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1、第一章植物水分生理南京晓庄学院生命科学系第一节植物对水分的需要第二节植物细胞对水分的吸收第三节植物根系对水分的吸收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第一节植物对水分的需要一.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研究植物水分代谢的规律，为作物提供良好的生态环境，这对农作物的高产、稳产、优质、高效有着重要意义。植物根部从土壤中不断地吸收水分,水分运输到植物体以满足正常生命活动的需要,水分又丢失大量到环境中,以上被成为植物水分生理。水分的吸收水分的运输水分的排出第一节植物对水分的需要一.植物的含水量水生植物地衣﹑藓类草本植物
2、木本植物红睡莲(水生植物)90%6%70~85%稍低于草本地衣返回同一植株中，不同器官、组织含水量不同根尖、嫩梢、幼苗和绿叶60％～90％树干40～50％休眠芽40％风干种子10％～14％生命活动较旺盛的部分，水分含量较多。同一种植物生长在不同环境中荫蔽、潮湿>向阳、干燥二.植物体内水分存在的状态束缚水(boundwater)自由水(freewater)靠近胶粒而被胶粒吸附束缚距离胶粒较远不易自由流动的水分可以自由流动的水分不参与代谢作用参与各种代谢作用束缚水占总水量的百分比越大自由水占总水量的百分比越大植物抗性越大植物代谢越旺盛返回溶胶（sol）凝胶（gel）水分含量高时，自
3、由水含量高水分含量低时，自由水含量低有流动性失去流动性大多数细胞质休眠的种子生命活动旺盛生长迟钝,代谢弱三.水分在植物生命活动中的作用1．水分是细胞质的主要成分细胞质呈溶胶状态,保证旺盛的代谢作用正常进行如根尖、茎尖含量减少,细胞质成凝胶状态,生命活动大大减弱如休眠种子2．水分是代谢作用过程的反应物质光合作用呼吸作用有机物质合成和分解过程都有水分参与返回3．水分是植物对物质吸收和运输的溶剂植物只能吸收溶解在水中的无机物和有机物质各种物质在植物体内的运输,溶解在水中才能进行4．水分能保持植物的固有姿态细胞含大量水分,维持细胞的膨胀,使植物枝叶挺立,充分接受光照和交换气体;花朵张开
4、,有利于传粉第二节植物细胞对水分的吸收一、扩散二、集流三、渗透作用一切生命活动都是在细胞内进行的,吸水也是。植物细胞吸水主要有3种方式:扩散,集流和渗透作用渗透作用是扩散和集流的组合,主要的吸水方式一、扩散(diffusion)1.自发过程2.不需能量3.分子随热运动所造成的物质从浓度高到浓度低的,顺着浓度梯度4.适合于水分短距离迁徙(水分子可以通过膜脂双分子层进入细胞内)二、集流(massflow)1.液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动如水在水管中的流动2.水分在木质部中远距离运输,水分从土壤溶液流入植物体3.水分集流与溶质浓度梯度无关4.植物体的水分集流通过膜上的水
5、孔蛋白形成的水通道实施的水孔蛋白(aquaporin)①质膜上的质膜内在蛋白(plasmamembraneintrinsicprotein)液泡膜上的液泡膜内在蛋白(tonoplastintrinsicprotein)②水孔蛋白是一类具有选择性、高效转运水分的跨膜通道蛋白,只允许水通过,不允许离子和代谢物通过③Ca2+调控可使水孔蛋白的水通道加宽,水集流通过量剧增④水孔蛋白功能以存在部位而定1.参与水分长距离的运输2.有利于细胞生长与分化3.与生殖有关⑤外界环境(干旱﹑蓝光)和植物激素(脱落酸、赤霉素和油菜素内酯)可诱导水孔蛋白基因表达返回三、渗透作用(osmosis)1.依水
6、势梯度(浓度梯度和压力梯度之和)移动2.渗透是指溶剂分子通过半透膜而移动的现象3.水分移动需要能量作功(一)自由能和水势束缚能(boundenergy)不能用于作功的能量自由能(freeenergy)在温度恒定的条件下可用于作功的能量;1mol物质的自由能就是物质的化学势(chemicalpotential)化学势(chemicalpotential)可衡量物质反应或作功所用的能量同理,衡量水分反应或作功能量的高低,可用水势表示水势(waterpotential)就是每偏摩尔体积水的化学势1.水溶液的化学势与纯水的化学势之差(Δμw),除以水的偏摩尔体积(vw)所得的商,称为水
7、势1.纯水的自由能最大,水势最高2.纯水的水势为零,零值并不是没有水势，就好比定海平面为海拔高度为0一样，作为一个参比值。3.溶液的水势为负值,溶液中的水的自由能比纯水低,因为溶质颗粒降低了水的自由能4.溶液越浓,水势越低(二)渗透作用水分从水势高的系统通过半透膜(semipermeablemembrane)向水势低的系统移动的现象,称为渗透作用(三)植物细胞可以构成一个渗透系统①质膜和液泡膜接近于半透膜,原生质体(包括质膜、细胞质和液泡膜)当作一个半透膜看待②液泡里的细胞液具有一定的水势,
