高级植物生理学：植物水分与抗旱生理(1)

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。
植物水分与抗旱生理专题
任课教师：王渭玲 所在单位：生命学院 学历职称：博士，教授，博士生导师 联系方式: ylwwl@nwsuaf.edu.cn
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。
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：
础
| 水
用马林契克法。将植物组织浸入较浓的糖液中
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
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
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
植物水分生理研究内容
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
三、水的生理作用
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）。
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。
ln
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
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
理
基 础
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。
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
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
Baidu Nhomakorabea
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