第一章 植物的水分代謝

第一章植物的水分代謝第1頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月水勢（waterpotential，

w）：指每偏摩爾體積水的化學(xué)勢（差）。用

w表示?！骋幌到y(tǒng)中水的化學(xué)勢與處于相同溫度和壓力的純水的化學(xué)勢之差，除以水的偏摩爾體積所得的商。它是水分轉(zhuǎn)移本領(lǐng)大小的指標(biāo)。純水的水勢(

w0)最大

w0=0，水溶液的水勢都為負(fù)值。溶液越濃，水勢越低。水勢的單位：帕（Pa）、巴(bar)、大氣壓(atm)。1bar=0.987atm=105Pa（帕）=0.1MPa（兆帕）

μw—μ。w

Ψw=

Vw

第2頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）滲透作用（現(xiàn)象）滲透作用（osmosis）：水分（或其他溶劑分子）從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向水勢低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象。滲透系統(tǒng)是由一個(gè)半透膜和半透膜兩側(cè)不同濃度（水勢）的溶液所組成。滲透作用是水跨膜運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力第3頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月滲透裝置滲透裝置的條件：1、具有半透膜2、半透膜兩側(cè)具有濃度差第4頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)原生質(zhì)層（質(zhì)膜、原生質(zhì)和液泡膜）可近似地看作一個(gè)半透膜。滲透性吸水是由于ψw的下降而引起細(xì)胞吸水，是含有液泡的細(xì)胞吸水的主要方式。細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原證明植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)。質(zhì)壁分離及其復(fù)原現(xiàn)象的利用。第5頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)壁分離(plasmolysis)植物細(xì)胞由于液泡失水而使原生質(zhì)體和細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象稱為質(zhì)壁分離(plasmolysis)第6頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月Figure1-2-1第7頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞壁原生質(zhì)層細(xì)胞液細(xì)胞空腔原生質(zhì)層和細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象。細(xì)胞膜液泡膜細(xì)胞質(zhì)當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)(高滲溶液），細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。第8頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)壁分離復(fù)原(deplasmolysis)把發(fā)生質(zhì)壁分離的細(xì)胞浸入水勢較高的溶液或純(蒸餾)水中，外界的水分逐漸進(jìn)入細(xì)胞，液泡變大，整個(gè)原生質(zhì)體慢慢地恢復(fù)原狀，這種現(xiàn)象叫質(zhì)壁分離復(fù)原(deplasmolysis)。第9頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)（低滲溶液），細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。質(zhì)壁分離質(zhì)壁分離復(fù)原第10頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月利用質(zhì)壁分離及其復(fù)原現(xiàn)象可以解決下列問題：確定原生質(zhì)層具有選擇透性膜的性質(zhì)判斷細(xì)胞的死活測定細(xì)胞（液）的滲透勢測定物質(zhì)進(jìn)入原生質(zhì)體的速度、原生質(zhì)的粘性第11頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）植物細(xì)胞的水勢典型植物細(xì)胞的水勢

=滲透勢+壓力勢+重力勢+襯質(zhì)勢Ψw=Ψs(Ψπ)+Ψp+Ψg+Ψm第12頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1、滲透勢（osmoticpotential，Ψs）：溶液中溶質(zhì)顆粒的存在而引起的水勢降低值。用負(fù)值表示。亦稱溶質(zhì)勢（

s）。細(xì)胞中含有大量溶質(zhì)，其溶質(zhì)勢為各溶質(zhì)勢的總和。Ψπ=Ψs=-iCRTi:解離系數(shù)，C：溶質(zhì)濃度R：氣體常數(shù)，T：絕對(duì)溫度第13頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2、壓力勢

（pressurepotential，

p）：由于細(xì)胞壁壓力的存在而增加的水勢的值。原生質(zhì)吸水膨脹，對(duì)細(xì)胞壁產(chǎn)生壓力(膨壓)，而細(xì)胞壁對(duì)原生質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反作用力，這就是細(xì)胞的壓力勢。一般為正值。初始質(zhì)壁分離時(shí)，

p=0第14頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月3、重力勢

（gravitypotential，

g）：由于重力的存在而使體系水勢增加的數(shù)值。

g的大小取決于水的高度，水的密度，重力加速度。如，水高1米時(shí)，g為0.1MPa。一般我們比較的是水分在細(xì)胞中的水平運(yùn)動(dòng)，故其通常省略不計(jì)：w＝

+p+g+Ψm＝

+p+Ψm（此式適用于有液泡的細(xì)胞）第15頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4、襯質(zhì)勢（matricpotential，

m）：細(xì)胞膠體物質(zhì)親水性和毛細(xì)管對(duì)自由水束縛而引起的水勢降低的值，以負(fù)值表示。能夠吸附水分的物質(zhì)即襯質(zhì)（如淀粉粒、蛋白質(zhì)、纖維素等），具有潛在的吸水能力，產(chǎn)生襯質(zhì)勢。干燥襯質(zhì)（例如干種子細(xì)胞）

w＝

Ψm<0（可達(dá)-100MPa）；襯質(zhì)為水分飽和時(shí)，Ψm=0第16頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月吸脹（漲）吸水親水膠體吸水膨脹的現(xiàn)象，無液泡的分生組織和干燥種子細(xì)胞、根尖莖尖分生細(xì)胞、果實(shí)和種子形成過程中靠吸脹吸水。

w＝

Ψm原理：淀粉、纖維素和蛋白質(zhì)這些親水性物質(zhì)吸水而膨脹。不同物質(zhì)分子吸脹力大小是：

蛋白質(zhì)>淀粉>纖維素>脂肪

(幾種種子對(duì)比,提問并解答)

補(bǔ)充:

第17頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月5、不同狀態(tài)細(xì)胞的水勢：（1）典型（具有液泡的）植物細(xì)胞，如薄壁細(xì)胞：Ψw=Ψs+Ψp（2）吸水達(dá)緊張狀態(tài)細(xì)胞：Ψw=0，Ψp＝-Ψs（3）初始(臨界)質(zhì)壁分離的細(xì)胞:（因Ψp=0）Ψw=Ψs=Ψ外液(外液水勢)第18頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月6、細(xì)胞中水含量與細(xì)胞體積的關(guān)系P13，圖1-3環(huán)境狀況體積細(xì)胞狀態(tài)ψpψw等滲溶液V＝1松弛狀態(tài)，臨界質(zhì)壁分離?ψp＝0ψw＝Ψ

低滲溶液V>1膨脹狀態(tài)，細(xì)胞吸水ψp增大ψp>0ψw＝Ψ

+ψp純水中V最大飽和狀態(tài)，充分膨脹ψp＝-Ψ

ψw＝0高滲溶液V<1萎縮態(tài)，失水，進(jìn)而質(zhì)壁分離Ψp=0Ψ

降低,ψw下降第19頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月水分總是由水勢高的部位向水勢低的部位運(yùn)轉(zhuǎn)，故水勢可用于判斷水分遷移的方向:1）相鄰細(xì)胞的水分轉(zhuǎn)移：水分由水勢高的細(xì)胞沿水勢梯度流向水勢低的細(xì)胞2）植物體內(nèi)的水分轉(zhuǎn)移：植株地上部分的水勢低于根系，故根系水分可向地上部分運(yùn)轉(zhuǎn)。3）土壤-植物體-大氣連續(xù)體系的水分轉(zhuǎn)移：水勢從高到低的順序是：土壤-根系-葉片-大氣，水分也按此順序遷移。三、細(xì)胞間的水分移動(dòng)第20頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1）相鄰細(xì)胞的水分轉(zhuǎn)移例題：判斷題：一個(gè)典型植物細(xì)胞的溶質(zhì)勢與其所處外界溶液的溶質(zhì)勢相等，則該細(xì)胞體積不變。

若一個(gè)典型植物細(xì)胞的Ψp＝-Ψs，將其放入某一溶液中時(shí)，則體積不變。

若細(xì)胞的Ψw＝Ψs，將其放入純水中，則體積不變。

第21頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：1mol/L蔗糖溶液的水勢與lmol／LNacl溶液的水勢是相等的。（）當(dāng)細(xì)胞吸水，體積增至最大時(shí)(細(xì)胞不再吸水時(shí))，其ψp等于：（）A．|ψw|

B．|ψS|C．|ψg|

一個(gè)充分吸水的細(xì)胞，其ψS=-0.5MPa，將該細(xì)胞放入ψS為-0.01MPa的溶液中，該細(xì)胞的體積會(huì)

，ψp會(huì)

，ψS會(huì)

。

第22頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)根系吸水分和水分向上運(yùn)輸水分在植物體內(nèi)的傳輸途徑可分緊密相連兩步：◆徑向運(yùn)輸：水從土壤至根的木質(zhì)部導(dǎo)管的過程，即根系吸水?！糨S向運(yùn)輸：由于植物主要通過根從土壤中吸收水分，所以在討論根系吸水之前，我們首先來了解土壤中水分情況:第23頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一、土壤中的水分土壤是陸生植物生長的介質(zhì)，由固、液、氣三相物質(zhì)構(gòu)成。液相即水分，按物理狀態(tài)可分為以下3種：◆重力水◆毛細(xì)管水◆束縛水第24頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二、根系吸水根系吸水的部位：根系是植物吸水的主要器官，..根尖..其中根毛區(qū)為主要的吸水區(qū)域。Why？_____1、根毛細(xì)胞壁含有豐富的果膠質(zhì)，極親水,有利于與土壤黏觸并吸水2、根毛區(qū)有發(fā)達(dá)成熟的輸導(dǎo)組織，便于水分運(yùn)輸3、根毛極大的增加了根的吸收面積應(yīng)用:移栽第25頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月RootCrossSection

第26頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)根系吸水的途徑1）質(zhì)外體途徑：水分經(jīng)細(xì)胞壁和細(xì)胞間隙等沒有細(xì)胞質(zhì)的部分移動(dòng)，不越膜，移動(dòng)快。2）共質(zhì)體途徑：水分依次從一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)經(jīng)過胞間連絲移動(dòng)到另一細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，慢。3）跨膜途徑：水分從一個(gè)細(xì)胞移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞，要經(jīng)兩次質(zhì)膜，還要通過液泡膜。第27頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)相關(guān)的概念質(zhì)外體：是一個(gè)開放性的連續(xù)自由空間，包括細(xì)胞壁、胞間隙及導(dǎo)管等。共質(zhì)體：是通過胞間連絲把無數(shù)原生質(zhì)體聯(lián)系起來形成的一個(gè)連續(xù)的整體。

胞間連絲：是穿越細(xì)胞壁、連接相鄰細(xì)胞原生質(zhì)(體)的管狀通道。（是貫穿胞壁的管狀結(jié)構(gòu)物內(nèi)的連絲微管，其兩端與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連接。）

第29頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

共質(zhì)體(symplast)－由胞間連絲把原生質(zhì)體連成的一個(gè)體系。共質(zhì)體途徑-水分通過共質(zhì)體部分的移動(dòng)過程。因共質(zhì)體運(yùn)輸要跨膜，因此運(yùn)輸阻力較大。這種穿越細(xì)胞壁、連接相鄰細(xì)胞原生質(zhì)(體)的管狀通道被稱為胞間連絲.

胞間連絲的功能：進(jìn)行相鄰細(xì)胞間物質(zhì)交換和信息傳遞。柿胚乳細(xì)胞的胞間連絲第30頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)根系吸水的動(dòng)力1.根壓根壓——靠根部水勢梯度使水分進(jìn)入中柱后沿木質(zhì)部導(dǎo)管上升的動(dòng)力稱為根壓。主動(dòng)吸水——由于植物根系本身生理活動(dòng)而引起植物吸水的現(xiàn)象，叫做植物的主動(dòng)吸水。主動(dòng)吸水的動(dòng)力是根壓證明植物根壓存在的現(xiàn)象有傷流(bleeding)和吐水(guttation)第31頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月傷流從受傷或折斷的植物組織溢出液體的現(xiàn)象。傷口流出的汁液叫傷流液(bleedingsap)。▼葫蘆科植物傷流液較多。傷流液中含有大量水分，還含有各種無機(jī)物、有機(jī)物和植物激素等。凡是能影響植物根系生理活動(dòng)的因素都會(huì)影響傷流液的數(shù)量和成分。所以，傷流液的數(shù)量和成分，可作為根系活動(dòng)能力強(qiáng)弱的生理指標(biāo)。不少傷流液是重要的工業(yè)原料，如松脂、生漆、橡膠等。傷流第32頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月松脂一般采自松科植物特別是馬尾松莖干上，生漆是采自漆樹的一種樹脂，耐酸堿，絕緣性好，是一種很好的涂料。橡膠是高分子不飽和碳?xì)浠衔?，具有高彈變形的性能。工業(yè)用的橡膠主要采自大戟科的橡膠樹。膠乳的采割與收集第33頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月吐水在土壤水分充足、空氣濕潤的環(huán)境中，植物從沒有受傷葉片的葉尖或葉緣水孔向外吐出水珠的現(xiàn)象。第34頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.蒸騰拉力由于葉片蒸騰作用而產(chǎn)生的一系列水勢梯度使導(dǎo)管中水分上升的力量稱為蒸騰拉力（transpirationpull）。被動(dòng)吸水定義：由于植物葉片蒸騰作用而引起的吸水過程稱為被動(dòng)吸水。就大多數(shù)高等植物而言，春季葉片未展開之前，以主動(dòng)吸水為主（根壓）；一旦葉片展開，蒸騰作用逐漸加強(qiáng)，便以被動(dòng)吸水為主(蒸騰)。第35頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)影響根系吸水的土壤條件1.土壤中可用水分2,土壤通氣狀況3.土壤溫度4.土壤溶液濃度第36頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）土壤中可用水分土壤水分的類型a、按物理狀態(tài)分類：毛管水、束縛水、重力水。b、能否被植物利用分類：可利用水和不可利用水。c、永久萎蔫系數(shù)指當(dāng)植物發(fā)生永久萎蔫時(shí)，土壤中存留的水分含量（以占土壤干重的百分率計(jì)）。達(dá)到永久萎蔫時(shí)土壤中所含的水分就是植物不能利用的水。第37頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）土壤通氣狀況通氣狀況良好，有利于根吸水。通氣不良，CO2增加和O2減少，導(dǎo)致呼吸降低，主動(dòng)吸水減弱。甚至產(chǎn)生無氧呼吸，產(chǎn)生、積累有毒物質(zhì)——酒精,…根受傷甚至死亡為何植物受澇反而會(huì)表現(xiàn)出缺水癥狀?第38頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）土壤溫度土壤溫度影響根系的生長和生理活動(dòng)適宜的溫度范圍內(nèi)，土壤溫度愈高，根系代謝活動(dòng)越強(qiáng)，吸水量增多。低溫下根系吸水緩慢：①水分的黏度增加，水分?jǐn)U散速度降低，細(xì)胞原生質(zhì)粘性增加，對(duì)水分阻力增大；②導(dǎo)致根呼吸速率下降根壓降低，酶鈍化，主動(dòng)吸水減弱；③長期低溫使根系生長緩慢，吸水面積減少第39頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）土壤溶液濃度根細(xì)胞水勢小于土壤水勢有利于根系吸水。若土壤溶液濃度過高（如鹽堿土），其水勢就低，甚至低于根的水勢，植物就不但不能吸水，反而會(huì)失水，導(dǎo)致“燒苗”農(nóng)業(yè)上:施肥過多或過于集中會(huì)導(dǎo)致“燒苗”第40頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月三、水分向上運(yùn)輸（一）水分在木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)乃俾蕦?dǎo)管的運(yùn)輸：3-45cm/h管胞（裸子植物）：0.6cm/h活細(xì)胞運(yùn)輸：10-3cm/h第41頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）水分沿導(dǎo)管或管胞上升的動(dòng)力1、動(dòng)力水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力：下端原動(dòng)力根壓上端原動(dòng)力蒸騰拉力中間水分子間的內(nèi)聚力及導(dǎo)管壁附著力。內(nèi)聚力學(xué)說認(rèn)為維持導(dǎo)管中水柱連續(xù)不斷的原因是水分子的內(nèi)聚力大于水柱的張力。第42頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．內(nèi)聚力學(xué)說內(nèi)聚力學(xué)說，也稱為蒸騰拉力—內(nèi)聚力—張力學(xué)說（cohesion—tensiontheory）。IrelandbotanistDixonproposedin1914.這個(gè)學(xué)說認(rèn)為導(dǎo)管內(nèi)水柱受到兩種力的作用。一個(gè)是內(nèi)聚力，就是水分子之間相互吸引的力量，可達(dá)30MPa，另一種力是張力，就是將水柱拉斷的力，是蒸騰拉力與水柱的重力相互作用所產(chǎn)生的力是蒸騰拉力向上拉水柱，重力向下拖水柱，產(chǎn)生張力，大小約為0.5~3MPa。蒸騰拉力內(nèi)聚力重力張力張力比內(nèi)聚力小，因此在蒸騰拉力作用下，不會(huì)將水柱拉斷，導(dǎo)管內(nèi)可形成連續(xù)的水柱。此外導(dǎo)管內(nèi)壁的親水物質(zhì)纖維素等，可產(chǎn)生附著力，使得水分沿導(dǎo)管上升。所以在蒸騰力作用下水分可沿導(dǎo)管向上運(yùn)輸。第43頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月問題及解決：P21.圖1-8導(dǎo)管中溶解的氣體使得水柱張力增加，氣體逸出形成氣泡，水柱中斷，植物通過自身的幾種方式減小這樣的危害：A.通過相鄰的木質(zhì)部分子繞行保持水柱的連續(xù)——部分輸導(dǎo)組織暢通B.夜間，氣體溶解可以解除氣泡對(duì)導(dǎo)管的阻擋C.植物次生生長形成新的木質(zhì)部而取代失去功能的老的木質(zhì)部第44頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1.導(dǎo)管分子相連處的紋孔阻擋氣泡在一條管道中。2.當(dāng)水分移動(dòng)遇到氣泡的阻隔時(shí)，可以橫向進(jìn)入相鄰的導(dǎo)管分子，繞過氣泡，形成旁路，從而保持水柱的連續(xù)性。氣穴現(xiàn)象(cavitation)第45頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)蒸騰作用

蒸騰作用（transpiration）的概念指水分以氣體狀態(tài)，通過植物體的表面，從體內(nèi)散失到體外的現(xiàn)象。

蒸騰作用雖然基本是一個(gè)蒸發(fā)過程，但又與蒸發(fā)不同，它是一個(gè)生理過程，受植物體（氣孔）結(jié)構(gòu)和氣孔行為的調(diào)節(jié)。第46頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一、蒸騰作用生理意義、部位和指標(biāo)（一）生理意義a、植物對(duì)水分吸收和運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)主要?jiǎng)恿、促進(jìn)植物對(duì)礦物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸c、使植物體及葉面保持一定的溫度，避免過熱的影響第47頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）蒸騰作用的部位1、蒸騰部位幼小時(shí)，整個(gè)暴露（于空氣中的）表面皆可長大后：葉片＋皮孔（莖枝木栓化）2、葉片是植物蒸騰的主要部位葉片蒸騰可分為：角質(zhì)層蒸騰(cuticulartranspiration)：通過角質(zhì)層的蒸騰氣孔蒸騰(stomataltranspiration)：通過氣孔的蒸騰第48頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）蒸騰作用的指標(biāo)1）蒸騰速率（transpirationrate）：又稱蒸騰強(qiáng)度，指植物在單位時(shí)間內(nèi)，單位面積蒸騰的水量。（單位：克·米-2·小時(shí)-1

g·m-2·h-1

）一般植物白天為15～50、夜晚1～20g·m-2·h-1第49頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2）蒸騰比率（transpirationratio，TR）：植物蒸騰所失水分與光合作用同化CO2的物質(zhì)的量的比值。（mol/mol）P.23.一般C3植物的TR為400，C4植物的TR150,CAM植物的TR是503）水分利用效率（wateruseeffficiency,WUE）WUE是TR的倒數(shù)，常用于生態(tài)學(xué)

第50頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸騰作用的指標(biāo)指標(biāo)定義公式一般植物為

蒸騰速率(蒸騰強(qiáng)度)植物在單位時(shí)間內(nèi)、單位葉面積上通過蒸騰作用散失的水量=蒸騰失水量/單位葉面積*時(shí)間白天為15～50、夜晚1～20g·m-2·h-1蒸騰效率植物每蒸騰1kg水時(shí)所形成的干物質(zhì)的g數(shù)。=形成干物質(zhì)g/蒸騰失水kg1～8g·kg-1蒸騰系數(shù)(需水量)植物每制造1g干物質(zhì)所消耗水分的g數(shù)=蒸騰失水g/形成干物質(zhì)g125～1000草本>木本植物C3植物>C4植物第51頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氣孔蒸騰氣孔是水蒸氣出口及與外界氣體交換“大門”（一）氣孔運(yùn)動(dòng)1、氣孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)（p24.圖1-9）(1)腎形保衛(wèi)細(xì)胞(2)啞鈴形保衛(wèi)細(xì)胞2、保衛(wèi)細(xì)胞的特異性保衛(wèi)細(xì)胞壁厚薄不均一細(xì)胞壁上有許多以氣孔為中心徑向排列的微纖絲第52頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月熒光顯微鏡下的氣孔第53頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月禾本科植物的保衛(wèi)細(xì)胞呈啞鈴形，中間部分細(xì)胞壁厚，兩端薄，吸水膨脹時(shí)，兩端薄壁部分膨大，使氣孔張開；雙子葉植物和大多數(shù)單子葉植物的保衛(wèi)細(xì)胞呈腎形,靠氣孔口一側(cè)的腹壁厚,背氣孔口一側(cè)的背壁薄。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水，膨壓加大時(shí)，外壁向外擴(kuò)展，并通過微纖絲將拉力傳遞到內(nèi)壁，將內(nèi)壁拉離開來，氣孔就張開。小麥葉氣孔蔓陀蘿葉氣孔腎形氣孔（A）和亞鈴形氣孔（B）的保衛(wèi)細(xì)胞和表皮細(xì)胞中纖維素的基本排布

第54頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月氣孔的電子顯微照片每一個(gè)復(fù)合體由兩個(gè)繞形成孔道的保衛(wèi)細(xì)胞和兩個(gè)邊側(cè)的副衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成第55頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理氣孔運(yùn)動(dòng)主要受保衛(wèi)細(xì)胞液泡水勢調(diào)節(jié)。其滲透調(diào)節(jié)物有:K+、蘋果酸、蔗糖1）鉀離子吸收學(xué)說（P23，P25圖1-10）2）蘋果酸生成學(xué)說光照下,保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的部分CO2被利用時(shí),pH上升至8.0～8.5，從而活化了PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）羧化酶,它可催化由淀粉降解產(chǎn)生的PEP與HCO3-結(jié)合成草酰乙酸,并進(jìn)一步被NADPH還原為蘋果酸。淀粉→PEP＋HCO3-PEP羧化酶→草酰乙酸＋磷酸草酰乙酸＋NADPH(NADH)蘋果酸還原酶→蘋果酸＋NAPD+(NAD+)蘋果酸可降保衛(wèi)細(xì)胞低水勢，促使保衛(wèi)細(xì)胞吸水，氣孔張開。當(dāng)葉片由光下轉(zhuǎn)入暗處時(shí)，該過程逆轉(zhuǎn)。3）淀粉—（蔗）糖轉(zhuǎn)化學(xué)說保衛(wèi)細(xì)胞---→消耗CO2→細(xì)胞質(zhì)pH↑---→淀粉----→n(G-1-P)→蔗糖→Ψw↓→保衛(wèi)細(xì)胞吸水，氣孔張開。（葉肉細(xì)胞合成的蔗糖通過質(zhì)外體進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞）夜晚相反

光合

淀粉Pi化E第56頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）影響氣孔運(yùn)動(dòng)的因素1、光2、溫度3、CO24、植物激素第57頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）影響氣孔運(yùn)動(dòng)的因素1.光

通常氣孔在光下張開,暗中關(guān)閉。光促進(jìn)氣孔開啟：紅光-間接效應(yīng)：葉綠體-光合作用-提供能量，產(chǎn)生蘋果酸；

藍(lán)光-直接效應(yīng)：隱花色素-活化質(zhì)膜H+-ATP酶，泵出H+，驅(qū)動(dòng)K+進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)。水勢降低，氣孔張開。2.二氧化碳

低濃度促進(jìn)張開,高濃度下關(guān)閉

低濃度CO2可活化PEP羧化酶；高濃度CO2使質(zhì)膜透性增加，K+泄漏。3.溫度

隨溫度的上升氣孔開度增大，30℃左右開度最大。4.水分

水分脅迫條件下氣孔開度減小，如蒸騰過于強(qiáng)烈，即使在光下，氣孔也會(huì)關(guān)閉.5.植物激素

細(xì)胞分裂素和生長素促進(jìn)氣孔張開，

脫落酸促進(jìn)氣孔關(guān)閉，失水多時(shí)，保衛(wèi)細(xì)胞中脫落酸增加，促進(jìn)膜上外向K+通道開放，使K+排出，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。外界較高的光強(qiáng)和溫度、較低的濕度、較大的風(fēng)速有于氣孔的蒸騰。第58頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月三、影響蒸騰作用的因素（一）氣孔蒸騰的過程蒸發(fā)擴(kuò)散

第59頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散層氣孔阻力大氣蒸汽壓氣孔下腔蒸汽壓第60頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸騰作用是如何發(fā)生的？蒸騰作用怎樣產(chǎn)生？1.水分蒸發(fā)進(jìn)入氣孔2.水分通過氣孔散發(fā)出去蒸騰的拉力是怎樣形成的？1.水分從細(xì)胞表面失去，

這是細(xì)胞內(nèi)部水取代的、

每個(gè)細(xì)胞然后從自己鄰居獲得水分(通過細(xì)胞壁、通過細(xì)胞質(zhì)

和液泡)2.最后，水被從木質(zhì)部推到植物的表層；第61頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月氣孔面積只占葉表面的0.5％～1.5％氣孔蒸騰量要比同面積的自由水面的蒸發(fā)量快50倍之多。小孔擴(kuò)散定律氣孔擴(kuò)散的小孔定律（小孔擴(kuò)散定律）

？第62頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月小孔擴(kuò)散定律水蒸氣通過小孔(氣孔)擴(kuò)散的速率，不與小孔的面積成正比而與小孔的周長成正比。邊緣效應(yīng)第63頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）影響蒸騰作用的因素影響蒸騰作用的因素?cái)U(kuò)散動(dòng)力蒸騰速率=擴(kuò)散途徑的阻力

氣孔下腔蒸氣壓-大氣蒸氣壓=

氣孔阻力+擴(kuò)散層阻力第64頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月氣孔口氣孔下腔第65頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月氣孔蒸騰的過程、動(dòng)力、阻力和效率．氣孔蒸騰的過程氣孔由氣孔口和氣孔下腔構(gòu)成，氣孔口由成對(duì)的保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成，氣孔下腔是一個(gè)空腔，周圍是葉肉細(xì)胞。水水蒸氣大氣蒸發(fā)階段擴(kuò)散階段第66頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月氣孔分為兩個(gè)階段----蒸發(fā)階段和擴(kuò)散階段，蒸發(fā)階段是氣孔下腔細(xì)胞表面和細(xì)胞間隙進(jìn)行水分蒸發(fā)，形成的水汽進(jìn)入氣孔下腔；擴(kuò)散階段是氣孔下腔中的水汽通過氣孔口排向大氣。水水蒸氣大氣蒸發(fā)階段擴(kuò)散階段第67頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月．蒸騰作用的動(dòng)力是氣孔下腔與大氣的水蒸氣壓差，也就是水勢差。氣孔下腔經(jīng)常為水蒸汽所飽和，而大氣多數(shù)情況下水蒸氣是不飽和的。就產(chǎn)生了水勢差，這個(gè)水勢差驅(qū)動(dòng)葉片水分蒸發(fā)。但是有氣孔下腔與大氣的水勢都為零時(shí)，氣孔內(nèi)的水分也可以向外擴(kuò)散，因?yàn)闅饪變?nèi)的水蒸氣壓高于大氣。這時(shí)水氣擴(kuò)散出去后立即凝結(jié)。水水蒸氣大氣水勢高水勢低第68頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

氣孔蒸騰的阻力氣孔阻力：氣孔開度對(duì)水蒸汽擴(kuò)散的阻礙作用，是蒸騰作用最主要的阻力。氣孔開度越小，阻力越大。界面層阻力：界面層對(duì)水蒸汽擴(kuò)散的阻礙作用，界面層指葉表面一層靜止不動(dòng)的空氣。界面層赿厚，阻力越大。擴(kuò)散阻力水水蒸氣大氣氣孔阻力界面層阻力第69頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1、外部因素影響葉內(nèi)外蒸汽壓差的外界條件都會(huì)影響蒸騰作用。1）光照:影響氣孔運(yùn)動(dòng)的主導(dǎo)因素。葉溫氣孔開度2）空氣相對(duì)濕度：空氣相對(duì)濕度越大蒸騰越小.3）溫度:10--30℃。氣孔開度一般隨溫度的升高而增大，但溫度過高失水增大也可使氣孔關(guān)閉。4）風(fēng)速:微風(fēng)有利于蒸騰，強(qiáng)風(fēng)蒸騰降低。第70頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)部因素葉片內(nèi)部阻力是影響蒸騰作用的內(nèi)在因素。1）氣孔頻度（氣孔數(shù)/cm2）2）氣孔開度/口大?。▋?nèi)部阻力）3）氣孔下腔（葉內(nèi)外蒸汽壓差）4）葉片內(nèi)部面積大小（細(xì)胞間隙）第71頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月減慢蒸騰速率的途徑

一方面促進(jìn)根系健壯，增加吸水；另一方面----1、減少蒸騰面積。移栽植物時(shí)，去掉一些枝葉，減少蒸騰面積，降低蒸騰失水量，有利其成活。2、改善植物生態(tài)環(huán)境，降低蒸騰速率

（避開促進(jìn)蒸騰的外界條件）如傍晚或陰天移栽植物；栽后搭棚遮蔭,設(shè)施栽培；田邊種植防風(fēng)林；地膜覆蓋、秸稈覆蓋（增溫保濕、減少土壤蒸發(fā)）。３.使用抗蒸騰劑

能降低植物蒸騰速率而對(duì)光合作用和生長影響不太大的物質(zhì)。補(bǔ)充第72頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)合理灌溉的生理基礎(chǔ)一、作物需水規(guī)律1、不同作物需水量不同：南瓜、豌豆；麥類；2、同一作物不同生育期對(duì)水分的需要量不同例如：小麥不同生長發(fā)育期對(duì)水分的需要不同P.29作物高粱玉米大麥小麥棉花馬鈴薯水稻菜豆蒸騰系數(shù)322370520540570640680700第73頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月如：小麥的生長發(fā)育期與水分的需要1）第一個(gè)時(shí)期是從萌芽到分蘗前期。耗水量不大。2）第二個(gè)時(shí)期是從分蘗末期到抽穗期?！谝粋€(gè)水分臨界期★耗水量最大，忌缺水。3）抽穗到灌漿開始。缺水會(huì)減產(chǎn)。4）開始灌漿到乳熟末期?！诙€(gè)水分臨界期（需水關(guān)鍵期）★耗水量大，忌缺水。5）第五個(gè)時(shí)期是從乳熟末期到完熟期。

灌水反而有害第74頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月作物的水分臨界期★：植物對(duì)水分虧缺特別敏感的時(shí)期，若此時(shí)缺水將會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生無法彌補(bǔ)的危害，甚至于不能完成生活史，稱為水分臨界期（俗稱需水關(guān)鍵期）。一般植物為花粉母細(xì)胞四分體時(shí)期，禾谷類作物有孕穗期和灌漿期兩個(gè)臨界期。第75頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二、合理灌溉的指標(biāo)1）形態(tài)指標(biāo)：植物是否萎蔫、植物長相，莖葉顏色等。（1）葉片伸長速率：最靈敏指標(biāo)；（2）顏色變化———葉片暗綠：生長停止，細(xì)胞變小葉片變厚，葉綠素積累；莖葉呈現(xiàn)紅色：N代謝受阻，可溶性糖積累，轉(zhuǎn)化為花青素；2）生理指標(biāo):水勢、細(xì)胞汁液