第三章++植物的水分生理PPT文件格式下载.ppt

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5、科学与技术相互渗透、相互包含。

在科学与技术之间出现了许多综合性、交叉性学科。

在科技发展的过程中，科学离人们的感觉经验越来越远，试验设备、技术手段所起的作用越来越大。

一、植物的含水量及其存在状态一、植物的含水量及其存在状态不同植物的不同植物的含水量含水量有很大不同有很大不同同一种植物生长在不同环境中同一种植物生长在不同环境中含水量含水量也有差异也有差异同一植株不同器官和组织同一植株不同器官和组织含水量含水量的差异也较大。

的差异也较大。

存在状态：

束缚水和自由水存在状态：

束缚水和自由水束缚水束缚水（boundwaterboundwater）：

被原生质组分）：

被原生质组分吸附，不能自由移动的水分。

吸附，不能自由移动的水分。

自由水自由水（freewaterfreewater）：

不被原生质组分）：

不被原生质组分吸附，可自由移动的水分。

吸附，可自由移动的水分。

自由水自由水/束缚水束缚水是衡量植物代谢强弱和是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。

抗性的生理指标之一。

亲水亲水物质物质自由水自由水束缚水束缚水二、水分在植物生命活动中的作用二、水分在植物生命活动中的作用11、水是原生质的主要组分、水是原生质的主要组分22、水直接参与植物体内重要的代谢过程、水直接参与植物体内重要的代谢过程33、水是许多生化反应和物质吸收、运输的、水是许多生化反应和物质吸收、运输的良好介质良好介质44、水使植物保持固有的姿态、水使植物保持固有的姿态第二节第二节植物细胞对水分的吸收植物细胞对水分的吸收成熟植物细成熟植物细胞吸胞吸水水方式方式集流集流渗透作用渗透作用扩散扩散未形成液泡植物细胞：

未形成液泡植物细胞：

吸胀吸水吸胀吸水一、一、扩扩散散一种自发过程，物质依浓度梯度向下移动。

一种自发过程，物质依浓度梯度向下移动。

二、水集流二、水集流通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进入细通过质膜上水孔蛋白组成的水通道进入细胞，依压力梯度向下移动。

胞，依压力梯度向下移动。

水孔蛋白：

是一类具有选择性地、高效转是一类具有选择性地、高效转运水分的膜通道蛋白。

运水分的膜通道蛋白。

水分子水分子水通道水通道水分跨膜移动途径示意图水分跨膜移动途径示意图类脂类脂水孔蛋白水孔蛋白水孔蛋白的活化依靠磷酸化和脱磷酸化作水孔蛋白的活化依靠磷酸化和脱磷酸化作用调节。

用调节。

如依赖如依赖CaCa2+2+的蛋白激酶可使其丝氨酸残的蛋白激酶可使其丝氨酸残基磷酸化，水孔蛋白的水通道加宽，基磷酸化，水孔蛋白的水通道加宽，水集水集流通过量增加。

如除去此磷酸基团，则水流通过量增加。

如除去此磷酸基团，则水通道变窄，水集流通过量减少。

通道变窄，水集流通过量减少。

三、渗三、渗透透性性吸吸水水

（一）自由能、化学势、水势的概念

（一）自由能、化学势、水势的概念

（二）渗透作用

（二）渗透作用（三）植物细胞的水势构成（三）植物细胞的水势构成（四）细胞间的水分移动（四）细胞间的水分移动主主要要内内容容

（一）自由能、化学势、水势的概念一）自由能、化学势、水势的概念自由能（自由能（freeenergyfreeenergy，GG）：

物质能用于做功）：

物质能用于做功的潜在能量。

的潜在能量。

化学势（化学势（chemicalpotentialchemicalpotential，）：

每摩尔体）：

每摩尔体积某物质的自由能。

积某物质的自由能。

水势（水势（waterpotentialwaterpotential，w）：

每偏摩尔体积）：

每偏摩尔体积水的化学势差。

水的化学势差。

纯水的水势最高，定为纯水的水势最高，定为00JJ/molNm/molNw=Vwm3/molm3/molm2水势的单位是压强的单位水势的单位是压强的单位，帕斯卡（，帕斯卡（PaPa）、）、兆帕斯卡（兆帕斯卡（MPaMPa）、）、大气压（大气压（atmatm）、）、巴（巴（barbar）1bar=101bar=1055Pa=0.1MPa=0.987atmPa=0.1MPa=0.987atm几种常见化合物的水势溶液溶液w/Mpa纯水纯水0Hoagland营养液营养液-0.05海水海水-2.501molL-1蔗糖蔗糖-2.691molL-1KCl-4.50

（二）渗透作用

（二）渗透作用渗透作用（渗透作用（osmosisosmosis）：

水分从水势高的系水分从水势高的系统通过统通过半透膜半透膜向水势低的系统移动的现象。

向水势低的系统移动的现象。

纯水纯水糖水糖水半透膜半透膜植物细胞就是一个渗透系统植物细胞就是一个渗透系统成熟细胞的成熟细胞的原生质层原生质层（原生质（原生质膜、原生质和液泡膜）相当于膜、原生质和液泡膜）相当于半半透膜透膜。

液泡液、原生质层和细胞外液泡液、原生质层和细胞外溶液构成了一个渗透系统。

溶液构成了一个渗透系统。

（三）植物细胞的水势构成三）植物细胞的水势构成ww=+pp+gg:

渗透势渗透势（osmoticpotential）（osmoticpotential），也称溶质势也称溶质势（ss）（solutepotential）（solutepotential）由于溶质颗粒的存在而由于溶质颗粒的存在而引起的水势降低值。

引起的水势降低值。

恒为负值恒为负值。

=-=-iCRTiCRTi:

i:

解离系数，解离系数，CC：

溶质浓度溶质浓度RR：

气体常数，气体常数，TT：

绝对温度绝对温度pp：

压力势压力势（pressurepotential）（pressurepotential），由于细胞壁，由于细胞壁压力的存在而引起的水势增加值。

压力的存在而引起的水势增加值。

一般情况下，压力势为一般情况下，压力势为正值正值；

质壁分离时，压力势为质壁分离时，压力势为零零；

剧烈蒸腾时，压力势为剧烈蒸腾时，压力势为负值负值。

gg：

重力势重力势（gravitypotential）（gravitypotential），水分因重力，水分因重力下移与相反力量相等时的力量。

重力势依赖下移与相反力量相等时的力量。

重力势依赖参与状态下水的高度、水的密度和重力加速参与状态下水的高度、水的密度和重力加速度而定。

度而定。

考虑到水分在细胞水平移动，与渗透势和考虑到水分在细胞水平移动，与渗透势和压力势相比，重力势通常省略不计。

压力势相比，重力势通常省略不计。

已形成液泡的细胞或细胞群：

ww=+ppwwsspp0.90.91.01.01.11.21.31.41.11.21.31.41.51.5相对体积相对体积1.51.00.50-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5cellcell水势、溶质势、压力势水势、溶质势、压力势/MPaMPa

（1）初始质壁分离时初始质壁分离时，V=1.0，pp=0，ww=ss=-2.0MPa

（2）充分膨胀时充分膨胀时，V=1.5，ww=0ss=pp（3）剧烈蒸腾时剧烈蒸腾时，pp0（四）细胞间的水分移动（四）细胞间的水分移动（ww，MPaMPa）AA-0.8-0.8BB-0.6-0.6CC-0.4-0.4例：

例：

假设一个细胞的渗透势为假设一个细胞的渗透势为-0.8Mpa,-0.8Mpa,将其放将其放入渗透势为入渗透势为-0.3Mpa-0.3Mpa溶液中，请计算细胞的压力溶液中，请计算细胞的压力势为何值时才分别发生下列三种情况？

势为何值时才分别发生下列三种情况？

11、细胞体积变大、细胞体积变大22、细胞体积变小细胞体积变小33、细胞体积不变细胞体积不变（p0）（p0.5，0.8）（p=0.5）第三节第三节植物根系对水分的吸收植物根系对水分的吸收Section3AbsorptionofWaterinSection3AbsorptionofWaterinPlantRootsPlantRoots一、根系吸水的部位一、根系吸水的部位二、根系吸水的途径二、根系吸水的途径（33条）条）三、根系吸水的动力（三、根系吸水的动力（22个）个）四、影响根系吸水的土壤条件四、影响根系吸水的土壤条件主主要要内内容容一、根系吸水的部位一、根系吸水的部位吸水的主要器官是吸水的主要器官是根根系系，根吸水的主要部位，根吸水的主要部位是是根尖根尖，根尖吸水最活，根尖吸水最活跃的部位是跃的部位是根毛区根毛区。

二、根系吸水的途径二、根系吸水的途径（3条）条）1、质外体途径质外体途径（apoplastpathway）2、跨膜途径跨膜途径（transmembranepathway）3、共质体途径共质体途径（symplastpathway）三条途径共同作用吸水。

三条途径共同作用吸水。

三、根系吸水的动力（三、根系吸水的动力（2个）个）1、根压、根压（rootpressure）：

由于水势梯度引起由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力称为根压。

水分进入中柱后产生的压力称为根压。

伤流伤流（bleeding）和和吐水吐水（guttation）是由根压是由根压引起的。

引起的。

2、蒸腾拉力、蒸腾拉力（transpirationalpull）：

由于蒸腾：

由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。

上升的力量。

四、影响根系吸水的土壤条件四、影响根系吸水的土壤条件11、土壤水分状况、土壤水分状况22、土壤通气状况、土壤通气状况33、土壤温度、土壤温度44、土壤溶液浓度、土壤溶液浓度第四节第四节蒸蒸腾腾作作用用Section4TranspirationSection4Transpiration液态液态吐水吐水气态气态蒸腾作用蒸腾作用散失散失吸收吸收运输运输一、蒸腾作用的概念及生理意义蒸腾作用的概念及生理意义蒸腾作用（蒸腾作用（transpirationtranspiration）指植物体内的水分以气态方式指植物体内的水分以气态方式从植物体表面向外界散失的过程。

从植物体表面向外界散失的过程。

生理意义生理意义（11）有利于水分的吸收和运输有利于水分的吸收和运输（22）有利于矿物质和有机物的吸收和运输有利于矿物质和有机物的吸收和运输（33）有利于）有利于COCO22的吸收和