02 第一章 植物的水分生理.ppt

第1页：第一章植物的水分生理

第一章植物的水分生理：点明本章围绕含水量、细胞吸水、根系吸水与蒸腾作用展开。

第一章植物的水分生理

第2页：植物的物质代谢

植物的物质代谢：区分合成代谢与分解代谢及体内外吸收物质的不同类型。

• 代谢维持各种生命活动过程中化学变化（物质的合成、转化和分解）的总称。
• 合成代谢分解代谢（光合作用）（呼吸作用）体内物质代谢外界吸收物质代谢（糖、蛋白质、脂类和核酸）水分矿质元素空气（光合作用）植物的物质代谢

第3页：不同植物的含水量

不同植物的含水量：比较水生、中生、旱生植物及草本植物含水量的差异。

第一节植物对水分的需要一、植物的含水量1. 不同植物含水量不同莲含水量90%苔藓含水量6%水生＞中生＞旱生草本植物含水量70-85%第二章植物的水分生理有收无收在于水，多收少收在于肥

第4页：器官与生长期的含水量

器官与生长期的含水量：说明不同器官组织及生育前期后期含水量的变化规律。

一、植物的含水量2. 同一植株不同器官、组织含水量不同根60%－90%种子10%－14%新生旺盛＞衰老成熟3. 同一器官不同生长期，含水量也不同前期＞后期

第5页：自由水与束缚水

自由水与束缚水：说明两类水分的存在状态及其与蛋白质亲水胶粒的关系。

• 二、植物体内水分存在的状态自由水束缚水蛋白质亲水胶粒植物体内不被亲水胶粒吸附，可以自由移动，可起溶剂作用的水分。
• 植物体内吸附在亲水胶粒周围或被困于大分子空间中，不能自由移动的水分。

第6页：自由水与束缚水比值思考

自由水与束缚水比值思考：提出干旱条件下自由水与束缚水比值与抗旱性关系的思考题。

• 思考：
• 干旱时，自由水/束缚水高抗旱？
• 还是自由水/束缚水低抗旱？二、植物体内水分存在的状态

第7页：水分的生理作用

水分的生理作用：归纳水分作为细胞质成分、反应物质、溶剂与保持姿态的作用。

• 1. 是细胞质的主要成分。70－90%
• 2. 是代谢过程中的重要反应物质。如水解、脱氢反应，光合作用。
• 3. 水分是各种生化反应的基本介质（溶剂）。
• 4. 水分能保持植物的固有姿态。（就像吹气气球）三、水分对植物的作用

第8页：植物细胞对水分的吸收

植物细胞对水分的吸收：提出植物吸收与散失水分的问题并引出三种吸水方式。

• 第二节植物细胞对水分的吸收在植物的生命活动中，植物不断的从环境中吸收水分，也不断的向环境中散失水分。
• 植物是如何从环境中吸收水分的呢？

第9页：水分吸收的三种方式

水分吸收的三种方式：列出扩散、集流与渗透作用三条水分跨膜移动途径。

• 主要有三种方式
• 一、扩散
• 二、集流
• 三、渗透作用

第10页：扩散作用

扩散作用：说明以浓度为动力的分子热运动及细胞间短距离水分迁移。

• 一、扩散（以浓度为动力）是一种自发过程，是由于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的现象。
• －－细胞间水分的迁移（短距离）水孔蛋白磷脂双分子层（质膜）

第11页：集流

集流：说明以压力为动力的长距离运输及根压与蒸腾拉力的作用。

• 是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。
• 是水分长距离运输的重要方式－－导管二、集流（以压力为动力）根压和蒸腾拉力

第12页：渗透作用

渗透作用：说明水分经半透膜由水势高处向水势低处移动的渗透现象。

三、渗透作用（以压力和浓度两者为动力）蔗糖溶液水经过一段时间压力（水势）半透膜液面上升水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。

第13页：水势与细胞渗透系统

水势与细胞渗透系统

给出水势定义并说明植物细胞作为渗透系统与烧苗现象。

• 1. 水势：溶液中每偏摩而体积水的化学势差。实质是压力单位。
• 2. 植物细胞是一个渗透系统：质膜和液泡膜都是半透膜，同细胞质和胞外环境组成了渗透系统。－－烧苗
• 3. 细胞水势的组成：
• Ψw=ψπ+ψp(+ψm)三、渗透作用

第14页：渗透势及其计算式

渗透势及其计算式：列出ψπ＝－iCRT公式中系数、浓度与温度各项的含义。

• Ψw=ψ π+ψp(+ψm)3.1 规定纯水的水势为0。
• 3.2 ψ π—渗透势或溶质势:由于溶质的作用使细胞水势降低的值。(<0)ψ π＝－iCRTi —等渗系数，与溶质电离有关，C —溶液的质量摩尔浓度如稀的KCl为2；蔗糖为1(mol ·kg-1)R —气体常数：0.00823 kg·MPa ·mol-1 ·kg-1T —热力学温度(K)：t℃+ 273三、渗透作用

第15页：压力势与衬质势

压力势与衬质势：说明压力势多为正值及衬质势因亲水物质束缚水而降低。

• Ψw=ψ π+ψp(+ψm)
• 3.3 ψp —压力势：细胞壁对原生质体产生压力引起的水势变化值。在多数情况下压力势为正值，因为壁压增大水势（大于纯水，>0）。水势有时为零，有时为负值。
• 3.4ψm —衬质势：由于原生质中的亲水物质束缚水使细胞水势降低的值。(<0)三、渗透作用

第16页：不同类型细胞的水势组成

不同类型细胞的水势组成：比较分生组织、成熟细胞与风干种子细胞的水势构成差异。

第17页：水分移动方向的判断

水分移动方向的判断：给出按细胞与溶液浓度高低判断水分流向的三道例题。

• 4. 水分的移动
• 流动方向与从水势高到水势低，从浓度低到浓度高。
• 例题1：C液＞C细，水的流向？
• C液＜C细，水的流向？
• C液＝C细，水的流向？三、渗透作用细胞－＞溶液溶液－＞细胞流动平衡

第18页：甲乙细胞间水分移动例题

甲乙细胞间水分移动例题：通过两细胞渗透势与压力势计算判断水分移动方向。

•例题2：判断甲、乙两细胞水分的移动方向三、渗透作用Ψ π＝-1.4MPaΨp=+0.8MPaΨ π＝-1.2MPaΨp=+0.4MPa甲乙Ψw=-0.6MPaΨw=-0.8MPa

第19页：根系吸水区域

根系吸水区域：指出根尖根毛区吸水能力最强并划分根毛区与伸长区。

• 一、根系吸水区域
• 根尖的根毛区吸水能力最强第三节植物根系对水分的吸收根毛区伸长区分生区

第20页：根系吸水的途径

根系吸水的途径：区分细胞途径与质外体途径两条水分进入根内的路线。

二、根系吸水的途径细胞途径质外体途径

第21页：共质体跨膜与质外体途径

共质体跨膜与质外体途径

说明共质体、跨膜与质外体三条途径的定义与归属。

• 1. 共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体的途径。
• 2. 跨膜途径：水分从一个细胞到另一个细胞，要两次通过质膜，故称跨膜途径。跨膜途径和共质体途径统称为细胞途径。
• 3. 质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的移动途径。二、根系吸水的途径

第22页：根压与伤流吐水

根压与伤流吐水：说明根压是叶片未展开时的主要吸水动力及两种证明现象。

1. 根压（叶片未展开时，是主要动力）三、根系吸水的动力伤流吐水证明根压存在的两种现象：

第23页：蒸腾拉力

蒸腾拉力：说明蒸腾引起水势梯度逐级传递并成为吸水的主要动力。

• 2. 蒸腾拉力(主要动力)
• 在蒸腾作用中，首先是气孔下腔细胞失水，水势降低，它就向相邻细胞吸水，使相邻细胞水势降低，这种水势降低作用，通过一个个细胞传递到木质部导管，使导管水势降低，导管向根系吸水，使根系水势降低，产生吸水力。三、根系吸水的动力

第24页：影响根系吸水的土壤条件

影响根系吸水的土壤条件：分析可用水分、通气状况、地温与土壤溶液浓度的影响。

四、影响根系吸水的土壤条件土壤中可用水分土壤通气状况：根系呼吸土壤温度：过低，过高土壤溶液浓度：过高，烧苗

第25页：蒸腾作用的生理意义

蒸腾作用的生理意义：归纳水分吸收运输动力、促进矿质运输与降低叶温的意义。

1. 生理意义a.水分吸收和运输的主要动力b.是矿质元素和有机物运输的动力c.降低叶温第四节蒸腾作用一、蒸腾作用的生理意义和部位

第26页：蒸腾的部位

蒸腾的部位：区分皮孔蒸腾、角质层蒸腾与气孔蒸腾及其发生部位。

2. 蒸腾部位皮孔角质层气孔一、蒸腾作用的生理意义和部位叶片茎

第27页：气孔的结构与特点

气孔的结构与特点：说明双子叶半月形与单子叶哑铃形保卫细胞的形态与微纤丝特征。

• 二、气孔蒸腾
• 1. 气孔的结构与特点
• A.结构：
• B.特点：上表面数目＞下表面
• 孔口侧厚，背口侧薄
• 辐射状微纤丝双子叶－半月形单子叶－哑铃形

第28页：气孔的运动

气孔的运动：展示保卫细胞吸水与失水引起的气孔开闭过程。

• 2. 气孔的运动及机制
• 1）气孔的运动二、气孔蒸腾吸水失水单子叶植物吸水失水双子叶植物

第29页：淀粉-糖互变学说：开放

淀粉-糖互变学说：开放：说明白天光合消耗CO2、pH升高引起淀粉转糖与气孔开放。

2）气孔运动机制A.淀粉－糖互变学说二、气孔蒸腾光合CO2减少PH升高淀粉磷酸化酶淀粉葡萄糖水势降低白天吸水气孔开放[OH-]

第30页：淀粉-糖互变学说：关闭

淀粉-糖互变学说：关闭：说明夜间光合停止、pH降低使糖转淀粉导致气孔关闭。

2）气孔运动机制A.淀粉－糖互变学说二、气孔蒸腾光合停止CO2增加PH降低淀粉磷酸化酶葡萄糖水势升高黒夜淀粉[H+]失水气孔关闭

第31页：无机离子泵学说：开放

无机离子泵学说：开放：说明白天ATP增加驱动质子泵与K+内流使水势降低而开放。

• 2）气孔运动机制B.无机离子泵学说
• （见书21页图1-8）二、气孔蒸腾质子泵开放细胞内K＋增多水势降低气孔开放光合ATP增加白天胞外H+增加K＋内流通道开放H+泵出

第32页：无机离子泵学说：关闭

无机离子泵学说：关闭：说明夜间ATP减少、K+外流使水势升高导致气孔关闭。

• 二、气孔蒸腾2）气孔运动机制B.无机离子泵学说
• （见书21页图1-8）黑夜光合停止ATP减少质子泵关闭细胞内K＋减少水势增加气孔关闭胞内H+增加K＋外流通道开放

第33页：苹果酸学说

苹果酸学说：说明糖酵解生成苹果酸并解离出H+驱动质子泵促进开放。

二、气孔蒸腾2）气孔运动机制C.苹果酸学说葡萄糖PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）OAA（草酰乙酸）苹果酸苹果酸2-+2H+ATP质子泵开放细胞内K＋增多水势降低气孔开放离子泵淀粉－糖白天糖酵解作用

第34页：影响蒸腾的外界因素

影响蒸腾的外界因素：分析光照、空气湿度、温度与风对蒸腾速率的影响。

三、影响蒸腾的因素1. 外界因素1）光照叶温升高内外蒸汽压增大蒸腾加快气孔开放气孔阻力变小蒸腾加快2）空气湿度增强增大内外蒸汽压变小蒸腾变慢3）温度增大内外蒸汽压增大蒸腾加快4）风微风内外蒸汽压增大蒸腾加快强风气孔关闭蒸腾变慢

第35页：影响蒸腾的内部因素

影响蒸腾的内部因素：说明气孔频度、气孔大小与叶面积等对蒸腾的影响。

三、影响蒸腾的因素2. 内部因素气孔叶面积气孔频度（多少）气孔大小多大大蒸腾加快

第36页：水分运输的途径

水分运输的途径：区分经导管管胞的死细胞运输与经活细胞的运输路线。

第五节植物体内的水分运输一、水分运输的途径（茎、叶）1. 经过死细胞：导管和管胞2. 经过活细胞：叶脉－＞气孔下腔

第37页：水分上升的动力与水柱连续

水分上升的动力与水柱连续：说明根压与蒸腾拉力的动力作用及内聚力学说的解释。

• 二、水分沿导管或管胞上升的动力1. 动力是根压和蒸腾拉力，以蒸腾拉力更为重要。
• 2. 水柱连续不中断的原因（1）内聚力学说：A. 张力＝重力－蒸腾拉力（断裂力）B. 内聚力：水分子之间的吸收力C. 附着力：水分子与细胞壁之间的力B＋C＞A水柱连续不中断（2）导管存在支路，气泡的影响不大。

第38页：作物的需水规律

作物的需水规律：比较C4与C3水分利用率并给出禾本科各期需水与水分临界期。

• 第六节合理灌溉的生理基础一、作物的需水规律1. 水分利用率不同：C4＞C32. 不同时期需水不同：
• 禾本科：苗期抽穗期灌浆期小小大需水量：3. 水分临界期：植物对水分不足最敏感的时期。小麦为孕穗期和乳熟期。

第39页：合理灌溉的指标

合理灌溉的指标：列出萎蔫变色等形态指标与叶片水势气孔开度等生理指标。

二、合理灌溉的指标1形态指标：萎蔫、变暗、变红2生理指标：叶片水势、气孔开度等。