植物生理第一章.doc

水分代谢（water metabolism）：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。第一节 植物对水分的需要一、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、植物的含水量三、水在植物生命活动中的作用1水分是细胞质的主要成分；2水分是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水分能维持植物的固有姿态；一、扩散（diffusion） 是一种自发过程，指由于分子的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，扩散是顺着浓度梯度进行的。 适合于水分的短距离迁徙，不适合长距离迁徙。二、集流（mass flow） 是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动； 可以远距离运输，与溶质浓度梯度无关； 通过膜上的水孔蛋白（aquaporin）形成的水通道（water channal）进行。水孔蛋白（aquaporin）： 水通道蛋白（蛋白质性质的跨膜水通道）； 存在于细菌、酵母、动物和植物中； 有3种： 质膜上的质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic protein） 液泡膜上的液泡膜内在蛋白（tonoplast intrinsic protein） 根瘤共生膜上的内在蛋白（nodulin-like intrinsic protein） 功能：调节细胞中水分的快速流动三、渗透作用(osmosis)（一）自由能和水势（二）渗透现象（三）植物细胞可以构成一个渗透系统（四）细胞的水势（五）细胞间的水分移动（一）自由能和水势水势（water potential）： 每偏摩尔体积水的化学势差。即水溶液的化学势(w)与纯水(0w)的化学势之差，除以水的偏摩尔体积(Vw)所得的商。 水势的单位：Pa 纯水的水势最高，定为0，其它溶液的水势为负值。（三）植物细胞可以构成一个渗透系统 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、原生质层和细胞外液构成了一个渗透系统。植物细胞的水分得失将一个细胞（w）放在一溶液中（w）： w w 细胞失水；w =w 水分进出达动态平衡。水分在植物体内的运输：径向运输（radial transport）根系吸水轴向运输（axial transport）水分向上运输一、根系吸水（一）根系吸水的部位（二）根系吸水的途径（三）根系吸水的动力（四）影响根系吸水的土壤条件 （一）根系吸水的部位 吸水的主要器官是根系； 根吸水的主要部位是根尖； 根尖吸水最活跃的部位是根毛区。（二）根系吸水的途径 （三）根系吸水的动力2、蒸腾拉力（transpirational pull） 由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。 被动吸水，在正常蒸腾的情况下，植物吸收水分主要靠蒸腾拉力。二、水分向上运输（一）水分在木质部运输的速度（二）水分沿导管或管胞上升的动力（一）水分在木质部运输的速度 345cm h-1 环孔材：2040cm h-1 散孔材：16cm h-1 裸子植物：0.6cm h-1（二）水分沿导管或管胞上升的动力 水分上升的动力：根压和蒸腾拉力（高大乔木） 水分上升的原因： （1）水分子间有较大的内聚力（20 MPa） （2）水柱有张力（0.53MPa） 内聚力张力内聚力学说（cohesion theory）蒸腾内聚力张力学说（tranpiration-cohesion-tension theory） 水分子具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释上升原因的学说。争论： 是否有活细胞参与 空穴化（cavitation）、栓塞（emobotiom）（一）蒸腾作用的生理意义 淀粉糖互变学说（starch-sugar interconversion theory） 钾离子吸收学说（potassium ion uptake theory） 苹果酸生成学说 （malate production theory）淀粉糖互变学说 白天 蔗糖是气孔运动的调节物质之一。钾离子吸收学说、苹果酸生成学说第五节 合理灌溉的生理基础水分平衡（water balance）指植物吸水量足以补偿蒸腾失水量的状态。合理灌溉完熟期三、节水灌溉的方法（一）喷灌（sprinkling irrigation）（二）滴灌（drop irrigation）（三）调亏灌溉（regulated deficit irrigation，RDI）（四）控制性分根交替灌溉（control root-splited altern