第六章同化物的运输、分配及信号的传导 （一）名词解释 源(source) 即代谢源，是产生或提供同化物的器官或组织，如功能叶、萌发种子的子叶或胚乳。 库(sink) 即代谢库，是指消耗或积累同化物的器官或组织，如根、茎、果实、种子等。 共质体运输(symplastic transport) 物质在共质体中的运输称为共质体运输。 质外体运输(apoplastic transport) 物质在质外体中的运输称为质外体运输。 P蛋白（P-protein）即韧皮蛋白，位于筛管的内壁，当韧皮部组织受到损伤时，P-蛋白在筛孔周围累积并形成凝胶，堵塞筛孔以维持其他部位筛管的正压力，同时减少韧皮部内运输的同化物的外流。 转移细胞（transfer cells）在共质体-质外体交替运输过程中起转运过渡作用的特化细胞。它的细胞壁及质膜内突生长，形成许多折叠片层，扩大了质膜的表面积，从而增加溶质内外转运的面积,能有效地促进囊泡的吞并，加速物质的分泌或吸收。 比集转运速率(specific mass transfer rate, SMTR) 单位时间单位韧皮部或筛管横切面积上所运转的干物质的数量。 韧皮部装载(phloem loading) 同化物从合成部位通过共质体或质外体胞间运输，进入筛管的过程。 韧皮部卸出(phloem unloading) 同化物从筛管分子-伴胞复合体进入库细胞的过程。 空种皮技术(empty seed coat technique，empty-ovule technique) 切除部分豆荚壳和远种脐端的半粒种子，并去除另半粒种子的胚性组织，制成空种皮杯。短时间内，空种皮杯内韧皮部汁液的收集量与种子实际生长量相仿，此法适用于研究豆科植物的同化物运输。 源库单位(source-sink unit) 在同化物供求上有对应关系的源与库合称为源-库单位。 源强和库强源强(source strength)是指源器官同化物形成和输出的能力；库强 (sink strength) 是指库器官接纳和转化同化物的能力。 信号转导（signal transduction）细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转换，引起细胞生理反应的过程。 化学信号 (chemical signals) 细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。 物理信号(physical signal) 细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信号和水力学信号等物理性因子。 G蛋白(G protein) 全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白又称为偶联蛋白或信号转换蛋白。 第二信使(second messenger) 能被胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。第二信使亦称细胞信号传导过程中的次级信号。 （二）写出下列符号的中文名称，并简述其主要功能或作用 SE-CC 筛管分子-伴胞(sieve element-companion cell) 复合体，筛管通常与伴胞配对，组成筛管分子-伴胞复合体。源库端的SE-CC是同化物装载和卸出的埸所，茎和叶柄等处中的筛管是同化物长距离运输的通道。 SMTR 比集转运速率(specific mass transfer rate) 单位时间单位韧皮部或筛管横切面积上所运转的干物质的量。用其来衡量同化物运输快慢与数量。
第五章植物同化物的运输 一. 名词解释 P-蛋白(P-protein)：亦称韧皮蛋白(phloem-protein)，是在细胞质中存在的构成微管结构的蛋白质，可以利用ATP的能量，推动微管的收缩，从而推动物质的长距离运输。 胞间连丝(plasmodesmata)：连接两个相邻细胞的胞质通道，行使水分、营养物质、小的信号分子，以及大分子的胞质运输能力。 韧皮部装载(phloem loading)：指光合产物从韧皮部周围的叶肉细胞装到筛分子-伴胞复合体的整个过程。 韧皮部卸出(phloem unloading)：装载在韧皮部的同化物输出到库的接受细胞。 输出(export)：糖分和其他溶质从源运走的过程。 运输速率(velocity)：单位时间内物质运输的距离，用m/h或m/s表示。 集流运输速率(mass transfer rate)：单位截面积筛分子在单位时间内运输物质的量，常用g/(m2?h)或g/(mm2?s)表示。 有机物质装载(organic matter loading)：指同化物从筛管周围的叶肉细胞装载到筛管中的过程。 有机物质卸出(organic matter unloading)：指同化物从筛管卸出到库细胞的过程。 共质体(symplast)：无数细胞的细胞质，通过胞间连丝连成一体，构成共质体。 质外体(apoplast)：质体是一个连续的自由空间，包括细胞壁、细胞间隙、导管等。 质外体途径(apoplast pathway)：糖从某些点进入质外体到达韧皮部的过程。 共质体途径(symplast pathway)：糖从共质体经胞间连丝到达韧皮部的过程。 运输糖(translocated sugar)：由光合作用形成的磷酸丙糖进一步形成的糖，如蔗糖和水苏糖。 代谢源(metabolic source)：指产生和供应有机物质的部位与器官。 代谢库(metabolic sink)：指贮藏与消耗有机物质的部位与器官。 配置(allocation)：指源叶中新形成同化物转化为贮藏利用和运输用。 分配(partitioning)：是指形成的同化物在各种库之间的分布。 生长中心(growth center)：指生长旺盛、代谢强的部位，如茎生长点。
第六章植物体内有机物质的运输与分配 一、练习题目 (一)填空 1．植物体内有机物质短距离运输的途径是______ 、_____ 、_______。 2．植物体内有机物质长距离运输的途径是______。 3．植物体内有机物质运输的最好形式是______。此外，蔷薇科果树的运输物质还有_______。 4．筛管汁液中，含量最高的有机物质是______，含量最高的无机离子是______。 5．证明有机物质长距离运输途径是韧皮部筛管的最好方法是：______、______。 6．植物体内有机物质运输的方向有______ 、______、______。 7．有机物质总的分配方向是______ 。 8．有机物质被动运输的学说是_____，提出者是______。 9．H．Devries认为，有机物质运输的动力可能是______。 10．载体参与有机物质向韧皮部装载的过程，其依据是______、______ 、______。 11．说明有机物质主动运输的学说有______ 、______ 、______ 。 12．根据源库关系，当源大于库时，产量提高受制于______ ；当库大于源时，产量提高受制于______ ；增源增库均能增产的类型是______。 13．植物体内物质的分配是按______进行的。 14．水稻、小麦抽穗后，剪去部分叶片，穗部增重______；剪去穗后，叶片光合产物输出______，光合速率明显______。 15．源叶内无机磷含量高时，促进光合初产物从____到_____ 的输出，促进细胞内______的合成。 16．同化物从绿色细胞向韧皮部装载的途径可能是:______→_______→______韧皮部筛管。 17．在甜菜块根中，K+／Na+比例调节淀粉与蔗糖的变化。当比值高时，有利于_______的积累；当比值低时，有利于_____的增加。 18．营养生长期，供N过多时，植物体内______增多，而_________减少，因而容易引起植株徒长。 19．叶片内的蔗糖分为两种状态：______、______。 20．刺激植物体内有机物质运输的激素有______、______、______ 、______。 21．伴细胞与筛细胞通过胞间连丝相连，伴细胞的作用是为筛细胞______、______ 、______、_____。 22．影响同化物分配的外界条件是______、______ 、______、______。 23．昼夜温差对同化物分配产生明显影响，凡是______，同化物向籽粒分配明显降低。 24．蔗糖在源端装载靠载体完成，有两种模型是：______、______。 25．源一库单位包括______、______、______。 26．C／N比值高时为______代谢，C／N比值低时为______代谢。 27．除蔗糖外，还可作为有机物质运输的糖类尚有______、______ 、______。 28．____细胞的发现，支持了M?nch的压力流动学说。 29．在筛管汁液中存在的内源激素是______。
第4节植物体中物质的运输（2课时）教学目标：1、区分直立茎、攀援茎、匍匐茎、缠绕茎。 2、知道木质茎的基本结构及其功能。 3、知道水、无机盐和有机物的运输过程。 4、学习观察的基本技能。 重点难点分析：重点：茎的结构和功能 难点：攀援茎和缠绕茎的区别、年轮的判断等 第一课时 【引入】根有哪些功能？－－固定和吸收。那么根从土壤中吸收的水和无机盐是怎样运输的呢？－－通过茎来运输到植物的各个器官的。植物的茎有哪些形态呢？它的结构又是如何？我们来介绍茎的结构。 一、茎的结构 出示各种各样的茎，并给予介绍和简单说明 1、茎的分类：按照生长方式的不同： 自然界最常见的茎是直立茎。其次还有攀援茎、匍匐茎、缠绕茎。 直立茎：直立向上生长。 匍匐茎：比较软，不能直立生长，只能在地面上匍匐生长。 攀援茎：借助他物而“直立上升”。常常借助茎和叶的变态结构（如卷须），而附着在他物“上升”。如黄瓜、南瓜、丝瓜等。 缠绕茎：茎本身缠他物“上升”。 让学生举例各种茎的常见植物。 无论呈现什么特点，都是对环境的一种适应，是对光合作用这种营养方式的一种适应，即从环境中最大可能地获取其生长所需的阳光。 变态茎有：根状茎—竹鞭块茎—马铃薯鳞茎—洋葱肉质茎—仙人掌 虽然茎的形状各不相同，但它们的结构却基本相同。 2、茎的结构： 【观察】双子叶植物茎的横切面 ⑴横切面可以明显看出三层：树皮、木质部和髓。 ⑵质地较硬的是木质部，比较软的是树皮和髓。 ⑶树皮较易剥下来。 A、木质部：导管：输导水分和无机盐。 木质部一般由导管、薄壁细胞和木纤维组成。不少木质部是良好的木材来源。
导管一般是死细胞构成的，属于输导组织，具有自下而上输导水分、无机盐的功能。木纤维的细胞壁比较厚，属于机械组织，对茎的直立起着决定性的作用。在多年生木质茎中，木质部常常构成茎的主要部分。 B、形成层：位于木质部和韧皮部之间，形成层细胞只有2－3层，能不断分裂，产生子细胞。子细胞能吸收营养物质，不断长大，向外形成韧皮部，向内形成木质部，使茎加粗。 说明：水稻、小麦竹等植物都没有形成层，所以茎不能加粗生长。裸子植物和双子叶植物的根和茎中，具有形成层。所以茎能加粗。 C、韧皮部：筛管：输导有机物。 韧皮部是维管植物体内具有输导功能的一种复合组织。被子植物的韧皮部由筛管和伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞等组成，其中筛管为韧皮部的基本成分，有机物及某些矿质元素离子的运输由它们来完成。 D、树皮：具有保护作用。 E、髓：由薄壁细胞构成，有贮藏营养物质的作用 【思考】1、如果铁丝缠绕小树，阻碍了植物体中茎的有机物的运输，所以铁丝下面部分的茎和根得不到有机物或得到很少，最后会导致死亡或发育不良，铁丝缠绕势必影响小树的生长。 2、制作课桌椅，主要利用茎的木质部。茎具有木质部和韧皮部，因此它又硬又有韧性。 【学生实验】观察木质部的结构 【读图】年轮 数一数年轮，判断该植物的茎生长了多少年？其中，哪年生长比较快些？当时的气候怎样？哪年气候比较恶劣，不适宜植物生长？有没有连续几年的气候特别干旱或特别湿润？年轮上的“斑点”会是什么原因造成的？ 生长在温带地区的树木，形成层细胞的分裂活动，受气温变化的影响很明显：春季气温升高，营养物质充足，形成层细胞的分裂活动加快，所产生的木质部， 细胞的个体大，壁薄，因此，木材的质地疏松，颜色较浅。这样的木材叫做春材。秋季气温降低，营养物质减少，形成层细胞的分裂活动减慢，所产生的木质部，细胞的个体小，壁厚，因此，木材的质地致密，颜色较深。这样的木材叫做秋材。同一年的春材与秋材之间，颜色是逐渐转变的，中间没有明显的界限，共同构成一个环带。但是，上一年的秋材与下一年的春材之间，界限相当明显，于是形成了清楚的纹理。一个年轮包括当年的春材和当年的秋材，它代表了一年当中所形成的木材，因此，根据树干年轮的数目，可以推算出这棵树的年龄。
1、如图是木本植物茎的横切面示意图，请回答： （1）图中的标号①叫做______，它的内侧部分是______，其中包含具有输导功能的______． （2）②叫做______，它能够使水本植物的茎逐年______． （3）图中③的名称是______．其中分布着有输导功能的______． （4）④的名称是______，具有______的功能． （1）图中的标号①叫做树皮，它的内侧部分是韧皮部，里面有筛管可以自上而下运输有机物．（2）②叫做形成层细胞具有分裂能力，向外分裂产生韧皮部，向内分裂产生木质部，从而能够使木本植物的茎逐年加粗． （3）图中③的名称是木质部，内有导管可以运输水分和无机盐，里面有木纤维，对茎有很强的支持作用． （4）④的名称是髓，由薄壁细胞组成，具有贮藏营养的作用． 故答案为：（1）树皮；韧皮部；筛管； （2）形成层；加粗； （3）木质部；导管； （4）髓；贮藏营养．
2、小明为探究茎的输导作用，做了如下实验：取两个带有几片叶的桑树枝条甲和乙，将甲剥掉树皮，乙不作任何处理，分别把下端插入盛有稀释红墨水的锥形瓶中．放到温暖的阳光下，当看到叶脉有点发红时，他将枝条进行横切和纵切，用放大镜和显微镜分别观察，如图所示．请分析回答： （1）该实验的目的是探究______． （2）枝条带有叶片的作用是______． （3）用放大镜观察，看到被染红的部位是______． （4）用显微镜观察，看到被染红的结构是______． （5）甲枝条和乙枝条的实验现象______． （6）通过实验发现，无论是枝条的横切口还是枝条的纵切面都是只有______被染成红色．在茎和木质部中，只有______是上下相通的：这个实验说明根吸收的水分和无机盐是通过______向上运输的． 由题干“小明为探究茎的输导作用”与实验步骤可知该实验的目的是探究茎对水分和无机盐的运输．实验时为加快导管对水分和无机盐的运输，使现象更明显，常采取促进枝条的蒸腾作用的措施，如，保留枝叶、采取光照等．可以看到染成红色的部分是木质部，正是因为木质部中含有导管是自下而上输送水分和无机盐的管道．取两个带有几片叶的桑树枝条甲和乙，将甲剥掉树皮，乙不作任何处理，但同时都保留了木质部，导管依旧存在，所以可以看到木质部被染成红色． 故答案为：（1）茎对水分和无机盐的运输（2）促进水分的运输（3）木质部（4）导管（5）相同（6）木质部；导管；木质部的导管自下．
第六章植物体内有机物的运输 Transportation and partition of organic compound in plant 有机物运输对植物来说，正如血液循环对动物那样重要。有机物运输是决定产量高低和品质好坏的一个重人因素。从较高的生物产量变成较高的经济产量，其中就存在一个有机物运输问题，即同化产物的分配问题。 第一节有机物运输的途径、速度和溶质种类 Section 1 Transportation of assimilate in plant 一、运输途径pathway of transportion 短距离运输和长距离运输 长距离运输是发生于器官间的运输，其距离从几厘米到几百厘米不等，主要是由韧皮部phloem担任的。 短距离运输中的胞间运输物质与长距离运输途中被运输的物质可能要通过质外体和共质体。 1、短距离运输Transport systems in short distance. （1）细胞内运输：扩算，原生质环流，Pi－转运器 (2)胞间运输：apoplast and symplast (Apoplast指除原生质体以外如由细胞壁和细胞间隙(导管)组成一体的体系；Symplast指由胞间连丝及原生质膜本身把植物各细胞原生质连成一体的体系)。 正常态的胞间连丝（plasmodesmata）有固定的结构（图）。胞间连丝的被膜是质膜，因此，胞间连丝在相邻细胞间架起了胞浆和内质网的联系。在质膜的内层和压紧内质网膜的外层埋有直径约为3nm的球形蛋白，两者之间又由另一种丝状蛋白相联系，这样胞间连丝中的胞质环道就被分隔成8－11个微通道，微通道的直径约为2～3nm，可以通行800D－1000D的小分子物质，也就是说胞间连丝的典型排阻限为800D－1000Da。（病毒的直径为1000D） 许多植物病毒侵入叶片细胞后，可诱发胞间连丝进入开放状态，胞间连丝的排阻限增大道10KD以上，这是由于病毒的运动蛋白与胞间连丝结合所引起的。有时胞间连丝由于内部结构解体也可扩大成为开放状态，容许细胞核跨壁现象（“核穿壁”）现象发生。此外，胞间连丝在适当时期还可进入封闭状态，被粘液等临时封闭或永久堵塞。看来，胞间连丝的正常、开放和关闭三种状态可能调控着植物体内物质转移和信息传递，并由此协调植物的生长发育过程。 胞间连丝功能：传递物质、信息等。 在相邻细胞之间运输速率，共质体>质外体。因为它不需要跨双层膜运输。阻力减少，如质膜电阻0.31Ω/m2，液胞膜0.1Ω/m2。而胞间连上仅0.05/Ωm2,比原生质膜少60倍。（3）Alternate transport between apoplast and symplast共质体和质外体的交替运输Transfer cell（转运细胞/传递细胞）分布在输导组织未端及花果器官等同化物装入或卸出部位的一些特化细胞。特点是胞壁和质膜内凹，使表面积增大。此外胞质浓厚，细胞器发达，代谢
第六章植物体内同化物的运输与分配 Ⅱ 习题 一、名词解释 转运细胞代谢库同化物的装卸出胞现象 P- 蛋白源 - 库单位运输速度 代谢源压力流动学说比集运量 二、写出下列符号的中文名称 SE-CC SMT SMTR 三、填空题 1. 植物体内同化物长距离运输的途径是（），而细胞内的运输主要是通过（）和（）。 2. 植物胞间运输包括（）、（），器官间的长距离运输通过（）。 3. 植物体内碳水化合物主要以（）的形式运输，此外还有（）糖、（）糖和（）糖等。 4. 筛管汁液中含量最多的有机物是（），含量最多的无机离子是（）。 5. 用（）法和（）法可以证明，植物体内同化物长距离运输的途径是韧皮部筛管。 6. 同化物运输的方向有（）和（）两种。 7. （）在（）年提出了关于韧皮部运输机理的压力流动学说。 8. 有机物总的分配方向是由（）到（）。 9. 植物体内同化物分配的特点是（）、（）、（）、（）（）。 10. 载体参与和调节有机物质向韧皮部装载过程，其依据是（）；（）；（）。 11. 根据源库关系，当源大于库时，籽粒增重受（）的限制，库大于源时，籽粒增重受（）的限制。
12. 影响同化物分配的外界条件有（）、（）、（）和（）。 13. 无机磷含量对同化物的运转有调节作用，当无机磷含量较高时，Ｐ i 与叶绿体内的（）进行交换有利于光合产物从（）运转到（），促进细胞内（）的合成。 14. 植物在营养生长期，氮肥施用过多，体内（）含量增多，（）含量减少，不利于同化物在茎秆中积累。 15. 近年来发现，细胞内 K + /Na + 比调节淀粉 / 蔗糖的比值， K + /Na + 比高时，有利于（）的积累， K + /Na + 比低时，有利于光合产物向（）的转化。 16. 伴细胞与筛管细胞通过胞间连丝相联，伴细胞的作用是为筛管细胞（），（），（）和（）。 17. 有机物质从绿色细胞向韧皮部装载的途径，可能是从（）→（）→（）（韧皮部筛管）。 18. 研究表明（）、（）和（） 3 种植物激素可以促进植物体内有机物质的运输。 19. 叶内蔗糖可分为（）和（）两种状态。 20. 近年研究发现，山梨醇是（）植物有机物质运输的一种形式。 四、选择题 1. 在筛管内被运输的有机物质中，含量最高的物质是（） （ 1 ）葡萄糖（ 2 ）蔗糖（ 3 ）苹果酸（ 4 ）磷酸丙糖 2. P - 蛋白存在于（） （ 1 ）导管（ 2 ）管胞（ 3 ）筛管（ 4 ）伴胞 3. 哪种细胞主要分布在导管和筛管的两端，它们的功能是将溶质输出或输入导管与筛管。其突出的特点是质膜内陷或折叠以增加其表面积。（） （ 1 ）通道细胞（ 2 ）转运细胞（ 3 ）保卫细胞（ 4 ）靶细胞 4. 哪种实验表明，韧皮部筛管具有正压力，这为压力流动学说提供了证据。（） （ 1 ）环割（ 2 ）蚜虫吻针（ 3 ）伤流（ 4 ）蒸腾 5. 水稻叶片叶绿体中输出的糖类主要是：（）
第六章同化物的运输分配及信号传导单元自测 (一)填空 1．根据运输距离的长短，可将高等植物体内的运输可分为距离运输和距离运输。（短，长） 2．一般认为，胞间连丝有三种状态：(1) 态，(2) 态，(3) 态。一般地说，细胞间的胞间连丝多、孔径大，存在的浓度梯度大，则于共质体的运输。（正常，开放，封闭，有利） 3．物质进出质膜的方式有三种：(1)顺浓度梯度的转运，(2)逆浓度梯度的转运，(3)依赖于膜运动的转运。(被动，主动，膜动) 4．以小囊泡方式进出质膜的膜动转运包括，和三种形式。(内吞，外排，出胞) 5．一个典型的维管束可由四部分组成：(1)以导管为中心，富有纤维组织的，(2)以筛管为中心，周围有薄壁组织伴联的，(3)穿插木质部和韧皮部间及四周的多种，(4)包围木质部和韧皮部。(木质部，韧皮部，细胞，维管束鞘) 6．目前测定韧皮部运输速度的常用的方法有两种。一种是利用作为示踪物，用显微注射技术将这种分子直接注入筛管分子内，追踪这种分子在筛管中的运输状况，根据单位时间中此分子的移动距离来计算运输速度。另一种是同位素示踪技术，常用的同位素是。将它的化合物饲喂叶片，然后追踪化合物在筛管中的运输状况、运输速度，用这种技术还可研究同化物的分配动态。(染料分子，放射性，14C） 8．筛管中糖的主要运输形式是糖和糖。(寡聚糖（棉子糖、水苏糖、毛蕊花糖等），蔗糖) 9．光合同化物在韧皮部的装载要经过三个区域：即（1）光合同化物区，指能进行光合作用的叶肉细胞；（2）同化物区，指小叶脉末端的韧皮部的薄壁细胞；（3）同化物区，指叶脉中的SE-CC。（生产，累积，输出，） 10．质外体装载是指细胞输出的蔗糖先进入质外体，然后通过位于SE-CC复合体质膜上的蔗糖载体蔗糖浓度梯度进入伴胞，最后进入筛管的过程。共质体装载途径是指细胞输出的蔗糖通过胞间连丝浓度梯度进入伴胞或中间细胞，最后进入筛管的过程。（光合，逆浓度，光合，顺蔗糖浓度） 11．韧皮部卸出的途径有两条：一条是途径，另一条是途径。（共质体，质外体） 12．光合碳代谢形成的磷酸丙糖可继续参与卡尔文循环的运转，或滞留在内，并在一系列酶作用下合成淀粉；或者通过位于叶绿体被膜上的进入细胞质，再在一系列酶作用下合成蔗糖。(叶绿体，磷酸丙糖转运器) 13．1930年E、Münch提出了解释韧皮部同化物运输的学说。该学说的基本论点是，同化物在筛管内是随液流流动的，而液流的流动是由两端的膨压差引起的。（压力流，输导系统） 14．转化酶是催化蔗糖反应的酶。根据催化反应所需的最适pH，可将转化酶分成两种，一种称为转化酶，该酶对底物蔗糖的亲和力较高，主要分布在液泡和细胞壁中；另一类称为转化酶，该酶主要分布在细胞质部分。(水解，酸性，碱性或中性) 15．光合细胞中蔗糖的合成是在内进行的。催化蔗糖降解代谢的酶有两类，一类是，另一类是。（细胞质，转化酶，蔗糖合成酶） 16．库细胞中淀粉合成的部位是。G1P在酶的作用下形成ADPG，ADPG 则在酶催化下和葡聚糖引物反应合成直链淀粉，直链淀粉又可在酶作用下最终形成支链淀粉。（淀粉体，ADPG焦磷酸化，淀粉合成，分支）
第六章植物体内有机物质的运输与分配 教学时数：4学时 教学目的与要求：要求学生掌握韧皮部装载与卸出及其机理；了解有机物运输的途径、速率和溶质种类，以及同化物的分布规律。 教学重点：韧皮部装载与卸出 教学难点：韧皮部运输机理 本章主要阅读文献资料： 1.王宝山主编、刘萍等副主编，植物生理学，科学出版社，2004.1 2.李合生主编，现代植物生理学，高等教育出版社，2002.1 3.王忠主编，植物生理学，中国农业出版社，2000.5 本章讲授内容： 第一节有机物运输的形式、途径、和溶质种类 一、有机物质运输的形式 1.收集韧皮部汁液的方法：蚜虫吻针法 用蚜虫吻针法收集筛管汁液 ①将蚜虫的吻刺连同下唇一起切下； ②切口溢出筛管汁液； ③用毛细管汲取汁液 2.韧皮部汁液的成分 韧皮部汁液分析结果表明：韧皮部汁液干物质占10-25%，其中主要是碳水化合物，其余为蛋白质，氨基酸、激素和一些无机离子。 碳水化合物主要是糖，在筛管中糖通常总是以非还原态进行运输，这可能是因为糖的非还原态形式的反应活性低于它的还原态形式。对于大多数植物来说，筛管中最主要的非还原糖是蔗糖，筛管中蔗糖浓度可以达到0.3到0.9M，可以占干物质的90％。除了蔗糖之外，蔗糖还可以与半乳糖（galactose）分子结合形成其他化合物进行运输，如棉子糖（raffinose）是蔗糖结合一分子半乳糖的化合物，水苏糖（stachyose）是蔗糖结合两分子半乳糖的化合物，毛蕊花糖（verbascose）则由蔗糖和三分子半乳糖组成。在筛管中运输的还有甘露醇（mannitol）和山梨醇（sorbitol）等糖醇。 在韧皮部进行运输的还有其他的有机物（10%）： 含氮化合物：主要是氨基酸及其酰胺形式，特别是谷氨酸、天冬氨酸以及它们的酰胺，谷氨酰胺和天冬酰胺。 植物激素：生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸都可以在韧皮部进行运输。虽然生长素可以在木质部进行极性运输，但是长距离的激素运输至少部分是在筛管中进行。 核苷酸、蛋白质和RNA等。筛管中还有一些与基本的细胞功能相关的蛋白质，例如进行蛋白质磷酸化的蛋白激酶、参与二硫化合物还原的硫氧还原蛋白、降解蛋白质的泛素、指导蛋白折叠的
有机物质的运输与分配 一、名词解释 代谢源代谢库比集运输速率有机物装载有机物卸出源库单位源强库强生长中心 二、填空题 1、（）是糖类运输的主要形式，其次还有（）（）（）等。 2、按照运输距离的长短，有机物运输可分为（）和（）两大类，前者主要是指（），后者主要是指（）。 3、细胞内运输的主要方式有（）（）（）（）（）等。 4、细胞间运输途径有（）（）（）等。 5、有机物的长距离运输途径是通过（）。 6、植物体内糖类物质运输的主要形式是（）。 7、有机物在筛管中随液流的流动而流动，而这种液流流动的动力，则来自于输导系统两端的（）。 三、选择题 1、蔗糖是由葡萄糖和果糖组成的，连接方式是通过（）。 A.α—1，6—苷键 B.α—1，4—苷键 C.α—1，2—苷键 2、植物体内，糖类的含量占植株干重的（）。 A.90%以上 B.参与代谢底物 C.酶的成分 3、细胞间有机物质运输的主要途径是（）。 A.质外体运输 B.共质体运输 C.简单扩散 4、植物体内有机物质运输的主要形式是（）。 A.葡萄糖 B.果糖 C.蔗糖 5、有机物质运输的学说，认为有机物质运输需要（）。 A.充足水分 B.适宜温度 C.消耗能量 6、禾谷类作物拔节之前，下部叶子的同化物主要供应（）。 A.幼叶 B.幼芽 C.根部 7、植物体内有机物运输速率一般是白天（）。 A.快于晚上 B.慢于晚上 C.与晚上相当 8、低温降低有机物运输速率的原因是（）。 A.减少了光合产物合成 B.降低了呼吸速率 C.增加了筛管汁液的黏度 四、判断题 1、有机物运输是决定产量高低和品质好坏的一个重要因素。 2、韧皮部运输不能同时向相反方向运输。 3、从叶肉细胞把同化物装载到韧皮部的细胞是消耗代谢能量的。 4、源叶的光合产物装载入韧皮部的细胞途径可能是“共质体———质外体——共质体”。 5、随着作物生育时期的不同，源与库的地位也将因时而异。 五、计算题 一株马铃薯在100天内块茎增重250克，其中有机物质为24%，地下韧皮部横切面积0.004cm2, 求同化物运输的比集运量？
填空题 1. 植物体内同化物长距离运输的途径是（），而细胞内的运输主要是通过（）和（）。 2. 植物胞间运输包括（）、（），器官间的长距离运输通过（）。 3. 植物体内碳水化合物主要以（）的形式运输，此外还有（）糖、（）糖和（）糖等。 4. 筛管汁液中含量最多的有机物是（），含量最多的无机离子是（）。 5. 用（）法和（）法可以证明，植物体内同化物长距离运输的途径是韧皮部筛管。 6. 同化物运输的方向有（）和（）两种。 7. （）在（）年提出了关于韧皮部运输机理的压力流动学说。 8. 有机物总的分配方向是由（）到（）。 9. 植物体内同化物分配的特点是（）、（）、（）、（）（）。 10. 载体参与和调节有机物质向韧皮部装载过程，其依据是（）；（）；（）。 11. 根据源库关系，当源大于库时，籽粒增重受（）的限制，库大于源时，籽粒增重受（）的限制。 12. 影响同化物分配的外界条件有（）、（）、（）和（）。 13. 无机磷含量对同化物的运转有调节作用，当无机磷含量较高时，Ｐ i 与叶绿体内的（）进行交换有利于光合产物从（）运转到（），促进细胞内（）的合成。 14. 植物在营养生长期，氮肥施用过多，体内（）含量增多，（）含量减少，不利于同化物在茎秆中积累。 15. 近年来发现，细胞内 K + /Na + 比调节淀粉 / 蔗糖的比值， K + /Na + 比高时，有利于（）的积累， K + /Na + 比低时，有利于光合产物向（）的转化。 16. 伴细胞与筛管细胞通过胞间连丝相联，伴细胞的作用是为筛管细胞（），（），（）和（）。 17. 有机物质从绿色细胞向韧皮部装载的途径，可能是从（）→（）→（）（韧皮部筛管）。 18. 研究表明（）、（）和（） 3 种植物激素可以促进植物体内有机物质的运输。 19. 叶内蔗糖可分为（）和（）两种状态。
一、教学时数 计划教学时数 4 学时。 二、教学大纲基本要求 1. 了解植物体内有机物质的两种运输系统，即短距离运输系统和长距离运输系统； 了解韧皮部运输的机理、韧皮部同化物运输的方式、运输的物质种类、运输的方向和速度； 2. 了解韧皮部装载和卸出途径； 3. 了解光合细胞和库细胞中同化物的相互转化关系； 4. 了解植物体内代谢源和代谢库之间的关系； 5. 了解同化物的分配规律和影响因素； 三、教学重点和难点 ( 一 ) 重点 1 ．源和库、 P 蛋白、胼胝质、转移细胞、比集转运速率、韧皮部装载和卸出、压力流学说、源库单位、源强、库强等概念。 2 ．韧皮部运输的机理。 3 ．光合细胞中蔗糖的合成，库细胞中淀粉的合成。 4 ．同化物的分配规律和特点。 5 ．影响同化物分配的因素。 ( 二 ) 难点 1 ．韧皮部的装载和卸出。 2 ．光合同化物的相互转化和调节。 本章主要内容： 1. 同化物的运输与分配 高等植物器官既有明确的分工又相互协作，组成一个统一的整体。叶片是进行光合作用合成光合产物的主要器官。光合产物（photosynthetic yield）是最主要的同化物（assimilate）。同化物的运输与分配过程，直接关系到作物产量的高低和品质的好坏。作物的经济产量不仅取决于同化物的多少，而且还取决于同化物向经济器官运输与分配的量。 1.1 同化物运输的途径 1.1.1 短距离运输 胞间运输有共质体运输、质外体运输及共质体与质外体之间的交替运输。 (1)共质体运输 主要通过胞间连丝，胞间连丝是细胞间物质与信息的通道。 无机离子、糖类、氨基酸、蛋白质、内源激素、核酸等均可通过胞间连丝进行转移。 (2)质外体运输 质外体是一个连续的自由空间，它是一个开放系统。 自由扩散的被动过程，速度很快。
《第一节植物体内的物质运输》教案 教学目标 知识目标： 1、植物体内运输水分和无机盐、有机物的部位 2、识别导管和筛管在茎内的分布，区分导管和筛管的结构特征 3、通过观察植物体内水分的吸收、运输和散失，说明植物体内水分和无机盐的运输方向、途径和动力。 4、通过观察环剥枝条形成树瘤的现象，说明有机物的来源。运输方向及途径。 5、理解植物体内的水由叶片散失到大气中的过程。 能力目标： 通过实验,培养学生分析问题和解决问题的能力。 情感目标： 通过学习茎的结构和功能,使学生树立结构和功能相适应的意识。 教学重难点 重点： 水分和无机盐的运输及其结构特点，有机物的运输及其结构特点 难点： 1、观察茎对于水分和无机盐的运输 2、导管和筛管的结构特点和功能 教学过程 导入： 植物叶制造的有机物，根吸收的无机盐和水要送到除自身以外的其他器官，靠什么呢？靠茎。植物的茎不仅连接了根、叶、花、果实等器官，又能输导水、无机盐和有机物。 根吸收的水和无机盐由导管运输 把带叶片的植物枝条插入红墨水中,待红墨水上升到茎中后,请学生把剪取的枝条进行横切和纵切,再用放大镜观察(或直接用投影仪)。请学生回答被染红的是茎的哪一部分? 学生答后,教师小结:被染红的是茎的木质部,由此说明了茎的木质部能运输水和溶解在水中的无机盐,他能不断的把水和无机盐由根输送到叶、花、果实等器官。
光合作用制造的有机物由筛管运输 出示树枝上的节瘤挂图。提出以下的问题: ⑴为什么环割上方出现瘤状物,而下方没有? ⑵去掉的树皮内有什么结构? ⑶出现瘤状物说明了什么? 学生答后,教师帮助分析:去掉的树皮内有筛管上下连通。节瘤在环割上方形成,说明叶子合成的有机物,往下运输受阻,积聚在伤口处,促进伤口上方细胞分裂和生长加快,使此处膨胀,形成节瘤。此实验说明:筛管的作用是把有机物由上往下运输。若把树皮环割一圈,则有机物不能运输到根,影响根的生理活动直至使植物死亡,所以我们平时要保护树木,保护树皮不受损伤。植物体内的水主要由叶片散失到大气中 植物内各个器官之间的导管是相通的，使水和溶解在水中的无机盐能从根部运输到茎、叶、花等各个器官。 学习活动：观察植物体内水的散失现象 阅读课本6-7页完成下列讨论： 为什么要在水面滴加植物油？ 描述A、B两个实验装置内发生的变化。 推测装置内水“移动”的路径及原因。 两个装置内的变化说明了什么？ 什么是蒸腾作用？蒸腾作用主要是通过什么器官完成的？ 学生回答：植物体内的水可以不断地以气体状态通过气孔散失到大气中，这个过程称为蒸腾作用。植物的蒸腾作用主要是通过叶片完成的。 水循环：地球大气中的水蒸气凝结成云，通过降雨积累到地球表面的土壤或水域，同时土壤或水域的水经过蒸发、植物的蒸腾作用等方式再次进入大气层，这样的过程就是地球的水循环。 植物的蒸腾作用的意义： 植物的蒸腾作用能够提高大气湿度，增加降水，在地球的水循环过程中起着重要的作用。
第六章植物体内有机物的运输 一、英译中(Translate) 1. plasmodesma 2.co-transport 3. pressure flow theory 4. cytoplasmic pumping theory 5. microfibril 6. receiver cell 7. phloem unloading 8. girdling 9.desmotubule 10. contractile protein theory 11. metabolic source 12. metabolic sink 二、中译英(Translate) 1、胞间连丝 2、连丝微管 3、共转运 4、共质体运输 5、质外体运输 6、压力流动学说 7、胞质泵动学说 8、收缩蛋白学说 9、环割 10、代谢库 11、代谢源 12、韧皮部 三、名词解释(Explain the glossary) 1、共质体 2、质外体 3、胞间连丝 4、压力流动学说 5、韧皮部装载 6、韧皮部卸出 7、代谢源 8、代谢库9. apoplast 10. microtubule 11. pressure-flow model12. sink13. symplast
四、是非题(True or false) （）1、韧皮部装载有2条途径，即质外体途径和共质体途径。（）2、韧皮部中的物质可以双向运输。 （）3、解释筛管中运输同化产物的机理的学说有3种，其中压力流动学说主张筛管液流是靠源端和库端的膨压建 立起来的压力势梯度来推动的。 （）4、同化产物经过维管系统从源到库的运输称为短距离运输。 （）5、源叶中的光合产物装载入韧皮部的细胞途径可能是“共质体→质外体→共质体→韧皮部筛管分子”。 （）6、有机物在机体内的分配只由供应能力和运输能力二个因素决 定。 （）7、在作物的不同生育时期，源与库的地位始终保持不变。（）8、许多实验证明，有机物的运输途径主要是由本质部担任的。 （）9、玉米接近成熟时，将其连杆带穗收割后堆放，则穗中有机物向秸杆倒流，不利于有机物在穗中积累，反而 减产。 （）10、昼夜温差大，可减少有机物的呼吸消耗，促进同化物向果实运输，因而使瓜果的含糖量和谷类种子的干 粒重增加。 五、选择题(Choose the best answer for each question) 1、在植物有机体中，有机物的运输主要靠哪个部位来承担？ （） A、韧皮部 B、本质部 C、微管 2、在植物体中，细胞间有机物的运输主要靠哪种运输途径？ （） A、共质体运输 B、质外体运输 C、简单扩散 3、韧皮部装载时的特点是（）。 A.逆浓度梯度；需能；具选择性 B.顺浓度梯度；不需能；具选 择性 C.逆浓度梯度；需能；不具选择性 4、在筛管运输机理的几种学说当中，主张筛管液是靠源端和库端的 压力势差建立起来的压力梯度来推动的，是哪一种？（）
同化物的运输和分配 短距离：细胞内与细胞间；胞内依靠微丝；胞间依靠胞间连丝；又含质外体运输、共质体运输和共质体-质外体运输 长距离：器官、源库之间，主要为维管束系统 维管束的组成：木质部（以导管为中心）、韧皮部（以筛管为中心）。维管束鞘以及穿插于包围木质部与韧皮部的细胞 功能：物质长距离运输的通道、信息物质传递的通道、两通道间的物质交换、对同化物的吸收和分泌、对同化物的加工和储存、外源化学物质以及病毒等传播的通道、植物体的机械支撑 韧皮部包括筛管分子、伴胞和薄壁细胞 成熟筛管分子无细胞核。高尔基体、液泡、核糖体、微管、微丝等细胞器 伴胞又可分为普通伴胞、转移伴胞、中间伴胞 物质运输的一般规律： ①无机营养在木质部中向上运输，而在韧皮部中向下及双向运输 ②光合同化物在韧皮部中可双向运输，其运输方向取决于库的方向 ③含氮有机物和激素在两管道中均可运输，其中根系合成的氨基酸、激素经木质部运输，而冠部合成的激素和含氮物则经韧皮部运输 ④在春季树木展叶之前，糖类、氨基酸、激素等有机物可以沿木质部向上运输 ⑤在组织与组织之间，包括木质部和韧皮部之间，物质可以通过被动转运或主动转运等方式进行侧向运输 同化物从源到库的运输包括三个过程：同化物从叶肉细胞进入筛管细胞，同化物在筛管中长距离运输，同化物从筛管向库细胞释放 质外体装载：指光合细胞的蔗糖进入质外体，然后通过位于筛管分子伴胞复合体质膜上的蔗糖载体逆浓度梯度进入伴胞，最后进入筛管的过程 共质体装载：指光合作用细胞的蔗糖通过胞间连丝顺蔗糖梯度进入伴胞，最后进入筛管的过程 压力流动学说：同化物在筛管内是随流集流动的，而流集是由疏导系统两端的膨压差维持的 同化物的配置：指的是光合同化物的代谢转化去向和调节 光合细胞中同化物的配置：叶绿体中淀粉的合成；细胞质中蔗糖的合成；光合细胞中的配置调节 库细胞中同化物的配置：蔗糖的代谢、淀粉的合成、 源-库单位：在同化物供求上有对应关系的源和库，以及源和库之间的输导组织的合称源-库单位的可变性是整枝、摘心、蔬果等栽培技术的生理基础 库可分为代谢库和储藏库、可逆库和不可逆库 库容是指能积累的同化物的最大空间 库活力是指库的代谢活性、吸引同化物的能力 同化物的分配规律：优先供应生长中心；就近供应，同侧运输，运输途径的更改，从源到库，光合产物的再分配 同化物的再分配的途径除了走原有的输导系统外，细胞内含物可以解体后再撤离，也可不经解体直接穿壁转移，直至内含物全部撤离细胞
第六章植物体内有机物的运输一、英译中(Translate) 1. plasmodesma 2.co-transport 3. pressure flow theory 4. cytoplasmic pumping theory 5. microfibril 6. receiver cell 7. phloem unloading 8. girdling 9.desmotubule 10. contractile protein theory 11. metabolic source 12. metabolic sink 二、中译英(Translate) 1、胞间连丝 2、连丝微管 3、共转运 4、共质体运输 5、质外体运输 6、压力流动学说 7、胞质泵动学说 8、收缩蛋白学说 9、环割 10、代谢库 11、代谢源 12、韧皮部 三、名词解释(Explain the glossary) 1、共质体 2、质外体 3、胞间连丝 4、压力流动学说 5、韧皮部装载 6、韧皮部卸出 7、代谢源 8、代谢库9. apoplast 10. microtubule 11. pressure-flow model 12. sink 13. symplast 四、是非题(True or false) （）1、韧皮部装载有2条途径，即质外体途径和共质体途径。（）2、韧皮部中的物质可以双向运输。 （）3、解释筛管中运输同化产物的机理的学说有3种，其中压力流动学说主张筛管液流是靠源端和库端的膨压建立起来的压 力势梯度来推动的。 （）4、同化产物经过维管系统从源到库的运输称为短距离运输。（）5、源叶中的光合产物装载入韧皮部的细胞途径可能是“共质体→质外体→共质体→韧皮部筛管分子”。
第六章植物体内同化物的运输与分配 Ⅰ教学大纲基本要求和知识要点 一、教学大纲基本要求 了解植物体内有机物质的两种运输系统，即短距离运输系统和长距离运输系统；了解韧皮部运输的机理、韧皮部同化物运输的方式、运输的物质种类、运输的方向和速度；了解韧皮部装载和卸出途径；了解光合细胞和库细胞中同化物的相互转化关系；了解植物体内代谢源和代谢库之间的关系；了解同化物的分配规律和影响因素。 二、知识要点 物质在维管束中运输的一般规律是：无机营养及信息物质在木质部中向上运输，而在韧皮部中向下运输；同化物在韧皮部中可向上或向下运输，而在木质部中向上运输；木质部和韧皮部间可侧向发生物质交换。源叶中由光合作用形成的磷酸丙糖通过叶绿体被膜上磷运转器进入细胞质，并经过一系列酶促反应合成蔗糖，蔗糖是光合同化物的主要运输形式，它通过质外体和/ 或共质体的胞间短距离运输进入韧皮部薄壁细胞，然后又经过质外体和/ 或共质体装载进入筛管- 伴胞复合体，一旦光合同化物进入韧皮部，在压力梯度的驱动下，向库细胞侧运输。在库端同化物从筛管- 伴胞复合体向周围细胞卸出。源端的蔗糖装载和库端蔗糖卸出维持着源库两端蔗糖浓度差，由蔗糖浓度差引起的膨压差推动着韧皮部中的物质运输。光合同化物进入库细胞或用于生长和呼吸，或进一步合成贮藏性物质，因此，光合同化物的形成、运输、分配直接关系到作物产量的高低和品质的好坏。 叶绿体中的磷酸丙糖及细胞质中合成的蔗糖的去向决定于源库间的相互协调和相互作用。当光合同化物的形成能力大于对同化物的需求时，细胞质中蔗糖的合成受到抑制，用于输出的蔗糖的量减少，而进入液泡作临时性贮藏的量增加。光合作用形成的磷酸丙糖滞留在叶绿体内用于合成淀粉，并通过某种( 些) 机理反馈抑制光合作用。另外，通过促进库细胞有关蔗糖和淀粉合成代谢酶的合成或活性，最终使光合同化物的形成能力与同化物的需求间达到一种新的平衡。当光合同化物的形成能力小于对同化物的需求时，磷酸丙糖优先进入细胞质用于合成蔗糖并向库细胞输送，细胞质中低浓度的蔗糖对源叶光合酶活性有反馈促进作用，从而两者达到一种新的平衡。 光合同化物分配的总规律是从源到库，源是合成和/ 或输出同化物的器官，而库是消耗和/ 或积累同化物的器官，源和库对同化物的运输和分配具有显著的影响，其影响的程度可用源强和库强来衡量。一般来说，源强决定同化物分配的数量，而不影响同化物在不同库间的分配比例。而库强影响对同化物的竞争能力，库强越强，对同化物的竞争能力也越强。因此在多个库同时存在时，同化物的分配是强库多分，弱库少分，即所谓的优先供应生长中心。在多个源库同时存在时，某一源制造的光合同化物一般运向与其组成源－库单位中的库，即所谓的就近运输与同侧运输。植物器官的源和库的功能会随生育期改变，引起同化物的再分配与再利用。另外，组成的源- 库单位也