植物生理学复习资料汇总.docx

ChaptenOneThetranspirationofwater0、水分生理：植物根部从土壤中不断地吸取水分，并运输到植物各个部分以满足正常生命活动的需要，但是又不可避免的要丢失大量水分到环境中去。分为三个过程：水分吸收；水分在植物体内的运输；水分的排出。1、植物的含水量及其存在状态：含水量：1、不同植物含水量有很大的不同：水生陆生；草本木本。2、同一植物不同生长环境，含水量也有差异：荫蔽光照3、同一植株中，不同器官组织含水量的差异也甚大，凡是生命活动旺盛的部分，含水量都较多。存在状态：束缚水和自由水束缚水(boundwater)：靠近胶粒而被胶粒束缚不易自由流动的水分。自由水(freewater)：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。自由水和束缚水的划分是相对的，没有明显界限。自由水/束缚水比值较高时，植物代谢活跃，但抗逆性差；反之，代谢活性低，但抗逆性较强。由于自由水含量多少不同，细胞质亲水胶体两种不同的状态：含水多的溶胶(so1)；含水少的凝胶(ge1)。除休眠种子呈凝胶态外，大多情况下，细胞质呈溶胶态(细胞质运动)2、水对植物的生理作用：1、水是原生质的主要组分：细胞质的含水量一般为70%90%,使细胞质呈溶胶态,保证旺盛的代谢活动正常进行，若含水量减少，细胞质变成凝胶状态，生命活动大大减弱。2、水分是代谢作用过程的反应物质：在光合作用，呼吸作用，有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。3、水是物质吸收、运输的良好溶剂：一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有溶解在水中才能被植物吸收，同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。4、水保持植物的固有姿态：由于细胞含大量水分，维持细胞的紧张度，使植物枝叶挺立，便于j充分接受光照和气体交换，同时也使花朵张开，便于传粉。5、细胞的分裂和生长需要足够的水6、水有特殊的理化性质：高比热：稳定植物体温高汽化热：降低体温，避免高温危害介电常数高：有利于离子的溶解3、植物细胞吸水主要有2种类型、三种方式：未形成液泡的细胞一吸胀吸水具中心液泡的成熟细胞一渗透性吸水扩散、集流、渗透(为前两者组合，在细胞吸水中占据主导)扩散(diffusion)：自发过程，指由于分子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，是顺浓度梯度的，只适合水分短距离迁徙，不消耗ATP。集流(massf1ow)：指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动，如水分在木质部中远距离运输，集流与溶质浓度梯度无关。渗透作用(OSmOSis)：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。(需要能量做功)渗透吸水：含有液泡的成熟细胞以渗透作用为动力的吸水过程。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。液泡里的细胞液含许多物质，具一定水势，这样细胞液与环境中的溶液之间便会发生渗透作用。液泡液、原生质层和细胞外溶液构成了一个渗透系统。4、自由能（G）：恒定温度条件下物质能用于做功的潜在能量。束缚能：不可用于做功的能量。5、化学势（）:描述体系中各组分发生化学反应的本领及转移的潜在能力。ImOI物质的自由能就是该物质化学势。6、ow:纯水的化学势，定为0。7、w=/Vw,m,水势（waterpotentia1）：每偏摩尔体积水的化学势差。水势的单位是压强的单位，帕（Pa）、大气压（atm）、巴（bar）oIbar=0.1MPa=0.987atmVw,m：偏摩尔体积，指在恒温恒压其它组分不变的条件下加入1摩尔的水所引起的体积变化。（通常用摩尔体积代替偏摩尔体积）水分一定是从水势高处流向水势低处。纯水的水势最高为0,溶液中的溶质颗粒降低了水的自由能，所以溶液自由能都小于08、质壁分离现象可以解决下列问题：1、说明原生质层是半透膜2、判断细胞死活3、测定原生质层对物质的透性9、植物细胞的水势（WaterPOtentiaD构成：w=兀+p+m+g1、中兀：渗透势，也称溶质势（VS）由于溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。恒为负值。=-icRT（i：解离系数，c：溶质浓度R：气体常数，T：绝对温度），标准压力下，溶液渗透势等于水势。取决于溶液中溶质颗粒总数（分子，离子总数）温生>旱生。2、p：压力势，由于细胞壁压力的存在而引起的水势增加值。指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生的一种作用力相互作用的结果。往往是正值。草本植物温暖天气下：晚上>下午一般情况下，压力势为正值；质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，压力势为负值。3、m：衬质势，由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水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-IOOMPa）,已形成液泡的细胞衬质势趋于零。（具有液泡的成熟细胞：w=+p;不具液泡的细胞，如分生区细胞和风干种子，其水势即由衬质势构成:UW=Um）4、g:水分因重力下移与相反力量相等时的力量，它是增加水分的自由能，提高水势的值，以正值表示，依赖参比状态下水的高度，密度和重力加速度而定，细胞中一般忽略不计。（3）（1）（2）0.91O111.21.31.415相对体积D初始质壁分离时，V=1.0,p=O,w=s=-2.0MPa2）充分膨胀时，V=1.5,p=-sw=s+p=03）剧烈蒸腾或质壁分离时，V<1.0,p<,w<s有一为水分充分饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低IOO倍的溶液中，则其细胞体积(B)(由于细胞充分饱和，w=0,溶液水势<0,水总是由水势高处流向水势低处，所以细胞失水变小。)A、变大B、变小C、不变10、水分从高水势一端流向低水势一端，地上部分水势比根部低，同一叶子离主脉越远水势越低。在根部，内部低于外部11、水分在植物体内传输途径：1、径向传输(radia1transport)：水分从土壤溶液传输至木质部导管的过程，即根系吸水。2、轴向传输(axia1transport)：水分在木质部导管向上传输至植物顶部的过程。12、根系吸水(径向传输)：根的吸水主要在根尖进行，根毛区吸水能力最大：含许多根毛，增大了吸收面积；根毛细胞壁的外部由果胶质组成，粘性强，亲水性也强，利于与土壤颗粒黏着和吸水；根毛区输导组织发达，对水分移动的阻力小。根冠，分生区，伸长区吸水能力小：细胞质浓厚，输导组织不发达，对水分移动阻力大。途径：1、质外体途径(apop1astpathway)：水分通过细胞壁，细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度最快。2、跨膜途径(transmembranepathway)：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。3、共质体途径(Symp1astpathway):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，形成一个细胞质连续体，移动速度较慢(内皮层已木栓化的区域，水分只有通过共质体途径进入木质部，也可以通过凯氏带破裂的地方进入中柱。2,3共称细胞途径(ce11u1arpathway),三条途径共同作用，使细胞吸水。问：没有真正输导组织的植物为什么不能长得很高大：因为活细胞原生质体对水流移动的阻力很大，原生质体是有许多亲水物质组成，都具水合膜，当水分流过时，原生质体把水分吸住，保持在水合膜上，水流便遇到阻力，不适于长距离运输。13、细胞的吸胀吸水：吸胀力：亲水胶体(hydrophi1icco11oid)吸引水分子的力。吸胀作用：细胞因吸胀力的存在而吸收水分的作用。吸胀水：细胞内亲水物质通过吸胀力而结合的水，它是束缚水的一部分。由吸胀力的存在而降低的水势值，即衬质势(Um)。不同物质分子吸胀力大小是：蛋白质>淀粉>纤维素干燥种子、未形成液泡的根尖、茎尖分生细胞靠吸胀吸水。14、水分的跨膜运输：长距离：集流，水集流通过膜上的水孔蛋白进入细胞。(水孔蛋白活性的调节:磷酸化/去磷酸化；依赖Ca2+的蛋白激酶)短距离：扩散，单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入ce11。15、集流(massf1ow或bu1kf1ow)：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。(植物的水分集流通过膜上的水孔蛋白，水孔蛋白是一类具有选择性、高效转运水分的膜通道蛋白。)残基的水孔蛋白的结构功能：快速运输水以维持正常生理活动所需水分含量意义：1、快速灵活地调节水孔蛋白的基因表达调控转录水平，控制水孔蛋白的合成速度。2、调控转录后水平，通过磷酸化和去磷酸化调节其活性（依赖ca2+的蛋白激酶可使特殊丝氨酸残基磷酸化，水孔蛋白的水通道加宽）16、根系吸水方式及其动力：1、被动吸水一以蒸腾拉力为吸水动力蒸腾拉力（transpirationa1pu11）：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度下降使导管中水分上升的力量。被动吸水是植物吸水的主要方式。2、主动吸水一以根压为吸水动力根压（rootpressure）：由于植物根系的生理活动而使皮层细胞中的离子不断通过内皮层细胞进入中柱，于是中柱细胞离子浓度升高，水势降低，便向皮层吸取水分，这种由于水势梯度引起的水分进入中柱后产生的压力称为根压。伤流（从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象；b1eeding）和吐水（从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象；guttation）是由根压引起的。17、影响根系吸水的因素：1、根系自身的因素：根系的有效性：根系密度（rootdensity）：根系密度越大，吸水能力大；根表面的透性：新生根的表面透性大，次生根的透性小或伤失。土壤干旱时易引起根老化2、土壤条件：1、土壤中的可用水分，根吸水是土壤和植物争夺水分的问题。（水势）2、土壤通气状况，土壤通气不良，短期内呼吸减弱，影响根压；长时间形成无氧呼吸，积累乙醇，根系中毒;土壤处于还原状态，加之土壤微生物的活动，产生一些有毒物质,对根系生长和吸收都不利。（中耕耘田、排水晒田：增加土壤通气）3、土壤温度：低温和高温均抑制根系吸水低温：（1）原生质粘性增大，对水的阻力增大，植物吸水减弱。（2）水分粘性增大，水分子运动减慢，渗透作用降低。（3）根系生长受抑，吸收面积减少。（4）根系呼吸速率降低，离子吸收减弱，影响根系吸水。高温：加速根系老化过程，吸收面积减少，使酶钝化影响根的主动吸水。4、土壤溶液浓度：土壤溶液浓度过高，水势低，根系吸水困难。施肥过多或过于集中时，可使根部土壤溶液浓度急速升高，阻碍了根系吸水，引起“烧苗。盐碱地土壤溶液浓度太高，植物吸水困难，形成一种生理干旱。18、水分在木质部中运输的速度：比在薄壁细胞中快得多，具体速度以输导组织隔膜大小而定水分沿导管或管胞上升的动力：蒸腾拉力问：如何保证水柱连续不断：内聚力学说（COheSiVefOrCe）（蒸腾内聚力张力学说）：1、水柱有张力（蒸腾拉力和重力053Mpa）2、水分子间有较大的内聚力（20MPa）,内聚力>张力；3、导管对水分子有附着力。17、蒸腾作用的生理意义：失水方式：液态散失一吐水，气态散失一蒸腾作用蒸腾作用（transpiration）：指植物体内的水分以气态方式从植物的表面向外界散失的过程。受气孔开度和结构的调节。蒸腾作用的生理意义：1、有利于水分的吸收和运输，蒸腾拉力是高大树木吸水的主要动力2、有利于矿物质和有机物的吸收和运输3、降低叶片温度。4、利于气体交换和光合作用进行。蒸腾作用的部位及指标：1、部位:1、植物幼小时，地面上的全部表面2、皮孔蒸腾一高大木本植物，约占全部蒸腾