高级植物生理学植物水分与抗旱生理详解演示文稿
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植物生理学2_植物的水分生理
• 保卫细胞的叶绿体中有淀粉粒，淀粉是不溶性的大分子多 聚体,水解为可溶性糖后，保卫细胞的渗透势降低，水进入 细胞，膨压增加，气孔张开；
• 反之，合成淀粉时蔗糖含量减少，渗透势上升，水离开保 卫细胞，膨压降低，气孔关闭。
总之，这三个学说均能够说明和解释光照、 CO2浓度降低以及pH值升高都能够使气孔张开的 原因。它们的本质都是通过渗透调节来控制保 卫细胞的水势，即通过蔗糖、苹果酸、K＋、Cl等进入保卫细胞，使保卫细胞水势下降，吸水 膨胀，气孔张开。
能。工业用的橡胶主要采自大戟科的橡胶树。
胶乳的采割 与收集
吐水
思考题 吐水与露水有什么不同？
根压一般为0.05-0.5MPa，至多能使 水分上升20.4m。
而蒸腾拉力可高达十几个Mpa，一般 情况下是水分上升的主要动力。
根系吸水的机理归纳
定义
生理现象
产生机理
主 由植物根系生
动 理活动而引起
１.减少蒸腾面积 移栽植物时，去掉一些枝叶，减少蒸腾面积，降低 蒸腾失水量，有利其成活。
２.降低蒸腾速率 避开促进蒸腾的外界条件,降低植株的蒸腾速率。如 傍晚或阴天移栽植物；栽后搭棚遮荫, 设施栽培；田边种植防风林； 地膜覆盖、秸秆覆盖（增温保湿、减少土壤蒸发）。
３.使用抗蒸腾剂 能降低植物蒸腾速率而对光合作用和生长影响不太 大的物质。
细胞吸水有扩散、集流和渗透作用之分。具有液泡的 细胞以渗透作用为主。
细胞与细胞之间的水分移动方向，决定于两处的水势 差,水分总是从水势高处流向水势低处，直至两处水势 差为零。
根系吸水可分为主动吸水（根压）和被动吸水（蒸腾拉 力），通常被动吸水是主要的。
水分在导管或管胞上升的动力以蒸腾拉力为主。由于水分 子之间的内聚力远大于水柱张力，因而导管中的水柱连续 不中断。
• 反之，合成淀粉时蔗糖含量减少，渗透势上升，水离开保 卫细胞，膨压降低，气孔关闭。
总之，这三个学说均能够说明和解释光照、 CO2浓度降低以及pH值升高都能够使气孔张开的 原因。它们的本质都是通过渗透调节来控制保 卫细胞的水势，即通过蔗糖、苹果酸、K＋、Cl等进入保卫细胞，使保卫细胞水势下降，吸水 膨胀，气孔张开。
能。工业用的橡胶主要采自大戟科的橡胶树。
胶乳的采割 与收集
吐水
思考题 吐水与露水有什么不同？
根压一般为0.05-0.5MPa，至多能使 水分上升20.4m。
而蒸腾拉力可高达十几个Mpa，一般 情况下是水分上升的主要动力。
根系吸水的机理归纳
定义
生理现象
产生机理
主 由植物根系生
动 理活动而引起
１.减少蒸腾面积 移栽植物时，去掉一些枝叶，减少蒸腾面积，降低 蒸腾失水量，有利其成活。
２.降低蒸腾速率 避开促进蒸腾的外界条件,降低植株的蒸腾速率。如 傍晚或阴天移栽植物；栽后搭棚遮荫, 设施栽培；田边种植防风林； 地膜覆盖、秸秆覆盖（增温保湿、减少土壤蒸发）。
３.使用抗蒸腾剂 能降低植物蒸腾速率而对光合作用和生长影响不太 大的物质。
细胞吸水有扩散、集流和渗透作用之分。具有液泡的 细胞以渗透作用为主。
细胞与细胞之间的水分移动方向，决定于两处的水势 差,水分总是从水势高处流向水势低处，直至两处水势 差为零。
根系吸水可分为主动吸水（根压）和被动吸水（蒸腾拉 力），通常被动吸水是主要的。
水分在导管或管胞上升的动力以蒸腾拉力为主。由于水分 子之间的内聚力远大于水柱张力，因而导管中的水柱连续 不中断。
《植物生理学》第二章 植物水分生理ppt课件
渗 透 装 置
图 2-1由渗透作用引起的水分运转 A、烧杯中的纯水和漏斗内液面相平； B.由于渗透作用使烧杯内水面降低而漏斗内液面升高
11
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 水分子数多于蔗糖溶液中的，因此，单位时间内 由清水向蔗糖溶液扩散的水分子数多。故而导致 蔗糖溶液的液面升高。
3
第一节 植物对水分的需要
4
一、植物体内的含水量和水分存在的状态
水在植物体内的作用与组织的含水量和水分存在 的状态有关。
(一) 植物的含水量
1. 不同植物的含水量不同：一般绿色植物70%~90%，
草本>木本，水生>陆生。
2. 不同器官、组织含水量不同：幼根、幼芽>树干，休
眠的种子含水量很低。
3. 环境条件不同含水量不同：潮湿环境，阴生植物>干
扩散速度与物质的浓度梯度 成正比。
9
（三） 渗透作用 （扩散的一种特殊形式）
渗透作用：溶液中的溶剂分子(水)通过半透膜扩 散的现象。
半透膜：选择透性膜，是只容许混合物（溶液、 混合气体）中的一些物质通过，而不容 许另一些物质透过的薄膜。
渗透系统：把选择透性膜以及由它隔开的两侧溶 液称为渗透系统。
10
成熟细胞水势可用液泡的水势来代替，由 于液胞含水量很高，ψm趋于0，可忽略不 计，有液泡的细胞ψw = ψs+ψp ；无液泡 的分生组织和干燥种子，ψm是细胞水势 的主要组分，ψw = ψm
草本植物叶肉细胞的ψp，在温暖天气的
午后为0.3～0.5MPa，晚上则达1.5
定义式： Ψw=（μw-μow）/ Vw,m = △μw / Vw,m
式中， ψW 为水势， μW 是水溶液的化学势， μºW 是纯水的化学势，
植物的水分生理PPT课件
植物的一生中，一方面不断地从环境中 吸收水分，以满足生命活动的需要，另一方 面又不可避免的将大量水分丢失到环境中， 由此就形成了植物的水分代谢：
植物对水分的吸收、运输和散失过程 称为水分代谢（Water metabolism）。
本章的主要内容
一、植物体内水分的状态及其生理意义 二、植物对水分的吸收 三、植物体内水分的散失—蒸腾作用 四、植物体内水分的运输 五、水分平衡 六、合理灌溉与节水农业的生理基础
二、植物对水分的吸收
IV 水分进入细胞的 途径
单个水分子通过脂膜双分 子层的间隙进入细胞
水集流通过水通道蛋白 （水孔蛋白）分子量在
25kD ~30kD，其多肽链穿 越膜并形成孔道
二、植物对水分的吸收
V细胞间的水分流动
Ψp=+0. 6 ψs=-1.2
Ψp=+0. 2 ψs=-1.0
由水势高的区域向水势低的区域流动!
细胞水势增加的值 正值
二、植物对水分的吸收
未形成液泡的细胞， Ψw=Ψm
形成液泡的细胞，具有大液泡，
Ψw=Ψs+Ψp 初始质壁分离， Ψp =0， Ψw=Ψs
和变植 压化物 力与细 势水胞 之势的 间、相 的渗对 关透体 系势积
掌握图中4个状态 的变化情况
二、植物对水分的吸收
小叶流法：测定细胞常态下的水势 质壁分离法：测定处于初始质壁分离状
定，在烈日下通过蒸腾散失水分降低体温免受高温伤 害。水份可以增加大气湿度、改善土壤及土壤表面的 温度，作物栽培中，早春寒潮降临时给秧田灌水保温 抗寒，就是利用水来调节农田小气候
小结:水分在植物生命活动中的作用
（一）生理作用： 1、水分是原生质的主要成分； 2、水是许多代谢反应的反应物； 3、水是生命活动的良好介质； 4、水能使植物保持固有姿态； 5、细胞分裂和伸长都需要足够的水分；
第一章 植物的水分生理(共76张PPT)
植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通过， 而对溶质则有选择性；而且细胞液与外界溶 液具有Ψw 差。
质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
低浓度溶液中， 细胞吸水，质壁 分离复原。
水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通 过质膜，还要通过液泡膜。
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的 压力。
和
现
象可以证明根压的存在。
伤流（bleeding）
吐水（guttation）
从受伤或折断的植物组织溢 从未受伤叶片尖端或边缘向
出液体的现象
外溢出液滴的现象
束缚水/自由水 比值大，原生质呈凝胶态，生 命活动微弱，但抗性强。反则反之。
水分是细胞质的主要成分 水分是代谢作用过程的反应物质
水分是植物对物质吸收和运输的溶剂 水分能保持植物的固有姿态
水分能维持植物体正常的温度
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
渗透 依水势梯度进行
•
水分因重力下移而增加水势
的值。
•
细胞内胶体物质的亲水性而引
起水势降低的值。
Ψp
膨压
Ψπ为负值 Ψp 一般为正值。质壁分离时为零，剧烈蒸腾时
为负值。
Ψg一般为正值，但较小，可忽略不计。 形成液泡的细胞Ψm很小，可以忽略不计。未
形成液泡的细胞具有明显的衬质势。
因此，一般植物细胞水势: （此式适用于有液泡的细胞或细胞群）
A. 单个水分子通过膜脂 双分子层进入细胞
植物生理学论文多种因素与植物抗旱性的关系研究综述
高级植物营养学课程论文姓名：张伟汉学号：15720567 __________ 专业：植物营养学班级：15 级七班多种因素与植物抗旱性的关系研究综述摘要：水分作用植物各个阶段的生长发育和植物各种生理代谢过程，是植物成活与生长的重要限制因素之一。
干旱则严重影响植物的生长发育，所以植物自身的抗旱性至关重要。
文章从营养元素，植物激素，植物自身内部和外部等多种因素与植物抗旱性的关系进行综述，以期为植物抗旱性研究工作提供参考。
关键词：抗旱性；营养元素；植物激素目前全球公认的焦点性环境问题之一就是水资源短缺, 我国人均占有水资源量(2300m3)仅为世界人量的1/4，是世界上最缺水国家之一，且大部分地区属亚洲季风区, 干旱灾害具有普遍性、区域性、季节性和持续性的特点，旱灾十分严重［1］。
水资源缺乏不仅会影响植物的产量和观赏性状, 严重时还会造成植株的死亡。
提高植物的抗旱能力已经成为现代植物研究工作中急需解决的关键问题之一。
而影响植物抗旱性的原因多种多样，本文综述了部分植物抗旱性影响因素的研究进展，为生化调控植物的抗旱性提供参考。
1. 生长物质1.1 乙烯利国内学者通过叶片喷施乙烯利，研究其对玉米和甘蔗等农作物抗旱性的影响，揭示出乙烯利作用于植物抗旱性的复杂性。
乙烯利对植物抗旱性的影响和许多因素相关，例如，不同植物种和品种对乙烯利处理敏感程度不同。
乙烯利对植物抗旱性的影响因其处理方式的不同而不同，目前应用乙烯利主要有2种处理方式：乙烯利叶片喷施和乙烯利浸种处理。
综述目前已经取得的研究成果，展望未来研究的趋势，可以为今后乙烯利提高植物抗旱性研究提供一定的借鉴。
［2］此外，植物所处的生长发育阶段不同，干旱胁迫程度不同，乙烯利的处理浓度不同，对抗旱性的影响也不同。
1.1.1 喷施乙烯利对植物抗旱性的影响刘剑锋等［3］报道，400mg • L-1浓度的乙烯利叶片喷施处理可以提高玉米 (出苗后Id)的抗旱性，并加速其干旱胁迫后的复水恢复过程。
高级植物生理学植物水分和抗旱生理PPT讲稿
干热风的数量指标按日最高温度、14时相对湿度和风速确定。
轻干热风 重干热风
日最高温度 ≥32℃ ≤30% ≥35℃ ≤25%
14时相对湿度 ≥2m•S-1 ≥3m•S-1
14时风速
当前你正在浏览到的事第十三页PPTT，共七十一页。
土壤干旱
是指土壤中可利用水的缺乏或不足，使植物根系吸水 困难，体内水分亏缺严重。正常的生命活动受到干扰 ，生长缓慢或完全停止，甚至死亡。
的抗性。
植物的抗性生理(hardiness physiology) 就是研究不良环境对植物生命活动的影响以及 植物对不良环境的抗御能力。
当前你正在浏览到的事第六页PPTT，共七十一页。
避逆性（stress avoidance）指由于植物通过各种方式避 开或部分避开逆境的影响，不利因素并未进入组织，故组 织本身通常不会产生相应的反应。 植物的整个生育过程不与逆境相遇，通过缩短生育期等方式 逃避干旱缺水季节。如沙漠中的植物在雨季就完成了自己
当前你正在浏览到的事第二十三页PPTT，共七十一页。
3．膜伤害
因为叶绿素及其膜蛋白质复合物以、电子传递链上的各组分、光
合体磷上酸。化 所所 以必 人须 们的 从偶膜联系因统子的（变化CF去1）寻）找都干是旱有伤次害序的地机排制列。在类囊
干旱对植物光合器官的膜损伤和超氧化物歧化酶（SOD）活性的降
低和膜脂过氧化作用有关
当前你正在浏览到的事第九页PPTT，共七十一页。
三、干旱的概念
1.干旱概念及类型
干旱是一种气候状况，其基本特征是土 壤缺水，大气干燥，导致植物耗水大于吸 水，体内水分亏缺，这种导植物体内水分 严重亏缺的气候状况称为干旱 （drought）。
无雨或雨水稀少造成土壤含水量下降， 植物因得不到所需水分而受害，称为旱害。
轻干热风 重干热风
日最高温度 ≥32℃ ≤30% ≥35℃ ≤25%
14时相对湿度 ≥2m•S-1 ≥3m•S-1
14时风速
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土壤干旱
是指土壤中可利用水的缺乏或不足，使植物根系吸水 困难，体内水分亏缺严重。正常的生命活动受到干扰 ，生长缓慢或完全停止，甚至死亡。
的抗性。
植物的抗性生理(hardiness physiology) 就是研究不良环境对植物生命活动的影响以及 植物对不良环境的抗御能力。
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避逆性（stress avoidance）指由于植物通过各种方式避 开或部分避开逆境的影响，不利因素并未进入组织，故组 织本身通常不会产生相应的反应。 植物的整个生育过程不与逆境相遇，通过缩短生育期等方式 逃避干旱缺水季节。如沙漠中的植物在雨季就完成了自己
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3．膜伤害
因为叶绿素及其膜蛋白质复合物以、电子传递链上的各组分、光
合体磷上酸。化 所所 以必 人须 们的 从偶膜联系因统子的（变化CF去1）寻）找都干是旱有伤次害序的地机排制列。在类囊
干旱对植物光合器官的膜损伤和超氧化物歧化酶（SOD）活性的降
低和膜脂过氧化作用有关
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三、干旱的概念
1.干旱概念及类型
干旱是一种气候状况，其基本特征是土 壤缺水，大气干燥，导致植物耗水大于吸 水，体内水分亏缺，这种导植物体内水分 严重亏缺的气候状况称为干旱 （drought）。
无雨或雨水稀少造成土壤含水量下降， 植物因得不到所需水分而受害，称为旱害。
植物生理学：第三节 水分(亏缺)胁迫及植物的抗旱性
Aerenchyma: continuous, columnar intracellular
spaces formed in root cortical tissues
Aerenchyma development in root cortex of maize after oxygen deprivation. (A) under aerobic conditions, (B) under 72h of hypoxia
• Effect of manipulating ABA concentration in xylem sap on stomatal conductance of leaves (abaxial
epidermis) in maize.
透调节物质(osmolyte) :
高度水溶性、不干预细胞代谢的有机化合物。
• (B) Photographs comparing internode elongation in aerobic ( l e f t ) and submerged (right) plants. Arrows indicate positions of nodes.
During short-term acclimation to anoxic conditions, plants generate ATP through glycolysis and fermentation
Ethylene promotes long-term acclimative
responses:
including formation of aerenchyma and stem
elongation
Treatment
Action
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水是植物体最重要的组成成分，植物的生长发育、 细胞的新陈代谢只有在水分相当于饱和和状态下才 能正常进行，也就是说水溶液的液体环境是大多数 生理反应绝对必需的条件。
➢植物从环境中不断地吸收水分，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水 分到环境中去。
➢植物水分代谢（water metabolism）：吸收、运输 与利用、散失的过程。
自由水量%
糖液重g糖液原浓浸度叶%后糖浸液叶浓后度糖%液浓度% 植物组织鲜重
100
其中糖液浓度用折射仪测定。
水势的概念有助于我们评估植物的水分状况
水势概念的引入有两个主要作用： • 水势控制着水分的跨膜运输。 • 可用来衡量植物的水分状况。
植
二、植物细胞的水分关系
物
水
分 生
2．细胞吸水分方式：
植物生理是研究植物生命活动规律
植
的科学，植物水分生理研究水分与植物
物
生命活动规律的关系。它应包括植物细
水
胞水分关系、植物个体水分关系、环境
分
水分与植物的关系三大方面。
生
理
学
植物细胞水分关系: 细胞水势
植物个体水分关细系胞:吸水 细胞间根水系分对移水动分吸收
植物环境水水分分关跨系植膜:物运体输内水分运输 水分植散物失对环境水分变化的感知 水分干平旱衡下—植—物吸生水理、生运化输过、程失水 植物的抗旱适应性 涝害下植物生理生化过程 植物对环境水分条件适应
基
有机物都易溶于水，而植物体的代谢活动都是在水
础
|
溶液中进行的。土壤中的无机和有机营养只有溶于
水 在
水才能被植物吸收；植物与环境间的气体交换，氧
植
或二氧化碳均必须呈水溶状态才能出入细胞；植物
物
生
体内物质的输送也要呈水溶状态。可见，水是最理
活 中
想的生命介质。
的
作
用
植
二、水溶液性质
物
水
分 在植物生理学中很少涉及纯水，因为植物体内和它们根系
因干旱而龟裂的河道 由于干旱，作物减产或绝收
由于干旱，人畜饮水困难
随着植物激素类物质的不断发现及水分传输与蒸腾原理的 深入阐明，利用抗蒸腾剂代谢抑制剂或生长促进剂等，在 一定条件下可减轻干旱对农作物和经济植物造成的危害。
依据于不同水分条件对植物生长和生理过程影响的量化研 究，提出了若干可用于品种抗旱性鉴定及田间适宜灌溉时 间的生理指标。
e e0
|
水
在
植
从公式中可知，当体系中的水的蒸汽
物
生
压与纯水的相同时，等于零，势差也
活
中
等零，所以纯水水势定义为零，一般
的 作
体系水势为负值。
用
植
三、水的生理作用
物
水
分 生
l，水是组成原生质的重要成分
理
基 础
| 水
在
植
物
生
活
中
的
作 用
三、水的生理作用 2．水分维持了植物细胞及组织的紧张度
植
三、水的生理作用
础
| 水
用马林契克法。将植物组织浸入较浓的糖Байду номын сангаас中
在
脱水，一定时间后仍未被夺取的水分作为束缚
植
物
水，而进入蔗糖溶液（60~65%重量%）的水则
生 活
作为自由水。自由水的量可根据定量糖液的浓
中
度变化而测知。由植物组织的总含水量减去自
的
作
由水量，即可求出束缚水量。
用
四、植物组织的含水量
2、植物组织中水分存在状态
植物水分生理应用：作物水分利用效率与节水农业
植物水分生理学研究的范围
• 分子---细胞器—细胞—器官—单个 植物---种群---群落--流域生态系统— 区域经济—景观生态系统
第一章 植物水分生理基础
§1 水在植物生活中的作用
植
一、水的理化特性
物
水
分
生 理
1．水是极好的溶剂 参与生命活动的无机物和
物
水
分 生
3．水是进行代谢活动的最好介质
理
基 础
| 水
在
植
物
生
活
中
的
作 用
植
三、水的生理作用
物
水
分 生
5．水可以调节植物的体温
理
基
础
| 6．水分与植物生长有关
水
在
植
物
生
活
中
的
作
用
四、植物组织的含水量
四、植物组织的含水量
四、植物组织的含水量
2、植物组织中水分存在状态
自由水（free water）与束缚水(bound water) 细胞质是一个胶体系统（colloidal system ），细胞质胶 体微粒有显著亲水性（ hydrophilic nature），水分子 距离胶粒越近，吸附力越强，被吸附束缚不易自由流动、 不能起溶剂作用的水称束缚水(bound water)； 未被吸附，可自由移动，并起溶剂作用的称自由水 （free water）。
根据对不同植物抗旱性和需水量系统比较研究结果，为旱 区或缺水区的农业合理布局与建立节水型农业结构提供科 学依据。
由于对植物耐旱性生理与分子机制的逐步深入阐明，为应 用基因工程分离、鉴定、利用与耐旱有关基因、获取具有 显著耐旱性状的转基因植物打下了基础，使培育出耐旱性 与丰产性兼备的品种成为可能。
植物水分生理研究内容
理
基 础
2．1．渗透性吸水——主要方式
|
2．2．吸胀吸水：因衬质的存在
水
在
2．3．代谢性吸水
生 理
环境中的水含有多种溶质。在这里水的性质可用它的依数
基 础
性，即和溶解在其中的溶质浓度有联系的性质。
|
水
蒸汽压：Raoult 定律：稀溶液平衡的溶剂蒸气压和
在
溶液中的溶剂摩尔数成正比：
植
物 生
e:溶液蒸汽压、
活 中 的 作
e
e0
nw nwns
e0:纯水蒸汽压、 nw是溶剂的摩尔数、
用
ns是溶质的摩尔数
四、植物组织的含水量
2、植物组织中水分存在状态
自由水参与代谢，制约代谢强度，自由水越多 代谢越强。 束缚水不参与代谢，与抗性有关，比例越大， 抗性越强。 常用 束缚水/自由水 值的变化来表示植物抗逆 能力的变化。
植
四、植物组织的含水量
物
水
分 2、植物组织中水分存在状态
生
理
基
组织自由水、束缚水测定
高级植物生理学植物水分与抗 旱生理详解演示文稿
优选高级植物生理学植物水分 与抗旱生理
诸言
• 没有水就没有生命。 • 从进化观点来看，水是生命的的发源地。地球
上的一切生物都有是从水中发生、演变进化而 来的。陆生植物、农作物也是从水生植物逐步 进化而来的，这一时间大约是在4.5亿年前，是 根与输导系统的进化的结果。
植
二、水溶液性质
物
水
分
生 理
沸点： 1 mol•L-1 水溶液沸点为100.518℃
基
础
冰点：1 mol•L-1 水溶液冰点为-1.86℃
|
水
渗透压：π=icRT 1 mol•L-1 水溶液渗透压为
在 植
2.27Mpa
物
生
活
中
的
作
用
植
二、水溶液性质
物
水
分 生 理 基 础
溶液水势：
w
RT Vm
ln