《《植物生理》课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《植物生理》课件.ppt(70页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第二二章章 植物的植物的矿矿质质营养营养 有有收收无无收收在在于于水水 收收多多收收少少在在于于肥肥?实验实验.swf.swf第二章第二章 植物的矿质营养植物的矿质营养教学目标教学目标 了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作用;了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作用;掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影响因素;掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影响因素;了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特点;了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特点;了解矿物质在植物体内运输特点;了解矿物质在植物体内运输特点;弄清作物合理施肥的生理基础。弄清作物合理施肥的生理基础。第一节第一节植物必需的矿
2、质元素植物必需的矿质元素1 1 植物体内的元素植物体内的元素1.1 1.1 矿质元素与非矿质元素矿质元素与非矿质元素1 1)矿质元素矿质元素:将植物烘干并充分燃烧后,余下一将植物烘干并充分燃烧后,余下一些不能挥发的残烬称为灰分,而以氧化物形式存些不能挥发的残烬称为灰分,而以氧化物形式存在于灰分中的元素称为在于灰分中的元素称为灰分元素灰分元素或或矿质元素矿质元素。2 2)非矿质元素非矿质元素:燃烧时以气态形式散失到空气中燃烧时以气态形式散失到空气中的元素,如的元素,如C C、H H、OO、NN、S S等)。等)。1.2必需元素与必需的矿物质元素必需元素与必需的矿物质元素1)必需元素的判别准则必需
3、元素的判别准则A)缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史;缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史;B)除除去去该该元元素素则则表表现现专专一一的的缺缺乏乏症症,而而且且这这种种缺缺乏乏症症是是可以预防和恢复的;可以预防和恢复的;C)该该元元素素在在植植物物营营养养生生理理上上应应表表现现直直接接的的效效果果而而不不是是间间接的。接的。借助借助溶液培养法溶液培养法矿质矿质和和砂基培养法砂基培养法,已证明已证明K、Ca、Mg、S、P、N、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Si、Ni、Na及及C、H、O共共19种元素为多数植物必需。种元素为多数植物必需。溶液培养法(溶液培养法(so
4、lutionculturemethod)亦称亦称水培法(水培法(waterculturemethod),是在是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。的方法。砂基培养法(砂培法)(砂基培养法(砂培法)(sandculturemethod)是在洗净的石英砂或玻璃球等中,是在洗净的石英砂或玻璃球等中,加入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培加入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培植物的方法。植物的方法。1.3大量元素与微量元素大量元素与微量元素A A)大量元素大量元素:在植物体内含量较多,占植物体干重在植物体内含量较多,占植物体干重0.01%45%的元素。
5、包括的元素。包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si等等10种元素。种元素。B B)微微量量元元素素:植植物物体体内内含含量量约约占占植植物物体体干干重重的的10-5%10-3%。稍稍多多即即会会发发生生毒毒害害的的元元素素包包括括:Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na等等9种元素。种元素。C)有有益益元元素素:某某种种元元素素并并非非植植物物必必需需的的,但但常常在在植植物物体体内内存存在在,对对植植物物生生长长发发育育生生理理功功能能表表现现有有利利作作用用,并并能部分代替某一必需元素的作用,减缓缺素症的元素。能部分代替某一必需元素的作用,减缓缺素症的元素。如如Co,
6、Se,稀土元素等。稀土元素等。2 必需矿质元素的主要生理生化作用必需矿质元素的主要生理生化作用A A)是是细细胞胞结结构构物物质质的的组组成成成成分分。有有CC、H H、OO、N N、P P、S S、CaCa、MgMg、Si Si。如如:磷磷存存在在于于磷磷脂脂、核核酸酸中中,是是细细胞胞质质和和细细胞胞核核的的组组成成分。成成分。B B)是是植植物物生生命命活活动动调调节节者者,参参与与酶酶的的活活动动。有有K K、MgMg、CuCu、ZnZn、MnMn、FeFe、MgMg、MoMo、CaCa、ClCl、NiNi。如如:钾钾是是60多多种种酶酶的的辅辅助助因因子。子。C C)起起电电化化学学
7、作作用用,即即胶胶体体的的稳稳定定和和电电荷荷中中和和等等。CaCa、MnMn、FeFe、S S、NaNa如:如:铁铁在呼吸、光合等方面的氧化还原过程中起着重要作用。在呼吸、光合等方面的氧化还原过程中起着重要作用。D D)作为细胞信号转导的第二信使。作为细胞信号转导的第二信使。如:钙如:钙1)1)氮的生理作用(被称为氮的生理作用(被称为生命元素生命元素)A A)N N是是建建造造植植物物体体的的结结构构物物质质和和调调节节物物质质。如如:核核酸酸(DNADNA、RNARNA)、蛋蛋白白质质(包包括括酶酶)、磷磷脂脂、叶叶绿绿素素、光光敏敏色色素素、维维生生素素B B、IAAIAA、CTKCTK
8、、生生物物碱碱等等都都含含有有N N,这这些些物物质质有有些些是是生生物物膜膜、细细胞胞质质、细细胞胞核核的的结结构构物物质质,有有些些是是调调节节生生命命活活动动的的生生理理活性物质。活性物质。B B)N为为植植物物体体进进行行能能量量代代谢谢、物物质质代代谢谢及及各各种种生生理理活活动动所所必必需需。例例如如,N N是是参参与与物物质质和和能能量量代代谢谢的的ADPADP、ATPATP、CoACoA、CoQCoQ、FADFAD、FMNFMN、NADNAD+、NADPNADP+等物质的组分。等物质的组分。植物吸收的氮素主要是植物吸收的氮素主要是无机态氮无机态氮,即,即铵态氮和硝态铵态氮和硝态
9、氮氮,也可以吸收利用有机态氮,如尿素等。,也可以吸收利用有机态氮,如尿素等。当氮肥供应充分时当氮肥供应充分时,植物叶大而鲜绿,叶片功能期延,植物叶大而鲜绿,叶片功能期延长,分枝(分蘖)多,营养体壮健,花多,产量高。长,分枝(分蘖)多,营养体壮健,花多,产量高。氮肥过多时,氮肥过多时,叶色深绿,营养体徒长,细胞质丰富而叶色深绿,营养体徒长,细胞质丰富而壁薄,易受病虫侵害,易倒伏,抗逆能力差,成熟期延壁薄,易受病虫侵害,易倒伏,抗逆能力差,成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥,还是有好处的。迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥,还是有好处的。植株缺氮时,植株缺氮时,植株矮小,叶小色淡或发红(氮少,
10、用植株矮小,叶小色淡或发红(氮少,用于形成氨基酸的糖类也少,余下较多的糖类形成较多花于形成氨基酸的糖类也少,余下较多的糖类形成较多花色素苷),分枝(分蘖)少,花少,籽实不饱满,产量色素苷),分枝(分蘖)少,花少,籽实不饱满,产量低。低。小麦缺氮小麦缺氮苹果缺氮苹果缺氮马铃薯缺氮马铃薯缺氮菜豆缺氮菜豆缺氮2)磷生理作用磷生理作用:磷脂和核酸的组分,参与生物膜、细胞质和细胞核磷脂和核酸的组分,参与生物膜、细胞质和细胞核磷脂和核酸的组分,参与生物膜、细胞质和细胞核磷脂和核酸的组分,参与生物膜、细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分。的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分。的构成。所
11、以磷是细胞质和细胞核的组成成分。的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分。磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如如如如ATPATP、FMNFMN、NADNAD+、NADPNADP+和和和和CoACoA等等等等)在新陈代谢中占有在新陈代谢中占有在新陈代谢中占有在新陈代谢中占有极其重要的地位,极其重要的地位,极其重要的地位,极其重要的地位,磷在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要磷在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要磷在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要磷在糖类代谢、蛋白质
12、代谢和脂肪代谢中起着重要的作用。的作用。的作用。的作用。磷磷通常磷呈正磷酸盐(通常磷呈正磷酸盐(HPO42-或或H2PO4-)形式被植物吸收。形式被植物吸收。磷大部分成为有机物,有一部分仍保持无机物形式。磷大部分成为有机物,有一部分仍保持无机物形式。磷以磷以磷酸根形式存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、磷酸根形式存在于糖磷酸、核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、植酸等中。植酸等中。施磷能促进各种代谢正常进行,植株生长发育良好,施磷能促进各种代谢正常进行,植株生长发育良好,同时提高作物的抗寒性及抗旱性,提早成熟。由于磷与糖同时提高作物的抗寒性及抗旱性,提早成熟。由于磷与糖类、蛋白质和脂肪的代谢和三者相
13、互转变都有关系,所以类、蛋白质和脂肪的代谢和三者相互转变都有关系,所以不论栽培粮食作物、豆类作物或油料作物都需要磷肥。不论栽培粮食作物、豆类作物或油料作物都需要磷肥。缺磷时,生长缓慢,叶小,分枝或分蘖减少,植株矮缺磷时,生长缓慢,叶小,分枝或分蘖减少,植株矮小。叶色暗绿,某些植物叶子有时呈红色或紫色小。叶色暗绿,某些植物叶子有时呈红色或紫色,开花、开花、成熟延迟,产量降低,抗性减弱。成熟延迟,产量降低,抗性减弱。磷过多,易产生缺磷过多,易产生缺磷过多,易产生缺磷过多,易产生缺ZnZn症。症。症。症。白菜缺磷白菜缺磷油菜缺磷油菜缺磷玉米缺磷玉米缺磷大麦缺磷大麦缺磷3)钾的生理作用)钾的生理作用钾
14、钾是是很很多多酶酶的的活活化化剂剂,是是40多多种种酶酶的的辅辅助助因因子子;调调节节水水分分代代谢谢,K+在在细细胞胞中中是是构构成成渗渗透透势势的的重重要要成成分分,调调节节气气孔孔开开闭闭、蒸蒸腾腾;促促进进能能量量代代谢谢,作作为为H+的的对对应应离离子子,向向膜膜内内外外转转移移,参参与与光光合合磷磷酸酸化化、氧化磷酸化。氧化磷酸化。钾盐在水中解离出钾离子(钾盐在水中解离出钾离子(K+),),进入根部。进入根部。钾在植物中几乎都呈离子状态。钾在植物中几乎都呈离子状态。钾供应充分时,钾供应充分时,糖类合成加强,纤维素和木糖类合成加强,纤维素和木质素含量提高,茎秆坚韧,抗倒伏。由于钾能促
15、质素含量提高,茎秆坚韧,抗倒伏。由于钾能促进糖分转化和运输,使光合产物迅速运到块茎、进糖分转化和运输,使光合产物迅速运到块茎、块根或种子,促进块茎、块根膨大,种子饱满,块根或种子,促进块茎、块根膨大,种子饱满,故栽培马铃薯、甘薯、甜菜等作物时施用钾肥,故栽培马铃薯、甘薯、甜菜等作物时施用钾肥,增产显著。增产显著。钾不足时,钾不足时,植株茎秆柔弱易倒伏,抗旱性和植株茎秆柔弱易倒伏,抗旱性和抗寒性均差;叶色变黄,逐渐坏死。由于钾能移抗寒性均差;叶色变黄,逐渐坏死。由于钾能移动到嫩叶,缺绿开始在较老的叶,后来发展到植动到嫩叶,缺绿开始在较老的叶,后来发展到植株基部,也有叶缘枯焦,叶子弯卷或皱缩起来。
16、株基部,也有叶缘枯焦,叶子弯卷或皱缩起来。N、P、K的缺素症的缺素症矿质矿质矿质矿质1.swf1.swf4、钙、钙构成细胞壁构成细胞壁。钙钙与与可可溶溶性性的的蛋蛋白白质质形形成成钙钙调调素素(calmodulin,简简称称CaM)。CaM和和Ca2+结结合合,形形成成有有活活性性的的Ca2+CaM复复合合体体,起起“第二信使第二信使”的作用。的作用。缺钙典型症状:顶芽、幼叶呈淡绿色缺钙典型症状:顶芽、幼叶呈淡绿色,叶尖出现钩状叶尖出现钩状,随后坏死。缺素症状首随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎幼叶和果实等器官上。先表现在上部幼茎幼叶和果实等器官上。蕃茄缺钙蕃茄缺钙白菜缺钙白菜缺钙5、镁、镁
17、叶叶绿绿素素的的组组成成成成分分之之一一。缺缺乏乏镁镁,叶叶绿绿素素即即不不能能合合成成,叶叶脉脉仍仍绿绿而而叶叶脉脉之之间间变黄。变黄。许多酶的活化剂许多酶的活化剂。6、硫硫含含硫硫氨氨基基酸酸和和磷磷脂脂的的组组分分,蛋蛋白白质质、生物膜生物膜硫也是硫也是CoA、Fd的成分之一。的成分之一。硫不足时,蛋白质含量显著减少,叶色硫不足时,蛋白质含量显著减少,叶色黄绿,植株矮小。黄绿,植株矮小。铁铁叶绿素合成所必需。叶绿素合成所必需。Fd的组分。因此,的组分。因此,参与光合作用。缺铁时,由幼叶脉间失绿黄化,参与光合作用。缺铁时,由幼叶脉间失绿黄化,但叶脉仍为绿色;严重时整个新叶变为黄白色。但叶脉
18、仍为绿色;严重时整个新叶变为黄白色。硼硼促促进进糖糖分分在在植植物物体体内内的的运运输输。促促进进花花粉萌发和花粉管生长。粉萌发和花粉管生长。缺缺硼硼时时,甘甘蓝蓝型型油油菜菜“花花而而不不实实”,甜甜菜菜“心心腐腐病病”锰锰在在光光合合作作用用方方面面,水水的的裂裂解解需需要要锰锰参参与与。缺缺锰锰时时,叶叶绿绿体体结结构构会会破破坏坏、解解体体。叶叶片片脉脉间间失绿,有坏死斑点。失绿,有坏死斑点。锌锌色色氨氨酸酸合合成成酶酶的的组组分分,催催化化吲吲哚哚与与丝丝氨氨酸酸成成色氨酸。玉米色氨酸。玉米“花白叶病花白叶病”,果树,果树“小叶病小叶病”。铜铜参参与与氧氧化化还还原原过过程程。光光合
19、合电电子子传传递递链链中中的的电电子子传传递递体体质质体体蓝蓝素素的的组组分分。禾谷类禾谷类“白瘟病白瘟病”,果树,果树“顶枯病顶枯病”钼钼钼钼的的生生理理功功能能突突出出表表现现在在氮氮代代谢谢方方面面。钼是硝酸还原酶和固氮酶的成分。钼是硝酸还原酶和固氮酶的成分。氯氯氯氯在在光光合合作作用用水水裂裂解解过过程程中中起起着着活活化化剂的作用,促进氧的释放。剂的作用,促进氧的释放。镍镍镍镍是是近近年年来来发发现现的的植植物物生生长长所所必必需需的的微微量量元元素素。镍镍是是脲脲酶酶的的金金属属成成分分,脲脲酶酶的作用是催化尿素水解。的作用是催化尿素水解。白菜缺锰白菜缺锰白菜缺铁白菜缺铁蕃茄缺硼蕃
20、茄缺硼小麦缺铜小麦缺铜(2 2)化学分析诊断法)化学分析诊断法(3 3)加入)加入诊断法诊断法3作物缺乏矿质元素的诊断(1)病症)病症诊断法诊断法植物缺乏矿质元素的病征检索表植物缺乏矿质元素的病征检索表病病征征缺缺乏乏元元素素A、老叶病征老叶病征B、病征常遍布整株,基部叶片干焦和死亡病征常遍布整株,基部叶片干焦和死亡C、植物浅绿,基部叶片黄色,干燥时呈褐色,茎部而细植物浅绿,基部叶片黄色,干燥时呈褐色,茎部而细氮氮C、植株深绿,常呈红或紫色,基部叶片黄色,干燥时暗绿,茎短而细植株深绿,常呈红或紫色,基部叶片黄色,干燥时暗绿,茎短而细磷磷B、病征常限于局部,基部叶片不干焦但杂色或缺绿,叶缘杯状卷
21、起或卷皱病征常限于局部,基部叶片不干焦但杂色或缺绿,叶缘杯状卷起或卷皱C、叶杂色或缺绿,有时呈红色,有坏死斑点,茎细叶杂色或缺绿,有时呈红色,有坏死斑点,茎细镁镁C、叶杂色或缺绿,在叶脉间或叶尖和叶缘有坏死小斑点,茎细叶杂色或缺绿,在叶脉间或叶尖和叶缘有坏死小斑点,茎细钾钾C、坏死斑点大而普遍出现于叶脉间,最后出现于叶脉,叶厚,茎短坏死斑点大而普遍出现于叶脉间,最后出现于叶脉,叶厚,茎短锌锌A、嫩叶病征嫩叶病征B、顶芽死亡,嫩叶变形和坏死顶芽死亡,嫩叶变形和坏死C、嫩叶初呈钩状,后从叶尖和叶缘向内死亡嫩叶初呈钩状,后从叶尖和叶缘向内死亡钙钙C、嫩叶基部浅绿,从叶基起枯死,叶捻曲嫩叶基部浅绿,从
22、叶基起枯死,叶捻曲硼硼B、顶芽仍活但缺绿或萎蔫,无坏死斑点顶芽仍活但缺绿或萎蔫,无坏死斑点C、嫩叶萎蔫,无失绿,茎尖弱嫩叶萎蔫,无失绿,茎尖弱铜铜C、嫩叶不萎蔫,有失绿嫩叶不萎蔫,有失绿D、坏死斑点小,叶脉仍绿坏死斑点小,叶脉仍绿锰锰D、无坏死斑点无坏死斑点E、叶脉仍绿叶脉仍绿铁铁E、叶脉失绿叶脉失绿硫硫第二节第二节植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收1 1 生物膜的结构与特性生物膜的结构与特性膜的特性:膜的特性:质膜对各种物质具有质膜对各种物质具有选择透性选择透性。膜对。膜对水的透性最大,水可以自由通过;越容易溶解于水的透性最大,水可以自由通过;越容易溶解于脂质的物质,透性越大。
23、脂质的物质,透性越大。膜的基本成分膜的基本成分:蛋白质、脂质和糖。:蛋白质、脂质和糖。蛋白质约占蛋白质约占30%40%,脂质约占,脂质约占40%60%,糖类,糖类10%20%。膜内蛋白质是糖蛋白、脂蛋白等,它们起。膜内蛋白质是糖蛋白、脂蛋白等,它们起着结构、运输及传递信息等方面的作用。脂质的着结构、运输及传递信息等方面的作用。脂质的主要成分是磷脂,包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇主要成分是磷脂,包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。磷脂是各种膜的胺,磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。磷脂是各种膜的骨架,可能有调控细胞多种功能的作用骨架,可能有调控细胞多种功能的作用膜的结构膜的结构(struct
24、ureofmembrane)膜是流动的,膜是流动的,膜在较高温度下,呈液相状态;在低温下膜在较高温度下,呈液相状态;在低温下即转变为固相状态。即转变为固相状态。生物膜结构的生物膜结构的流动镶嵌模型流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel),基本特基本特点是:点是:膜一般是由磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成。膜一般是由磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成。磷磷脂分子的亲水性头部位于膜的表面,疏水性尾部在膜的内脂分子的亲水性头部位于膜的表面,疏水性尾部在膜的内部。膜上的蛋白质有些是与膜的外表面相连,称为部。膜上的蛋白质有些是与膜的外表面相连,称为外在蛋外在蛋白白(extrinsicprotein),
25、),亦称亦称周围蛋白周围蛋白(peripheralprotein););有些是镶嵌在磷脂之间,甚至穿透膜的内外表有些是镶嵌在磷脂之间,甚至穿透膜的内外表面,称为面,称为内在蛋白内在蛋白(intrinsicprotein),),亦称亦称整合蛋白整合蛋白(integralprotein)。由于蛋白质在膜上的分布不均匀,。由于蛋白质在膜上的分布不均匀,膜的结构不对称,膜的结构不对称,部分蛋白质与多糖相连。部分蛋白质与多糖相连。膜脂和膜蛋白膜脂和膜蛋白是可以运动的。膜厚是可以运动的。膜厚710nm。2 2植物细胞吸收溶质的方式植物细胞吸收溶质的方式1 1)离子通道运输(扩散作用,属被动吸收)离子通道运
26、输(扩散作用,属被动吸收)2 2)载体运输(主动吸收)载体运输(主动吸收)3 3)离子泵运输(主动吸收)离子泵运输(主动吸收)4 4)胞饮作用胞饮作用:物质吸附在质膜上,然后通过:物质吸附在质膜上,然后通过膜的内折而转移到细胞内的过程。膜的内折而转移到细胞内的过程。被动吸收:被动吸收:概念概念:被动吸收指由于扩散作用或其他物被动吸收指由于扩散作用或其他物理过程而进行的吸收,是不消耗代谢能量的理过程而进行的吸收,是不消耗代谢能量的吸收过程,亦称非代谢吸收。吸收过程,亦称非代谢吸收。扩散作用扩散作用:分了或离子沿着化学势或电化分了或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。学势梯度转移的现象。杜南平
27、衡杜南平衡:细胞内的可扩散负离子和正离:细胞内的可扩散负离子和正离子浓度的乘积等于细胞外可扩散正、负离子子浓度的乘积等于细胞外可扩散正、负离子浓度乘积时的平衡,叫杜南浓度乘积时的平衡,叫杜南(道南道南)平衡。平衡。NaNa1 1+ClCl1 1-NaNa0 0+ClCl0 0-。主动吸收:主动吸收:概念:概念:主动吸收主动吸收是指细胞利用呼吸释放的能量作功而逆着电化学势梯度吸收离子的过程。1 1)离子通道运输离子通道运输2 2)载体运输载体运输载体学说载体学说载体学说载体学说经通道或载体转运的动力学分析经通道或载体转运的动力学分析注意:载体蛋白与载体学说中的载体的区别。注意:载体蛋白与载体学说
28、中的载体的区别。载体蛋白是膜内的内在蛋白,载体在膜内是载体蛋白是膜内的内在蛋白,载体在膜内是可移动的。可移动的。载体需与载体需与ATP结合,对离子有专一性的结合结合,对离子有专一性的结合部位,具有很强的识别能力。在膜外侧能与部位,具有很强的识别能力。在膜外侧能与相应的离子结合,到达膜内侧又能释放离子。相应的离子结合,到达膜内侧又能释放离子。支持载体学说的两个事实:饱和效应和离子支持载体学说的两个事实:饱和效应和离子之间的竟争现象。之间的竟争现象。3 3)离子泵运输(质子泵和钙泵)离子泵运输(质子泵和钙泵)共转运共转运3、胞饮作用、胞饮作用物质吸附在质膜上,然后通过膜的内折物质吸附在质膜上,然后
29、通过膜的内折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程,称为胞饮作用程,称为胞饮作用(pinocytosis)。第三节第三节植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收1 1 吸收部位:吸收部位:叶片叶片根系根系根毛区为主根毛区为主2 2 植物吸收矿质元素的特点植物吸收矿质元素的特点 1 1)对水分和盐分的相对吸收;)对水分和盐分的相对吸收;2 2)选择性吸收;)选择性吸收;3 3)单盐毒害、离子对抗和)单盐毒害、离子对抗和平衡溶液。平衡溶液。2 2)对离子的吸收具有选择性;)对离子的吸收具有选择性;离子的选择吸收还表现在对同一种盐的阴、阳离子吸收的差异上,如(NH4)
30、2SO4、NH4Cl、KCl、K2SO4等溶液中,吸收的阳离子多于吸收的阳离子多于阴离子,使溶液酸度增加,这类盐称为阴离子,使溶液酸度增加,这类盐称为生理生理酸性盐酸性盐;相反,NaNo3、Ca(NO3)2等盐溶液中,吸收的阴离子多于阳离子,使溶液呈碱吸收的阴离子多于阳离子,使溶液呈碱性,这类盐称为性,这类盐称为生理碱性盐生理碱性盐;而有些盐类如:NH4NO3、KNO3等,吸收的阴阳离子的速率吸收的阴阳离子的速率相等,不改变周围介质的相等,不改变周围介质的pH,故称之为故称之为生生理中性盐。理中性盐。由于植物对离子具有选择吸收性,如由于植物对离子具有选择吸收性,如在某土壤上长期种植某种单一的植
31、物或在某土壤上长期种植某种单一的植物或施用单一的一种化学肥料,都会造成土施用单一的一种化学肥料,都会造成土壤的单离子毒害。土壤变酸、变碱或引壤的单离子毒害。土壤变酸、变碱或引起缺素症等。水培时需起缺素症等。水培时需10-15d换液一次。换液一次。3 3)单盐毒害、离子颉颃及平衡溶液;)单盐毒害、离子颉颃及平衡溶液;将植物培养在单盐溶液中,即使是必须元素,植物将受到毒害而死亡。这种溶溶液液中中只只存存在在一一种种离离子子而而对对植植物物起有害作用现象称为单盐毒害起有害作用现象称为单盐毒害(toxicityofsinglesalt)在发生单盐毒害的溶液中,加入少量其他离子,则会减弱或消除这种毒害现
32、象。离离子子间间相相互互消消除除毒毒害害现现象象称称为离子拮抗作用为离子拮抗作用(icenantagonism)。在培养植物时,各矿质元素按一定比例配制成混合液,才能使植物生长良好,这种对对植植物物生生长长有有良良好好作作用用而而无无毒毒害害的的溶溶液液称称为为平平衡衡溶溶液液(balancedsolution)。土壤溶液一般是平衡溶液。3 3 根部对溶液中矿质元素的吸收过程根部对溶液中矿质元素的吸收过程1)养分向根部迁移)养分向根部迁移截获:截获:根系在生长过程中直接接触养分而获称,根系在生长过程中直接接触养分而获称,N,P,K占占9%以下以下质流:质流:同蒸腾液流把养分带向根部同蒸腾液流把
33、养分带向根部扩散:扩散:近根处浓度低而远根处养分高,形成了化学势近根处浓度低而远根处养分高,形成了化学势梯度。梯度。2)根部吸收养分需经过的步骤:)根部吸收养分需经过的步骤:第一步:离子吸附在根细胞表面:第一步:离子吸附在根细胞表面:根部细胞在吸收离根部细胞在吸收离子的过程中也进行着离子的吸附与解吸附,并总有一部子的过程中也进行着离子的吸附与解吸附,并总有一部分离子被置换。分离子被置换。第二步:离子进入根内部,有两种途径:第二步:离子进入根内部,有两种途径:质外体途径质外体途径和共质体途径和共质体途径。离子是如何从木质部薄壁细胞释放到管。离子是如何从木质部薄壁细胞释放到管囊细胞的呢?有两种意见
34、:一种是囊细胞的呢?有两种意见:一种是被动扩散,被动扩散,另一种是另一种是主动过程。主动过程。离子被吸附在根系细胞的表面离子被吸附在根系细胞的表面3 3 影响根部吸收矿物质的因素影响根部吸收矿物质的因素1 1)温度温度:过低、过高都不利过低、过高都不利。如温度过低,代谢。如温度过低,代谢弱,能量不足,主动吸收慢;胞质粘性增大,离弱,能量不足,主动吸收慢;胞质粘性增大,离子进入困难。其中以对钾和硅的吸收影响最大。子进入困难。其中以对钾和硅的吸收影响最大。2 2)通气状况)通气状况:影响呼吸作用。影响呼吸作用。3 3)溶液浓度)溶液浓度:过低、过高都不利。过低、过高都不利。4)pH值:值:一般作物
35、生育最适的一般作物生育最适的pH值是值是6-7。在土壤溶液碱性的反。在土壤溶液碱性的反应加强时,应加强时,Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态,能被植物利用的量极呈不溶解状态,能被植物利用的量极少。在酸性环境中少。在酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解,但植物来不及吸收易被等溶解,但植物来不及吸收易被雨水淋失,易缺乏。而雨水淋失,易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大,植物受害。的溶解度加大,植物受害。4 4 根外营养根外营养4.1 4.1 植物根外营养的吸收特点植物根外营养的吸收特点 A A)根根外外营营养养的的主主要要器器官官为为叶叶片片,故故又又称称为为叶叶片片营养营养;B B)营营养养物物
36、质质可可经经气气孔孔或或角角质质层层进进入入叶叶内内,并并经经胞胞壁壁中中的的外外连连丝丝抵抵达达质质膜膜,再再进进入入细细胞胞,最最后后到到达叶脉韧皮部。达叶脉韧皮部。外外连连丝丝:是是叶叶片片表表皮皮细细胞胞通通道道,它它从从角角质质层层的的内侧延伸到表皮细胞的质膜。内侧延伸到表皮细胞的质膜。4.2 4.2 根外施肥的优点根外施肥的优点 A A)在在生生育育后后期期根根部部吸吸肥肥能能力力衰衰退退时时或或营营养养临界期时,可根外施肥补充营养;临界期时,可根外施肥补充营养;B B)某某些些肥肥料料(如如磷磷肥肥)易易被被土土壤壤固固定定而而根根外施肥无此现象,且用量少;外施肥无此现象,且用量
37、少;C C)补补充充植植物物缺缺乏乏的的微微量量元元素素,用用量量省省、见见效快。效快。第四节第四节植物氮代谢植物氮代谢1 1 植物的硝酸盐还原植物的硝酸盐还原1.1 1.1 植物硝酸盐还原的主要过程植物硝酸盐还原的主要过程 A)A)硝酸还原硝酸还原 HNOHNO3 3 HNO HNO2 2 B)B)亚硝酸还原亚硝酸还原 HNOHNO2 2 NHNH3 3 1.2 1.2 植物硝酸盐还原的主要特点植物硝酸盐还原的主要特点1 1)发发生生反反应应的的细细胞胞器器(硝硝酸酸还还原原在在细细胞胞质质;亚硝酸还原在叶绿体亚硝酸还原在叶绿体););2 2)参与反应的酶种类及其性质;参与反应的酶种类及其性
38、质;诱诱导导酶酶:又又称称适适应应酶酶,指指植植物物体体内内本本来来不不含含有有,但但在在特特定定外外来来物物质质的的诱诱导导下下可可以以生生成成的的酶酶。如如硝硝酸酸还还原原酶酶可可为为NONO3 3-所所诱诱导。导。3 3)与光合作用的关系与光合作用的关系。2植物的氨同化植物的氨同化2.1植物氨同化的主要方式植物氨同化的主要方式1)还原氨基化还原氨基化:氨与:氨与-酮酸结合生成氨基酸;酮酸结合生成氨基酸;2)氨氨基基交交换换作作用用:一一种种氨氨基基酸酸的的氨氨基基转转到到一一种种酮酸上形成另一种氨基酸和酮酸;酮酸上形成另一种氨基酸和酮酸;3)氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸化化:氨氨与与二二氧氧化化
39、碳碳、ATP结结合合形形成氨甲酰磷酸;成氨甲酰磷酸;4)酰胺化作用酰胺化作用:氨与氨基酸结合形成酰胺。:氨与氨基酸结合形成酰胺。2.2植物氨同化的生理意义植物氨同化的生理意义1)解除氨毒;解除氨毒;2)形成新的物质(如形成新的物质(如氨基酸氨基酸等);等);3)酰酰胺胺化化得得到到的的谷谷氨氨酰酰胺胺和和天天冬冬酰酰胺胺在在植物体内氨不足时可释放出氨。植物体内氨不足时可释放出氨。3生物固氮(生物固氮(biologicalnitrogenfixation)某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程,称为生物固氮氮化合物的过程,称为生物固氮。分子氮被
40、固定为氨的总反应式如下:分子氮被固定为氨的总反应式如下:固氮酶复合物固氮酶复合物N2+8e-+8H+16ATP2NH3+H2+16ADP+16Pi第五节第五节矿物质在植物体内的运输矿物质在植物体内的运输1矿物质运输的形式、途径和速度矿物质运输的形式、途径和速度1.1矿物质运输的形式矿物质运输的形式金属离子:金属离子:以离子状态运输以离子状态运输P:主要以正磷酸根离子向上运输主要以正磷酸根离子向上运输N:主要以氨基酸和酰胺形式向上运输,少量主要以氨基酸和酰胺形式向上运输,少量以硝酸根离子运输以硝酸根离子运输S:主要以硫酸根离子向上运输主要以硫酸根离子向上运输 1.2矿物质运输的途径矿物质运输的途
41、径1)根部吸收的矿质元素主要通过木质部向上运输;根部吸收的矿质元素主要通过木质部向上运输;2)叶片吸收的矿质元素的上行和下行运输都以韧叶片吸收的矿质元素的上行和下行运输都以韧皮部为主;木质部中的矿质元素可横向运输到皮部为主;木质部中的矿质元素可横向运输到韧皮部,韧皮部中的矿质元素也可横向运输到韧皮部,韧皮部中的矿质元素也可横向运输到木质部。木质部。矿质元素在植物体内的矿质元素在植物体内的运输速率运输速率约为约为30-100 30-100 cmhcmh-1-1。2矿物质在植物体内的分布矿物质在植物体内的分布2.1可再利用元素可再利用元素以离子或不稳定化合物形式存在,可转移以离子或不稳定化合物形式
42、存在,可转移至其他部位循环利用,如至其他部位循环利用,如N、P、Mg、K、Zn等,其中以等,其中以N、P最为典型。当植物缺乏这类元最为典型。当植物缺乏这类元素时,它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部素时,它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部位,从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛部位,位,从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛部位,所以衰老的叶片出现相应的缺素症。所以衰老的叶片出现相应的缺素症。2.2不可再利用元素不可再利用元素以难溶解的稳定化合物形式存在,以难溶解的稳定化合物形式存在,难以循环利用,如难以循环利用,如Ca、B、Cu、Mn、S、Fe,其中以其中以Ca最为典型。这些元素在老最为典型。这些元素在
43、老叶中的含量高于幼叶中的含量,缺乏这叶中的含量高于幼叶中的含量,缺乏这些元素,幼叶或新生组织会表现出相应些元素,幼叶或新生组织会表现出相应的缺素症。的缺素症。第六节第六节 作物合理施肥的生理基础作物合理施肥的生理基础1 1 作物的需肥规律作物的需肥规律不同作物或同一作物不同时期需肥量不同,不同作物或同一作物不同时期需肥量不同,不同作物需肥形态不同。不同作物需肥形态不同。(营养最大效率期:生殖生长时期)(营养最大效率期:生殖生长时期)2 2 追肥的指标追肥的指标1 1)形态指标(相貌、叶色)形态指标(相貌、叶色)2)生理指标)生理指标植株缺肥不缺肥,也可以根据植株内部植株缺肥不缺肥,也可以根据植株内部的生理状况去判断。的生理状况去判断。(1)叶片营养元素叶片营养元素(叶片分析最好与土(叶片分析最好与土壤分析结合起来)。壤分析结合起来)。(2)酰胺酰胺(3)酶活性酶活性3、发挥肥效的措施、发挥肥效的措施1)适当灌溉适当灌溉2)适当深耕适当深耕3)改善施肥方式改善施肥方式
限制150内