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第1章 植物的水分生理

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植物的水分生理

植物的水分生理
10MPa)，作物吸水困难。
第四节 植物的蒸腾作用
蒸腾作用 (transpiration) -植物体内的水 分以气态散失到 大气中去的过程。
一、蒸腾作用的生理意义和方式
（一）蒸腾作用的生理意义
1.蒸腾拉力是植物吸水与转运水分的主要动 力 2.促进木质部汁液中物质的运输 3.降低植物体的温度 （夏季，绿化地带的气温比非绿化地带的气温 要低3-5 ℃） 4.有利于CO２的吸收、同化
（二）渗透作用
水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现 象
由渗透作用引起的 水分运转
a.烧杯中的纯水和 漏斗内液面相平； b.由于渗透作用使 烧杯内水面降低而
漏斗内液面升高
（通过渗透计可测 定渗透势、溶质势）
（三）植物细胞可以构成一个渗透系统
原生质层：包括 质膜、细胞质 和液泡膜看成 一个半透膜 液泡内的细胞 液含许多溶解 在水中的物质， 具有水势。
➢风干种子中，处于凝 胶状态的原生质的衬 质势常低于-10MPa， 甚至-100MPa,所以吸 胀吸水就很容易发生。
➢未形成液泡的幼嫩细 胞能利用细胞壁的果 胶、纤维素以及细胞 中的蛋白质等亲水胶 体对水的吸附力吸收 水分。
降压吸水
-因ψp的降低而引发的细胞吸水 ➢蒸腾旺盛时，导管和叶肉细胞的细胞
蔓陀萝叶气孔 小麦叶气孔
引起气孔运动的主要 原因是：保卫细胞的 吸水膨胀或失水收缩
细胞的压力势 (press potential)
原生质体、液泡 吸水膨胀，对细胞 壁产生的压力称为 膨压(turgor pressure)。 胞壁在受到膨压 作用的同时会产生 一种与膨压大小相 等、方向相反的壁 压，即压力势。
➢压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。 ➢草本植物叶肉细胞的压力势，在温暖天气的午后为

第一章 植物的水分生理-植物生理学(潘瑞炽第7版)

第一章 植物的水分生理-植物生理学(潘瑞炽第7版)

低渗溶液(低 浓度） 纯水中
V>1
ΨP增大 Ψp= -Ψs
Ψw= Ψs +Ψp Ψw = 0
饱和状态，充分膨胀
V=1.5
高渗溶液(高 浓度） 剧烈蒸腾
失水，质壁分离
V<1
Ψp =0 Ψp ＜0
Ψw = Ψs Ψw ＜ Ψs
无质壁分离
V<1
（五）植物细胞间水分的移动
移动方向：高水势处流向低水势,直至两处水势差为零
Ψπ= -iCRT
C-溶液浓度；T-绝对温度；R-气体常数；i-解离系数 注：Ψπ大小决定于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。
压力势（ΨP ）：由于压力的存在而使体系水势改变的值。 一般情况：正值 质壁分离：零 剧烈蒸腾：负值
重力势（Ψg ）：指水分因重力下移与相反力量相等时的力量。 正值 忽略不计
5. 将洋葱表皮浸泡在7%的尿素溶液中，表皮细胞发生质壁分离，随后又自发地 发生质壁分离复原。出现这种现象的原因可能是（ B） A、细胞液浓度下降 B、尿素分子进入液泡 C、细胞壁受到破坏 D、细胞膜受到破坏 6. 口腔炎发炎，大夫常叫病人用盐水漱口，主要原因（D ）？ A.盐水清洁，可把口腔内细菌冲走 B.盐水温度低，细胞不易成活 C.Na+在盐水中有消炎作用 D.细菌在较高浓度的盐水中体内失水而难以生存
（2）若细胞的Ψp＝－ Ψs，将其放入某一溶液中时，则体积不变。
（3）若细胞的Ψw＝Ψs，将其放入纯水中，则体积不变。
（1）不完全正确
（ 2）不正确
（ 3）不正确
3．下列情况会发生渗透作用吸水的是 （C ）。
A．干种子萌发时的吸水 B．水从气孔进入外界环境 C．萎蔫的青菜放进清水中 D.玫瑰枝条插入盛有清水的花瓶中 4．能发生质壁分离的细胞是（B ）。 A．干种子细胞 C．红细胞 B．根毛细胞 D．腌萝卜干的细胞

第一章 植物的水分生理

第一章 植物的水分生理

2. 角质层蒸腾：叶片，5 ％～10％左右
3. 气孔蒸腾：叶片，可占蒸腾总量的 80％～90％。 （三）蒸腾作用的指标（3种） 1．蒸腾速率(transpiration rate) 植物在单位时间内，单位叶面积通过蒸腾作用所散失水 分的量称为蒸腾速率，也可称为蒸腾强度。一般用每小时每平方米叶面积蒸腾水量的克数表 示（g.m-2.h-1或 mg.dm-2.h-1 ）。现在国际上通用 mmol.m-2.s-1来表示蒸腾速率。 2．蒸腾效率(transpiration ratio TR) 指植物在一定生长期内有光合作用所积累的干物质与 蒸腾失水量之比，也就是每蒸腾1kg水所形成干物质的g数。常用 g.kg-1 表示。
ψw=ψS+ψm+ψP+ψg
第二节 植物细胞对水分的吸收
1、纯水的水势（ψ0w） 所谓纯水是指不以任何物理的或者化学的方式与 任何物质结合的水，完全是自由水，纯水的水势为0。
2、溶质势（ψS） 指由于溶质颗粒的存在而引起体系水势降低的数值。 在标准大气压下，溶液的水势就等于其溶质势，溶液的溶质越多，其溶质势 越低，且任何一种溶液的水势均低于纯水的水势而为负值。在渗透体系中， 溶质势表示了溶液中水分子潜在渗透能力的大小，所以，溶质势又可称为渗 透势。
第二节 植物细胞对水分的吸收
二、水的移动 水的移动方式有3种式：扩散、集流和渗透作用。 (一) 扩散 是物质分子（包括气体分子、水分子、溶质分 子）从高浓度（高化学势）区域向低浓度（低化学势）区域 转移，直到均匀分布的现象。 （二）集流 是指液体中成群的原子或者分子（例如组成 水溶液各种物质的分子）在压力梯度（水势梯度）的作用下 共同移动的现象。 （三）渗透作用 是物质依水势梯度移动。指溶液中的溶 剂分子通过半透膜扩散现象。

植物生理学2_植物的水分生理

植物生理学2_植物的水分生理
(1)代谢型抗蒸腾剂 影响保卫细胞膨胀，减小气孔开度，如脱落酸、 CO2 、 阿斯匹林、阿特拉津、敌草隆、
(2)薄膜型抗蒸腾剂 能在叶面形成薄层，阻碍水分散失，如硅酮、胶 乳、聚乙烯蜡、丁二烯丙烯酸等。
(3)反射型抗蒸腾剂 增加叶面对光的反射，降低叶温，减少蒸腾量， 如高岭土。
Ψw =Ψs + Ψp + Ψm + Ψg
Ψs为渗透势， Ψp为压力势， Ψm为衬质势， Ψg为重力势
2、压力势：由于压力的存在而使体系水势 改变的数值，用ψp表示。
原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而
细胞壁对原生质会产生一个反作用力，这就
是细胞的压力势。
一般情况下，压力势为正值
渗透势(Ψπ) 一般叶组织 旱生植物叶片 -1.0～ -2.0 MPa -10.0 MPa
Ψs = - 1.4 Mpa
Ψs = - 1.2 Mpa
Ψp = + 0.8 Mpa
Ψw = - 0.6 Mpa X
Ψp = + 0.4 Mpa
Ψw = - 0.8 Mpa Y
两个相邻的细胞之间的水分移动方向是由二者的水势差 决定；多个细胞相连时，水分从水势高的一端流向水势低 的一端。
第三节根系吸水和水分向上运输
（三）影响气孔运动的因素
1、光照：光照—张开 黑暗—关闭
景天科植物例外
2、温度：上升—气孔开度增大
10℃以下小，30℃最大，35℃以上变小
3、CO2
：低浓度—促进张开
高浓度—迅速关闭 4、水分：水分胁迫—气孔开度减小或关闭 5、植物激素（CTK、ABA)
小结
水势是指每偏摩尔体积水的化学势差。植物细胞的水
Free Water

第一章植物的水分生理(共54张PPT)

第一章植物的水分生理(共54张PPT)
•
水分通过胞间连丝的吸收。移动速度较慢。
•
由于水势梯度引起水分进入中柱后产生 的压力。
和 现象可以证明根压的存在。
伤流（bleeding）
吐水（guttation）
从受伤或折断的植物组织溢 从未受伤叶片尖端或边缘向
出液体的现象
外溢出液滴的现象
水、无机盐、有机物、植物激素（细胞 分裂素）。
伤流液的数量和成分，可以作为根系活 力强弱的指标。
lower epidermis more than in the upper epidermis.
• In grain plants, those distribution is nearly equal in the lower epidermis to in
the upper epidermis.
• T—absolute temperature
• 植物细胞膜的特点—生物膜（质膜、液泡
膜），半透膜，选择透性，水分子易于通 过，而对溶质则有选择性；而且细胞液与 外界溶液具有Ψw 差。
• 质壁分离（Plasmolysis）和质壁分离复原
（ Deplasmolysis）现象可以验证之。
高浓度溶液中， 细胞失水，质壁 分离。
扩散 依浓度梯度进行，短距离运输 集流 依压力梯度进行，长距离运输
A. 单个水分子通过膜 脂双分子层进入细胞
B．多个水分子通过水孔蛋白形成的水
通道进入细胞
水分移动需要能量做功，该动力来自于 渗透作用。
渗透作用：
通过半透膜移动的现象。
发生条件：半透膜，膜两边有浓度差。
1 mol物质的自由能。
每偏摩尔体积水的化学势，用Ψ表示，
0.5
0
-0.5

第1章 植物水分生理

第1章 植物水分生理
水的化学势差。
2、水势
水势（water potential）：是指在等温等压下，体系
中每偏摩尔体积的水与纯水的化学势差。
ψw=(μw-μwO)/ Vw,m μwO ：纯水的化学势。 μw-μwO ：表示水的化学势差,单位为J/mol。 Vw,m ：表示水的偏摩尔体积，单位为m3/mol。是指在恒温
第一章 植物的水分生理
水是植物的一个重要环境条件。植物一切正常生 命活动只有在细胞含有一定的水分状况下才能进行； 否则，植物的正常生命活动就会受阻，甚至死亡。所 以，在农业生产中，水是决定收成有无的重要因素之 一。农谚说：“有收无收在于水，收多收少在于肥”， 就是这个道理。
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程， 称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物细胞高含水量及水的不可压缩性，使细胞产生 静水压，维持一定的紧张度，使植物保持固有姿态。 5、水调节植物体温和环境气候
水份可维持体温相对稳定。蒸腾散热，调节体温； 低温时灌水护苗；高温干旱时灌水调节温度和湿度。
早春寒潮降临时，秧田灌水可保温抗寒
第二节 植物细胞对水分的吸收
一、植物细胞的水势
1、自由能与化学势 系统中物质总能量=束缚能+自由能
主要内容
第一节 水分在生命活动中的作用 第二节 植物细胞对水分的吸收 第三节 植物根系对水分的吸收 第四节 植物的蒸腾作用 第五节 植物体内水分向地上部分的运输 第六节 合理灌溉的生理基础
第一节 水分在生命活动中的作用
一、水分子的结构
二、水的物理化学性质 1、高比热容 2、高气化热 3、高溶解热 4、水的密度 5、水的蒸汽压 6、水的内聚力、粘附力和表面张力 7、水的高抗张（拉）力及不可压缩性 8、水的介电常数及溶解性

植物的水分生理

植物的水分生理

第一章植物的水分生理第一节植物对水分的需要一、植物的含水量（几-90以上%）主要影响因素：植物种类：水生植物、肉质植物>90%以上,草本植物为70-85%,在干旱环境中生长的低等植物（地衣、藓类）为6%。

生长环境：生长于阴蔽、潮湿环境中的植物较向阳、干燥环境中的高。

器官、组织种类：幼嫩>衰老。

根尖、茎尖、嫩幼苗、绿叶为60-90%，树干为40%，休眠芽为40%，风干种子为10-14%。

二、植物体内水分的存在状态1、束缚水—植物体内距离亲水物质（蛋白质、核酸等）较近而被之吸咐束缚不易自由移动的水分子。

2、自由水—植物体内距离亲水物质（蛋白质、核酸等）较远而不被吸咐束缚易自由移动的水分子。

自由水/束缚水：高，植物代谢旺，抗逆能力弱；低，植物代谢弱，抗逆能力强。

如：越冬植物和休眠的干燥种子，自由水/束缚水低，仅以极弱的代谢维持生命活动，但抗性却明显增强，能度过不良的逆境条件。

松、竹、梅，被称作“岁寒三友”，抗寒能力极强，也与体内束缚水多有关。

三、水分在植物生命活动中的作用1、水分是细胞质的主要成分2、水分是代谢过程的反应物质3、水分是植物对物质吸收和运输的溶剂4、水分能保持植物的固有姿态第二节植物细胞对水分的吸收吸水方式：扩散集流渗透性吸水（主要方式）三、渗透性吸水（一）概念1、渗透性吸水：细胞通过渗透作用吸水。

2、渗透作用：（广义）—物质由浓度高处向浓度低处扩散移动的现象。

（狭义）—水分子通过半透膜由水势高处向水势低处移动的现象。

3、半透膜：只能让水分子、葡萄糖分子等小分子物质自由通过，而不能让大分子物质自由通过的膜。

种子的种皮、细胞膜、猪膀胱等。

反之称为透性膜，如细胞壁。

4、水势—每偏摩尔体积水的化学势或水的偏摩尔自由能。

符号：ψ国际单位：兆帕（Mpa=106pa），1atm=1.013×103pa重要用途：衡量一个系统中水分子自由扩散能力的强弱，水势高，水分子自由扩散力强，反之则弱。

植物的水分生理

植物的水分生理

细胞液
上一页
15
洋葱上表皮细胞的质壁分离
刚开始发生质壁分离
明显发生质壁分离
上一页
2.发生质壁分离的条件
（1）外界环境水势低于细胞水势；
（2）原生质层具有选择性； （3）细胞壁与细胞质的收缩能力不同。
3.质壁分离说明以下问题
（1）原生质层具有半透膜的性质； （2）判断细胞的死活； （3）能测定细胞的渗透势（？）,进行农作物品种抗旱性鉴定。 (4) 测定物质进入原生质体的速度和难易程度。
17
(二)植物细胞的水势
细胞的水势公式： ψw＝ψs＋ ψp ＋ψg ＋ ψm 1 .渗透势(溶质势)：由于溶质颗粒的存在而使水势降低
的部分（水的自由能降低），一般为负值。
2 .压力势：由于细胞壁压力的存在而增加的水势，一般 为正值，但质壁分离时为0，剧烈蒸腾时为负。 3 .重力势：水分因重力下移与相反力量相等时的力量。 有液泡的细胞或细胞群 ：ψw＝ψs＋ ψp
水通道蛋白
生物膜上具有通透水分
功能的内在蛋白，亦称水 孔蛋白(aquaporin)。
质膜内在蛋白
液泡膜内在蛋白
6个跨膜螺旋与两个保留的NPA（AsnPro-Ala）残基的水孔蛋白的结构
三、渗透作用
渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系 统移动的现象。
水势：衡量水分反应或作功能量的高低。指每偏摩尔体积 水的化学势差。 纯水 Ψ o w =零 溶液：溶液的水势为负值,浓度越大，水势越低。
（二）根系吸水的方式及动力
1、主动吸水和根压 （1）根压的产生 由于离子的主动吸收，使皮层内外产生水势差，水分向 中柱扩散而产生静水压力（根压）——由于水势梯度引起水 分进入中柱后产生的压力。 （2）伤流 （3）吐水

植物的水分生理

植物的水分生理

第一章植物的水分生理名词解释水势：每偏摩尔体积水的化学势差。

渗透压：恰好能够使从半透膜一侧通过到另一侧的水分子数目平衡的在较高浓度溶液的液面上施加的额外压强称为渗透压。

质外体：由细胞壁及细胞间隙等空间（包含导管与管胞）组成的体系。

渗透作用：指两种不同浓度的溶液隔以半透膜（允许溶剂分子通过，不允许溶质分子通过的膜），水分子或其它溶剂分子从低浓度的溶液通过半透膜进入高浓度溶液中的现象。

思考题4.水分是如何进入根部导管？水分优势如何运输到叶片？答：进入根部导管有三种途径：①质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。

②跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。

③共质体途径：水分从一个细胞的细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞的细胞质，形成一个细胞质的连续体，移动速度较慢。

这三条途径共同作用，使根部吸收水分。

根系吸水的动力是根压和蒸腾拉力。

运输到叶片的方式：蒸腾拉力是水分上升的主要动力，使水分在茎内上升到达叶片，导管的水分必须形成连续的水柱。

造成的原因是：水分子的内聚力很大，足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断，从而使水分不断上升。

5.植物叶片的气孔为什么在光照条件下会张开，在黑暗条件下会关闭？答：气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节。

调节保卫细胞水势的渗透调节物有下列几种。

因为光照时保卫细胞内的叶绿体进行光合作用，水势降低，周围的水分流向保卫细胞，气孔就开（1）K+：在保卫细胞质膜上有ATP质子泵，分解由氧化磷酸化或光合磷酸化产生的ATP，将H+分泌到保卫细胞外，使得保卫细胞的pH升高。

质膜内侧的电势变得更负，驱动K+从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾通道进入保卫细胞，再进入液泡。

在K+进入细胞内时，还伴随着少量氯离子的进入，以保持保卫细胞的电中性。

保卫细胞中积累较多的钾离子和氯离子，水势降低，水分进入保卫细胞，气孔就张开。

（2）苹果酸：照光下，保卫细胞内的二氧化碳用于光合碳循环，pH升高，导致淀粉分解生成PEP与二氧化碳反应，形成草酰乙酸转变成苹果酸，苹果酸和氯离子共同平衡钾离子。

植物生理学植物的水分生理

植物生理学植物的水分生理
＊高水势外液中（低渗溶液） 细胞吸水 体积增大 图 ＊等水势外液中（等渗溶液） 细胞水分交换动态平衡 体积不变 ＊低水势外液中（高渗溶液） 细胞失水 体积变小（咸菜、果脯等制作）
➢水孔蛋白（AQPs）：一种存在于生物膜上的、分子量为28,000 、具有通透水分功能的内在蛋白。也称之为水通道蛋白。 (图)
第一章 植物的水分生理
植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，
称为植物的水分代谢（water metabolism）。
植物从环境中不断吸取水分，以满足正常生命活动的需要。 但是，植物又不可避免地要丢失大量的水分到环境中去。这样就形 成了植物水分代谢的三个过程：植物通过根系吸收水分、水分在植 物体内的运输、植物通过气孔排出水分。(图)
➢ 导管上部呈开放状态，不产生压力，于是水柱就在指向上方 的压力下向上移动。
这样就形成了根压
有人指出：根压是由于根内外皮层存在水势梯度而产生的一种 现象，它可作为根产生水势差的一个量度，但不是一种动力，因 为水流的真正动力是水势差.
2. 被动吸水
动力――蒸腾拉力
➢ 蒸腾拉力（transpirational pull）：指因为叶片蒸腾作用而产 生的使导管中水分上升的力量。（图）
ψw＝ψs＋ψp
Ⅱ.植物细胞吸水达到紧张状态 ψw＝0,ψs = -ψp 体积最大 , 细胞吸水能力最小。
Ⅲ.植物细胞初始质壁分离状态 ψw ＝ψs,ψp＝0 体积最小，细胞吸水能力最大。
Ⅳ.植物细胞水为蒸汽状态 ψp＜0, ψw≤ψs＋ψp
三、相邻细胞间水分的运转
相邻细胞的水分移动方向决定于两细胞间的水势差异，
或边缘的水孔向外溢 出液滴的现象。
✓吐水现象可作为根 系活动的生理指标， 并能用以判断植物苗 长势的强弱。 ★

1.植物的水分生理

1.植物的水分生理
定义(体系中水的水势，等于体系中水的偏摩尔体积化学势减去作为基准的标准态
水的偏摩尔体积化学势),标准态水的水势自然为零。植物的水势一般都低于零 (负
值)。在热力学上，水总是从水势高的相或区域自发地流向水势低的相或区域。水
势指体系中水的水势，通常将细胞中水的水势称为细胞的水势，大气中水的水势
称为大气的水势，等等。
部导管来说，压力势通常是导管中水溶液的张力( tension )或负压力
( negative pressure)。多数情况下，细胞的压力势>0，为正值，而木质
部导管的压力势<0,为负值。
当植物细胞受到干旱或冰冻脱水胁迫时，也会通过细胞壁产生细胞
内的负压力，严重时导致细胞壁向细胞塌陷( cytorhysis )，这时细胞的
体系内组分)不变时体系中每增加或减少一摩尔水所引起的自由能改变，
也可简单表述为特定条件下体系内每摩尔水所具有的自由能。
根据Kramer等人在1966年提出的水势概念和后来的完善，一个体系
中水的水势(Ψw）是体系中水的偏摩尔体积化学势与某一标准态的水
的偏摩尔体积化学势之差，即
μw-μw0
Ψw=
ഥ W
(三)植物细胞的水势
一个体系中水的化学势是温度、压力和水的摩尔分数的函数。在等
温条件下，体系中水的化学势和水势是压力和水的摩尔分数的函数。
在水溶液中，水的摩尔分数可以转换成渗透势，因此在等温条件下，
水势Ψw主要由压力势( pesure potential, Ψp )和渗透势( osmotic
potential, Ψπ)构成:
物的生态型(ecotype)等，都有决定性的影响。
图1-2显示了同一地区沙漠和湿地生长的芦苇的生态型的差别。

第一章 植物的水分生理1

第一章 植物的水分生理1
（重力势是水分因重 力下移与相反力量相 等时的力量。 ）
压力势 细胞壁在受到膨压作 草本植物叶肉细胞的ψ p，在温暖天气的 用时会产生与膨压大 午后为0.3～0.5MPa，晚上则达1.5 MPa ψp
小相等、方向相反的 壁压，即压力势， ψ p一般为正值.
特殊情况下ψ p也可为负值或零，初始质 壁分离时，细胞的ψ p为零；剧烈蒸腾时， 细胞壁出现负压，即细胞的ψ p呈负值
细胞渗透吸水的三种情况
Ø 植物细胞置于浓溶液中，由 于细胞壁的伸缩性有限，而 原生质层的伸缩性较大，当 细胞继续失水时，原生质层 便和细胞壁慢慢分离开来， 这种现象被称为质壁分离。
质壁分离
质壁分离复原
Ø 把发生了质壁分离的细胞浸在水势较高的稀溶液或清水中， 外液中的水分又会进入细胞，液泡变大，原生质层很快会恢 复原来的状态，重新与细胞壁相贴,这种现象称为质壁分离 复原。利用细胞质壁分离和质壁分离复原的现象可以判断细 胞死活，同时，也证明植物细胞是一个渗透系统。
２.细胞的压力势 原生质体、液泡吸水膨胀， 对细胞壁产生的压力称为膨压 (turgor pressure)。 细胞壁在受到膨压作用的同时 会产生一种与膨压大小相等、 方向相反的壁压，即压力势。
Ø 压力势一般为正值，它提高了细胞的水势。 Ø 草本植物叶肉细胞的压力势，在温暖天气的午后为0.3～ 0.5MPa，晚上则达1.5MPa。 Ø 在特殊情况下，压力势也可为等于零或负值。 例如初始质壁分离时，细胞的压力势为零； 剧烈蒸腾时，细胞壁出现负压，细胞的压力势呈负值。
（七）植物细胞间的水分移动
相邻两个细胞之间水分移动的方向，取决于两 细胞间的水势差，水分总是顺着水势梯度移动。
Ψπ = -1.5MPa Ψp = 0.7MPa Ψw = -0.8MPa

植物生理学-第一章-植物的水分生理

植物生理学-第一章-植物的水分生理

第一章植物的水分生理一、名词解释1．水分代2．自由水3．束缚水4．扩散5．集流6．渗透作用7．水势8．渗透势9．压力势10．衬质势11．质外体途径12．共质体途径13．根压14．蒸腾拉力15．聚力学说16．蒸腾作用17．蒸腾速率18．蒸腾系数19．蒸腾比率20．水分临界期21．跨膜途径二、缩写符号翻译1. ψw2. ψp3. ψm4. ψs5. ψπ6. MPa7. WUE三、填空题1．植物细胞吸水方式有、和。

2．简单扩散是物质依而移动，集流是物质依而移动，而渗透作用是物质依而移动。

3．植物散失水分的方式有和。

4．植物细胞水分存在的状态有和。

5．细胞质含水较多呈状态，含水较少呈状态。

6．自由水/束缚水比值越大，则代；其比值越小，则植物的抗逆性。

7．一个典型细胞的水势等于；具有液泡的细胞的水势等于；干种子细胞的水势等于。

8．形成液泡后，细胞主要靠吸水。

9．风干种子的萌发吸水主要靠。

10．溶液的水势就是溶液的。

11．溶液的渗透势决定于溶液中。

12．在细胞初始质壁分离时，细胞的水势等于，压力势等于。

13．当细胞吸水达到饱和时，细胞的水势等于，渗透势与压力势绝对值。

14．相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的。

15．植物根系吸水方式有：和。

16．证明根压存在的证据有和。

17．叶片的蒸腾作用有两种方式：和。

18．某植物制造10克干物质需消耗5公斤水，其蒸腾系数。

19．小麦的第一个水分临界期是，第二个水分临界期是。

20．常用的蒸腾作用的指标有、和。

21．影响气孔开闭的因子主要有、和。

22．影响蒸腾作用的环境因子主要是、、和。

23．田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称，其原因是土壤溶液水势于作物体的水势，引起水分外渗。

24．可以较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标有、、和。

25．近年来出现的新型的灌溉方式有、和。

四、选择题1．植物的根系结构中，共质体是指（）。

A.原生质B.胞间连丝C.细胞壁D.导管和管胞2．一般而言，进入冬季越冬作物组织自由水/束缚水的比值：（）A.升高B.降低C.不变D.无规律3．有一个充分为水饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低10倍的溶液中，则细胞体积：（）A.变大B.变小C.不变D.可能变小，也可能不变4．水势单位用帕(Pa)表示，一般用兆帕(MPa)，两者关系为（）A. 1MPa＝l06PaB. 1MPa＝105PaC. 1Pa＝106MPaD. 1Pa＝105Mpa5．已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原因是：（）A.初质势很低B.衬质势不存在C.衬质势很高，绝对值很小D.衬质势很低，绝对值很小6．充分浸泡大豆和水稻子粒,结果大豆种子膨胀的体积比水稻的大，原因主要是大豆种子（）。

第一章植物的水分生理

第一章植物的水分生理
② 代谢理论 认为呼吸释放的能量参与根系的吸水
过程。
根压是根系主动吸水的动力
2、蒸腾拉力（transpirational pull）
蒸腾作用（transpiration）是指水分以 气体状态，通过植物体的表面，从体内散 失到体外的现象。
蒸腾拉力是根系被动吸水的动力
根压一般不超过0.2MPa， 只能使水分上升20.4m。
（2）压力势
由于压力的存在而使体系水势改变的数值，用ψp 表示。
原生质吸水膨胀，对细胞壁产生压力，而细胞壁对原生质会 产生一个反作用力，这就是细胞的压力势。细胞压力势一般为正 值，只有在蒸腾过旺时为负值。
（3）重力势
由于重力存在而使体系水势改变的数值，
用ψg表示 。
当体系的两个区域高度相差不大时， 重力势可以忽略不计。
2. 共质体途径（symplast pathway）：是指水分从
一个细胞的细胞质经过胞间连丝（plasmodesma）移动 到另一个细胞的细胞质。共质体是细胞质的连续体。
3. 跨膜途径（transmembrane pathway）：是指水分从 一个细胞移动到另一个细胞，要通过质膜和液泡膜。
二、根系吸水的动力 1、根压（root pressure）：0.05-0.5MPa （1） 伤流（bleeding ）现象
途径：气孔
叶面扩散层
大气
蒸腾速率大小的决定因素： 气孔下腔和外界之间的蒸气压差
内部因素
❖ 气孔的频度 ❖ 气孔的大小 ❖ 叶片内部的面积
时间较长，就形成无氧 呼吸，产生和累积较多 酒精，根系中毒受伤， 吸水更少。
(3)土壤温度
低温能降低根系的吸水速率
① 水分本身的黏性增大，扩散速率降低；
② 细胞质黏性增大，水分不易通过细胞质；
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第一章植物的水分生理一、英译中(Translate)1.water metabolism ( ) 26.bleeding ( )2.colloidal system ( ) 27.guttation ( )3.bound energy ( ) 28.transpirational pull ( )4.free energy ( ) 29.transpiration ( )5.chemical potential ( ) 30.lenticular transpiration ( )6.water potential ( ) 31.cuticular transpiration ( )7.semipermeable membrane ( ) 32.stomatal transpiration ( )8. osmosis ( ) 33.stomatal movement ( )9. plasmolysis ( ) 34.starch-sugar conversion theory ( )10. deplasmolysis ( ) 35.inorganic ion uptake theory ( )11. osmotic potential ( ) 36.malate production theory ( )12. pressure potential ( ) 37.light-activated H+-pumping ATPase ( )13. matric potential ( ) 38.stomatal frequency ( )14.solute potential ( ) 39.transpiration rate ( )15.water potential gradient ( ) 40.transpiration ratio ( )16.imbibition ( ) 41.transpiration coefficient ( )17.aquaporin ( ) 42.cohesive force ( )18.tonoplast-intrinsic protein7 ( ) 43.cohesion theory ( )19.plasma membrane-intrinsic protein ( ) 44.transpiration-cohesion-tension theory ( )20.apoplast pathway ( ) 45.critical period of water ( )21.transmembrane pathway ( ) 46.sprinkling irrigation ( )22.symplast pathway ( ) 47.drip irrigation ( )23.cellular pathway ( ) 48. diffusion ( )24.casparian strip ( ) 49. mass flow ( )25.root pressure ( ) ( )二、中译英(Translate)1．水分代谢2．胶体系统3．束缚能4．自由能5．化学能6．水势7．半透膜8．渗透作用9．质壁分离10．质壁分离复原11．渗透势12．压力势13．衬质势14．溶质势15．水势梯度16．吸涨作用17．水孔蛋白18．液泡膜内在蛋白19．质膜内在蛋白20．质外体途径21．跨膜途径22．共质体途径23．细胞途径24．凯氏带25．根压26．伤流27．吐水28．蒸腾拉力29．蒸腾作用30．皮孔蒸腾31．角质蒸腾32．气孔蒸腾33．气孔运动34．淀粉-糖转化学说35．无机离子吸收学说36．苹果酸生成学说37．光活化H+泵ATP酶38．气孔频度39．蒸腾速率40．蒸腾比率41．蒸腾系数42．内聚力43．内聚力学说44．蒸腾-内聚力-张力学说45．水分临界期46．喷灌技术47．滴灌技术48．植物的水分生理、三、名词解释(Explain the glossary)1．半透膜2．衬质势3．压力势4．水势5．渗透势6．自由水7．束缚水8．质外体途径9．渗透作用10．根压11．共质体途径12．吸涨作用13．跨膜途径14．水的偏摩尔体积15．化学势16．内聚力学说17．皮孔蒸腾18．气孔蒸腾19．气孔频度20．水分代谢21．蒸腾拉力22．蒸腾作用23．蒸腾速率24．蒸腾系数25．水分临界期26. 水分子内聚力27．水孔蛋白28．吐水29．伤流30．生理干旱31．萎蔫32．质壁分离33．质壁分离复原34．喷灌技术35．滴灌技术36．Osmosis37. plasmolysis38. water potential39. pressure potential40. gravity potential41. free energy42. solute potential43. transpiration ratio四、是非题（True or False）( ) 1．当细胞内的ψw等于0时，该细胞的吸水能力很强。

( ) 2．细胞的ψg很小，但仍不可忽略。

( ) 3．将ψp=0的细胞放入等渗溶液中，细胞的体积会发生变化。

( ) 4．压力势(ψp)与膨压的概念是一样的。

( ) 5．细胞间水分的流动取决于它的ψπ差。

( ) 6．土壤中的水分在根内是不可通过质外体进入导管的。

( ) 7．蒸腾拉力引起被动吸水，这种吸水与水势梯度无关。

( ) 8．植物根内是因为存在着水势梯度才产生根压。

( ) 9．保卫细胞进行光合作用时，渗透势增高，水分进入，气孔张开。

( ) 10．气孔频度大且气孔大时，内部阻力大，蒸腾较弱；反之阻力小，蒸腾较强。

( ) 11．溶液的浓度越高，ψπ就越高，ψw也越高。

( ) 12．保卫细胞的k+含量较高时，对气孔张开有促进作用。

( ) 13．ABA诱导气孔开放，CTK诱导气孔关闭。

( ) 14．蒸腾作用快慢取决于叶内外的蒸汽压差大小，所以凡是影响叶内外蒸气压差的外界条件，都会影响蒸腾作用。

( ) 15．植物细胞壁是一个半透膜。

( ) 16．溶液中由于有溶质颗粒存在，提高了水的自由能，从而使其水势高于纯水的水势。

( ) 17．植物在白天和晚上都有蒸腾作用。

( ) 18．有叶片的植株比无叶片的植株吸水能力要弱。

( ) 19．当保卫细胞的可溶性糖、苹果酸、k+和Cl-浓度增高时，保卫细胞水势增高，水分往外排出，气孔关闭。

( ) 20．当细胞产生质壁分离时，原生质体和细胞壁之间的空隙充满着水分。

( ) 21．在正常条件下，植物地上部的水势高于地下部分的水势。

( ) 22．高浓度的CO2引起气孔张开；而低浓度的CO2则引起气孔关闭。

( ) 23．1mol/L蔗糖与1mol/L KCl溶液的水势相等。

( ) 24．水柱张力远大于水分子的内聚力，从而使水柱不断。

( ) 25．导管和管胞中水分运输的动力是蒸腾拉力和根压，其中蒸腾拉力占主要地位。

( ) 26．The casparian strip prevents diffusion of water through cell walls into the xylem.( ) 27．Water availability of a soil is correlated with the size of the soil pores.( ) 28．A stomata allows carbon dioxide into the leaf and water out of the leaf.( ) 29．Solute concentration is a major factor that affect water potential in the solution.( ) 30．Solute accumulation in the xylem cannot generate root pressure( ) 31．Here are two import types of tracheary elements in the xylem：tracheids and vessel elements.五、选择（Choose the best answer for each question）1．对于一个不具液泡的植物细胞，其水势( )A、ψw=ψp+ψπ+ψgB、ψw=ψp+ψgC、ψw=ψp+ψπ2．已形成液泡的细胞，其吸水主要靠A.渗透作用B.代谢作用C.吸胀作用3．在同温同压的条件下，溶液中水的自由能比纯水( )A、高B、低C、相等4．把一个细胞液浓度低的细胞放入比其浓度高的溶液中，其体积( )A、变大B、变小C、不变5．在正常情况下，测得洋葱鳞茎表皮细胞的ψw大约为( )A、0.9MPaB、9MPa C 、90MPa6．在植物水分运输中，占主要地位的运输动力是( )A、根压B、蒸腾拉力C、渗透作用7．水分以气态从植物体散失到外界的现象，是( )A、吐水现象B、蒸腾作用C、伤流8．影响气孔蒸腾速率的主要因素是( )A、气孔密度B、气孔周长C、叶片形状9．植物的蒸腾作用取决于( )A、叶片气孔大小B、叶内外蒸气压差大小C、叶片大小10．植物根部吸水主要发生于( )A、伸长区B、分生区C、根毛区11．下列哪个不是影响蒸腾作用的外部条件( )A、光照B、空气的相对湿度C、气孔频度12．影响蒸腾作用的最主要外界条件( )A、光照B、温度C、空气的相对湿度13．水分经胞间连丝从一个细胞进入另一个细胞的流动途径是( )A、质外体途径B、共质体途径C、跨膜途径14．等渗溶液是指( )A、压力势相等但溶质成分可不同的溶液B、溶质势相等但溶质成分可不同的溶液C、溶质势相等且溶质成分一定要相同的溶液15．蒸腾系数指( )A、一定时间内，在单位叶面积上所蒸腾的水量B、植物每消耗1kg水时所形成的干物质的克数C、植物制造1g干物质所消耗水分的千克数16．植物体内的水分向上运输，是因为( )A、大气压力B、内聚力-张力C、蒸腾拉力和根压17．水在绿色植物中是各组分中占比例最大的，对于生长旺盛的植物组织和细胞其水分含量大约占鲜重的( )A、50%~70%B、90%以上C、70%~90% 18．木质部中水分运输速度比薄壁细胞中水分运输速度( )A、快B、慢C、一样19．在下列三种情况中，哪一种情况下细胞吸水( )A、外界溶液水势为-0.6MPa，细胞水势-0.7MPaB、外界溶液水势为-0.7MPa，细胞水势-0.6MPaC、两者水势均为-0.9MPa20．植物的水分临界期是指( )A、对水分缺乏最敏感的时期B、对水需求最多的时期C、对水利用率最高的时期21．下列哪一个是目前作为灌溉的生理指标最受重视( )A、叶片的含水量B、叶片气孔开度C、叶片水势22．当细胞吸水处于饱和状态时，细胞内的ψw为( )MPaA、0B、很低C、>0 23．Stomates are usually openA．at night, when the plant requires a supply of oxygen.B．during the day, when the plant requires a supply of carbon’dioxide. C．whenever there is excess water in the soil.D．All of these are correct.24．When a cell is placed in higher water potential solution.A．water enters the cell.B．water exits the cell toward the solution.C．water enters and solute exits the cell.25．Water flows from theA．higher water potentiae to the lower water potential.B．lower water potential to the higher water potentialC．Lower ψπto the higherψπ26．Root hairs do not play a role inA. oxygen uptakeB. mineral uptakeC. water uptakeD. carbon dioxide uptake27. The Casparian strip affectsA．how water and minerals move into the wascular cylinder.B. how water but not minerals moveC. how minerals but not water movesD. neither the flow of water nor the flow of minerals into a plant.28. which force is the central causative agent of the transpiration- cohesion- tensino theory of xylem transport ?A. transpiration pullB. guttationC. root pressureD. atmospheric pressure.29. which term describes forcing water out of the plant at the edges of its leaves?A．root pressureB. guttationC. atmospheric pressureD. transpiration pull30. which force pushes water into the xylem as osmosis moves water into the root?A．guttationB. root pressureC. atmospheric pressureD. transpiration pull31．which statements is not true about stomates?A. As gruard cells become turgid , the stomates open.B. there are two guard cells around each stomateC. Guard cell take up potassium ions and water enter the guard cell.D. Guard cells lack chloroplasts that other epidermal cells contain.32. The apoplast isA. the cytosolB. cytoplasmC. a system of interconnected plant cell walls through which water moves.D. the layer of cells just inside the endodermis六、填空题（Put the best word in the blanks）1．植物体内水分以和两种状态存在。