西北大学的 植物生理学课件mineral nutrition

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1、第2章植物的矿质营养第1节植物必需的矿质元素灰分:烘干植物充分燃烧后余下的不能挥发的残烬。矿质元素:也称灰分元素;矿质营养物;矿质养料、矿质营养等。植物体内矿质元素的含量因植物种类、器官或部位不同而有很大差异。年龄和不同生境也会影响到植物体内矿质元素的含量。1植物必需元素的标准和种类1.1标准植物必需元素应同时具备的三项条件:①若缺乏该元素,植物生长发育受到限制而不能完成其生活史;②缺少该元素,植物会表现出专一的病症(缺素症),提供该元素可预防或消除此病症;③该元素在植物营养生理中的作用是直接的,而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结

2、果。必需矿质元素的确定方法：溶液培养法(简称溶液培养，又称水培法)：在含有部分或全部营养元素的溶液中培养植物的方法。砂基培养法(简称砂培法)：将洗净的石英砂、玻璃球或珍珠岩等作为支持物或介质加入营养液中来栽培植物的方法。1.2必须元素的种类一般认为有17种元素是植物的必需元素:C、O、H、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等大量元素(或大量营养)是指植物需要量较大、其含量通常为植物体干重0.l%以上的元素。微量元素(或微量营养)是指植物需要量极微,其含量通常为植物体干重0.0l%以下的元素。这类元素在植物体中稍多即会发生毒害

3、。有益元素（有利元素）：对于某些植物的生长发育能产生一些有利的影响,或能部分代替某种必需元素的生理作用而减轻其缺乏症的元素。如：钠、硅、硒、钴、矾、稀土元素等。有害元素：少量或过量存在时对植物有不同程度毒害作用的元素。如：汞、铅、钨、铝等。2植物必需矿质元素的生理作用大致有三个方面:①是细胞结构物质的组成成分。②作为酶、辅酶的成分或激活剂等,参与调节酶的活动。③起电化学作用,参与渗透凋节、胶体的稳定和电荷的中和等。各种必需矿质元素的具体生理作用3作物缺乏矿质元素的诊断当植物缺乏必需元素中的任何一种时,植物体内的代谢都会受到影响,进而在植物体外观上产生可见的症状。

4、这就是所谓的营养缺乏症或缺素症。植物缺乏必需矿质元素的病症检索表的使用植物的缺素症随植物种类、发育阶段及缺素程度的不同等而有不同的表现。在判断植物缺乏哪种矿质元素时,应综合诊断：病症诊断环境因素分析化学分析诊断加入诊断第2节植物细胞对矿质元素的吸收1被动吸收（passiveabsorption）细胞顺电化学势梯度对溶质的吸收，不需代谢能量的直接参与（也称为非代谢性吸收）。1.1单纯扩散(simplediffusion)溶液中的溶质从浓度较高的区域跨膜移向浓度较低的邻近区域的现象。1.2易化扩散(facilitateddiffusion)溶质通过细胞膜中的一些膜转

5、运蛋白,顺浓度梯度或电化学势梯度进行的跨膜转运。在易化扩散中,不带电荷的溶质传递的方向取决于溶质的浓度梯度,而带电荷的溶质(离子)传递的方向则取决于溶质的电化学势梯度。参与易化扩散的膜转运蛋白主要有通道蛋白和载体蛋白通道蛋白,简称通道或离子通道（ionchannel）是位于质膜上的内在蛋白。其构象可随环境条件的改变而改变。经由通道蛋白进行的运输叫离子通道运输。通道的开和关一般受跨膜电化学势梯度和光照、激素等外界刺激的影响。2主动吸收（activeabsorption）植物细胞利用代谢能量，逆电化学势梯度吸收矿质的过程。2.1载体运输载体蛋白（carrier）又称

6、载体等,也是质膜上的内在蛋白。载体能选择性地与膜一侧的分子或离子结合，并携带离子通过膜，再把它们释放到膜的另一侧。这种经由载体参与的离子运输叫载体运输。经由载体进行的运输可以是被动的（参与协助扩散），也可是主动的（参与主动运转）；有饱和效应和竞争抑制。载体可分成单向转运体(单向传递体;单向运输载体)、同向转运体(同向传递体;同向运输器)、逆向转运体(反向传递体;反向运输器)等类型。2.2离子泵(ionpump)离子泵运输理论：质膜上存在着ATP酶，它能催化ATP水解释放能量，驱动离子的运转。1）质子泵(protonpump)H+-ATP酶利用ATP水解释放的能量

7、转运H+至膜的一侧,这个过程称为初级主动转运，结果形成跨膜电化学势梯度（质子动力或质子动力势，pmf)。它将驱动H+返回膜的原来一侧。H+伴随其他溶质通过同一载体进行的转运被称为共转运或协同转运。这种溶质传递与H+转运相偶联的过程也被称为次级共转运。共转运有两种类型:同向转运或共向转运：被转运物质与H+同向过膜;反向转运：被转运物质与H+异向越过膜。2）离子泵(ionicpump)Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶.Ca2+-ATP酶包括内质网型(IIA型Ca2+-ATP酶)和质膜型(IIB型Ca2+-ATP酶)钙泵(calciumpump)利用ATP水解产

8、生的能量，将Ca2+泵出