植物的水分代謝-課件

第五章

植物的水分代謝第五章

植物的水分代謝沒有水就沒有生命“有收無收在于水”沒有水就沒有生命“有收無收在于水”一、植物的含水量二、水分在植物體內(nèi)的存在狀態(tài)三、水分在植物生命活動(dòng)中的作用第一節(jié)水在植物生命活動(dòng)中的作用一、植物的含水量第一節(jié)水在植物生命活動(dòng)中的作用1.不同植物含水量不同

水生＞中生＞旱生2.植物不同器官、不同發(fā)育時(shí)期的含水量不同幼嫩、生命活動(dòng)旺盛的器官含水量高

衰老的、生命活動(dòng)弱、死組織器官含水量低

一、植物的含水量1.不同植物含水量不同一、植物的含水量二、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)自由水（freewater）：距離膠體顆粒親水物質(zhì)較遠(yuǎn)而且可以自由流動(dòng)的水分。束縛水（boundwater）：細(xì)胞內(nèi)的親水物質(zhì)通過水和作用而束縛的一部分不易流動(dòng)的水分。

二、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)自由水（freewater）：距二、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)自由水束縛水蛋白質(zhì)親水膠粒二、植物體內(nèi)水分存在的狀態(tài)自由水束縛水蛋白質(zhì)親水膠粒干旱時(shí)，自由水/束縛水高抗旱？

還是自由水/束縛水低抗旱？思考：思考：1.是細(xì)胞質(zhì)的主要成分。70－90%2.是代謝過程中的重要反應(yīng)物質(zhì)。如水解、脫氫反應(yīng)，光合作用。3.水是植物對(duì)物質(zhì)吸收和運(yùn)輸?shù)娜軇?.水分能保持植物的固有姿態(tài)。5.水的理化性質(zhì)給植物的生命活動(dòng)帶來各種有利條件。三、水分在植物生命活動(dòng)中的作用1.是細(xì)胞質(zhì)的主要成分。70－90%三、水分在植物生命活動(dòng)第二節(jié)植物對(duì)水分的吸收在植物的生命活動(dòng)中，植物不斷的從環(huán)境中吸收水分，也不斷的向環(huán)境中散失水分。植物是如何從環(huán)境中吸收水分的呢？第二節(jié)植物對(duì)水分的吸收在植物的生命活動(dòng)中，植物不斷的從（一）細(xì)胞吸水主要有三種方式1、吸脹作用（未形成液泡的細(xì)胞）2、滲透作用（形成液泡的細(xì)胞）3、代謝性吸水（一）細(xì)胞吸水主要有三種方式1、吸脹作用（未形成液泡的細(xì)胞）（1）水勢的概念純水水勢：1摩爾體積水的化學(xué)勢。偏摩爾體積：指在恒溫恒壓、其它組分不變的條件下，加入1摩爾的水所引起的體積增量。

（1）水勢的概念純水水勢：1摩爾體積水的化學(xué)勢。如：純水的摩爾體積是18cm3,將其加入100cm3的乙醇中，最終體積是118.07cm3，水的偏摩爾體積是多少？（18.07cm3）如：純水的摩爾體積是18cm3,將其加入100cm3的幾種常見化合物的水勢溶液Ψw/Mpa

純水0

Hoagland營養(yǎng)液-0.05海水-2.501mol·L-1蔗糖-2.691mol·L-1KCl-4.50

幾種常見化合物的水勢溶液的水勢※

Ψw=ψs+ψmΨs:滲透勢，也稱溶質(zhì)勢Ψm：襯質(zhì)勢溶液的水勢※Ψw=ψs+ψm(2)滲透作用滲透作用：水分子通過半透膜從水勢高的部位向水勢低的部位擴(kuò)散的作用稱為滲透作用。(2)滲透作用滲透作用：水分子通過半透膜從水勢高的部位向蔗糖溶液水經(jīng)過一段時(shí)間壓力（水勢）半透膜液面上升滲透作用蔗糖溶液水經(jīng)過一段時(shí)間壓力（水勢）半透膜液面上升滲透作用典型細(xì)胞的水勢構(gòu)成※

Ψw=ψs+ψm+ψpΨs:滲透勢，也稱溶質(zhì)勢Ψp

：壓力勢Ψm：襯質(zhì)勢典型細(xì)胞的水勢構(gòu)成※Ψw=ψs+ψm+ψpΨs

:溶質(zhì)勢，也稱滲透勢（Ψs）由于水中存在可溶性親水物質(zhì)的水合作用而降低的水勢。恒為負(fù)值。

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Ψs:溶質(zhì)勢，也稱滲透勢（Ψs）由ψm：襯質(zhì)勢，是由于體系中襯質(zhì)（親水膠體等大分子物質(zhì)）吸附水分子而使水的自由能降低的水勢，稱為襯質(zhì)勢，負(fù)值。ψm：襯質(zhì)勢，是由于體系中襯質(zhì)（親水膠體等大分子物質(zhì)）吸附

Ψp

：壓力勢，由于壓力的存在而使水勢發(fā)生改變的值。

一般情況下，壓力勢為正值；質(zhì)壁分離時(shí)，壓力勢為零；劇烈蒸騰時(shí)，壓力勢為負(fù)值。

Ψp：壓力勢，由于壓力的存在而使水勢發(fā)生改變的值。A.分生組織：Ψw=ψs+ψm+ψpB.成熟細(xì)胞：Ψw=ψs+ψp成熟細(xì)胞指已形成中央大液泡的細(xì)胞，這種細(xì)胞原生質(zhì)被擠壓為一薄層，因此，（ψg）很小忽略。C.風(fēng)干種子細(xì)胞的水勢：Ψw=ψm風(fēng)干種子細(xì)胞原生質(zhì)處于凝膠狀態(tài)，沒有溶液，即沒有滲透勢；膜失去彈性，也沒有壓力勢。不同類型細(xì)胞的水勢組成A.分生組織：Ψw=ψs+ψm+ψp不同類型細(xì)胞的水勢水孔蛋白磷脂雙分子層（質(zhì)膜）(二)水分的跨膜運(yùn)輸和水孔蛋白水孔蛋白磷脂雙分子層（質(zhì)膜）(二)水分的跨膜運(yùn)輸和水孔蛋白（三）細(xì)胞之間的水分移動(dòng)流動(dòng)方向與從水勢高到水勢低，從濃度低到濃度高。例題1：C液＞C細(xì)，水的流向？

C液＜C細(xì)，水的流向？

C液＝C細(xì)，水的流向？（三）細(xì)胞之間的水分移動(dòng)流動(dòng)方向與從水勢高到水勢低，從濃度低例題：判斷甲、乙兩細(xì)胞水分的移動(dòng)方向Ψs

＝-1.4MPaΨp=+0.8MPaΨs

＝-1.2MPaΨp=+0.4MPa甲乙？？Ψw=-0.6MPaΨw=-0.8MPa例題：判斷甲、乙兩細(xì)胞水分的移動(dòng)方向Ψs＝-1.4MPa（一）根系吸水區(qū)域：根尖的根毛區(qū)吸水能力最強(qiáng)二、植物根系對(duì)水分的吸收根毛區(qū)伸長區(qū)分生區(qū)（一）根系吸水區(qū)域：二、植物根系對(duì)水分的吸收根毛區(qū)伸長區(qū)分生1.質(zhì)外體途徑：水分通過細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙等沒有細(xì)胞質(zhì)的移動(dòng)途徑。

2.越膜途徑：水分從一個(gè)細(xì)胞到另一個(gè)細(xì)胞，要兩次通過質(zhì)膜，故稱跨膜途徑。3.共質(zhì)體途徑：水分從一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)經(jīng)過胞間連絲，移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，形成一個(gè)細(xì)胞質(zhì)的連續(xù)體的途徑?？缒ね緩胶凸操|(zhì)體途徑統(tǒng)稱為細(xì)胞途徑。(二)根系吸水的途徑1.質(zhì)外體途徑：水分通過細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙等沒有細(xì)胞質(zhì)的移動(dòng)途根系吸水的途徑越膜途徑質(zhì)外體途徑根系吸水的途徑越膜途徑質(zhì)外體途徑根壓（主動(dòng)吸水）

:由于水勢梯度引起水分進(jìn)入中柱后產(chǎn)生的壓力稱為根壓。蒸騰拉力（被動(dòng)吸水）:由于蒸騰作用產(chǎn)生的一系列水勢梯度而形成的向上拉水的力量。（三）根系吸水的動(dòng)力根壓（主動(dòng)吸水）:由于水勢梯度引起水分進(jìn)入中柱后產(chǎn)生的壓力證據(jù)證明根系根壓主動(dòng)吸水的存在

傷流：從受傷或折斷的植物組處流出液體的現(xiàn)象叫傷流。吐水現(xiàn)象：在水分充足的土壤中生長植物，在清晨或潮濕的天氣條件下，葉尖或葉緣也有液

體外泌，這種現(xiàn)象稱為吐水。證據(jù)證明根系根壓主動(dòng)吸水的存在

傷流：從受傷或折斷的植物組蒸騰拉力：被動(dòng)吸水蒸騰拉力：被動(dòng)吸水（四）影響根系吸水的土壤條件1、土壤中水分狀況2、土壤通氣狀況：根系呼吸3、土壤溫度：過低，過高4、土壤溶液：過高，燒苗（四）影響根系吸水的土壤條件1、土壤中水分狀況失水方式：液態(tài)散失—吐水、傷流氣態(tài)散失—蒸騰作用蒸騰作用：指植物體內(nèi)的水分以氣態(tài)方式從植物的表面從體內(nèi)擴(kuò)散到大氣中

的過程。第三節(jié)植物的蒸騰作用失水方式：液態(tài)散失—吐水、傷流第三節(jié)植物的蒸騰作用.生理意義A水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿是礦質(zhì)元素和有機(jī)物運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力C降低葉溫D有利于氣體交換（一）騰作用的生理意義.生理意義（一）騰作用的生理意義二、蒸騰作用的部位（一）部位1、植物幼小時(shí)，地面以上的全部表面２、皮孔蒸騰—高大木本植物，約占全部蒸騰的0.1%3、葉片蒸騰（1）角質(zhì)蒸騰—約占全部蒸騰的5%~10%（2）氣孔蒸騰—主要方式二、蒸騰作用的部位（一）部位三氣孔蒸騰（一）氣孔的大小和分布數(shù)目、大小、分布隨植物種類而不同（二）氣孔蒸騰的過程水分子擴(kuò)散的動(dòng)力是氣孔內(nèi)部與環(huán)境的水蒸氣壓差擴(kuò)散快慢決定于氣孔內(nèi)外的水蒸氣壓差氣孔阻力和葉表面的界面層阻力。（三）氣孔擴(kuò)散的效率

氣孔擴(kuò)散符合小孔擴(kuò)散規(guī)律，擴(kuò)散速率與小孔的邊緣長度（周長）成正比。三氣孔蒸騰（一）氣孔的大小和分布（四）氣孔運(yùn)動(dòng)及其機(jī)理1.氣孔運(yùn)動(dòng)：保衛(wèi)細(xì)胞A.結(jié)構(gòu)：

B.特點(diǎn)：孔口側(cè)厚，背口側(cè)薄輻射狀微纖絲雙子葉－半月形單子葉－啞鈴形（四）氣孔運(yùn)動(dòng)及其機(jī)理1.氣孔運(yùn)動(dòng)：保衛(wèi)細(xì)胞雙子葉－半月氣孔的運(yùn)動(dòng)吸水失水單子葉植物吸水失水雙子葉植物氣孔的運(yùn)動(dòng)吸水失水單子葉植物吸水失水雙子葉植物光合作用使保衛(wèi)細(xì)胞中糖的濃度增加水勢降低，從而保衛(wèi)細(xì)胞吸水，導(dǎo)致氣孔開放。2氣孔運(yùn)動(dòng)機(jī)理1）光合作用促進(jìn)氣孔開放學(xué)說光合作用使保衛(wèi)細(xì)胞中糖的濃度增加水勢降低，從而保衛(wèi)細(xì)胞吸水，2）A.淀粉－糖互變學(xué)說光合CO2減少PH升高淀粉磷酸化酶淀粉葡萄糖水勢降低白天吸水氣孔開放[OH-]？？2）光合CO2減少PH升高淀粉磷酸化酶淀粉葡萄糖水勢降低白天B.無機(jī)離子泵學(xué)說質(zhì)子泵開放細(xì)胞內(nèi)K＋增多水勢降低氣孔開放光合ATP增加白天胞外H+增加

K＋內(nèi)流通道開放H+泵出？？質(zhì)子泵開放細(xì)胞內(nèi)K＋增多水勢降低氣孔開放光合ATP增加白天C.蘋果酸代謝學(xué)說葡萄糖PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）OAA（草酰乙酸）蘋果酸蘋果酸2-+2H+ATP質(zhì)子泵開放細(xì)胞內(nèi)K＋增多水勢降低氣孔開放離子泵淀粉－糖白天糖酵解作用葡萄糖PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）OAA（草酰乙酸）蘋果酸蘋果1、

內(nèi)部因素氣孔頻度和氣孔大小及暴露于葉內(nèi)空間的葉肉細(xì)胞濕潤細(xì)胞壁面積（內(nèi)表面）

氣孔頻度（氣孔數(shù)/cm2）

三、影響氣孔蒸騰的因素1、內(nèi)部因素氣孔頻度和氣孔大小及暴露于葉內(nèi)空間的葉肉細(xì)胞濕2、條件外界1、光照——最主要的外界條件光照提高葉溫，葉內(nèi)外蒸氣壓差增大，有利蒸騰；光使氣孔開放，氣孔阻力減小。2、水分狀況大，蒸騰慢3、CO2低濃度促進(jìn)氣孔開放

4、溫度高，有利蒸騰

5、風(fēng)微風(fēng)促進(jìn)，強(qiáng)風(fēng)抑制2、條件外界1、光照——最主要的外界條件（六）蒸騰作用的指標(biāo)蒸騰速率：植物在單位時(shí)間內(nèi)單位葉面積蒸騰的水量。

蒸騰效率：指植物每消耗1Kg水時(shí)所形成的干物

質(zhì)的質(zhì)量（克）。蒸騰系數(shù)：指植物制造1g干物質(zhì)所消耗水分的質(zhì)

量（克），它是蒸騰效率的倒數(shù)。

（六）蒸騰作用的指標(biāo)蒸騰速率：植物在單位時(shí)間內(nèi)單位葉面一、水分運(yùn)輸?shù)耐緩酵寥浪痈兄矢鶎?dǎo)管莖導(dǎo)管葉柄導(dǎo)管葉脈導(dǎo)管葉肉細(xì)胞

葉細(xì)胞間隙氣孔下腔氣孔

大氣第四節(jié)、植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸一、水分運(yùn)輸?shù)耐緩酵寥浪ㄒ唬┧诌\(yùn)輸?shù)乃俣冉?jīng)過死細(xì)胞：導(dǎo)管和管胞快環(huán)境因子：白天快，夜間慢；

含水量33%-36%，快（一）水分運(yùn)輸?shù)乃俣人稚仙膭?dòng)力：根壓和蒸騰拉力

水分上升的原因：蒸騰—內(nèi)聚力—張力學(xué)說

（1）水分子間有較大的內(nèi)聚力（30Mpa），內(nèi)聚力>＞張力（2）水柱有張力，（0.5~3MPa）（3）水分子對(duì)導(dǎo)管壁有很強(qiáng)的附著力（二）水分沿導(dǎo)管或管胞上升的動(dòng)力水分上升的動(dòng)力：根壓和蒸騰拉力（二）水分沿導(dǎo)導(dǎo)管中有氣泡。有堵塞，死亡組織