2023學(xué)年完整公開(kāi)課版蒸騰作用

《植物與植物生理》第四單元教學(xué)子單元1：植物的水分代謝微課件4蒸騰作用匯報(bào)人：唐雪松學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握蒸騰作用的概念和生理意義；了解蒸騰作用的過(guò)程與機(jī)理；掌握影響蒸騰作用的因素。主要內(nèi)容蒸騰作用的概念蒸騰作用的生理意義；蒸騰作用的過(guò)程與機(jī)理；影響蒸騰作用的因素；蒸騰作用的指標(biāo)。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)蒸騰作用的概念和生理意義；影響蒸騰作用的因素。難點(diǎn)蒸騰作用的機(jī)理。蒸騰作用的概念蒸騰作用(transpiration)：植物體內(nèi)的水分以氣態(tài)散失到大氣中去的過(guò)程。

蒸騰作用的生理意義蒸騰拉力是植物吸水與轉(zhuǎn)運(yùn)水分的主要?jiǎng)恿Υ龠M(jìn)木質(zhì)部汁液中物質(zhì)的運(yùn)輸降低植物體的溫度（夏季，綠化地帶的氣溫比非綠化地帶的氣溫要低3-5℃）有利于CO２的吸收、同化蒸騰作用的過(guò)程與機(jī)理蒸騰作用的方式氣孔氣孔蒸騰蒸騰作用的方式皮孔（lenticular）蒸騰（莖、枝）角質(zhì)層（cuticular）蒸騰（葉）氣孔（stomatal）蒸騰（葉）皮孔試驗(yàn)前三天后氣孔蒸騰（葉）——植物蒸騰作用的最主要方式氣孔蒸騰stomataltranspiration氣孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)及生理特點(diǎn)氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)制影響氣孔運(yùn)動(dòng)的因素氣孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)及生理特點(diǎn)

氣孔是植物表皮上一對(duì)特化的細(xì)胞─保衛(wèi)細(xì)胞和由其圍繞形成的開(kāi)口的總稱(chēng)，是植物進(jìn)行體內(nèi)外氣體交換的門(mén)戶(hù)。

氣孔多分布于葉片的上、下表皮，一般單子葉植物上、下表皮的氣孔數(shù)相近，雙子葉植物氣孔主要分布于下表皮；葉片上氣孔的數(shù)目很多，約分布幾千至幾萬(wàn)個(gè)/㎝2葉面積。1、氣孔的大小、分布和數(shù)目

氣孔是植物葉表皮組織上由兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞包圍形成的小孔；一般長(zhǎng)7～40um，寬3～20um；2、氣孔擴(kuò)散的邊緣效應(yīng)（或小孔律）氣體通過(guò)多孔表面擴(kuò)散的速率不與小孔的面積成正比，而與小孔的周長(zhǎng)成正比。這就是氣體通過(guò)小孔擴(kuò)散的邊緣效應(yīng)或小孔律。因此，小孔擴(kuò)散也稱(chēng)為周長(zhǎng)擴(kuò)散（perimeter

diffusion）。葉子上的氣孔是很小的孔，正符合小孔擴(kuò)散的規(guī)律，所以在葉片上水蒸汽通過(guò)氣孔的擴(kuò)散速度要比同面積的自由水表面蒸發(fā)速度快得多。蔓陀蘿葉氣孔小麥葉氣孔引起氣孔運(yùn)動(dòng)的主要原因是：保衛(wèi)細(xì)胞的吸水膨脹或失水收縮。氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)制

氣孔運(yùn)動(dòng)是由保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)的變化而引起的。⒈淀粉—糖互變學(xué)說(shuō)（starch-sugar-interconvertion）由植物生理學(xué)家F.E.Lloyd在1908年提出認(rèn)為氣孔運(yùn)動(dòng)是由于保衛(wèi)細(xì)胞中蔗糖和淀粉間的相互轉(zhuǎn)化而引起滲透勢(shì)改變而造成的?？扇苄蕴堑矸郏╬H6.1~7.3）（pH2.9~6.1）淀粉磷酸化酶⒉無(wú)機(jī)離子泵學(xué)說(shuō)，又稱(chēng)K+泵假說(shuō)、鉀離子學(xué)說(shuō)日本學(xué)者于1967年發(fā)現(xiàn)，照光時(shí)，K+從周?chē)?xì)胞進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，保衛(wèi)細(xì)胞中K+濃度增加，溶質(zhì)勢(shì)降低，吸水，氣孔張開(kāi)；暗中則相反，K+由保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)入表皮細(xì)胞，保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)升高，失水，氣孔關(guān)閉。光下：保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上存在H+—ATPase，被光激活，水解ATP，產(chǎn)生的能量將H+從保衛(wèi)細(xì)胞分泌到周?chē)?xì)胞中，使保衛(wèi)細(xì)胞的pH值升高，周?chē)?xì)胞的pH值降低，驅(qū)動(dòng)K+通過(guò)保衛(wèi)細(xì)胞K+通道進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，再進(jìn)入液泡，K+濃度增加，水勢(shì)降低，水分進(jìn)入，氣孔張開(kāi)。暗處：H+—ATPase缺乏ATP停止，保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜去極化，促使K+經(jīng)外向K+通道向周?chē)?xì)胞轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)升高，水分外移，氣孔關(guān)閉。3.蘋(píng)果酸代謝學(xué)說(shuō)(malatemetabolismtheory)

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(píng)果酸。

PEP＋HCO3-

PEP羧化酶草酰乙酸＋磷酸草酰乙酸＋NADPH(NADH)蘋(píng)果酸還原酶蘋(píng)果酸＋NAPD+(NAD+)蘋(píng)果酸的存在可降低水勢(shì)，促使保衛(wèi)細(xì)胞吸水，氣孔張開(kāi)。同時(shí)，蘋(píng)果酸被解離為2H+和蘋(píng)果酸根；蘋(píng)果酸根進(jìn)入液泡和Cl-共同與K+在電學(xué)上保持平衡。當(dāng)葉片由光下轉(zhuǎn)入暗處時(shí)，該過(guò)程逆轉(zhuǎn)。影響氣孔運(yùn)動(dòng)的因素1.光通常氣孔在光下張開(kāi),暗中關(guān)閉。光促進(jìn)氣孔開(kāi)啟：紅光-間接效應(yīng)：葉綠體-光合作用-提供能量，產(chǎn)生蘋(píng)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(shì)降低，氣孔張開(kāi)。2.二氧化碳低濃度促進(jìn)張開(kāi),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(kāi)度增大，30℃左右開(kāi)度最大。4.植物激素細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素促進(jìn)氣孔張開(kāi)，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(kāi)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。蒸騰作用的指標(biāo)1.蒸騰作用的數(shù)量指標(biāo)蒸騰速率又稱(chēng)蒸騰強(qiáng)度

單位時(shí)間內(nèi)、單位葉面積上通過(guò)蒸騰作用散失的水量。蒸騰速率＝蒸騰失水量/單位葉面積×?xí)r間多數(shù)植物白天15～250g·m-2h-1

，夜晚1～20g·m-2·h-1

2.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)。蒸騰效率=形成干物質(zhì)g/蒸騰失水kg(一般植物1～8g·kg-)3.蒸騰系數(shù)又稱(chēng)需水量(蒸騰效率的倒數(shù))植物每制造1g干物質(zhì)所消耗水分的g數(shù)蒸騰系數(shù)＝蒸騰失水g/形成干物質(zhì)g多數(shù)植物在125～1000之間。(越小,利用水分效率越高)。草本植物>木本植物,小麥約為540,松樹(shù)約為40;

C3植物>C4植物，水稻約為680,玉米約為370（一）外界條件

蒸騰作用的快慢取決于葉片內(nèi)外的蒸汽壓差的大小。溫度、空氣濕度、光、風(fēng)、土壤條件（二）內(nèi)部因素

氣孔：氣孔頻度（每cm2葉片的氣孔數(shù)）、氣孔大小

氣孔下腔葉片內(nèi)部面積影響蒸騰作用的內(nèi)、外因素（三）減慢蒸騰速率的途徑１.減