植物生理学―植物的水分生理(上课版).ppt

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1、第一章植物的水分生理植物生理学有收无收在于水植物的水分代谢包括：水分的吸收水分的运输和利用水分的排出第一节植物对水分的需要一、植物的含水量1、不同的植物含水量有很大的不同木本＜草本70%-85%2、同一植物生长在不同环境中含水量也有差异3、在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也很大二、植物体内水分存在的状态根据存在状态分为：束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。自由水/束缚水两者比值原生质代谢生长抗逆性高溶胶旺盛快弱低凝胶活

2、性低迟缓强三、水分在生命活动中的作用1、水是原生质的主要组分细胞质的含水量一般在70%～90%2、水是代谢过程的反应物质在光合、呼吸、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。3、水是植物对物质吸收和运输的溶剂植物只能吸收和运输溶解在水中的无机物质和有机物质。4、水能使植物保持固有的姿态第二节植物细胞对水分的吸收集流:渗透作用:是扩散与集流方式的组合扩散:渗透性吸水（具液泡细胞）吸胀性吸水（未形成液泡的细胞）代谢性吸水（直接耗能）1、植物细胞吸收水分的三种形式:2、现用教材：植物细胞吸水的三种方式是概念—由分子的随机热运动所造成的物质从浓度

3、高处向浓度低处移动的过程。特点:简单扩散是物质顺浓度梯度进行,适于短距离运输（胞内跨膜或胞间）,不适于长距离的迁徙。水的蒸发、叶片的蒸腾作用都是水分子扩散现象。一、扩散二、集流概念—是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动的现象。例如水在木质部中远距离运输，水分从土壤溶液流入植物体。特点：物质顺压力梯度进行。水分集流与溶质浓度无关。集流是通过细胞膜上的水孔蛋白（也称水通道蛋白）形成的水通道来完成的。水孔蛋白广泛分布于植物各个组织。三、渗透作用（一）渗透现象1、渗透装置的条件1、具有半透膜2、半透膜两侧具有浓度差2、渗透作用定义：水分从水

4、势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。（二）植物细胞就是一个渗透系统成熟细胞的原生质层（原生质膜、原生质和液泡膜）相当于半透膜。液泡液、原生质层和细胞外溶液构成了一个渗透系统。质壁分离和质壁分离复原可以证明植物细胞是一个渗透系统（三）水势和自由能1、自由能根据热力学原理，系统中物质的总能量可分为束缚能和自由能。物质能量束缚能：是不能用于做有用功的能量。自由能：是在恒温、恒压条件下能够作功的那部分能量。2、化学势：在等温、等压条件下，1mol物质的自由能就是该物质的化学势。3、水势：指每偏摩尔体积水的化学势差。用(ψW)表示。（1）水势

5、的单位：水势的单位是压强的单位：帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、巴（bar）。1bar=105Pa=0.1MPa=0.987atm（2）水势的大小：纯水的自由能最大，因此水势最高，这样规定纯水的水势为0，其他容易与它相比较，而得出其大小。由于溶液中溶解了溶质，而溶质颗粒存在降低了水的自由能，所以溶液中水的自由能要比纯水低，溶液的水势就成为负值，溶液越浓，水势越低，负值越大。（3）几种常见化合物的水势溶液Ψw/Mpa纯水0Hoagland营养液－0.05海水－2.501mol·L-1蔗糖－2.691mol·L-1KCl－4.50（4）细胞的水

6、势Ψw=ψs+ψp+ψm+ψgΨs：渗透势Ψp：压力势Ψm：衬质势Ψg：重力势1、渗透势(ψs)：在某系统中由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值，又叫溶质势(ψπ)。ψs大小取决于溶质颗粒总数2、压力势(Ψp)：由于细胞壁压力的存在而引起的水势增加值。ψp＞0，正常情况压力正向作用细胞，增加Ψwψp＜0，剧烈蒸腾压力负向作用细胞，降低Ψwψp=0，质壁分离时，壁对质无压力3、重力势(ψg)：是水分因重力下移与相反力量相等时的力量。它能增加水分自由能，提高水势的值，以正值表示。当水高1m时，重力势是0.01MPa。考虑到水分在细胞水平移动，与渗透

7、势和压力势相比，重力势通常省略不计。4、衬质势（Ψm）：由于细胞胶体物质（蛋白质、淀粉、纤维素）亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值。恒为负值。未形成液泡的细胞有一定的衬质势（如干燥种子的可达-100MPa），已形成液泡的细胞衬质势很大（-0.01MPa），但绝对值很小（趋于零），可忽略不计。*故具有液泡的成熟细胞：Ψw=Ψs+Ψp*没有液泡的分生细胞、风干种子胚细胞：ψw=ψm*初始质壁分离细胞：ψw=ψs*水饱和细胞：ψw=0总结：（1）初始质壁分离时，V=1.0，Ψp=0，Ψw=Ψs（2）充分膨胀时，V=1.5，Ψw=Ψs+Ψ

8、p=0或Ψw=0Ψs=-Ψp（3）剧烈蒸腾时，Ψp<0Ψw<Ψs细胞水势、渗透势和压力势在不同细胞体积中的变化（四）细胞间的水分移动地上比根部低。上部叶比下部叶低在