植物生理学课件-植物矿质营养

第三章植物的矿质营养 吸收 转运 同化 收多收少在于肥 确定必需元素标准 方法及一般生理作用N P K Ca Mg Fe B Zn的生理作用及元素缺乏症细胞被动及主动吸收矿质元素的概念 膜传递蛋白与离子的运转吸收矿质元素的过程 特点及影响因素合理施肥的生理依据 本章要求 讲授内容 第一节植物体的必需元素及其作用第二节植物对矿质元素的吸收第三节矿质元素在植物体内的运输与分配第四节合理施肥的生理基础 第一节植物体内的必需元素及其作用 一 植物体内的元素 挥发性元素灰分元素 矿质元素 研究方法 灰分分析法 70多种 植物材料 有机物 90 95 挥发 残渣 灰分 5 10 N 二 植物必需的矿质元素 一 必需元素 essentialelement 的概念 不可缺少性不可替代性直接功能性 植物生长发育必不可少的元素 确定必需元素的三条标准 P75 1 大量元素 约占物体干重的0 1 以上 包括C H O N P K Ca Mg S9种 包括Fe Mn Cu Zn B Mo Cl Ni8种 2 微量元素 约占植物体干重的0 01 以下 目前已确定17种必需元素 P76 二 确定植物必需矿质元素的方法P73 溶液培养法 水培法 砂基培养法 气培法 三 植物必需元素的生理作用 构成细胞结构成分生命活动的调节者电化学作用参与细胞信号转导 概括为 P76 蛋白质 酶 核酸 磷脂某些植物激素 维生素 光敏素 生物碱叶绿素高能磷酸化合物 ATP UTP GTP CTP等 辅酶和辅基 CoA CoQ NADP FAD等 1 氮 生命元素P76 1 生理作用 生长受阻 黄化失绿 病症首发部位 叶菜类作物多施一些氮肥 2 元素缺乏症 矮小 瘦弱 分蘖少 叶小 叶片发黄或发红 均匀黄化 下部叶片 细胞膜与细胞核的成分参与光合作用等代谢维持细胞渗透势 1 生理作用 2 磷P76 77 2 元素缺乏症 3 钾P77 1 生理作用 2 元素缺乏症 茎杆柔弱叶片缺绿 叶缘枯焦 皱缩叶脉间有坏死斑点首先出现在老叶上 酶的活化剂调节水分代谢促进糖类的合成与运输提高抗旱性 马铃薯 甘薯钾肥需要量多 N P K 肥料三要素 4 钙P77 1 生理作用 2 元素缺乏症 生长缓慢叶尖出现钩状 随后坏死首先表现在上部幼叶上 构成细胞壁参与信号转导 不出现缺绿 5 镁P77 1 生理作用 2 元素缺乏症 叶绿素的组成成分许多酶的活化剂 叶脉间失绿严重时可形成坏死斑块老叶首先表现缺素症 6 铁P77 1 生理作用 2 元素缺乏症 叶绿素合成所必需参与光合作用 脉间失绿黄化严重时整个叶片变为黄白色症状首先出在幼叶 促进糖分在植物体内的运输促进花粉萌发和花粉管生长 7 硼P78 1 生理作用 2 元素缺乏症 油菜 花而不实 小麦 穗而不实 棉花 蕾而不花 8 锌P78色氨酸合成酶的组分果树 小叶病 P 生长缓慢 茎叶暗绿或呈紫红色 K 生长缓慢 茎柔弱 叶尖及边缘焦枯 N 生长缓慢 叶色失绿发黄 Ca 叶尖弯钩状 生长点枯死 Mg 脉间失绿 出现坏死斑点 Fe 脉间失绿 新叶发黄或发白 Zn 果树小叶病 B 花而不实 穗而不实 P78 79 用人工配制的植物培养液培植黄瓜 若过一段时间 营养液中缺少镁 颜色首先由绿变黄的是 课堂练习 A 茎尖 B 新生叶 C 植株中部叶片 D 植株下部叶片 根据下述缺素症状 你能判断出各培养缸中最可能缺乏的元素吗 A 老叶叶尖和叶缘呈枯焦状 叶片上有褐色斑点 老叶叶脉间失绿 叶脉清晰可见 老叶失绿 但失绿叶片的色泽较为均一 B C 第二节植物对矿质元素的吸收 一 植物细胞对矿质元素的吸收 二 植物根系对矿质元素的吸收 三 植物叶片对矿质元素的吸收 与离子的跨膜运输有关 一 植物细胞对矿质元素的吸收 根据跨膜运输是否消耗能量 可分为 主要方式 一 被动吸收 1 概念P812 动力 不耗能 顺 电化学势梯度或浓度梯度 3 形式 单纯扩散P81易化扩散P82 直接跨膜小分子物质 CO2 NH3等 借助膜转运蛋白完成通道蛋白和载体蛋白 通道蛋白载体蛋白离子泵 p88 离子通道P82 是有选择功能的跨膜两侧的孔道蛋白离子通道对离子的门控作用 载体蛋白P83 与离子进行特异结合 并通过构象变化将离子进行跨膜运输的蛋白质 饱和效应与竞争现象 1 概念P85 耗能 逆 2 形式 二 主动运输 转运蛋白H ATP酶 H 泵 载体蛋白 动力ATPH 电化学势梯度 转运一种离子两种离子离子 主要是H H 和其它离子 初级主动转运次级主动转运 共运输 通道蛋白 吸收载体蛋白 吸收质子泵 吸收 主动 被动 被动 主动 胞饮作用P88 二 植物根系对矿质元素的吸收 一 根系吸收矿质元素的特点 二 根系吸收矿质元素的过程 三 影响矿质吸收的外界条件 温 气 浓度 PH 一 根系吸收矿质元素的特点 1 吸盐和吸水是既相关又相对立的关系 对立 相关 吸收部位相同吸收的相互促进 吸收不成比例吸收机理不同分配去向不同 被动吸收主动吸收 蒸腾旺盛生长旺盛 2 根系对离子吸收的选择性 同一溶液中不同离子的选择性吸收同一盐中阳离子和阴离子的选择性吸收 生理酸性盐生理碱性盐生理中性盐 阳离子阴离子例如 少多NaNO3 多少 NH4 2SO4 相等NH4NO3 生产 铵盐 硝酸盐 3 单盐毒害和离子对抗P89 单盐毒害离子颉抗 离子对抗 平衡溶液 P90 单盐溶液 概念 异价金属离子 离子吸附在根表离子进入根内部离子进入导管 二 根系吸收矿质元素的过程 1 离子吸附在根表 土粒吸附的离子 同荷等价 土壤溶液中的离子 间接交换 直接交换 2 离子进入根内部 质外体途径共质体途径 质外体 共质体 质外体 主动吸收为主 导管 3 离子进入导管 薄壁细胞 被动进入导管主动进入导管 吸附进根内部进导管 根系吸收矿质元素的过程 1 温度 三 影响根系吸收矿质元素的因素 离子扩散减慢 影响酶的活性 影响各种代谢 原生质黏性增大 低温抑制离子吸收 高温抑制离子吸收 加速根尖老化 吸收面积减少 酶钝化 影响各种代谢 原生质透性增加 离子渗漏到环境中去 3 土壤溶液浓度4 土壤溶液PH值 2 通气状况 直接影响 影响到根系的带电状况酸性环境中 根系带正电状态 吸收阴离子碱性环境中 根系带负电状态 吸收阳离子 间接影响 影响到离子有效性 5 其它 生产 三 植物叶片对矿质元素的吸收P94 1 概念 角质层 外连丝 表皮细胞质膜 叶肉细胞 其他部位 主动或被动吸收 连接细胞壁与质膜的纤丝 2 方式 主要 不能代替根部施肥对角质层厚的叶片效果较差喷施浓度稍高 易造成叶片伤害 优点 用肥省肥效快补充养料的不足 不足之处 第三节矿质元素在体内的运输与分配 一 运输形式 有机N aa和酰胺 NPS 主要形式 其它形式 无机N NO3 无机P PO43 有机P G 6 P 无机S SO42 有机S Met 离子 金属元素 二 运输途径与速度 B A 42K S611 6119S50 9122S487690 7112S30 398S20 3108S120 0113 A64564347 B74678458 42K在柳茎中的分布 mg L 1 1 根系吸收的42K通过木质部的导管向上运输 2 存在横向运输 结论 运输速度 30 100cm h 1 3 叶部吸收的矿质主要是通过韧皮部向下运输 也有横向运输 三 分配与再分配 N P K Mg Zn Ca Fe MnCu Mo B Cl S 参与循环的元素不参与循环的元素 形成不稳定的化合物 形成稳定的化合物 缺乏病症首先出现在老叶上 缺乏病症首先出现在新叶上 可再利用元素 不可再利用元素 第四节合理施肥的生理基础 禾谷类作物 N P K豆科作物 P K 少N叶菜类 N块茎 块根类 P K食用大麦 多N酿酒大麦 少N 1 不同作物需肥不同 一 作物的需肥特点 2 作物不同 需肥形态不同 铵态氮 硝态氮 水稻 铵态N有利于芳香油的形成 硝态N有利于有机酸的形成 烟草 3 不同生育时期需肥不同 养分临界期 对养分缺乏最敏感 最易受害的时期 营养最大效率期 对施肥的营养效果最好的时期 需肥规律 少 多 少 苗期 生殖生长期 生长中心生长中心随生长期的变化而变化 4 生长中心需肥量最大 分蘖期 孕穗期 腋芽 小穗 生长较快 需肥量较大的部位 1 形态指标 叶色 长相 二 合理施肥的指标 N肥充足 生长快 叶片大 叶色浓 株形松散 N肥不足 生长慢 叶短而直 叶色变淡 株形紧凑 2 生理指标 营养元素含量叶绿素含量酶活性酰胺与淀粉含量 缺铁 过氧化物酶活性下降缺钼 硝酸还原酶活性下降 缺N引起水稻叶鞘中淀粉积累 N肥 组