植物生理学理论课件第五章植物同化物和次生代谢物
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第 5 章 植物体内同化物运输分配 和次生物代谢
重点提示
• 1. 细胞区室化，同化物运输系统 • 2. 韧皮部装卸 • 3. 同化物分配 • 4. 影响同化物运输与分配的因素 • 5. 植物主要次物质种类及合成
第 1 节 细胞区室化与同化物运输系统 1 、区域化
图 5-1 植物细胞的区域化示意图（引自 Buchanan 等， 200
枇杷 (Eriobotrya japonica) 中果实积累光合产物，叶片制造 光合产物
•图 5-2 植物器官的区域化
• 2 、同化物运输系统 • 短距离运输系统和长距离运输系统
•2. 1 短距离运输系统
•1. 胞内运输→扩散、原生质流、跨膜转运器— Pi 转运器。
图 5-3 细胞原生质流
• 图 5-4 叶绿体内膜上的若干转运器
• 图 5-11 豌豆 (Pisum sativum) 的筛分 子和转移细胞
• Fig 5-12 心叶假面花 (Alonsoa warscewiczii) 的 筛分子与居间细胞
• 2.2 同化物的长距离
瘤突
图 5-13 环割一定时间后产生的韧皮部瘤 突
图 5-14 共聚焦显微 镜观察同化物在韧 皮部运输
环割后一段时 间
来自百度文库
• 环割上端形成瘤突（图 5-13 ）。 • “ 树怕剥皮，不怕烂心”？
运输。阻力减少，如质膜电阻 0.31Ω/m2 ，液胞膜 0.1Ω/m2 。而胞间连上仅 0.05/ Ωm2, 比原生质膜少 60 倍。 • 可通行 <800-1000D 物质 ( 病毒 10000D) 。
106~107 条 /mm2 。 • 如何通过大分子物质？
MP ： Move protein
图 5-8 假定病毒 RNA(vRNA) 大分子细胞间运 输
•
参与运输？
第 3 节 同化物运输
3.1 韧皮液组分 How to get phloem sap?
图 5-18 蚜虫吻针法收集韧皮部汁液
韧皮部溢泌液成分（软叶丝兰花序柄）
• 总干物质 17.1-19.2(%) K 1.68
• 电导 (ms/cm) 1.03
Mg 0.051
• pH
8.0-8.2
• 韧皮部溢泌液成分 :
• 5. 有机酸，如苹果酸等 .
• 6. 无机离子：阳离》阴离子，阳离子中 K+ 最多 , 阴离子中无机磷为多。无 NO3。
• 筛管内 H+ 浓度低 (pH7.5-8.5) ， K+ 浓度 高 ; 而外部 H+ 浓度高 (pH5-6) ， K+ 浓度 低。
3.2 同化物运输方向 • 1. 由“源”到“库”，双向运输。
• 伴胞：与筛管结合紧密，有大量的胞间连 丝相连。有丰富细胞器。为筛管提供物质 和能量构成筛管伴胞复合体（ SE/CC ）， 用作转移细胞，参与同化物的装卸。
2. 筛胞和蛋白细胞 裸子植物和蕨类中同化物运输的主要 通道，筛胞较细长，末端尖或形成很 大倾斜度的端壁，无筛板结构，端壁 上孔很小，通过小孔的原生质上也很 细，没有 P- 蛋白。
• 2. 胞间运输 • 质外体和共质体的交替运输
•
图 5-5 质外体与共质体的交替运输
3. 胞间连丝 (plasmodesma): 图 5-6 胞间连丝的结构简图
图 5-7 胞间连丝的结构电镜图
• 胞间连丝的功能： • 传递物质、信息等。 • 在相邻细胞之间运输速率，共质
体 > 质外体。因为它不需要跨双层膜
• 韧皮部溢泌液成分 :
• 1. 糖。
• 2. 氨基酸与酰胺。 Asp 或 Glu 及 Asn 或 Gln 为多。
• 3. 蛋白（酶， ATPase ；成花蛋白 FT ，
H d3 等）、核酸（ sRNA- 信号分子 ;
FT mRNA ）。
• 4. 植物激素（ IAA 等）、 ATP 、糖脂 、维生素等极少量。
14C
14CO2
14CO2 14C
图 5-19 同化物双向运输示意图
源（代谢源， Source ）——指制 造或输出同化物的部位或器官（成熟 叶，发芽时块根，块茎等）。 库（ Sink ，代谢库） ——消耗或贮 藏同化物的部位或器官（如根系 , 形 成中种子，幼果，膨大中块根、块 茎等）。
刚环割
Ca 0.014
• 以下成分 (mg/ml)
Na 0.0014
• Sucrose 150-165
Zn 0.0021
• Glucose 2-4
Fe 0.0041
• Fructose 2-4
Mn 0.0005
• 总蛋白 0.5-0.8
Cu 0.004
• 总氨基酸 6.3-10.1
Mo 0.00001
• 总磷
它的转导功能较筛管差。蛋白细胞常 和筛胞在一起，其功能相当于伴胞。
• 3 、 P －蛋白
• 在未成熟细胞中， P- 蛋白是细胞质分泌 体，有球状、方锤状，缠绕或卷曲。
• 在一些植物中有 2 种 PP1 －形成纤丝的 韧皮蛋白和 PP2 －与植物凝集素相联的 韧皮蛋白。两者均由伴胞合成。
• 功能：韧皮部受伤时形成栓塞堵漏。
SE －筛分子， CC －伴胞， SP －筛 板
维管束
图 5-15 植物输导组织
初生韧 皮部
初生木 质部
1. 被子植物筛分子和伴胞（ SE/CC ）复合 体
图 5-16 筛分子和伴胞复合体横切面
图 5-17 筛分子和伴 胞复合体纵切面
• 筛管——筛分子：
• 细胞器较少，无细胞核。筛板—筛孔— P- 蛋白（胞间联络束）—胼胝质。寿命 ：大多一个生长季。
图 5-9 假定病毒 RNA(vRNA) 大分子通过细胞 SEL 运输 .
• 4. 伴胞、转移细胞和居间细胞 • 同化物装卸中的重要作用 • 质膜和细胞壁内突，表面积增大，内含丰
富细胞器，提高物质跨膜运转能力。 • 主要功能：源端装入、库端卸出。
Mimulus cardinalis
图 5-10 酸浆属植物小叶脉中的初级伴胞、筛分 子和居间细胞
0.301
• 无机磷 0.105
硝酸盐 0
各氨基酸 (%)
Gln
58
Val
10
Ser,Gly 7
(Iso-)Leu 6
Lys
5
Glu
4
Ala
2
Asn 痕量
Pro 痕量
• 韧皮部溢泌液成分 :
• 1. 糖 . 蔗糖占 90% 以上，少量糖醇和寡 糖。棉子糖（ 3 糖）和水苏糖（ 4 糖） ，
• 蔷薇科植物山梨糖醇为主。
重点提示
• 1. 细胞区室化，同化物运输系统 • 2. 韧皮部装卸 • 3. 同化物分配 • 4. 影响同化物运输与分配的因素 • 5. 植物主要次物质种类及合成
第 1 节 细胞区室化与同化物运输系统 1 、区域化
图 5-1 植物细胞的区域化示意图（引自 Buchanan 等， 200
枇杷 (Eriobotrya japonica) 中果实积累光合产物，叶片制造 光合产物
•图 5-2 植物器官的区域化
• 2 、同化物运输系统 • 短距离运输系统和长距离运输系统
•2. 1 短距离运输系统
•1. 胞内运输→扩散、原生质流、跨膜转运器— Pi 转运器。
图 5-3 细胞原生质流
• 图 5-4 叶绿体内膜上的若干转运器
• 图 5-11 豌豆 (Pisum sativum) 的筛分 子和转移细胞
• Fig 5-12 心叶假面花 (Alonsoa warscewiczii) 的 筛分子与居间细胞
• 2.2 同化物的长距离
瘤突
图 5-13 环割一定时间后产生的韧皮部瘤 突
图 5-14 共聚焦显微 镜观察同化物在韧 皮部运输
环割后一段时 间
来自百度文库
• 环割上端形成瘤突（图 5-13 ）。 • “ 树怕剥皮，不怕烂心”？
运输。阻力减少，如质膜电阻 0.31Ω/m2 ，液胞膜 0.1Ω/m2 。而胞间连上仅 0.05/ Ωm2, 比原生质膜少 60 倍。 • 可通行 <800-1000D 物质 ( 病毒 10000D) 。
106~107 条 /mm2 。 • 如何通过大分子物质？
MP ： Move protein
图 5-8 假定病毒 RNA(vRNA) 大分子细胞间运 输
•
参与运输？
第 3 节 同化物运输
3.1 韧皮液组分 How to get phloem sap?
图 5-18 蚜虫吻针法收集韧皮部汁液
韧皮部溢泌液成分（软叶丝兰花序柄）
• 总干物质 17.1-19.2(%) K 1.68
• 电导 (ms/cm) 1.03
Mg 0.051
• pH
8.0-8.2
• 韧皮部溢泌液成分 :
• 5. 有机酸，如苹果酸等 .
• 6. 无机离子：阳离》阴离子，阳离子中 K+ 最多 , 阴离子中无机磷为多。无 NO3。
• 筛管内 H+ 浓度低 (pH7.5-8.5) ， K+ 浓度 高 ; 而外部 H+ 浓度高 (pH5-6) ， K+ 浓度 低。
3.2 同化物运输方向 • 1. 由“源”到“库”，双向运输。
• 伴胞：与筛管结合紧密，有大量的胞间连 丝相连。有丰富细胞器。为筛管提供物质 和能量构成筛管伴胞复合体（ SE/CC ）， 用作转移细胞，参与同化物的装卸。
2. 筛胞和蛋白细胞 裸子植物和蕨类中同化物运输的主要 通道，筛胞较细长，末端尖或形成很 大倾斜度的端壁，无筛板结构，端壁 上孔很小，通过小孔的原生质上也很 细，没有 P- 蛋白。
• 2. 胞间运输 • 质外体和共质体的交替运输
•
图 5-5 质外体与共质体的交替运输
3. 胞间连丝 (plasmodesma): 图 5-6 胞间连丝的结构简图
图 5-7 胞间连丝的结构电镜图
• 胞间连丝的功能： • 传递物质、信息等。 • 在相邻细胞之间运输速率，共质
体 > 质外体。因为它不需要跨双层膜
• 韧皮部溢泌液成分 :
• 1. 糖。
• 2. 氨基酸与酰胺。 Asp 或 Glu 及 Asn 或 Gln 为多。
• 3. 蛋白（酶， ATPase ；成花蛋白 FT ，
H d3 等）、核酸（ sRNA- 信号分子 ;
FT mRNA ）。
• 4. 植物激素（ IAA 等）、 ATP 、糖脂 、维生素等极少量。
14C
14CO2
14CO2 14C
图 5-19 同化物双向运输示意图
源（代谢源， Source ）——指制 造或输出同化物的部位或器官（成熟 叶，发芽时块根，块茎等）。 库（ Sink ，代谢库） ——消耗或贮 藏同化物的部位或器官（如根系 , 形 成中种子，幼果，膨大中块根、块 茎等）。
刚环割
Ca 0.014
• 以下成分 (mg/ml)
Na 0.0014
• Sucrose 150-165
Zn 0.0021
• Glucose 2-4
Fe 0.0041
• Fructose 2-4
Mn 0.0005
• 总蛋白 0.5-0.8
Cu 0.004
• 总氨基酸 6.3-10.1
Mo 0.00001
• 总磷
它的转导功能较筛管差。蛋白细胞常 和筛胞在一起，其功能相当于伴胞。
• 3 、 P －蛋白
• 在未成熟细胞中， P- 蛋白是细胞质分泌 体，有球状、方锤状，缠绕或卷曲。
• 在一些植物中有 2 种 PP1 －形成纤丝的 韧皮蛋白和 PP2 －与植物凝集素相联的 韧皮蛋白。两者均由伴胞合成。
• 功能：韧皮部受伤时形成栓塞堵漏。
SE －筛分子， CC －伴胞， SP －筛 板
维管束
图 5-15 植物输导组织
初生韧 皮部
初生木 质部
1. 被子植物筛分子和伴胞（ SE/CC ）复合 体
图 5-16 筛分子和伴胞复合体横切面
图 5-17 筛分子和伴 胞复合体纵切面
• 筛管——筛分子：
• 细胞器较少，无细胞核。筛板—筛孔— P- 蛋白（胞间联络束）—胼胝质。寿命 ：大多一个生长季。
图 5-9 假定病毒 RNA(vRNA) 大分子通过细胞 SEL 运输 .
• 4. 伴胞、转移细胞和居间细胞 • 同化物装卸中的重要作用 • 质膜和细胞壁内突，表面积增大，内含丰
富细胞器，提高物质跨膜运转能力。 • 主要功能：源端装入、库端卸出。
Mimulus cardinalis
图 5-10 酸浆属植物小叶脉中的初级伴胞、筛分 子和居间细胞
0.301
• 无机磷 0.105
硝酸盐 0
各氨基酸 (%)
Gln
58
Val
10
Ser,Gly 7
(Iso-)Leu 6
Lys
5
Glu
4
Ala
2
Asn 痕量
Pro 痕量
• 韧皮部溢泌液成分 :
• 1. 糖 . 蔗糖占 90% 以上，少量糖醇和寡 糖。棉子糖（ 3 糖）和水苏糖（ 4 糖） ，
• 蔷薇科植物山梨糖醇为主。