植物生理学——植物水分生理

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1、第二章植物水分生理水分的吸收水分的运输水分的利用水分的散失植物的水分代谢(watermetabolism)§2-1.水在植物生命活动中的作用§2-2.植物对水分的吸收§2-3.植物的蒸腾作用§2-4.植物体内水分的运输§2-5.合理灌溉的生理基础水分生理的主要内容§2-1.水在植物生命活动中的作用一.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四、测定植物组织含水量的指标自学2.自由水/束缚水比值影响代谢自由水/束缚水比值高时，代谢旺盛；自由水/束缚水比值低时。代谢缓慢。二、植物体

2、内水分存在的状态植物抗性距离胶体颗粒较远，可以自由移动的水分。较牢固地被细胞胶体颗粒吸附，不易流动的水分。1.植物体内水分存在的状态有：自由水束缚水3.溶胶（sol）与凝胶（gel）原因：细胞内水分含量不同亲水物质被吸附的水分子温度四、测定植物组织含水量的指标（一）水分占鲜重的百分比：含水量=×100％（二）水分占干重的百分比：含水量=×100％（三）相对含水量（RelativeWaterContent，RWC）：RWC=×100％§2-2.植物对水分的吸收一.植物细胞对水分的吸收二.植物根系对水分的吸

3、收如果物质带电荷或电势不为零时的化学势称为电化学势（electrochemicalpotential）。每偏摩尔物质所具有的自由能。用希腊字母μ表示。化学势(chemicalpotential,μ)（一）、植物细胞的水势1.概念一、植物细胞对水分的吸收每偏摩尔体积水的化学势差。就是说，水溶液的化学势(μw)与同温、同压、同一系统中的纯水的化学势(μw0)之差(△μw)，除以水的偏摩尔体积(Vw)所得的商，称为水势。概念水势(waterpotential)化学势是能量概念，水势是“力学”概念以能量为单位的化

4、学势转化为以压力为单位的水势？ΔμJ/molN·m/molNΨw====Vw，mm3/molm3/molm2兆帕（MPa)1Mpa=106Pa1bar(巴)=0.1MPa=0.987atm(大气压)1标准atm=1.013×105Pa=1.013bar2.水势单位:帕（Pa）、巴(bar)、大气压(atm)。细胞吸水情况决定于细胞水势。典型细胞水势ψw是由3个“势”组成的：3.植物细胞的水势组成ψw=ψs+ψp+ψm水势渗透势衬质势压力势由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。用ψs表示。ψs=ψπ=

5、-π(渗透压)=-iCRT(1)溶质势(solutepotential)渗透势(osmoticpotential)i:解离系数，C：溶质浓度R：气体常数，T：绝对温度细胞中含有大量溶质，其溶质势为各溶质势的总和。C=mol/LψsL?由于压力的存在而使体系水势改变的数值，ψp。原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而细胞壁对原生质会产生一个反作用力，这就产生了细胞的压力势。(2)压力势(pressurepotential)溶液:因为ψp=0,ψw=ψs一般情况下，压力势为正值；质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾

6、时，压力势为负值。(3)衬质势(matricpotential)干燥种子的水势：ψw=ψm有液泡的成熟细胞：ψw=ψs+ψpΨm：衬质势，由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值。恒为负值。note:衬质水势4.细胞吸水过程中水势组分变化5.相邻细胞水分移动的规律：水分总是从水势高的部位向水势低的部位流动。Ψs=-1.5MPaΨp=0.7MPa,Ψw=-0.8MPaΨs=-1.2MPaΨp=0.6MPaΨw=-0.6MPa甲细胞乙细胞多个细胞,植物器官之间,地上比根部低。上部叶比下部

7、叶低在同一叶子中距离主脉越远则越低；根部:内部<外部。方式吸胀吸水降压吸水渗透吸水（二）、细胞吸水的方式：未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水；液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水；另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水；在这3种方式中，以渗透性吸水为主。由于ψw的下降而引起细胞吸水。是含有液泡的细胞吸水的主要方式。1.渗透吸水：(1)渗透作用(osmosis)1.实验开始时2.由于渗透作用纯水通过选择透性膜向糖溶液移动，使糖溶液液面上升。蔗糖分子半透膜水分子Why?一个成熟的植物细胞就是一个完整的渗透装置细胞壁原

8、生质层（全透性）原生质层具有选择透过性，近似于半透膜细胞膜液泡膜细胞质细胞液细胞核质壁分离及其复原细胞初始质壁分离时：ψp=0,ψw=ψs充分饱和的细胞:ψw=0ψs=-ψp蒸腾剧烈时：ψp<0，ψw<ψs质壁分离现象可以解决下列问题：1、说明原生质层是半透膜2、判断细胞死活3、测定细胞的渗透势4、观察物质通过细胞的速率。依赖于低的ψm而引起的吸水。是无液泡的分生组织和干燥种子细胞的主要吸水方式。原理：淀粉、纤维素和蛋白质等