植物的生命活动

植物的生命活动第一节植物体的新陈代谢第二节植物的发育和繁殖第三节植物生命活动的调控第四节植物体的成熟、衰老及其调控植物的生命活动第一节植物体的新陈代谢一、植物体的水分代谢二、植物体的矿质营养三、植物体的光合作用四、植物体的呼吸作用（细胞学中有讲）五、植物体的气体交换六、植物体内的物质运输植物体的水分代谢是指植物体对水分的吸收、运输、利用和散失。一、植物体对水分的吸收•吸收部位：主要是根毛区•根系的吸水方式1.被动吸水★概念：★主要动力：蒸腾拉力★基本原理：水从水势高到水势低的渗透作用水银水银柱植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位：主要是根毛区•根系的吸水方式1.被动吸水2.主动吸水★概念：仅由根系代谢活动而引起的根系从外界环境吸水的过程。★现象：吐水、伤流和根压★主要动力：根压※根压的结构基础：内皮层的凯氏带或马蹄形加厚※根压的生理基础：根对矿质离子的主动吸收和分泌，形成内皮层内、外的水势递度，因而发生渗透吸水3.根部吸水的途径根部吸水的途径植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式1.被动吸水2.主动吸水3.根部吸水的途径植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式•影响根系吸水的外界条件1.大气因子：光、温、湿，主要通过影响蒸腾作用来实现对被动吸水的影响。2.土壤因子：主要通过影响根的主动吸水★供水力：只取决于土壤水势的高低。包括土壤溶液的渗透势和土壤颗粒亲水物质引起的衬质势。萎蔫，永久萎蔫，土壤萎蔫系数植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式•影响根系吸水的外界条件1.大气因子2.土壤因子：主要通过影响根的主动吸水★供水力：只取决于土壤水势的高低。★温度：影响根系有氧呼吸及其主动吸水、水分的扩散速度及根的生长★通气状况：影响根系有氧呼吸及其主动吸水、根的生长、酒精的产生与伤害★生理干旱：土壤水分充足，由于缺氧、低温、土壤水势低等原因，造成植物的萎蔫植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收•吸收部位•根系的吸水方式•影响根系吸水的外界条件植物体的水分代谢二、植物的蒸腾作用•植物体内水分散失的途径1.幼体：全身表面蒸腾2.成体：气孔蒸腾通常占90%以上，还有水孔、皮孔和角质层蒸腾等•蒸腾作用的意义1.是植物吸收和运转水分的主要动力；2.可促进盐类和其他多种物质在植物体内运输；3.可以降低植物体和叶面的温度使植物免受灼伤。植物体的水分代谢二、植物的蒸腾作用•蒸腾作用的指标:蒸腾速率、蒸腾效率和蒸腾系数1.蒸腾速率:是指植物在一定时间内，单位叶面积上散失水分的量，一般以g/(m2·h)表示。2.蒸腾效率:又称蒸腾比率,是指蒸腾失水1千克时所形成的干物质的克数。3.蒸腾系数:是指形成1克干物质所消耗水分的千克数。植物体的水分代谢二、植物的蒸腾作用•气孔蒸腾和气孔运动1.气孔蒸腾过程植物体的水分代谢二、植物的蒸腾作用•气孔蒸腾和气孔运动1.气孔蒸腾过程2.气孔扩散的小孔定律：气体通过小孔表面扩散的速率不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。小孔相对面积小孔相对周长扩散失水相对量1.000.370.050.011.000.610.210.131.000.590.180.14植物体的水分代谢二、植物的蒸腾作用•气孔蒸騰和气孔运动1.气孔蒸腾过程2.气孔扩散的小孔定律3.气孔运动及其机理★气孔与保卫细胞★气孔运动：保卫细胞吸水膨胀，气孔张开；反之关闭双子叶植物气孔运动气孔运动：白天开放，晚上关闭单子叶植物的气孔运动植物的蒸腾作用3.气孔运动及其机理★气孔与保卫细胞★气孔运动★保卫细胞吸水原理的三个学说※淀粉-糖转化学说※无机离子吸收学说※苹果酸生成学说淀粉-糖转化学说无机离子吸收学说无机离子吸收学说淀粉-苹果酸学说植物的蒸腾作用3.气孔运动及其机理★气孔与保卫细胞★气孔运动★保卫细胞吸水原理※淀粉-糖转化学说※无机离子吸收学说※苹果酸生成学说※脱落酸说：在干旱、水涝或盐渍等条件下，体内脱落酸明显增加，并迅速运往保卫细胞并使之失去K+、Cl-而关闭气孔关闭。总之，气孔运动和光合作用、呼吸作用等因素有着直接和间接的联系，使保卫细胞中的可溶性糖和苹果酸浓度升高，促进K+、Cl-、Ca2+等进入保卫细胞，使水势下降，吸水膨胀，气孔开放；反之，气孔关闭。植物的蒸腾作用3.气孔运动及其机理★气孔与保卫细胞★气孔运动★保卫细胞吸水原理的三个学说★影响气孔运动的因素：光照是最主要的，其次还有温度和CO2浓度。※光照：白天开，晚上闭（景天科植物白天闭而晚上开）※温度：10℃以下气孔小。气孔开度随温度的上升而增大，30℃达到最大。35℃以上开度变小。※CO2浓度：无论光照还是黑暗，CO2浓度低时促进气孔张开；浓度高时促使气孔迅速关闭。植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用•蒸腾作用的意义•蒸腾作用的指标•气孔蒸騰和气孔运动1.气孔蒸腾过程2.气孔扩散的小孔定律3.气孔运动及其机理4.影响蒸腾作用的因素★内因：主要是气孔的开张和关闭，其次是气孔频度和大小等。★外因：主要有光照、大气湿度、温度和风等。植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用•蒸腾作用的意义•蒸腾作用的指标•气孔蒸腾和气孔运动植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用三、植物体内水分的运输•水分运输的途径1.短距离：共质体与质外体，扩散和渗透2.长距离：导管和管胞，阻力小•水分沿导管上升的动力1.根压：在蒸腾较弱时，根压作用大2.蒸腾拉力：在晴朗的环境下是主要的。蒸腾拉力-内聚力-张力学说植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用三、植物体内水分的运输四、合理灌溉的生理学基础•作物的需水规律：不同作物，以及同一作物的不同生育时期需水量不同。水分临界期与敏感期。•合理灌溉的指标：生理需水和生态需水植物体的水分代谢一、植物体对水分的吸收二、植物的蒸腾作用三、植物体内水分的运输四、合理灌溉的生理学基础植物的生命活动第一节植物体的新陈代谢一、植物体的水分代谢二、植物体的矿质营养•植物必需的矿质元素及其作用•植物体对矿质元素的吸收及其特点•矿质元素在植物体内的运输和利用•合理施肥的生理基础植物体的矿质营养植物体对矿质元素的吸收、运输和同化的一系列过程称为矿质营养。一、植物必需的矿质元素及其作用•什么是矿质元素？•植物体内元素的分类植物组织105℃烘干至恒重可挥发性元素的气态氧化物：C、N、S600℃燃烧矿质元素的固态氧化物：S、K、Ca、Mg、Fe…占5%～10%水蒸汽95～10%干物质5%～90%一、植物必需的矿质元素及其作用•什么是矿质元素？•植物体内元素的分类•植物体内元素的种类及含量•一、植物必需的矿质元素及其作用•什么是矿质元素？•植物体内元素的分类•植物体内元素的种类及含量•植物必需的矿质元素1.研究方法：溶液培养法和砂基培养法2.鉴定标准：不可缺少性、不可替代性和直接功能性3.植物的必需矿质元素14种，必需元素17种★大量矿质元素6种：氮、磷、硫、钾、钙、镁，各占干重的万分之一以上。★微量矿质元素8种：铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯、镍★Si和Na是大多数植物的必需元素，其他元素可能只是某些植物的必需元素植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用•植物必需的矿质元素1.研究方法：溶液培养法、砂基培养法和气培法2.鉴定标准：不可缺少性、不可替代性和直接功能性3.植物的必需矿质元素14种，必需元素17种4.必需元素的生理作用及其缺素症★一类是细胞结构物质的组成成分：如碳、氢、氧、氮、硫、磷等是组成糖类、脂类和蛋白质等有机物质的元素。一般是非金属离子的作用。★一类是对生命的代谢活动起调节作用：如促进酶的活性，调节细胞的渗透势，影响原生质的胶体状况和膜的电荷平衡等。一般是金属阳离子的作用。植物体的矿质营养元素作用缺素症N叶绿素、氨基酸、多种激素和辅酶等的组成部分植株萎蔫，发育不良K细胞中离子平衡作用，膜电位保持，蛋白质合成和糖代谢中多种酶的辅助因子，能促进贮存器官合成淀粉，从而促进糖的运输萎黄Ca多种功能，如膜透性的调节，（细胞）胞间层中果胶盐的成分，细胞壁的产生，某些酶如ATP水解酶的活化因素细胞分裂和生长均不正常，叶尖干枯，顶芽死亡Mg叶绿素的成分；糖代谢、核酸合成以及ATP与反应物耦联过程中多种酶的辅助因子萎黄P核酸、磷脂、ATP和辅酶等的成分，开花结果及根正常发育必需叶小而暗，叶上出现红色S胱氨酸、甲硫氨酸及某些维生素的成分萎黄，根发育不良Fe细胞色素、过氧化物酶、过氧化氢酶等的血红素成分，在叶绿素合成中起作用幼叶沿叶脉黄化Cl离子平衡，维持膜电位叶小，黄色或铜色；生长慢Mn多种酶（细胞呼吸，三羧酸循环，光合作用，氮代谢）的辅助因子叶黄Zn色氨酸（生长素前体）合成需要；多种脱氢酶的活化剂；某些DNA聚合酶的辅助因子；蛋白质合成重要因素叶小茎短B功能不清，可能与糖的过膜转运以及细胞壁形成时钙的代谢有关，促进花粉萌发和花粉管延长叶灰暗，生长畸形，根尖延长慢，花而不实Cu催化氧化反应的多种酶的成分，如细胞色素氧化酶等；电子受体，质体蓝素的成分蛋白质合成受阻，萎黄Mo硝酸还原酶的成分，固氨菌固氮作用必需固氮菌生长不良，导致土壤贫瘠•一、植物必需的矿质元素及其作用•什么是矿质元素？•植物体内元素的分类•植物体内元素的种类及含量•植物必需的矿质元素植物体的矿质营养植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用二、植物体对矿质元素的吸收•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态★可溶性离子—土壤溶液中←→土壤颗粒表面，均可被直接吸收由于土壤颗粒的表面带有负电荷，阳离子被土壤颗粒吸附于表面。外部阳离子如钾离子可取代土壤颗粒表面吸附的另一个阳离子如钙离子，使得钙离子被根系吸收利用。土壤颗粒表面阳离子交换法则植物体的矿质营养二、植物体对矿质元素的吸收•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态★可溶性离子—土壤溶液中←→土壤颗粒表面，均可被直接吸收★不可溶性离子和分子—不被直接吸收2.矿质离子从根外进入中柱的过程通过质外体到达内皮层的K+一定要选择性地进入内皮层细胞内才能进入中柱矿质离子从根外进入中柱的途径植物体的矿质营养二、植物体对矿质元素的吸收•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态2.矿质离子从根外进入中柱的过程水自由空间→杜南自由空间→共质体→导管植物体的矿质营养二、植物体对矿质元素的吸收•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态：2.矿质离子从根外进入中柱的过程水自由空间→杜南自由空间→共质体→导管★矿质离子进入杜南自由空间的途径：交换吸附和接触交换★矿质离子进入共质体：※主动运输：是主要途径※被动运输：杜南平衡原理植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用二、植物体对矿质元素的吸收及其特点•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程1.矿质元素在土壤中的存在状态：2.矿质离子从根外进入中柱的过程水自由空间→杜南自由空间→共质体→导管★矿质离子进入杜南自由空间的途径：交换吸附和接触交换★矿质离子进入共质体：※主动运输：是主要的途径※被动运输：杜南平衡原理★矿质离子释放到导管：主动运输，但也有植物是协助扩散植物体的矿质营养一、植物必需的矿质元素及其作用二、植物体对矿质元素的吸收及其特点•根吸收矿质元素的部位：主要是根毛区•根部吸收矿质元素的过程•对矿质元素和水的吸收是相对独立的•对矿质离子的吸收是有选择性的1.生理中性盐：如NH4NO32.生理酸性盐：如(NH4)2SO43.生理碱性盐：如NaNO3•单盐毒害和离子拮抗★单盐毒害：溶液中只有一种金属离子★离子拮抗：在单盐毒害的溶液中加入另一价数的金属盐植物体的矿质营养三、矿质元素在植物体的运输和利用•运输形式：多数仍以离子形式，少数同化成有机物后被运输•运输途径和速度•矿质元素在植物体的分布与利用1.运输与分布特点：从体外吸收