植物生理学第一章水分生理

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1、第一篇植物的物质生产和光能利用植物代谢：指维持植物各种生命活动（如生长、繁殖和运动）过程中化学变化（包括物质合成、转化和分解）的总称。植物代谢按方向分按性质分物质代谢能量代谢同化（合成）代谢异化（分解）代谢｛｛｛同化作用？异化作用？同化作用和异化作用是密切联系的对立统一过程。本篇分三章：前两章，植物的水分生理和植物的矿质营养属于土壤营养，后一章，植物的光合作用属于空气营养。第一章植物的水分代谢第一章植物的水分代谢主要内容植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程称植物的水分代谢第一节植物对水分的需要第二节植物细胞对

2、水分的吸收第三节根系吸水和水分向上运输第四节蒸腾作用第五节植物体内水分的运输第六节合理灌溉的生理基础小结第一章植物的水分代谢水是生命起源的先决条件，没有水就没有生命。人们常说“有收无收在于水”“水利是农业的命脉”。研究植物水分代谢的规律，为植物提供良好的生态环境，这对植物的生长发育有着重要意义。一、植物的含水量(Watercontent)不同植物的含水量有很大的不同。例如，水生植物（水浮莲、满江红、金鱼藻等）的含水量可达鲜重的90%以上，在干旱环境中生长的低等植物（地衣、藓类）则仅占6%左右。又如，草本植物的含水

3、量为70%-85%，木本植物的含水量稍低于草本植物。同一种植物生长在不同环境中，含水量也有差异。凡是生长在荫蔽、潮湿环境中的植物，它的含水量比生长在向阳、干燥环境中的要高一些。在同一植株中，不同器官和不同组织的含水量的差异也甚大。例如，根尖、嫩梢、幼苗和绿叶的含水量为60%-90%。树干为40%-50%，休眠芽为40%，风干种子为10%-14%。莲含水量90%苔藓含水量6%第一节植物对水分的需要(Theplantinrelationtowater)二、植物体内水分存在的状态自由水束缚水两者比值原生质代谢生长抗逆性

4、高溶胶旺盛快弱低凝胶活性低迟缓强束缚水（boundwater）：靠近细胞原生质胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分，称为束缚水。自由水（freewate）：.距离细胞原生质胶粒较远可以自由流动的水分，称为自由水。自由水参与各种代谢作用，束缚水不参与代谢作用。自由水占总含水量的百分比越大，则植物代谢越旺盛；束缚水含量与植物抗性大小有密切关系。细胞质主要是由蛋白质组成的，占总干重60%以上。其水溶液具有胶体的性质。蛋白质分子的疏水基（如烷烃基、苯基等）在分子内部，而亲水基（如—NH2，—COOH，—OH等）则在分子

5、的表面。这些亲水基对水有很大的亲和力，容易起水合作用。所以细胞质胶体微粒具有显著的亲水性，其表面吸附着很多水分子，形成一层很厚的水层。水分子距离胶粒越近，吸附力越强；相反，则吸附力越弱。植物细胞内水分以束缚水和自由水两种状态存在。三、水分在植物生命活动中的作用(physiologicalroles)水分在植物生命活动中的作用主要表现如下：1.水分是细胞质的主要成分细胞质的含水量一般在70%~90%，使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作用正常进行，如根尖、茎尖。如果含水量减少，细胞质便变成凝胶状态，生命活动就大大

6、减弱，如休眠种子。2.水分是代谢作用过程的反应物质在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与。3、水分是植物对物质吸收和运输的溶剂一般来说，植物不能直接吸收固态的无机物质和有机物质，这些物质只有溶解在水中才能被植物吸收。同样，各种物质在植物体内的运输，也要溶解在水中才能进行。4、水分能保持植物的固有姿态由于细胞含有大量水分，维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，便于充分接受光照和交换气体。同时，也使花朵张开，有利于传粉。第二节植物细胞对水分的吸收(Asorptionofwaterbyp

7、lantcells)植物细胞吸水主要有3种方式：扩散，集流和渗透作用一、扩散（diffusion）扩散（diffusion）是一种自发过程，是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，扩散是物质顺着浓度梯度进行的。二、集流（massflow）集流（massflow）是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动，例如：水在水管中的流动，河水在河中的流动等。植物体中也有水分集流.植物体的水分集流通过膜上的水孔蛋白（aquaporin）形成的水通道实施的（图1-1）。植物的水孔蛋白有两种：一种

8、是质膜上的质膜内在蛋白，另一种是液泡膜上的液泡膜内在蛋白。水孔蛋白广泛分布于植物各个组织，其功能以存在部位而定。水孔蛋白的单体是中间狭窄的四聚体，呈“滴漏”模型，每个亚单位的内部形成狭窄的水通道。水孔蛋白的蛋白相对微小，只有25-30kDa。水孔蛋白：是一类具有选择性、能高效转运水分的跨膜通道蛋白,它只允许水分通过，不允许离子和代谢物通过。因为水通道的半径大于0.15nm