植物生理与人类生活

光合作用
呼吸作用
有机物的转化、运输与分配
植物激素等
生长发育与形态建成：
植物从种子开始，萌发产生根芽形成器官再逐步生长成为植株
植株成熟后，开花结实又再次形成种子
信息传递与传导
感受外界的光照、温度、干湿，会导致植物体内发生一些反应
植物内部各器官、细胞间甚至内部也频繁进行信息的传递
植物与环境的相互作用
复杂多变的环境中，对不同环境的变化作出响应，都是从“感知”环境条件的物理或化学信号开始的，有利，加速，逆境，抵抗
提高光能利用率—延长光合时间（提高复种指数，延长生育期，补充人工光照）
—增加光合面积（合理密植，改变株型）
—提高光合效率（高光效育种，改善外部环境）
在清洁能源中的利用
植物生产燃料乙醇，光合产物生物柴油
在外太空和海洋开发
人类生活处处离不开植物植物生活的道理
光合作用给人类生产基本的食物、能源和各种资源，释放出人类生存必需的氧气，美化和改善人类生存环境。
包括：细胞、代谢、生长发育、逆境生理，是物质转化、能量转换、形态建成和信息传递等植物生命活动的综合反应
物质与能量代谢来看：
物质与细胞代谢：
水分的吸收、运输与散矢
矿质元素的吸收、同化与利用
植物吸收水分和水分丢失是非常有趣的过程。土壤获得水，运输到“高处”土壤-植物体-大气
吸收方式：吸胀吸水（由原生质、细胞壁等亲水物质引起的吸水膨胀，吸胀能力蛋白质>淀粉>纤维素）
植物根吸收水分膨胀撞开石头
渗透吸水（亲水物质累积，细胞膜防止其外流，跟外界水分产生隔膜，实际上细胞膜对水分可以自由通过，外面的水会顺渗透浓度的方向朝植物体内运输）
维持大气中氧气和二氧化碳平衡——每年吸收二氧化碳同时释放氧气5.35*1011吨，大气中氧气含量稳定在21%
整个植物的光合作用是地球上一切生命的存在繁荣和发展的源泉
（二）怎样进行的
三个步骤：原初反应-光能的吸收传递和转换为电能过程
叶绿体色素捕获光能
叶绿素（a，b）大于类胡萝卜素（胡萝卜素，叶黄素）四种吸收光能，不溶于水
植物生理与人类生活
1.植物生理与人类生活导读
2.植物水分生理、矿质营养与人类生活
3.植物光合作用与人类生活
4.植物呼吸作用与人类生活
5.植物生长发育与人类生活
6.植物逆境生理与人类生活
一植物生理与人类生活导读
三个问题：
植物生理对人类生活特别重要？
植物生理有哪些特点？
怎样利用植物生理知识为人类生活服务？
组织培养每个细胞含有植物全套的遗传信息（细胞全能性）人类控制下无菌生长，大量繁殖植株
2、工业生产
农资：
啤酒生长：赤霉素促进淀粉酶活性的作用提高大麦淀粉糖化效率以增加啤酒产量
生物质能源产生酒精
生物探矿铜草、石松（铝）锦葵（镍）紫花苜宿（锡）
3、日常生活
食品储藏与加工：晒干，种子脱离母体，本身进行着呼吸作用，不断消耗有机物控制某一个元素，11%以下低温储藏呼吸作用受到控制
2.土壤墒情（含水量）
多数植物60-80%，低于50%长不好，水太多气太少，无氧
3.形态变化
幼芽萎蔫，茎叶细胞生长缓慢为暗红色，生长速率下降都是缺水表现。
灌溉方式影响水分利用效率
漫灌 沟灌 喷灌 滴灌 暗灌
（二）合理施肥
1.合理施肥的三个指标
A土壤：PH、土壤溶液浓度等，有饱和效应，太高造成烧苗
B形态指标：长势、长相、叶色
二、2.植物水分生理、矿质营养与人类生活
三问题：
为什么说“有收无收在于水”
为什么说“收多收少在于肥”
怎样利用植物水分生理和矿质营养知识为人类生活服务
1.水是生命之源，
（一）植物体内的含水量以及水分的存在状态
1.不同种类植物的含水量不同
2.同一植株中不同器官和组织含水量不同
3.同一器官和组织在不同的生育期含水量也不同
三植物光合作用与人类生活
三个问题:衣食住行离不开光合作用
食：粮食
衣：棉花，化纤衣-石油，早先植物光合作用的产物
住：建筑材料
行：燃料
光合作用怎样进行
怎样利用植物光合知识为人类生活服务
(一)植物的光合作用photosynthesis
绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水同化成有机物同时释放氧气的过程
特点：水被氧化成分子态氧
水是植物体内多种物质的溶剂和运输载体（橡胶树割胶应用——水分带着胶质有机物在体内运转
水分蒸腾降低植物体温—相当人出汗，降低体温
水分可调节植物运动（含羞草）——植物体细胞吸收大量水分有膨胀的力量，含羞草受触碰，原先靠细胞里水的张力保持姿态，受到机械振动时，暂时性失水压力释放，小叶闭合
宏观上看，大面积的森林通过蒸腾作用的失水可以调节整个大气湿度，热带雨林雨水特别多，也是因为那大片森林在不断蒸腾水分，到一定程度会形成雨水降下来增加大气湿度，同时改善土壤表面和大气中的温度
植物生理有哪些特点？
1.植物的细胞有细胞壁，变形与运动受限
细胞壁，细胞膜，叶绿体，细胞核、液泡、细胞质（与动物差别）
2.植物的生长没有定限。细胞、组织和器官可以新生、再生或更新，不断生长（韭菜）
植物细胞数目增加、体积扩大而导致植物体积和重量的增加
新器官的不断出现带来的一系列肉眼可见的形态变化
3.植物为自养生物
氢离子置换：泡菜，酸处理叶片，置换其中的镁，形成褐色的去镁叶绿素，看到植物标本长期绿色不变，铜代叶绿素
电子传递和光合磷酸化：电能转变为活跃化学能的过程（ATP,NADPH）
光的水解和光能转换
利用太阳光能，水分解为氢和氧，不是氢气形式放出来，而是电子和质子方式，然后用来还原二氧化碳形成有机物
碳同化：活跃化学能转变为稳定化学能的过程
海边红树林根系长在海水，植物体内有机质含量更高，水分吸收会产生更强的渗透吸力。
水分散失：液态，通过吐水夏日清晨或清晨活植物的叶缘叶尖有晶莹水珠透过来，根部吸水往上运送，根压。
汽态：蒸腾作用
功能：水分吸收与运转的主要动力-是水分散失的主要形式，水分往上的蒸腾拉力
促进木质部汁液中物质的运输——蒸腾引发的流动，往地上部运输
油菜开花期硼，缺则花儿不实
玉米生长早期，较多肥料提高产量与品质
怎样利用植物水分生理和矿质营养知识为人类生活服务
水肥知识后，
（一）合理灌溉（看天看地看植物）
1.作物需水规律
A不同种类，同一作物不同生长发育时期需水量不同
B作物水分临界期：植物对水分不足特别敏感时期
以种子为收获对象，为生殖器官形成和发育时期；以营养器官为收获对象，在营养生长最旺盛时期。
例如莲含水量90%，苔藓6%根60-90%，种子10-14%
植物体内多数是亲水物质，对水分子产生亲和，防止水分子的自由运动
自由水，束缚水，亲水胶粒
植物体内自由水参与各种代谢活动，束缚水不参与代谢活动
自由水/约束水比值高，植物代谢强度大，低，抗逆性强
（二）水分对植物的生理作用
水是重要的组成成分
水是植物有机质合成原料和反应媒介（光合作用）
小叶红松红色，另外还有花青素，随植物体内细胞液PH值显现不同颜色，不参与光合作用
衰老叶黄色：叶绿素分解快，尤其秋天稳定低，类胡萝卜素分解慢，花青素也显现就五颜六色。
叶绿素a，b分子结构是复杂的环状头部加上一个长长的碳氢长链尾巴，头部中间一个镁很多氮，头部吸收光能，尾部不溶于水。镁用氢离子铜离子和锌离子置换有不同效果
缺氮矮小发黄
缺磷矮小叶片暗红色，紫红色
缺钾。芯部枯萎
作物营养元素缺乏检索简表
作物施肥的规律：
A．不同作物
小麦棉花多氮，多磷钾
烟草马铃薯需钾较多，水稻需硅较多，油菜需硼较多
豆科茄科需钙较多，油料作物需镁较多
B．不同生育期
营养最大效率期，是生殖生长时期——从花朵发育到成花到结成果实，最后果实成熟，种子成熟，对肥料需求最大
有益元素：铝 钴 硒 钒 稀土元素
有毒元素：汞铅 钨 铬
植物必需元素的生理功能
细胞结构物质的组成部分：氮，磷硫 钙等
植物生命活动的调节者，参与酶的活动如钾铁 锌 铜
作为电化学平衡的介质，即离子浓度平衡、胶体稳定和电荷中和等
作为细胞信号转导信使，特别是钙，二价离子钙，是信号传导中间的第二信使
作为渗透调节物质调节细胞的膨压，除亲水物质还依赖像钾，氯离子
二氧化碳被还原成糖
完成光能到化学能的转变
重要性：无机物转变成有机物——
地球上自养植物每年同化固定的碳素约为7*1010-12*1010吨，合成5*1011吨有机物，60%是陆生植物同化，余下是浮游植物同化
蓄积太阳能——绿色植物每年同化碳所储藏的总能量约为全球能源消耗总量的10倍，石油，煤炭煤炭，天然气等
C生理指标：营养元素、酰胺、酶活性
2.增强肥效的措施
适当灌溉，适当深耕，改善光照条件，控制微生物的有害转化，改善施肥方式
（普通施肥对比实验、沟施、叶面施肥、配方施肥）
3.设施农业（水肥清楚后）
地面种植与立体种植结合，大幅度提高作物产量与品质
（三）健康生活
灶心土
1.从植物中获得人体所需水分
2.从植物中获得人体所需矿质元素
无土栽培 水溶液配制无机养料通气
水果催熟乙烯催熟剂乙烯利液体
插枝生根种子繁殖优良品质变异，保持原有品质，枝条埋土，产生根系，生长素促进插条生根。
调节开花植物开花后养料转移到花里，甘蔗开花茎秆没多少糖晚上增加光照，火龙果夜间补光，提早开花菊花 秋天日照时间越来越短，夏天遮光处理缩短光照可以开花
引种和育种 引：开花受光照和温度控制育：加速育种世代
无机二氧化碳和水，在阳光下通过光合作用产生所需食物（有机物质）
4、植物没有专门的呼吸系统
叶子放大很多小气孔，多条呼吸途径，适应多变环境
5.激素种类不同
生长素
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯（气体）
6.植物抵抗逆境的反应机制
耐受耐逆
植物生理知识为人类生活服务
1、农林生产
淡水资源越来越少，合理灌溉
合理施肥，知道需要什么元素，通过施肥对比实验，沟施叶施配方肥
切花的保鲜：
环境指示：污染敏感，变颜色或死亡
4、医药保健
人参种子休眠期长
青蒿素防治癌症
功能性产品
5、保护和美化环境
人类生产和植被破坏，调节碳氧平衡
吸收粉尘
阴生植物。吸收有害气体，高效解毒器
减灭有害微生物
减弱和吸收声波
生物修复重金属地香根草
6、外太空和海洋开发
宏观上：海洋植物生产，外太空开发
微观上：光合作用机理研究：水的光解，人工模拟，光合基因的转导
有机物合成
前面两个阶段贮存的太阳光能将二氧化碳同化为有机物，葡萄糖，蔗糖等
影响光合作用的因素
植物因素：遗传、生育时期
环境因素：光照温度水分气体营养元素
（三）怎样利用植物光合知识为人类生活服务
粮食问题第一大问题
植物光能利用效率：落在叶面上光能的损失和利用情况：
利用效率5%源自文库
不能吸收的光波60%（吸收其他波长，反射绿色波长，吸收红光），反射透光8%，散热8%，代谢19%，转化储存在糖类的能量5%。
2.为什么说“有收无收在于水”
为什么说“收多收少在于肥”
肥料，植物生长必需的元素，缺乏，植物不能完成生活史，表现出一定病症，用其他元素还不能进行恢复。植物必需元素19种
大量元素（10）碳 氢 氧氮 磷 钾 硫 钙 镁 硅
微量元素（9）铁 锰 铜 锌 钼 硼 氯 镍 钠
除红色都是矿质元素
氮磷钾为肥料三要素
降低叶片的温度——阳光给能量和热，会烤干枯，散失水分保持了叶表的温度
加强植物与外界的气体交换——气孔开放所以二氧化碳进来合成有机物质，氧气放出来。
植物体内水势的变化
同一植株中，地上器官水势比根系水势低，植物同一叶片，距主脉越远的部位水势越低
。植物体内亲水物质作用，分子内能降低，土壤水分子内能高，空气中水分子能量最低就从植物体表夺走水分。水分子能量差异不断传递。，高能量传向低能量。