均会影响蒸 散速率
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
气孔
为种子萌芽期、春季叶片尚未展开的植株水分 上升的主要动力
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
泌溢现象
课本 P129 讲义 P124
环境条件：天气潮湿、土壤含水量多，根 吸水过多，蒸散作用低 时间：清晨、傍晚 现象：维管束内的水从叶尖端或边缘的水 孔渗出 成因：
根压 根吸水量大于蒸散量
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
植物体内物质的运输
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构造与机制
水和无机盐的吸收
协助吸收的共生体
菌根
水和无机盐的
在根中横向运输的途径
原生质体外路径
吸收与运输
原生质体内路径
木质部的构造Biblioteka 植 物水和无机盐的运输
根压
体 内
木质部运输的机制
毛细作用
物 质
蒸散作用
的
运
输
韧皮部的运输
养分的运输
运输机制
压力流假说
植物体内物质的运输
3-1 水和无机盐的吸收与运输 3-2 养分的运输 探讨活动 3-1 根、茎、叶的观察
水和无机盐的吸收与运输
吸收与运输
课本 P123 讲义 P119
植物的维管束组织系统负责体内水分、无机盐 与有机养分的运输。木质部可将根部吸收的水 和无机盐运输到茎和叶；韧皮部可将有机养分 自光合作用处或储藏处运输至需求部位
3-1 水和无机盐的 吸收与运输
根的构造
课本 P123 讲义 P119
根细胞有利于吸水的构造特性：