植物生理学第1章水分生理

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1、本书内容第一篇植物的物质生产和光能利用包括水分生理、矿质营养和光合作用第二篇植物体内物质和能量的转变包括呼吸作用、有机物代谢（次生代谢）、有机物运输。第三篇植物的生长发育包括信号转导、生长物质、光形态建成、生长生理、生殖生理、成熟和衰老、抗性生理。代谢（metablolism）：是指维持各种生命活动（如生长、发育、繁殖和运动）过程中化学变化（包括物质合成、转化和分解）的总称。分为：同化（assimilation）或合成代谢（anabolism）异化（dissimilation）或分解代谢（catabolism）第一章植物的水

2、分代谢Chapter1PlantWaterMetabolismContentsinbrief:AbsorptionofwaterTransportofwaterLossofwater(transpiration)Irrigation本章内容第一节植物对水分的需要第二节植物细胞对水分的吸收第三节植物根系对水分的吸收第四节蒸腾作用第五节植物体内水分的运输第六节合理灌溉的生理基础§1、植物对水分的需要⑴不同植物的含水量不同。水生植物90%；旱生地衣6%，一般植物55~85%⑵同一植物生长在不同环境含水量有变化⑶同一植株,不同器官和

3、不同组织含水量不同生长旺盛部位如根尖、芽、幼叶60~90%；生长缓慢部位如主干35~60%；体眠种子5~15%凡生命代谢活动旺盛处含水量高。1、1植物的含水量测定含水量的指标：含水量=(鲜重-干重)/鲜重×100%WC=(FW-DW)/FW×100%相对含水量=(鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重)×100%RWC=(FW-DW)/(SFW-DW)×100%干重的测定：105℃杀青15min，85℃烘干至恒重（一般48h）。1、2植物体内水分存在的状态水分在植物体内以束缚水和自由水两种状态存在。束缚水(boundwater):是

4、指牢固地与细胞内的胶体颗粒吸附而不易流动的水。自由水(freewater):距胶粒较远而可以自由移动的水。自由水可参加细胞的各种代谢活动，而束缚水不能。自由水与束缚水的比例决定了原生质胶体所处的状态：比例大时，原生质颗粒均匀地分散在水中，颗粒之间联系弱，胶体呈溶液状态，这种胶体称为溶胶sol;反之，原生质胶粒相互联结成网状而水分子分布于网眼中，胶体失去其流动性而凝结为固体的状态，称为凝胶gel。当原生质呈现溶胶状态时，植物代谢旺盛；凝胶状态时，代谢缓慢，但对不良环境的抗性增大。1、3水分在植物生命活动中的作用水分是原生质的主

5、要成分(70~90%)，水分的多少决定植物代谢活动的强弱。水分是代谢过程的反应物或产物。水分是植物对物质吸收和运输的溶剂。水分使植物保持固有姿态，枝叶挺立，以进行各种活动(光合作用在缺水10~12%时受影响，缺水20%明显受抑制)。水分能使细胞保持紧张度，细胞只有处于膨胀状态才能扩大、分裂，这是植物生长、繁殖的基础。水可以调节环境微气候，增加湿度，改善土壤及地表大气成分，具生态作用。§2、植物细胞对水分的吸收植物细胞吸水主要有3种方式：扩散、集流和渗透作用。一、扩散（diffusion）：水分子的随机热运动所造成的水分从浓度

6、高的区域向浓度低的区域移动。动力为浓度梯度。二、集流（massflow）：是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下的共同移动。动力为压力梯度。植物体内水分的集流主要通过质外体，尤其是导管系统。细胞间水分集流则通过膜上的水孔蛋白（aquaporin），包括质膜上和液泡膜上的内在蛋白。水分的跨膜运送与水孔蛋白水孔蛋白(aquaporin)是一种位于质膜、液泡膜和某些细胞器膜上的主要内在蛋白(MIP)，MW26~30KD，它由6个α-helix跨膜而成通道，允许水分子通过。水分通过水孔蛋白迁移的速度远远大于通过脂双分子层的速度。水分

7、跨膜运输途径示意图（Buchananetal.2000）A．水分子通过水孔蛋白形成的水通道B．水分子通过膜脂间隙进人细胞水孔蛋白的结构（依据Buchananetal.2000修改）水孔蛋白的三维结构模型(引自Maeshima,2001)2003年诺贝尔奖10月8日诺贝尔化学奖名单上的两位科学家是美国人阿格雷（PeterAgre）和麦金农（Roderick MacKinnon），他们的发现都涉及到了“细胞膜上的通道”。约翰·霍普金斯大学医学院的生物化学教授Agre发现了水孔蛋白。洛克菲勒大学的MacKinnon完成了一项几乎不

8、可能的任务：绘制出了世界上第一张钾离子通道（蛋白质）的三维结构图。水孔蛋白的两篇文献ChrispeelsMaartenJ.,CrawfordNigelM.,andSchroederJulianI..(1999)ProteinsforTransportofWaterandMineralNut