2023学年完整公开课版蒸腾作用

《植物与植物生理》第四单元教学子单元1：植物的水分代谢微课件4蒸腾作用汇报人：唐雪松学习目标掌握蒸腾作用的概念和生理意义；了解蒸腾作用的过程与机理；掌握影响蒸腾作用的因素。主要内容蒸腾作用的概念蒸腾作用的生理意义；蒸腾作用的过程与机理；影响蒸腾作用的因素；蒸腾作用的指标。重点和难点重点蒸腾作用的概念和生理意义；影响蒸腾作用的因素。难点蒸腾作用的机理。蒸腾作用的概念蒸腾作用(transpiration)：植物体内的水分以气态散失到大气中去的过程。

蒸腾作用的生理意义蒸腾拉力是植物吸水与转运水分的主要动力促进木质部汁液中物质的运输降低植物体的温度（夏季，绿化地带的气温比非绿化地带的气温要低3-5℃）有利于CO２的吸收、同化蒸腾作用的过程与机理蒸腾作用的方式气孔气孔蒸腾蒸腾作用的方式皮孔（lenticular）蒸腾（茎、枝）角质层（cuticular）蒸腾（叶）气孔（stomatal）蒸腾（叶）皮孔试验前三天后气孔蒸腾（叶）——植物蒸腾作用的最主要方式气孔蒸腾stomataltranspiration气孔的形态结构及生理特点气孔运动的机制影响气孔运动的因素气孔的形态结构及生理特点

气孔是植物表皮上一对特化的细胞─保卫细胞和由其围绕形成的开口的总称，是植物进行体内外气体交换的门户。

气孔多分布于叶片的上、下表皮，一般单子叶植物上、下表皮的气孔数相近，双子叶植物气孔主要分布于下表皮；叶片上气孔的数目很多，约分布几千至几万个/㎝2叶面积。1、气孔的大小、分布和数目

气孔是植物叶表皮组织上由两个保卫细胞包围形成的小孔；一般长7～40um，宽3～20um；2、气孔扩散的边缘效应（或小孔律）气体通过多孔表面扩散的速率不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。这就是气体通过小孔扩散的边缘效应或小孔律。因此，小孔扩散也称为周长扩散（perimeter

diffusion）。叶子上的气孔是很小的孔，正符合小孔扩散的规律，所以在叶片上水蒸汽通过气孔的扩散速度要比同面积的自由水表面蒸发速度快得多。蔓陀萝叶气孔小麦叶气孔引起气孔运动的主要原因是：保卫细胞的吸水膨胀或失水收缩。气孔运动的机制

气孔运动是由保卫细胞水势的变化而引起的。⒈淀粉—糖互变学说（starch-sugar-interconvertion）由植物生理学家F.E.Lloyd在1908年提出认为气孔运动是由于保卫细胞中蔗糖和淀粉间的相互转化而引起渗透势改变而造成的。可溶性糖淀粉（pH6.1~7.3）（pH2.9~6.1）淀粉磷酸化酶⒉无机离子泵学说，又称K+泵假说、钾离子学说日本学者于1967年发现，照光时，K+从周围细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度增加，溶质势降低，吸水，气孔张开；暗中则相反，K+由保卫细胞进入表皮细胞，保卫细胞水势升高，失水，气孔关闭。光下：保卫细胞质膜上存在H+—ATPase，被光激活，水解ATP，产生的能量将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使保卫细胞的pH值升高，周围细胞的pH值降低，驱动K+通过保卫细胞K+通道进入保卫细胞，再进入液泡，K+浓度增加，水势降低，水分进入，气孔张开。暗处：H+—ATPase缺乏ATP停止，保卫细胞质膜去极化，促使K+经外向K+通道向周围细胞转移，导致保卫细胞水势升高，水分外移，气孔关闭。3.苹果酸代谢学说(malatemetabolismtheory)

光照下,保卫细胞内的部分CO2被利用时,pH上升至8.0～8.5，从而活化了PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）羧化酶,它可催化由淀粉降解产生的PEP与HCO3-结合成草酰乙酸,并进一步被NADPH还原为苹果酸。

PEP＋HCO3-

PEP羧化酶草酰乙酸＋磷酸草酰乙酸＋NADPH(NADH)苹果酸还原酶苹果酸＋NAPD+(NAD+)苹果酸的存在可降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。同时，苹果酸被解离为2H+和苹果酸根；苹果酸根进入液泡和Cl-共同与K+在电学上保持平衡。当叶片由光下转入暗处时，该过程逆转。影响气孔运动的因素1.光通常气孔在光下张开,暗中关闭。光促进气孔开启：红光-间接效应：叶绿体-光合作用-提供能量，产生苹果酸；蓝光-直接效应：隐花色素-活化质膜H+-ATP酶，泵出H+，驱动K+进入保卫细胞内。水势降低，气孔张开。2.二氧化碳低浓度促进张开,高浓度下关闭低浓度CO2可活化PEP羧化酶；高浓度CO2使质膜透性增加，K+泄漏。3.温度随温度的上升气孔开度增大，30℃左右开度最大。4.植物激素细胞分裂素和生长素促进气孔张开，脱落酸促进气孔关闭，失水多时，保卫细胞中脱落酸增加，促进膜上外向K+通道开放，使K+排出，导致气孔关闭。外界较高的光强和温度、较低的湿度、较大的风速有于气孔的蒸腾。蒸腾作用的指标1.蒸腾作用的数量指标蒸腾速率又称蒸腾强度

单位时间内、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。蒸腾速率＝蒸腾失水量/单位叶面积×时间多数植物白天15～250g·m-2h-1

，夜晚1～20g·m-2·h-1

2.蒸腾效率

植物每蒸腾1kg水时所形成的干物质的g数。蒸腾效率=形成干物质g/蒸腾失水kg(一般植物1～8g·kg-)3.蒸腾系数又称需水量(蒸腾效率的倒数)植物每制造1g干物质所消耗水分的g数蒸腾系数＝蒸腾失水g/形成干物质g多数植物在125～1000之间。(越小,利用水分效率越高)。草本植物>木本植物,小麦约为540,松树约为40;

C3植物>C4植物，水稻约为680,玉米约为370（一）外界条件

蒸腾作用的快慢取决于叶片内外的蒸汽压差的大小。温度、空气湿度、光、风、土壤条件（二）内部因素

气孔：气孔频度（每cm2叶片的气孔数）、气孔大小

气孔下腔叶片内部面积影响蒸腾作用的内、外因素（三）减慢蒸腾速率的途径１.减