试谈植物的水分生理.ppt

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1、植物的物质生产和光能利用代谢：维持各种生命活动过程中各种化学变化(包括物质合成和转化、分解)的总称。包括合成代谢和分解代谢植物的水分生理植物的矿质营养光合作用土壤营养空气营养第二章植物的水分生理植物的水分代谢(watermetabolism)：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。§2-1.水在植物生命活动中的作用§2-2.植物细胞对水分的吸收§2-3.植物根系对水分的吸收§2-4.植物的蒸腾作用§2-5.植物体内水分的运输§2-6.合理灌溉的生理基础§2-1.水在植物生命活动中的作用一.植物的含水量二.植物体内水分存在的状态三.水分在植物生命活动中的作用一.植物的含水量不同植物含水量

2、不同水生植物——鲜重的90％以上地衣、藓类——仅占6％左右草本植物——70％～85％木本植物——稍低于草本植物。一种植物，不同环境下有差异荫蔽、潮湿>向阳、干燥环境同一植株中，不同器官、组织含水量不同根尖、幼苗和绿叶——60％～90％树干——40～50％休眠芽——40％风干种子为8％～14％生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。二.植物体内水分存在的状态束缚水：自由水：与细胞组分紧密结合而不能自由流动的水分未与细胞组分相结合，可以自由流动的水分三.水分在植物生命活动中的作用1．细胞质的主要成分2．代谢作用过程的反应物质3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂4．维持植物细胞和组织的紧张度，使植物

3、保持固有的姿态5.高的比热和气化热，有利于调节植物体的温度。§2-2植物细胞对水分的吸收一、扩散(diffusion)：是物质分子(包括气体分子、水分子、溶质分子等)从高浓度(高化学势)区域向低浓度(低化学势)区域转移，直到均匀分布的现象。二、集流(massflow或bulkflow)：指液体中成群的原子或分子在压力梯度(水势梯度)作用下共同移动的现象。水分子通道(waterchannel)水分在细胞膜系统内移动的途径有2种：①单个水分子：通过膜脂双分子层的间隙或通过水通道进入细胞②水集流：通过质膜上水孔蛋白中的水通道进入细胞。水孔蛋白是一类具有选择性、高效转运水分的膜通道蛋白。三、渗透水

4、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，就称为渗透作用。是含有液泡的细胞吸水的主要方式。渗透装置的条件1、具有半透膜2、半透膜两侧具有浓度差（一）自由能和水势物质能量束缚能(boundenergy)：是不能用于做有用功的能量。自由能(freeenergy)：是在恒温、恒压条件下能够作功的能量。化学势chemicalpotential,μ：1mol物质的自由能为该物质的化学势物质总是从化学势高的地方自发地转移到化学势低的地方，而化学势相等时，则呈现动态平衡。水势(waterpotential):每偏摩尔体积水的化学势即水溶液的化学势(μw)与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势(

5、μw0)之差(△μw)，除以水的偏摩尔体积(Vw)所得的商，称为水势。概念偏摩尔体积（partialmolalvolume）在一定温度、压力和浓度下，1摩尔某组分在混合物中所体现出来的体积，称为该组分在该条件下的偏摩尔体积。偏摩尔体积的单位是m3·mol-1水势单位:兆帕（MPa)1Mpa=106Pa1bar(巴)=0.1MPa=0.987(大气压)1标准大气压=1.013×105Pa=1.013bar几种常见化合物水溶液的水势范围溶液水势/MPa纯水0Hoagland营养液-0.05海水-2.501mol/L蔗糖-2.691mol/LKCl-4.50（二）渗透作用(osmosis)水分从

6、水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，就称为渗透作用。半透膜的渗透作用（三）植物细胞可以构成一个渗透系统一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透装置细胞壁（全透性）细胞膜液泡膜细胞质原生质层细胞液细胞核具有选择透过性，近似于半透膜（四）细胞的水势细胞吸水情况决定于细胞水势。典型细胞水势ψw是由4个组分组成的：ψw=ψπ+ψp+ψm+ψg水势渗透势压力势衬质势重力势渗透势(osmoticpotential)ψπ亦称溶质势(solutepotential),是由于溶质颗粒的存在而降低的水势值。是负值。压力势(pressurepotential)ψp是指由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势

7、增加值。一般是正值。溶液:ψw=ψs因为ψp=0衬质势(matricpotential)ψm是细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起水势降低的值，是负值。重力势ψg(gravitypotential)由于重力的存在使体系水势增加的数值。图：植物细胞的相对体积变化与水势(ψw)渗透势(ψs)和压力势(ψp)之间的关系的图解细胞初始质壁分离时：ψp=0,ψw=ψS充分饱和的细胞:ψw=0ψS=-ψp蒸腾剧烈时：ψp<0