大学植物生理学经典

1) 束缚水一般不参与植物的代谢反应。植物细胞和器 官主要含束缚水时，则代谢活动非常微弱，如越冬休 眠和干燥种子，仅以极弱的代谢维持生命活动，但抗 性却明显增强，能度过不良的逆境条件；
2) 自由水主要参与植物体内的各种代谢反应。其含量 多少还影响代谢强度，含量越高，代谢越旺盛；
3) 自由水／束缚水的比值可作为衡量植物代谢强弱和 抗性的生理指标之一。
质外体：是一个开放性的连续自由空间，
包括细胞壁、胞间隙及导管等。
共质体：是通过胞间连丝把无数原生质
体联系起来形成的一个连续的整体。
胞间连丝：是贯穿胞壁的管状结构物内
的连丝微管，其两端与内质网相连接。
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2.2 根系吸水的动力
根压（root pressure）：植物根部的生理活动使
液流从根部上升的压力。伤流和吐水可证明根压
对自由水束缚而引起的水势降低值，以负值表示。
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cell水势、溶质势、压力势/MPa
1.5
1.0
0.5
Ψp
0
-0.5
Ψw=Ψs=-2 MPa
-1.0 -1.5
Ψw
-2.0 -2.5
Ψs
Ψp=Ψs绝对值 吸水最大值
纯水Ψw =细胞Ψw
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
相对体积
植物生理学
1.水分代谢 2.矿质营养 3.光合作用 4.植物激素及调控
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一 植物的水分代谢
目的
★ 了解水分在植物体内存在的状况及其主要生
理生态作用
★ 掌握植物细胞和根系对水分吸收的主要规
律；
★ 了解蒸腾作用的生理意义与影响因子；
★ 了解植物体内水分运输的特点及机理；
★ 弄清作物合理灌溉的生理基础。
4) 土壤溶液浓度
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要点之四
4 植物的蒸腾作用
4.1 蒸腾作用的概念 蒸腾作用（transpiration）：水分以气 态方式从植物体的表面散失的过程。
4.2 蒸腾作用的部位与方式 枝、果 ——皮孔蒸腾 叶 片 ——角质层蒸腾、 气编孔辑p蒸pt 腾（主要方式） 21
关于气孔运动及其影响因素
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相邻细胞间水分移动方向
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➢多个细胞,
➢植物器官之间,
➢地上比根部低。
➢上部叶比下部叶低
➢在同一叶子中距离
➢主脉越远则越低；
➢在根部则内部低于
➢外部。
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要点之三
3 植物根系对水分的吸收
3.1 根系吸水的途径
质外体途径：水分经胞壁和细胞间隙移动，不越膜，移动快 共质体途径：水分依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一细胞
初始质壁分离 编辑ppt
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水势的应用
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：
1. 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。
2. 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。
3. 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。
植物气孔的开放与关闭
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淀粉—糖转化学说 （Starch-sugar conversion theory）
统通过半透膜向水势低的系统移动进行吸水（最主
要方式）。
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A
B
水分跨过细胞膜的途径
A. 单个水分子通过膜脂双分子层扩散 或通过水通道
B．水分集流通过水孔蛋白编形辑pp成t 的水通道
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细胞渗透性吸水的原理---水势
1. 溶液的水势
A) 红墨水扩散现象
自由能（可用于作功的能量）。 化学势：1摩尔物质的自由能。
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1.3 植物体内水分的生理生态作用
（1）水是细胞质的主要成分（含水量一般达70-90％）； （2）水分是代谢过程的反应物和产物（光合、呼吸等）； （3）细胞分裂及生长都需要水分； （4）水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂； （5）水分能使植物保持固有的姿态（维持细胞紧张度）； （6）调节植物体温及其大气湿度、温度等（蒸腾失水）。
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要点之一
1 植物对水分的依赖
1.1 植物的含水量的测定
1.2 植物体内水分存在的状态
自由水（free water） 距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
束缚水（bound water） 靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。
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3
自由水
亲水物质 束缚水
Fra Baidu bibliotek
被吸附的水分子
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4
植物体内水分状态与代谢的关系
跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要经两次膜。
有研究表明，水分在细胞膜内的移动又有两种方式：一是单个水 分子直接越膜，二是经过一种膜通道蛋白——水孔蛋白进行.
• 水孔蛋白：是一类具有选择性地、高效转运水分的膜通道蛋白。
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根部吸编水辑pp的t 途径
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几个相关的概念
渗透势（osmotic potential，）：溶液中溶质颗粒的存在而引起
的水势降低值。用负值表示。亦称溶质势（s）。
压力势（pressure potential，p）：由于细胞壁压力的存在而增
加的水势值。一般为正值。初始质壁分离时，p为0，剧烈蒸腾时， p会呈负值。
衬质势（matric potential，m）：细胞胶体物质亲水性和毛细管
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要点之二
2 植物细胞吸收水分的主要方式
A) 扩散：指分子的随机热运动所造成的物质从浓度高 的区域向浓度低的区域移动。水分子可以扩散方式 通过膜脂双分子层进入细胞内。
B) 集流：指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共 同移动。水分从土壤溶液进入植物及其在木质部的 运输就存在集流现象。
C) 渗透性吸水：借助渗透作用，即水分从水势高的系
B) 水势的概念
水势（water potential，w）
---某一系统中水的化学势与处于相同温度和压力的纯水的化 学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。它是水分转移
本领大小的指标。
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2. 典型植物细胞的水势
对于一个典型的植物细胞，其水势由3部分组成，即
水势= 渗透势+ 衬质势+ 压力势
的存在
蒸腾拉力（transpirational pull）：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。主要动力。
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2.3 根系吸水的影响因素
A) 植物本身因素
1) 根系发达程度 2) 根系活力强弱 3) 根系细胞水势
B) 土壤环境条件
1) 可用水分多少
2) 通气状况
3) 温度