礦質(zhì)和氮素營養(yǎng)植物生理學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)

礦質(zhì)營養(yǎng)(mineralnutrition是指植物對礦質(zhì)元素的吸收、運輸與同化的過程?；曳衷?asht)也稱礦質(zhì)元素干燥植物材料燃燒剩余一些不能揮發(fā)的物質(zhì),稱為灰分元素。.需元素essential):是指在植物完生活史起著不可替代的直接生理作用不可缺少的元素。.大元(majorelemen:在物體內(nèi)含量較占植物體干重達.1%以的元素包C、、ON、、、、Mg等九種元素。微量元素(t,microelement)植體內(nèi)含量甚微,占植物體干重達.01%下,稍多即會發(fā)生毒害的元素。它包括FeMn、、、B、Mo、、等八種元素。.有元素element):也有益元素。指對植物生長表現(xiàn)有益作,能部分代替某一必需元素的作用,減緩缺素癥的元,、、等水培法watercultmethod):也稱溶液培養(yǎng)法栽培法,是含有植物所需的全部或部分營養(yǎng)元素、并具有適宜溶液中培養(yǎng)植物的方法。砂培法sandculture:稱砂基培養(yǎng)法洗的石英砂或玻璃等惰性物質(zhì)的支持中加入營養(yǎng)液培養(yǎng)植物的方法。氣栽法:將植物根系置于營養(yǎng)液霧氣中培養(yǎng)植物的方法。營膜技(filmtechnique):是種營養(yǎng)液循環(huán)的液體栽培系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過讓流動的薄層營養(yǎng)液流經(jīng)栽培槽中的植物根系來栽培植物。離的被動吸(ionpassiveabsorption):是細胞通過擴散作用或其他物理過程而進行的礦物質(zhì)吸也稱非代謝吸收。離的主動吸(ionactive):細利用呼吸釋放的能量電化學(xué)勢梯度吸收礦質(zhì)元素的過程。單鹽毒(toxicitysinglesalt):植物培養(yǎng)在單種鹽溶液中所引起的毒害現(xiàn)象鹽毒害無論是營養(yǎng)元素或非營養(yǎng)元素都可發(fā),而且在溶液濃度很稀時植物就會受。離對(:也離子拮,就是在發(fā)生單鹽毒害的溶液中加入少量價不同的其他金屬離子,即能減輕或消除這種單鹽毒,子之間的這種作用稱為離子對抗。平衡溶(balance)將植物必需的各種元按一定比例濃度配成混合溶液對植物生長發(fā)育有良好作用而無毒害的溶叫平衡溶液。生酸性(physiologicallysalt:植根系從溶液中有選擇地吸離子后使溶液酸度增加的鹽類。NH4,根對NH+4收多于-4,于H+行交換吸附導(dǎo)致溶液變這種鹽類叫生理酸性鹽。理堿性(physiologically):植根系從溶液中有選擇地吸收離子后使溶液酸度減低的鹽類。如NaNO3根系對吸多于由于NO-3OH-HCO-3行交換吸附導(dǎo)致溶液升高,種鹽類叫生理堿性鹽。生理中性(salt):對N植吸收其陰離子與陽離子的量幾乎相等,改變周圍介質(zhì)的值故稱這類鹽為生理中性鹽。胞飲作用):吸在膜上的物,過膜的內(nèi)折而轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)以攫取物質(zhì)的過程。表自由空(AFS):指植物自由空間的體積占組織總體積的百分數(shù)。豌豆、大豆、小麥等植物根的表觀自由空間在%14%間。葉片營養(yǎng)foliarnutrition):也稱根外營養(yǎng)是指植物地上部,尤其是葉片對礦質(zhì)元素的吸收過程。導(dǎo)酶induced:又適應(yīng)酶,指植物體內(nèi)本來不含,但在特定外來物質(zhì)的誘導(dǎo)下誘導(dǎo)生成的酶,硝酸還原酶可為NO-3誘導(dǎo)生成。

可再利用元素t)也參與循環(huán)元素某些元素進入植物地上部分以后,仍離子狀態(tài)或形成不穩(wěn)定的化合物,可斷分解放出的離子又轉(zhuǎn)移到其他器官中去可反復(fù)被利稱這些元素為可再利用元,:N、。還氨基化作用(:原氨直接使酮酸氨基化而形成相應(yīng)氨基酸的過程。生物固氮(biologicalfixation):某些微生物把空氣的游離氮固定轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。級共運轉(zhuǎn)(primarycotransport:質(zhì)把胞質(zhì)基質(zhì)的H+向膜外出的過程又稱為原初主動運轉(zhuǎn)。它是一個質(zhì)子泵利用能量逆著化學(xué)勢梯度轉(zhuǎn)運H的過程。級共運轉(zhuǎn)(secondarycotransport):也次級主動運,以ΔμH+為驅(qū)動力的跨膜離子轉(zhuǎn)運所建立的跨膜電化學(xué)勢梯又促進了細胞對質(zhì)元素的吸,這是一種間接利用能量的方式。易化擴散(facilitateddiffusion):又稱協(xié)助擴散,小分子物質(zhì)經(jīng)膜轉(zhuǎn)運蛋白順化學(xué)勢梯度或電化學(xué)勢梯度跨膜運轉(zhuǎn)的過程。膜運轉(zhuǎn)蛋白可分為通道蛋白和載體蛋白。通蛋(protein)細胞膜中一類內(nèi)在蛋白構(gòu)成的孔道。通道蛋白可由化學(xué)方式及電化學(xué)方式激活,控制離子通過細胞膜順電化學(xué)勢梯度流動。載體蛋(carrierprotein)又稱傳遞體、透過酶輸是一種跨膜物質(zhì)運輸?shù)鞍?。載蛋白屬膜整合蛋白,它有選擇性地在膜一側(cè)與分子或子結(jié)合形成載體-物復(fù)合物,通載體蛋白構(gòu)象變化,過膜把物質(zhì)釋放到膜的另一側(cè)。轉(zhuǎn)蛋(:具有物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能的膜內(nèi)在蛋白的統(tǒng)包括通道蛋白和載體蛋白。膜片-技術(shù)(patchclamptechniquePCT):指用微電極從一小片細胞膜上獲取電子信測量通過膜的離子電流大小的技術(shù)。植物營養(yǎng)臨界期criticalofplantrition)又需肥臨界期物育期當中對礦質(zhì)元素缺乏最敏感時期稱植物營養(yǎng)臨界期。植物營養(yǎng)最大效率期maximumefficiencyperiod:又最高生產(chǎn)效率期。在作物生育期中施肥的營養(yǎng)效果最佳時期稱為營養(yǎng)最大效率期。反傳遞體(antiport):將H+轉(zhuǎn)移到膜的一側(cè)同將物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)進行跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的載體蛋白叫反向傳遞體。向傳遞體(symport):的一側(cè)與H+合的同時又與另一種分子或離子結(jié),將二者橫跨膜釋放到膜的另一側(cè)而進行跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的載體蛋叫同向傳遞體。單向傳遞體(uniport):體蛋白在膜的一側(cè)與物質(zhì)有特異性結(jié),通過載體蛋白的構(gòu)象變化順著電化學(xué)勢梯度將物質(zhì)轉(zhuǎn)移到膜的另一側(cè)白構(gòu)象變化依靠膜電位的過極化或AT分產(chǎn)生的能量。硝作用nitrification):亞酸細菌和酸細菌Nit使土壤中的氨或銨鹽氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程。反化作用():多微生尤其是各種反硝化細,土壤氧氣不足的條件下,將酸鹽還原成亞硝酸鹽,并一步把亞硝酸鹽還原為氨基游離氮的過程,其果使土壤中可利用氮消失。換吸附exchange):植細胞通過H+和分別與溶液中的陽離子和陰離子交換吸附在細胞表面的過程叫交換吸附。外連絲ectodesmata)是皮細胞的通,從角質(zhì)層的內(nèi)表面延伸到表皮細胞的質(zhì)可將胞外營養(yǎng)物質(zhì)傳送至表皮細胞內(nèi)部。

缺素癥當植物缺乏某些營養(yǎng)元素時表現(xiàn)出的特征性病癥。六、簡答題植物體內(nèi)灰分含量與植物種類器官及環(huán)境條件關(guān)系如?.一水生植物的灰分含量最低占重的1%左,而鹽生植物最高可45以上;大部分中生植物為%～15不器官之以葉子的灰分含量最依植物的不同年齡之老年的植株或部位的灰分含量大于幼年的植株或部位在分含量較高地良好的土壤中栽培的作物其灰分含量都較高。植物必需的礦質(zhì)元素應(yīng)具備哪條?.應(yīng)具備的條件:缺乏該元素植物生育發(fā)生障礙,能完成生活史。②除去該元素則表現(xiàn)專一的缺乏癥,而且這種缺乏癥是可以預(yù)防和恢復(fù)的。③元素在植物營養(yǎng)生理上應(yīng)表現(xiàn)直接的效果而不是間接的。簡述植物必需礦質(zhì)元素在植物內(nèi)的生理作用。.其生理作用表現(xiàn):①是細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成部分。是植物生命活動的調(diào)節(jié),參與酶的活動。③起電化學(xué)作用即子濃度的平衡、膠體的穩(wěn)定和電荷中和等。有些大量元素同時具備上述二三個作用,大多數(shù)微量元素只具有酶促功能。為什么把氮稱為生命元素.在植物生命活動中占據(jù)重要地,它是植物體內(nèi)許多重要化合物的如核酸DNA、RNA)、蛋白質(zhì)包括酶、磷脂、葉綠素、光敏色素、維生素BIAACTK、生堿等都含有氮。同氮也是參與物質(zhì)代謝和能代謝的、ATP、CoA、CoQ、FM、NAD+NADP+、鐵卟啉等物質(zhì)的組。上述物質(zhì)有些是生物膜、細胞質(zhì)、細胞核的結(jié)構(gòu)物質(zhì)有些是調(diào)節(jié)生命活動的生理活性物質(zhì)此氮建造植物體的結(jié)構(gòu)物,是植物體進行能量代謝、物質(zhì)代謝及各種生理活動所必需的重要元素。植物吸收礦質(zhì)元素的方式有哪?①被動吸收包括簡單擴散化散不消耗代謝能量主吸:有載體和質(zhì)子泵參與,需要消耗代謝能量。③胞飲作:是一種非選擇性物質(zhì)吸收。.Levitt出的植物主動吸收礦質(zhì)元素的四條標準是什?①轉(zhuǎn)運速度超過根據(jù)透性或電學(xué)勢梯度所推算出的速度轉(zhuǎn)已達到最終的穩(wěn)態(tài),膜兩側(cè)的電化學(xué)勢并不平衡轉(zhuǎn)運的離子或分子的量與所消耗的代謝能量之間有一定量的關(guān)系。④轉(zhuǎn)運機理一定依賴于生活細胞的活動。設(shè)計兩個實驗,明植物根系吸收礦質(zhì)元素是主動的生理程。①用放射性同位素(如32P示蹤用飼喂根系,然后用呼吸抑制劑處理根在呼吸抑

制劑處理前后測定地上部分32P含量可知呼吸被抑制,的吸收即減少測溶液培養(yǎng)植株根系對礦質(zhì)吸收量與蒸騰速率之間不成比,明根系吸收礦質(zhì)元素有選擇是主動的生理過程。簡述植物吸收礦質(zhì)元素的特點.①物根系吸收鹽分與吸收水之間不成比例。植物對鹽分和水分兩者的吸收是相對既相關(guān)又有相對獨立性植從環(huán)境中吸收營養(yǎng)離子還具有選擇性即部吸收的離子數(shù)量不與溶液中的離子濃度成比例。③植物根系在任何單一鹽分溶液中都會發(fā)生單鹽毒害。在單鹽溶液如再加入少量價數(shù)不同的他金屬離則能消除單鹽毒即子對抗。簡述根部吸收礦質(zhì)元素的過程.①通過離子吸附交換把子吸附在根部細胞表面。這一過程不需要消耗代謝吸附速度很快。②離子進入根內(nèi)部。離子由根部表面進入根內(nèi)部可通過質(zhì)外體,也可通過共質(zhì)體。質(zhì)外體運輸只限于根的內(nèi)皮層以外;子和水分只有轉(zhuǎn)入共質(zhì)體才可進入維管束。共質(zhì)體運輸是離子通過膜系(內(nèi)質(zhì)網(wǎng))和胞間連絲,從根表皮細胞經(jīng)過內(nèi)皮層進入木部子進入導(dǎo)管。離子進入導(dǎo)管可能是主動地、有選擇地從導(dǎo)管周圍薄壁細胞向?qū)Ч芘湃胍部赡苁请x子被動地隨水分的流動而進入導(dǎo)管。外界溶液的pH值根系吸收礦質(zhì)元素有何影①接影響。由于組成細胞質(zhì)的蛋白質(zhì)是兩性電解在弱酸性環(huán)境中,氨基酸帶正電荷,易于吸附外界溶液中的陰離子。在弱堿性環(huán)境,基酸帶負電荷易于吸附外界溶液中的陽離子。②間接影響。在土壤溶液堿性的反應(yīng)加強、CaMg、呈溶解狀,被植物利用的量極少。在酸性環(huán)境中、K、CaMg等溶解但物來不及吸收易被雨水沖,易缺乏而AlMn溶解度加植物會受害在酸性環(huán)境根瘤菌會死,固氮菌失去固氮能力。為什么土壤溫度過,植物吸收礦質(zhì)元素的速率下?溫度低代謝弱能量不主動吸收慢;胞質(zhì)粘性增離進入困難,溫過低對植物吸收鉀和硅酸的影響最大。舉出八種元素的一生理作用。N:葉綠素、細胞色素、膜結(jié)構(gòu)的組成部分。CoⅡ、及光合作用中間產(chǎn)物中含磷。③氣開閉受K+的調(diào)節(jié)K+也多種酶的激活劑。④Mg:綠素的組成部分酶激活劑。⑤Fe:細胞色素、鐵硫蛋白等的組成部分。Ca:細胞壁果膠質(zhì)的組成成分。Mn:參與光合放氧反應(yīng)。促進光產(chǎn)物的運用。白天和夜晚植物硝酸鹽的還原速度是否相什?植對酸鹽的還原速度白天顯著快于夜晚。這是因為白天光合作用產(chǎn)生的還原力及丙糖能促進硝酸鹽的還原。為什么土壤通氣良會影響作物對肥料的吸根系吸收肥料是種生理活,它需要能量的供應(yīng)。能量來自呼吸作用產(chǎn)生的三

磷酸腺苷。沒有氧根系的呼吸作用不能進能也就不能產(chǎn),然影響到肥料的吸收。另外當壤通氣不良時由厭氧微生物的活動,有物質(zhì)被分解并放出二氧化碳時二氧化碳不能從土壤中擴散出,量積累在土壤中,當超過一定量時也抑制根系的呼吸冷水田和低洼爛泥田中由地下水位高土壤通氣不良還生硫化()等還原性物質(zhì),些物質(zhì)可危害根的生,甚至引起爛根和死根。因此加強旱地中耕松土和水田落干曬田是增加土壤通氣、促進根系發(fā)育和肥料吸收的重要措施。噴硼為什么可以進開花結(jié)硼一種微量元素有多方面的生理功能例提高光合作用強,進糖分的運輸和分配提高植物對磷的吸收利用但其最突出的生理功能是對開花結(jié)實的促進國有些地曾出現(xiàn)過大面積的甘藍型油菜的“花而不實;出現(xiàn)過棉花的“蕾而不花”等問在生產(chǎn)上造成很大的損失。經(jīng)過噴硼,除了這些病取了較好的收。硼促進開花結(jié)實的原因在于促進花粉的發(fā)育。缺硼的植,藥和花絲萎絨氈層組織被破,粉發(fā)育不良。硼還有促進受精的作用養(yǎng)的植,粉發(fā)育好,粉管生長快受精順,受精后的子房發(fā)育正常結(jié)實率高。七、論述題硝態(tài)氮NO-3)入植物體之后是怎樣運輸如還原成(NH+4)?.植吸收NO-3后可以在根部或枝葉內(nèi)被還。在根內(nèi)及枝葉內(nèi)被還原所占的比,不同植物及環(huán)境條件而異蒼耳根內(nèi)無硝酸鹽還原吸收的可通過共質(zhì)體中徑向運輸即根的表皮→皮層→內(nèi)皮層→中柱薄壁細胞→導(dǎo),后再通過蒸騰流從根轉(zhuǎn)運到枝葉內(nèi)被還原成為氨,通過酶的催化作用形成氨基酸、蛋白。在光合細胞硝酸鹽還原為亞硝酸鹽是在硝酸還原酶催化下在細胞質(zhì)內(nèi)完成的;亞硝酸還原為氨則在亞硝酸還原酶催化下在葉綠體內(nèi)完成的酸在內(nèi)還原的量依下列順序遞大麥>日玉米>燕麥一作物在枝葉與根內(nèi)硝酸鹽還原的比,隨著NO-3供量增加而明顯高。試述植物細胞對礦質(zhì)元素的被吸收和主動吸收的機理。.被吸收是指細胞不消耗代謝,通過擴散作用或其他物理過程而進行的吸收過程。NH3等體分子可以穿過膜的脂質(zhì)雙分子以簡單擴散方式進入細胞,擴散動力是膜兩側(cè)的這些物質(zhì)的化學(xué)勢差。而帶電荷的離子不能穿過膜的脂質(zhì)雙分子層其擴散需要轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)的協(xié)助所叫協(xié)助擴散或易化擴,其散動力是這些離子在膜兩側(cè)的電化學(xué)勢差。離子通道運輸就是離子順著電化學(xué)勢梯,過質(zhì)膜上由通道蛋白構(gòu)成的圓形孔以易化擴散的方式,被動地和單方向地跨膜運輸。單向運輸載體也可以催化離子順著電化學(xué)勢梯度跨膜運輸動吸收是指細胞利用代謝能量逆著濃度梯度吸收礦質(zhì)元素的過程動收需要轉(zhuǎn)運蛋白的參與運蛋白有通道蛋白和載體蛋白之分體白又分為單向運輸載體、同向運輸載體和反向運輸載體。單向運輸載體催化分子或離子單向跨膜運輸可以是主動的也可以是被動的。質(zhì)膜上已知的單向運輸載體有e2、+Cu2+等載體。同向運輸載體在與結(jié)的時,又與另個分子或離如Cl-、NO-3、NH+4、、氨基酸、肽、蔗糖、己糖等結(jié),朝一方向運輸。反向運輸載是與H+結(jié)的同時與其他分子或離(如Na+)結(jié),者朝相反方向運輸。這兩種跨膜運輸是著電化學(xué)勢梯度進行的主動運輸過程。在這種主動運輸?shù)倪^程中能量來自于跨膜H+電化學(xué)勢梯度即質(zhì)子動(ΔH+)。而電化學(xué)勢梯度是質(zhì)子泵利用ATP的量跨膜轉(zhuǎn)運H+而建立的,這個過程叫初級主動運輸,也叫初級共運轉(zhuǎn)。利用已經(jīng)建立的質(zhì)子動力體將礦物

質(zhì)跨膜運輸?shù)倪^程叫次級主動運輸或叫次級共運轉(zhuǎn)。離子也可以通過離子質(zhì)泵和鈣)跨膜運輸。鉬為什么能提高豆科植物的產(chǎn)?給豆科植物葉面噴鉬或部施鉬都促進植株生長發(fā)育和增加產(chǎn)量據(jù)道給豆施鉬肥開花期和成熟期均提結(jié)數(shù)提高%～三莢數(shù)增多,占總莢數(shù)的25%;千重也增,可增加產(chǎn)量30～50%右?；ㄉ鷳?yīng)用.1%鉬鈉浸種可提高出苗率增加單株結(jié)莢數(shù)、百果重以及百仁降低空癟率達可增產(chǎn)44.6%左右。鉬肥能增產(chǎn)有兩方面的原:鉬是植物同化硝態(tài)氮素時的必需元素。因為硝態(tài)氮還原成氨態(tài)氮需要硝酸還原酶參加鉬是硝酸還原酶的組成成分有鉬的參加不能產(chǎn)生,所以態(tài)氮也不能還原豆科植物的根系吸收態(tài)氮,必須將它還原為氨態(tài)才能為植株所利,它來合成氨基酸和蛋白質(zhì)。②鉬是豆科植物固氮作用中的必需元素。豆科植物的根瘤中產(chǎn)生的固氮酶是一種復(fù)合酶,由兩種蛋白組成:一種叫鐵蛋白另一種叫鉬鐵蛋白蛋中除含鐵外還含鉬。在鉬供應(yīng)充分的情況下根形成快酶的活力大固的氮素也多給豆科植物提供了豐富的氮素營養(yǎng),因而促進了植株的生長發(fā),提高了產(chǎn)量。根外營養(yǎng)有什么優(yōu)?植物根外營養(yǎng)的優(yōu)點表在如下方:可以大大節(jié)約肥料量料施在土壤往往被土壤吸附固定,物不能吸收利用果噴在植株,別是用微量元素作追,的作用則大得多追及時方便果現(xiàn)某作物缺乏某營養(yǎng)元素,噴肥的方,可以很快補救。特別在作物生長后期,作物群體高大在土壤內(nèi)施肥不便時根外噴肥就方便多了③對于那些鹽漬土、冷土、板結(jié)土中的植物根生機能常受到抑制而衰,收能力很差根外噴肥在一定程度上可以改善其營養(yǎng)不良的狀態(tài)。④根外營養(yǎng),也是診斷作物缺素癥的重要方法。植物的缺素癥除可用葉子汁液進行化學(xué)速測診斷,還以用根外噴肥方法診斷。把作物分若干小區(qū)別噴施某些元素,如某小區(qū)內(nèi)癥狀消失可斷定它是由于缺乏什么營養(yǎng)元素引起的。根外營養(yǎng)雖有不少優(yōu)但只能作為一種作物補充營養(yǎng)的方它不能代替作物的基肥和按生育期進行的根部追肥。因為它的噴施量不大,效不能維持很長。根外噴肥使用的溶液濃度不能太否則容易燒苗和起器官的脫落。通常使用的濃度大量元素氮、磷、鉀)濃度以0%為宜微元素硼、錳、鐵、銅、鋅則以0.05～0.1比較合適。合理施肥增產(chǎn)的原因是什?.料是作物的糧食。合理施肥,能作物生長發(fā)育正常量增加。從植物生理方面分析,施肥增產(chǎn)的原因有如下幾方面:擴大作物的光合面積。合理增施氮、磷肥,以迅速擴大光合作用面積。②提高作物的光合能力。在葉面積相同的情況光合能力強的作,量也相應(yīng)增加。為了盡可能地提高作物的光合能,注意氮、()(K)三要素的配合施用同時還要注意適當施用一些微量元素。③延長光合作用時間。葉片壽命長,行光合作用的時間也長,累的干物質(zhì)也多單位面積產(chǎn)量必然增加缺乏肥,別是氮肥不足葉片容易早衰凋,短了光合作用時間。④促進物質(zhì)的運輸和分配。合理施用水、可以調(diào)節(jié)光合產(chǎn)物向生殖器官運輸分,作物穗大粒多花果脫落率降經(jīng)濟產(chǎn)量增加。⑤改良作物的生活環(huán)境利用秸稈還或增施有機可以改良土壤結(jié)防土壤板,進土壤

微生物活動。有了良好的土壤環(huán),物才能生長得更健壯。固氮酶有哪些特?簡生物固的機理。.固酶的特性①由蛋白和Mo-Fe蛋組成,且兩部分同時存在才有活性。②對氧很感氧壓稍高就會抑制固氮酶的固氮用,只在很低的氧化還原電位條件下能實現(xiàn)固氮過程。③具有對多種底物起作用的能力。④氨是固氮菌的固氮作用的直接產(chǎn)物N的積累會抑制固氮酶的活性。生物固氮的機:固氮是一個還原過程要有還原劑提供電子。還原1分為2分的NH3,需電子和個H+。主要電子供體有丙酮酸、NADPH等電載體有鐵氧還蛋白(