植物生理學(xué)—植物的水分生理(上課版)

1、第一章 植物的水分生理植物生理學(xué)植物生理學(xué)有收無(wú)收在于水植物的水分代謝包括：水分的吸收水分的運(yùn)輸和利用水分的排出第一節(jié) 植物對(duì)水分的需要一、植物的含水量1、不同的植物含水量有很大的不同 木本 草本70%-85%2、同一植物生長(zhǎng)在不同環(huán)境中含水量也有差異3、在同一植株中，不同器官和不同組織的含水量的差異也很大二、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)u根據(jù)存在狀態(tài)分為：u束縛水：靠近膠粒而被膠粒吸附束縛不易自由流動(dòng)的水分 。u自由水：距離膠粒較遠(yuǎn)而可以自由流動(dòng)的水分。u自由水/束縛水是衡量植物代謝強(qiáng)弱和抗性的生理指標(biāo)之一。自由水/束縛水兩者比值原生質(zhì)代謝生長(zhǎng)抗逆性高溶膠旺盛快弱低凝膠活性低遲緩強(qiáng)三、 水分在生命

2、活動(dòng)中的作用1、水是原生質(zhì)的主要組分細(xì)胞質(zhì)的含水量一般在70%90%2、水是代謝過(guò)程的反應(yīng)物質(zhì)在光合、呼吸、有機(jī)物質(zhì)合成和分解的過(guò)程中，都有水分子參與。3、水是植物對(duì)物質(zhì)吸收和運(yùn)輸?shù)娜軇┲参镏荒芪蘸瓦\(yùn)輸溶解在水中的無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)。4、水能使植物保持固有的姿態(tài) 第二節(jié) 植物細(xì)胞對(duì)水分的吸收 集流: 滲透作用: 是擴(kuò)散與集流方式的組合擴(kuò)散:滲透性吸水（具液泡細(xì)胞）吸脹性吸水（未形成液泡的細(xì)胞）代謝性吸水（直接耗能）1、植物細(xì)胞吸收水分的三種形式:2、現(xiàn)用教材：植物細(xì)胞吸水的三種方式是u概念 由分子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)所造成的物質(zhì)從濃度高處向濃度低處移動(dòng)的過(guò)程。u特點(diǎn):簡(jiǎn)單擴(kuò)散是物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)行,適

3、于短距離運(yùn)輸（胞內(nèi)跨膜或胞間）,不適于長(zhǎng)距離的遷徙。u水的蒸發(fā)、葉片的蒸騰作用都是水分子擴(kuò)散現(xiàn)象。 一、擴(kuò)散二、集流u概念是指液體中成群的原子或分子在壓力梯度下共同移動(dòng)的現(xiàn)象。例如水在木質(zhì)部中遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，水分從土壤溶液流入植物體。u特點(diǎn)：物質(zhì)順壓力梯度進(jìn)行。水分集流與溶質(zhì)濃度無(wú)關(guān)。 u集流是通過(guò)細(xì)胞膜上的水孔蛋白（也稱水通道蛋白）形成的水通道來(lái)完成的。水孔蛋白廣泛分布于植物各個(gè)組織。三、滲透作用（一）滲透現(xiàn)象1、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2、滲透作用定義：水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象。（二）植物細(xì)胞就是一個(gè)滲透系統(tǒng)成熟細(xì)胞的原生質(zhì)層（原生質(zhì)膜、

4、原生質(zhì)和液泡膜）相當(dāng)于半透膜。 液泡液、原生質(zhì)層和細(xì)胞外溶液構(gòu)成了一個(gè)滲透系統(tǒng)。質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原可以證明植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)（三）水勢(shì)和自由能1、自由能根據(jù)熱力學(xué)原理，系統(tǒng)中物質(zhì)的總能量可分為束縛能和自由能。物質(zhì)能量束縛能：是不能用于做有用功的能量。自由能：是在恒溫、恒壓條件下能夠作功的那部分能量。2、化學(xué)勢(shì)：在等溫、等壓條件下，1mol物質(zhì)的自由能就是該物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)。3、水勢(shì)：指每偏摩爾體積水的化學(xué)勢(shì)差。用 (W) 表示。0WWWwWWVV（1）水勢(shì)的單位： PamNmolmmolmN2131水的偏摩爾體積水的化學(xué)勢(shì)水勢(shì) 水勢(shì)的單位是壓強(qiáng)的單位：帕斯卡（Pa）、大氣壓（atm）、巴（

5、bar）。 1bar = 105Pa = 0.1MPa = 0.987atm（2）水勢(shì)的大?。?純水的自由能最大，因此水勢(shì)最高，這樣規(guī)定純水的水勢(shì)為0，其他容易與它相比較，而得出其大小。 由于溶液中溶解了溶質(zhì)，而溶質(zhì)顆粒存在降低了水的自由能，所以溶液中水的自由能要比純水低，溶液的水勢(shì)就成為負(fù)值，溶液越濃，水勢(shì)越低，負(fù)值越大。 （3）幾種常見化合物的水勢(shì) 溶液 w /Mpa 純水 0 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液 0.05 海水 2.50 1molL-1蔗糖 2.69 1molL-1 KCl 4.50（4）細(xì)胞的水勢(shì) w = s + p + m + g s ：滲透勢(shì) p ：壓力勢(shì) m ：襯質(zhì)勢(shì) g ：

6、重力勢(shì)1、滲透勢(shì) (s)：在某系統(tǒng)中由于溶質(zhì)顆粒的存在而使水勢(shì)降低的值，又叫溶質(zhì)勢(shì)()。s大小取決于溶質(zhì)顆?？倲?shù)2、壓力勢(shì)(p)：由于細(xì)胞壁壓力的存在而引起的水勢(shì)增加值。 p0，正常情況壓力正向作用細(xì)胞，增加 w p 0，劇烈蒸騰壓力負(fù)向作用細(xì)胞，降低w p = 0，質(zhì)壁分離時(shí)，壁對(duì)質(zhì)無(wú)壓力3、重力勢(shì)(g) ：是水分因重力下移與相反力量相等時(shí)的力量。它能增加水分自由能，提高水勢(shì)的值，以正值表示。當(dāng)水高1 m時(shí)，重力勢(shì)是0.01 MPa。考慮到水分在細(xì)胞水平移動(dòng)，與滲透勢(shì)和壓力勢(shì)相比，重力勢(shì)通常省略不計(jì)。4、襯質(zhì)勢(shì)（ m ）：由于細(xì)胞膠體物質(zhì)（蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素）親水性和毛細(xì)管對(duì)自由水的束縛而引起的水勢(shì)降低值。恒為負(fù)值。未形成液泡的細(xì)胞有一定的襯質(zhì)勢(shì)（如干燥種子的可達(dá)-100MPa），已形成液泡的細(xì)胞襯質(zhì)勢(shì)很大（-0.01MPa），但絕對(duì)值很?。ㄚ呌诹悖?，可忽略不計(jì)。 * 故具有液泡的成熟細(xì)胞： w = s + p* 沒(méi)有液泡的分生細(xì)胞、風(fēng)干種子胚細(xì)胞：w = m * 初始質(zhì)壁分離細(xì)胞：w = s* 水飽和細(xì)胞： w = 0總結(jié)：（1）初始質(zhì)壁分離時(shí)，V=1.0， p= 0， w = s（2）充分膨脹時(shí)，V=1.5， w = s + p = 0 或wsp（3）劇烈蒸騰時(shí)， p p，NaCI Dp，蔗糖 p，NaCIC （2007年，全國(guó)卷）年，全國(guó)卷）92下列哪