第一章植物的水分生理

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。

植物⽣理学整理版第⼀章植物的⽔分⽣理●⽔势：⽔溶液的化学势与纯⽔的化学势之差，除以⽔的偏摩尔体积所得商。

●渗透势：亦称溶质势，是由于溶质颗粒的存在，降低了⽔的⾃由能，因⽽其⽔势低于纯⽔⽔势的⽔势下降值。

●压⼒势：指细胞的原⽣质体吸⽔膨胀，对细胞壁产⽣⼀种作⽤⼒相互作⽤的结果，与引起富有弹性的细胞壁产⽣⼀种限制原⽣质体膨胀的反作⽤⼒。

●质外体：植物体内原⽣质以外的部分，是离⼦可⾃由扩散的区域，主要包括细胞壁、细胞间隙、导管等部分。

●共质体：指细胞膜以内的原⽣质部分，各细胞间的原⽣质通过胞间连丝互相串连着，故称共质体。

●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。

●根压：由于⽔势梯度引起⽔分进⼊中柱后产⽣的压⼒。

●蒸腾作⽤：指⽔分以⽓体状态，通过植物体的表⾯（主要是叶⼦），从体内散失到体外的现象。

●蒸腾速率：植物在⼀定时间内单位叶⾯积蒸腾的⽔量。

●内聚⼒学说：以⽔分具有较⼤的内聚⼒⾜以抵抗张⼒，保证由叶⾄根⽔柱不断来解释⽔分上升原因的学说。

●⽔分临界期：植物对⽔分不⾜特别敏感的时期。

1.将植物细胞分别放在纯⽔和1mol/L 蔗糖溶液中，细胞的渗透势、压⼒势、⽔势及细胞体积各会发⽣什么变化？答：在纯⽔中，各项指标都增⼤；在蔗糖中，各项指标都降低。

2.从植物⽣理学⾓度，分析农谚“有收⽆收在于⽔”的道理。

答：⽔，孕育了⽣命。

陆⽣植物是由⽔⽣植物进化⽽来的，⽔是植物的⼀个重要的“先天”环境条件。

植物的⼀切正常⽣命活动，只有在⼀定的细胞⽔分含量的状况下才能进⾏，否则，植物的正常⽣命活动就会受阻，甚⾄停⽌。

可以说，没有⽔就没有⽣命。

在农业⽣产上，⽔是决定收成有⽆的重要因素之⼀。

⽔分在植物⽣命活动中的作⽤很⼤，主要表现在4个⽅⾯：⽔分是细胞质的主要成分。

细胞质的含⽔量⼀般在70~90%使细胞质呈溶胶状态，保证了旺盛的代谢作⽤正常进⾏，如根尖、茎尖。

如果含⽔量减少，细胞质便变成凝胶状态，⽣命活动就⼤⼤减弱，如休眠种⼦。

植物生理学第一章水分生理（一）名词解释自由水：远离植物细胞原生质胶体颗粒而可以自由移动的水分。

束缚水：又叫结合水，由于植物细胞原生质胶体颗粒紧密吸附而不易流动和流失的水分。

水势：溶液中每偏摩尔体积水的化学势差。

蒸腾速率：又称蒸腾强度或蒸腾率，是指植物在单位时间、单位叶面积上通过蒸腾作用散失的水量。

蒸腾效率：也称蒸腾比率，是指植物每蒸腾1kg水所形成干物质的克数。

水分临界期：指植物在生命周期中对水分缺乏最敏感，最易受害的时期。

（二）问答题1、植物细胞的水势由哪几部分组成？说明成熟植物细胞从萎蔫到充分膨胀的过程中，各个组分的变化情况。

含水体系的水势主要由四部分组成，即水势(ψw)= 溶质势(ψs)+衬质势(ψm)+压力势(ψp) +重力势(ψg)。

对于一个已形成液泡的成熟细胞来说，其ψw=ψs+ψp。

植物细胞吸水或失水，细胞体积会发生变化，渗透势和压力势因之也会发生改变。

在细胞初始质壁分离时（相对体积＝1.0），压力势为零，细胞的水势等于渗透势，两者都呈最小值（约-2.0MPa）。

当细胞吸水，体积增大时，细胞液稀释，渗透势増大，压力势増大，水势也増大。

当细胞吸水达到饱和时（相对体积＝1.5），渗透势与压力势的绝对值相等（约1.5MPa），但符号相反，水势为零，不吸水。

蒸腾剧烈时，细胞虽然失水，体积缩小，但并不发生质壁分离，压力势就变为负值，水势低于渗透势。

2、简述气孔运动机理的无机离子泵学说。

无机离子泵学说又称K+泵假说。

在光下，K+由表皮细胞和副卫细胞进入保卫细胞，保卫细胞中K+浓度显著增加，溶质势降低，引起水分进入保卫细胞，气孔就张开；暗中，K+由保卫细胞进入副卫细胞和表皮细胞，使保卫细胞水势升高而失水，造成气孔关闭。

这是因为保卫细胞质膜上存在着H+-ATP 酶，它被光激活后能水解保卫细胞中由氧化磷酸化或光合磷酸化生成的ATP ，并将H+从保卫细胞分泌到周围细胞中，使得保卫细胞的pH 升高，质膜内侧的电势变低，周围细胞的pH 降低，质膜外侧电势升高，膜内外的质子动力势驱动K+从周围细胞经过位于保卫细胞质膜上的内向K+通道进入保卫细胞，引发气孔开张。

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束缚水自由水水分在植物细胞内通常呈束缚水和自由水两种状态。

束缚水——靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不已自由流动的水分。

自由水——距离胶粒较远而可以自由流动的水分。

这两种状态水分的划分是相对的，他们之间没有明显的界限。

扩散集流渗透作用植物细胞吸水主要有三种方式：扩散、集流和渗透作用，最后一种方式是前两种方式的组合，在细胞吸水中占主要地位。

扩散——是一种自发过程，指由于分子的随机热运动所造成的物质从浓度高的区域向浓度低的区域移动，扩散是物质顺着浓度梯度向下移动。

不需要能量，适合于水分短距离的（如细胞间）迁徙。

集流——指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动。

（如水分在木质部中远距离运输，水分从土壤溶液流入植物体。

）集流是物质一压力梯度向下移动。

水分集流与溶质浓度梯度无关。

渗透——指溶质分子通过半透膜而移动的现象。

渗透作用是物质依水势梯度而移动。

水势——每偏摩尔体积水的化学势差。

纯水的自由能最大，水势也最高，纯水的水势定为零。

溶液的水势为负值。

溶液越浓，水势越低。

细胞水势由渗透势（溶质势）、压力势、重力势和衬质势。

渗透势——（负值）在标准压力下，等于溶液的水势，决定于溶液中溶质颗粒（分子或离子）总数。

温带生长的大多数作物叶组织的渗透势在-1~-2Mpa，而旱生植物叶片的渗透势很低，达-10Mpa。

压力势——（正值）由于细胞壁压力的存在而增加水势的值。

重力势——（正值）水分因重力下移与相反力量相等是的力量，重力组分通常省略不计。

衬质势——（负值）细胞胶体物质如蛋白质、淀粉粒、纤维素等亲水性和毛细管（凝胶内部的空隙）对自由水束缚而引起水势降低的值。

未形成液泡的细胞具有较低的衬质势，已形成液泡的细胞的衬质势只占整个水势的微小部分，也常忽略不计。

根压蒸腾拉力根系吸水有两种动力：根压和蒸腾拉力，后者较为重要。

根压——由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力。

根压把根部的水分压倒地上部，土壤中的水分便不断补充到根部，就形成了根系吸水过程，这是由根部形成力量引起的主动吸水。