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提出控制植物生长发育的有效方法。 3、21 世纪植物生理学发展前景 “功能基因组”的研究：研究与调控机理、作物重要农艺性状（如 抗旱、抗病、产量与品质）表达密切相关的基因功能及相互作用。 从“基因表达”到“性状表达”的过程是复杂的生理生化过程， 而植物生理学正是在不同水平上研究这些复杂生命过程及调控机 理， 是基因水平研究与性状表达之间的 “桥梁” 为植物生物技术、 。 农作物耕作栽培、 作物和经济植物新品种的培育、 生态与环境保护、 以植物为材料或对象的药物生产和食品加工贮藏等应用科学研究 提供理论指导和技术支撑。 五、 植物生理学学习方法 1 、辨证唯物主义观点 生理过程是一种矛盾运动;生理过程受内因和外因的影响 抓主要矛盾和矛盾的主要方面;事物是一分为二的 2 、实践的观点; 3 、进化发展的观点特性： 特性：*不能自由移动，含量变化小，不易散失*冰点低，不起溶剂作用 *决定原生质胶体稳定性 *与植物抗逆性有关 自由水 自由水-在植物体内距离原生质胶粒较远、可自由流动的水。思考题什么叫植物生理学？其研究内容和任务是什么？ 植物生理学是如何诞生和发展的？从中可以得到哪些启示？ 21 纪植物生理学发展特点及前景？ 中国的植物生理学的过去、现在和未来？ 如何才能学好植物生理学？特性： 特性：*不被吸附或吸附很松，含量变化大*冰点为零，起溶剂作用 *与代谢强度有关 自由水/束缚水：比值大，代谢强、抗性弱； 比值小，代谢弱、抗性强 植物的需水量： 3 植物的需水量：植物每制造 1 克干物质所消耗的水量。休眠种子 和越冬植物体内的自由水/束缚水比值低 第二节 植物细胞对水分的吸收 植物 分的三种形式: 1.吸胀吸水：亲水物质吸胀作用，没有液泡细胞 2.渗透吸水：渗透作用吸水，有液泡细胞,主要方式 3 代谢吸水：需代谢提供能量 现用教材：植物细胞吸水的三种方式是扩散、集流、渗透作用 一、 扩散与集流 1、扩散作用由分子的热运动所造成的物质从浓度高处向浓度低 扩散作用 处移动的过程。 特点：顺浓度梯度进行；适于短距离运输（胞内跨膜或胞间） 2、集 流-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。 如：水在水管中的移动，水在木质部导管中的远距离运输，水 -2-本课程的重点： 本课程的重点：植物的代谢生理:水分代谢、矿质代谢、光合作用、呼吸代谢以及 有机物的运输过程和机理 植物生长发育的调控：生长物质的种类、特点、生理作用；光的形 态建成； 植物生长发育生理:主要掌握生长的基本规律，花诱导、种子果实 成熟生理。本课程的难点： 本课程的难点：植物细胞对水分的吸收机理； 植物细胞对矿质的吸收机理； 光合作用的机理； 呼吸代谢的多样性； 有机物运输的机理； 植物细胞信号转导； 光敏色素对形态建成的调控； 光周期及春化作用对开花的诱导植物生理学讲义 从土壤溶液流入植物体 特点： 特点：顺压力梯度进行；通过膜上的水孔蛋白形成的水通道 二、 植物细胞的渗透性吸水 渗透作用定义： 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。 半透膜 其它溶质分子辣大叔酱板鸭或离子不易通过 半透膜只允许水等小分子通过， 的膜。 （一） 相关概念 1.自由能 1.自由能-对生物而言，能用于生物做功的能。 自由能 2.化学势 2.化学势-在恒温、恒压、其它组分不变的条件下，在无限大的 化学势 体系中加入 1mol 该物质引起体系自由能的改变量。 1mol 该物质 所含的自由能。 3、水的偏摩尔体积-在温度、压强及其它组分不变的条件下，在 水的偏摩尔体积无限大的体系中加入 1mol 水时，该 1mol 水所占的有效体积（Vw) 注：*1mol 纯物质所占体积为摩尔体积 V，水为 18.0cm3 *1mol 某物质在一个混合体系中所占的体积为偏摩尔体积 V 水势水势( W) 水势水势(W)每偏摩尔体积水在一个系统中的化学势与纯水在 水势 相同温度、 压力下的化学势之间的差。 即每偏摩尔体积水的化学势。 W=水的化学势 W纯水的化学势 W0/偏摩尔体积 VW=W / VW。 W 单位：1 巴（bar）=0.987 大气压（atm） =105 帕（Pa）=0.1 兆帕（MPa） s 大小取决于溶质颗粒总数 1 M 蔗糖s 1M NaCl s （电解质）测定方法： 测定方法：小液流法（用蔗糖液，它对细胞无毒，不易透过膜 度高，小液滴不易扩散，便于观察） （压 2、压力势 -由于细胞壁压力的存在，而使水势发生的变化。 力对水势的影响） （1） p 0，正常情况压力正向作用细胞， 增加 w （2） p 0，剧烈蒸腾压力负向作用细胞，降低w （3）p 3、重力势 重力势g 指水分因重力存在而使体系水势增加的值，考虑小 范围水分移动时可忽略。 依水的高度、 水的密度、 重力加速度而定。 当水高 1 米时，重力势是 0.01MP，考虑到水在细胞内的水平移动， 通常忽略不计。 4.衬质势 由于亲水性物质和毛细管对自由水的束缚而引起的 4.衬质势 水势降低值 m 0，降低水势。亲水物质吸水力：蛋白质淀粉纤维素 = 0，质壁分离时，壁对质无压力记住： 记住：*有液泡细胞，原生质几乎已被水饱和m = -0.01 MPa ,忽略不计； g 也忽略 水势公式简化为： w = s+ p *没有液泡的分生细胞、风干种子胚细胞：w = m *初始质壁分离细胞：w = s *水饱和细胞： w = 0 （五）细胞水势与相对体积的关系 细胞吸水，体积增大、 s 、 p 、w 体积减小， s 、 p 、 w 减小 细胞失水达初始质壁分离 p = 0， w = s 细胞继续失水， s 、 p 可能为负 ws （六）细胞间的水分移动 相邻两细胞间水分移动方向取决于两细辣大叔酱板鸭胞间的水势差， 水总是 从水势高处流向水势低处，势差越大，流速越快 。 增大 细胞吸水饱和，体积、 s 、 p ，w = 0 最大细胞失水，说明： 说明：水势是自由能的量度，水的自由能越多水势越大，纯水水势最大，为 0 水总是从水势高处向水势低处流 *温度越高，水势越大 *压力越大，水势越大 *溶液越浓，水势越小 （二） 植物细胞是一个渗透系统 细胞壁：透性膜 原生质层：质膜、细胞质、液泡膜组成 ，半透膜 细胞渗透作用的三种情况： （1）细胞W （2）细胞W （3）细胞W 外界W，细胞失水，质壁分离 外界W，细胞吸水，质壁分离复原 = 外界W，细胞达渗透平衡植物细胞与外部溶 液之间构成一个渗透系统 质壁分离 质壁分离 植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离 的现象。 （观看动画） 质壁分离复原 质壁分离复原发生了质壁分离的细胞吸水后使整个原生质体 恢复原状的现象，或称去质壁分离。 （观看动画） 植物细胞水势的组成： （三） 植物细胞水势的组成： w = s + p + g + m s ：渗透势 p ：压力势 m ：衬质势 g ：重力势 1.渗透势 1.渗透势-在某系统中，由于溶质颗粒的存在,而使水势降低的 渗透势 值，又叫溶质势。 对一种溶液来说，w = s 对植物细胞 胞液溶质颗粒存在而降低的水势，s0，负值思考： 思考：以下论点是否正确，为什么？1、一个细胞溶质势与所处外界溶液的溶质势相等，则细胞体积不 变。 2、若细胞的p = - s，将其放入某一溶液中时，则体积不变 3、将一充分饱和的细胞放于某一比细胞液浓度低 50 倍的溶液中， 则体积变小。 三 、细胞的吸胀作用吸水吸胀作用 吸胀作用亲水胶体吸水膨胀的现象。1.风干种子的吸水（种子萌发时的吸水） 2.分生细胞(未形成液泡)的吸水过程 3 果实种子形成过程的吸水问题: 问题: 为什么豆科植物种子易吸水胀破种皮而顺利发芽？细胞的代谢性吸水代谢性吸水利用细胞呼吸作用释放的能 四、 细胞的代谢性吸水 量，使水分经过质膜进入细胞的过程。 五、水分进入细胞的途径 A 单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进入细胞 B 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： 水孔蛋白：在植物细胞质膜和液泡膜上的膜内蛋白，分子量在-3-植物生理学讲义 2530KD，其多肽链穿越膜并形成孔道，特异的允许水分子通过， 具有高效转运水分子的功能。 （一）根系的吸水部位：根毛区 根系的吸水部位： （二）根系的吸水途径 一、定义 第四节 蒸 腾 作 用蒸腾作用 蒸腾作用 指水分以气体状态通过植物的表面从体内扩散到大气的过程。 植物散失水分的两种方式： 吐水：液体方式 吐水： 蒸腾：气体方式，主要形式 蒸腾： 二、蒸腾作用的生理意义 蒸腾作用的生理意义 是植物对水分吸收与运输的主要动力。 能促进植物对矿质元素及有机物的吸收与传导。 能调节植物个体、群体的温度。 可调节田间小气侯环境。 三、蒸腾作用的指标 蒸腾速率 1 蒸腾速率- 植物在单位时间内单位叶面上蒸腾的水量，一般 用 g/dm.h 表示(或蒸腾强度、蒸腾率)。 蒸腾比率2 蒸腾比率- 植物在一定生长期内积累的干物质与蒸腾失水量 的比率，即植物每消耗 1 水所形成干物质的克数（或称蒸腾效 率） 。 蒸腾系数 （或称需 3 蒸腾系数- 植物每制造 1 克干辣大叔酱板鸭物质所消耗水分的克数 水量） ，它是蒸腾比率的倒数。 四、植物蒸腾的部位 幼嫩植物： 1 幼嫩植物：地面上所有表面 成年植物： 2 成年植物：皮孔、叶片（角质、气孔）相关概念共质体 -活细胞内的