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植物生理第二章植物的矿质营养详解演示文稿

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植物生理第二章植物的矿质营养资料文档

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• 用溶液培养法研究植 物的营养及各种环境 因素的调控
• 植物组织培养
• Hoagland营 养液
• Arnon营养 液
• B5营养液
三、植物必需的矿质元素的生理作用
Physiological functions of essential elements
在植物体内的生理功能概括起来有三个方面： 一是细胞结构物质的组成成分； 二是生命活动的调节者，如酶的成分和酶的
1、同一土壤条件的不同植物，所含矿质元素不同 禾本科高硅、十字花科高硫、豆科高钙 2、植物体内 矿质成分是植物所处生活环境的反映 盐生植物高钠、海藻高碘、矿区植物高金属。
二、植物必需的矿质元素
Plant essential elements
构成地壳的元素虽然绝 大多数都可在不同植物体中 找到，但不是每种元素对植 物都是必需的。有些元素在 植物生活中并不太需要，但 在体内大量积累；有些元素 在植物体内含量较少却是植 物所必需的。
• C、H、O来自H2O和CO2。 • N、P、K：需要量较大，需人为地补充,
又称肥料三要素。
1、氮Nitrogen(N)
• 约占干物重的1-3%。 • 根系吸收的氮主要是无机态氮，即硝
态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N) ；也 可吸收一部分有机态氮，如尿素 [CO(NH2)2]、氨基酸等。
活化剂； 三是起电化学作用，如渗透调节、胶体稳定
和电荷中和等。
元素
Group 1 CHONS
Group 2 P B Si
Group 3 K Na Mg Ca Mn Cl
Group 4 Fe Cu Zn Mo Ni
生理功能
有机物的主要成分， 通过羧化和氧化作用被同化

植物生理学矿质营养 ppt课件

植物生理学矿质营养 ppt课件

母液配方
ml/L 营养液
5、微量元素 MnCl2∙4H2O 0.198g；H3BO3 3.092g； 1 ZnSO4∙7H2O 0.288g；CuSO4∙5H2O 0.125g ； H2MoO4∙H2O 0.081g ； *NiSO4∙6H2O 0.132g上述药品溶解 在1L的蒸馏水中。6、NaFeE源自TA1 mol/L1
20
各矿质元素在营养液中的终浓度
元素
终浓度 μmol/L
N K Ca P S Mg *Si 16000 6000 4000 2000 1003 1000 1000
元素
终浓度 μmol/L
B Cl Mn Zn Cu Mo Fe *Ni 50 2.0 1.0 1.0 0.5 0.5 20 0.5
植物需要量较少的元素称为微量元素，其在 植物体内含量占干重的 0.01%以下。它们是 Mo、 Cu、 Zn、 Mn、 Fe、 B、Cl 、Ni 共8种。
17
Hoaglang根据植物 必需的矿质元素的需要 量，总结出了完全营养 液配方，广泛应用与科 研和农业生产。
Dennis Hoagland
18
Hoagland营养液配制方法
法 国 学 者 J.Boussingault （ 1802-1899 ） 证明了植物体内的C、H、O是从空气和 水中得来的，而植物所需的矿质元素和氮 素来自于土壤。
4
1840年，德国J.Von Liebig（李比西）
提出：施矿质肥料以补充土壤营养的消 耗。从而创立了矿质营养学说，为化学
施肥提供了理论依据，成为利用化学肥 料理论的创始人。
15
（三）植物的必需元素
根据上述标准，并通过溶液培养法等分 析手段，现已确定有17种元素是植物的必需元 素，它们是：碳（C）、氧（O）、氢（H）、 氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、 镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、 硼（B）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）、 氯（Cl）、镍（Ni）。

第2章 植物的矿质营养ppt课件

第2章 植物的矿质营养ppt课件
(3)影响土壤微生物的活动 间接影响
5、离子间的相互作用 相互竞争：如Br、I对Cl有竞争 相互促进：如P、 K可促进N的吸收
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缺 硼 心 叶 扭 曲 畸 形
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22
柑桔缺铜果面产 生很多褐斑点
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23
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24
梨缺锰叶 黄绿脉仍
绿
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26
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27
草
莓
叶
片
的
缺
素
症
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状 28
完全
缺N
缺P
缺K
缺Mg
缺Ca
精选课件pp缺t B
缺Fe 29
2 过程简示：Me+ R → MR → Me+ R
精选课件ppt
42
3 载体蛋白有三种类型：
单向运输载体：（Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+ ）
同向运输器：与H+结合同时与另一分
子或离子结合，同方向运输。（CL-、 NO3-、蔗糖）
共 转
反向运输器：与H+结合同时与另一分 运
子或离子结合，反方向运输。（Na+)
2 主动吸收（active absorption） ：指细胞利用呼吸释 放的能量作功而逆着电化学势梯度吸收离子的过程。
具体分为
离子通道运输：被动 载体运输：被动、主动
离子泵运输：主动 胞饮作用
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（一）离子通道运输---被动吸收
1 理论内容：细胞质膜上有内在蛋白构 成的圆形孔道横跨膜两侧，离子通道 (ion channel)可由化学方式及电化学 方式激活，控制离子顺着浓度梯度或 电化学势梯度，被动地和单方向地跨 质膜运输。

第二章植物的矿质营养 ppt课件

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氮过多：
A.植株徒长 叶大浓绿,柔软披散， 茎柄长，茎高节间疏；
B.机械组织不发达 植株体内含 糖量相对不足,机械组织不发 达,易倒伏和被病虫害侵害。
C.贪青迟熟，生育期延迟。
玉米缺 N ： 老叶发黄， 新叶色淡， 基部发红 （花色苷 积累其中）
萝卜缺 N 老叶发黄
缺氮
正常
大麦缺 N ： 老叶发黄， 新叶色淡
2.生理功能：
A.构成蛋白质的主要成分：16～18％； B.细胞质、细胞核和酶的组成成分 C.其它：核酸、辅酶、叶绿素、激素、维生素、生物碱等 氮在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生命元素。
缺氮症状：
A.生长受抑 植株矮小,分枝少, 叶小而薄,花果少易脱落；
B.黄化失绿 枝叶变黄,叶片早衰 甚至干枯，老叶先发黄
缺钙症状
A.幼叶淡绿色
继而叶尖出现典 型的钩状,随后坏 死。
B.生长点坏死
钙是难移动，不 易被重复利用的 元素,故缺素症状 首先表现在幼茎 幼叶上，如大白 菜缺钙时心叶呈 褐色“干心病” ， 蕃茄“脐腐病”。
苹果苦痘病
大白菜“干心病”
番茄“脐腐病”
苹果“水心病”
镁 Magnesium (Mg)
2.砂基培养法(砂培法) 在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入营养 液来培养植物的方法。
➢在培养液中，除去某一元素，植物 生长不良，并出现特有的病症，加入 该元素后，症状消失,说明该元素为植 物的必需元素。
必需元素是指植物生长发育必不可少的元素。 ➢ 已确定植物必需的矿质(含氮)元素有14种，加上碳、氢、氧
水分
有机物
硅酸盐
(C、H、O、N）
灰分元素：构成灰分中各种氧化物和盐类 的元素,它们直接或间接地来自土壤矿质, 故又称为矿质元素。 N不是矿质元素

植物生理第二章植物的矿质营养(ppt)

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例如与豆科植物共生的根瘤菌, 与非豆科植物共生的放线菌, 以及与水生蕨类红萍(亦称满 江红)共生的蓝藻(鱼腥藻)等。
２、过程 分子氮被固定为氨的总反应式如下: N２+8e-+8H++16ATP 固氮酶 2NH３+H２+16ADP+16Pi
图 3-23固氮酶催化反应 铁氧还蛋白还原铁蛋白,与ATP结合,铁蛋白还原钼铁蛋白,最
量就是每步反应上方所给的数值。
植物细胞硝酸盐同化，包括硝酸盐的跨质膜运输，然后经两步还原为氨
二、硝酸盐的还原
植物体内硝酸盐转化为氨的过程。 在一般田间条件下,NO-3是植物吸收的主要形式。 NO3-还原过程中,每形成一个分子NH４+要求供给8个电子。
1、硝酸还原酶(nitrate reductase, NR)催化硝酸盐还 原为亚硝酸盐：
吴相钰、汤佩松(1957)首先发现水稻幼苗培养 在含硝酸盐的溶液中会诱导产生硝酸还原酶。
NR对内外条件反应敏感. NR的活性可作为植物利用氮素能力的指标。
图 高等植物硝酸还原酶的模型
A)硝酸盐还原酶的结构域结构。一个NR单体有三个主要的结构域，分别与钼辅 因子、血红素和FAD相连。FAD连接区从NAD（P）H接受电子；血红素结构域运 送电子到MoCo连接区，它传递电子给硝酸盐，hⅠ和hⅡ指铰链1和铰链2，分离 功能结构域。(B)硝酸盐还原酶的条带图解。血红素辅基用紫色表示，FAD用蓝色
后还原N２成为NH３
➢ 固氮酶固定1分子N2要消耗8个e-和16个ATP。 ➢ 高等植物固定1g N2要消耗有机碳12g。 减少固氮所需的能量投入量凾待解决的问题。
３、影响固氮因素
①光合作用 为固氮提供物质和能量 ②生长期 最大固氮速率在种子和果实发育期, 豆类

第二章植物的矿质营养 ppt课件

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二 、在植物体内的分布
参与循环的矿素：如N、P、Mg等，多分布在代 谢较旺盛的部分。
不参与循环的矿素：如S、Ca、Fe、B等，多分 布在茎和老叶中。
第五节 无机养料的同化
一、 硝酸盐的代谢还原
植物从土壤中吸收硝酸盐后,必须还原成铵盐才能被吸收利用. 硝酸盐还原步骤如下:
HNO3
硝酸
HNO2
亚硝酸
这种转运可以是被动/主动的（顺/逆电化学势梯度）
载体有三种类型：
• 单向运输载体： 如Fe2+、Mn2+、Zn2 + 、Cu 2+等载体
• 同向运输载体： • 反向运输载体：
H+与CI-、NO3-、PO43-等 H+与其它分子或离子（如Na+）
三 、胞饮作用(pinocytosis):
• 指物质吸附在质膜 上，通过膜的内折 而转移到细胞内的 攫取物质的过程。 是非选择性吸收
➢ 施磷肥可提高作物抗寒性、抗旱性，使植株生长发育良好 ➢ 缺磷时，影响细胞分裂，使分蘖分枝少，生长缓慢，植株矮小，
叶片呈暗绿或紫红色，开花期和成熟期延迟，产量降低。
3钾
▪ 利用形式： K+
土壤中有KCI、K2SO4等
▪ 生理作用： ① 可作为60多种酶的活化剂
② 可促进呼吸进程及核酸和蛋白质的形成
➢ 微量元素(9种): CI、Fe、Mn、B、Zn、 Na、 Cu、Mo和Ni
二 植物必需元素的生理作用及缺乏症状
1 是细胞结构物质的组成成分 2 是植物生命活动的调节者,参与酶的活动 3 起电化学作用, 即离子浓度的平衡、胶体的稳定
和电荷的中和等.
研究方法:溶液培养法
㈠ 大量元素
1 氮：

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膜的外侧。 （4）膜的流动性：膜不是静止的，膜脂和膜蛋白
可在膜上进行运动。
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细胞膜结构模型 20
• 晶格镶嵌模型 • 由Nallach 于1975年提出的，是对流动镶嵌模型
的补充。他用液晶相变理论来解释膜所具有的流 动性。
• 液晶是一种半液体和半固体的物质状态，它既具 有固体的一定形状，又具有液体的流动性。
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６．它的重要作用是 稳定膜的结构，如果把含水量降到20%以 下，膜脂结构的就会改变，从双层结构的 转变为六角型。
失水
双分子层
六角型
加水
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三、细胞膜的功能
• 细胞膜有五大功能: 1. 分室作用 把细胞内部与外界环境隔离开，
保持细胞内部环境的相对稳定，如ＰＨ、电位、 离子强度、物质种类及含量等。把细胞内部分 成许多微小的区域，形成具有特殊内部环境和 功能的细胞器，细胞的生命活动才能按室分工， 有条不紊的进行。
（２）膜脂的流动，大多数膜脂可在膜上自由的移 动，而且移动速度很快，但与蛋白接触的界面脂 不能自由移动。
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• 膜的流动性受很多因素的影响
① 脂肪酸种类的影响，含不饱和脂肪酸（亚油
酸，亚麻酸）较多，流动性大，含饱和脂肪酸 （软脂酸，硬脂酸）较多，流动性变小。
② 蛋白质含量大流动性变小
③ 胆固醇含量高，流动性变小。
2．生物膜中含有蛋白质，蛋白酶质有两种存在方 式，一种吸附在脂类双层两侧，称为外在蛋白或 周边蛋白，另一种镶嵌在脂类双层中，称为内在 蛋白或整合蛋白，内在蛋白有的部分嵌入膜脂双 层中，有的贯穿脂类双层。
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３．膜中各种组分在膜上的分布是不对称的，具体 表现在：
（１）膜脂分布的不对称性，脂质双层组成的不对 称性。脂类双层的外层往往含有较多的磷脂酰胆 碱（也称为卵磷脂），内层含磷脂酰乙醇胺（脑 磷脂）和磷脂酰丝氨酸较多。 在脂类双层的不同区域所含有的脂类种 类不完全相同，脂类两个单分子层中所含有的脂 类的数量也不相同。
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GS谷氨酰胺合成酶在叶绿体和细胞质中都有存在，
GDH主要存在于线粒体中。
在非绿色组织，特别是根中,GS和GOGAT定位于质体， GDH定位在线粒体中，而GS是否存在于细胞质中还有争 论。
生成的谷氨酸是合成其他氨基酸的起点，可 通过转氨作用，生成另一种氨基酸，进而参与蛋 白质、核酸和其他含氮物质的合成代谢。
吴相钰、汤佩松(1957)首先发现水稻幼苗培养 在含硝酸盐的溶液中会诱导产生硝酸还原酶。
NR对内外条件反应敏感. NR的活性可作为植物利用氮素能力的指标。
图 高等植物硝酸还原酶的模型
A)硝酸盐还原酶的结构域结构。一个NR单体有三个主要的结构域，分别与钼辅 因子、血红素和FAD相连。FAD连接区从NAD（P）H接受电子；血红素结构域运 送电子到MoCo连接区，它传递电子给硝酸盐，hⅠ和hⅡ指铰链1和铰链2，分离 功能结构域。(B)硝酸盐还原酶的条带图解。血红素辅基用紫色表示，FAD用蓝色
叶片微量氮素吸收过程简图，
根木质部转运分配的硝酸盐经硝酸转运器被叶肉细胞吸收到细胞质中，经硝 酸还原酶作用还原为亚硝酸，亚硝酸和质子一起转运到细胞叶绿体中，在基质 中亚硝酸还原酶还原作用转化为铵，铵经变谷氨酸合成酶的一系列作用转变为 谷氨酸，谷氨酸再次进入细胞质。在天冬酰氨转移酶的作用下将氨基转移到天 冬氨酸，最后，天冬酰氨合成酶将天冬酰酸转变为天冬酰胺，ATP值的大约数
成的毒害。
②谷氨酸合酶（GOGAT) 催化如下反应:
L-谷氨酰胺+α-酮戊二酸+〔NAD(P)H或Fdred〕
GOGAT
2L-谷氨酸+〔NAD(P)+或Fdox〕
通常植物组织中,氨同化是通过谷氨酸合成酶循环进行的。
图 3-22 谷氨酸合成酶循环
2.谷氨酸脱氢酶 (glutamate dehydrogenase, GDH)
α-酮戊二酸+ NH３+NAD(P)H+HGHD+
L－谷
氨酸 +NAD(P)++H２O
GDH与NH３的亲和力很低,Km值为5.2～7.0mmol·L-1。
GDH在谷氨酸的降解中起了较大作用, 在异养真核生物中
(如真菌)的氨的同化过程中起主要作用。
➢ 三种酶在细胞中的定位：
绿色组织中GOGAT谷氨酸合酶存在于叶绿体内；
力等, 用基因工程技术提高豆类产量，或把固氮基因引入 非豆科植物。
第五节合理施肥的生理基础
一、作物需肥特点
(一)不同作物或同一作物的不同品种需肥情况不同
➢禾谷类作物 需氮较多,同时又要供给足够的P、K, ➢豆科作物 需K、P 较多, 幼苗期也可施少量N肥； ➢叶菜类 多施氮肥； ➢薯类和甜菜等块茎、块根等作物 需多的P、K和一定量的N； ➢棉花、油菜等 对N、P、K的需要量都很大； ➢甜菜、苜蓿、亚麻 对硼有特殊要求。 ➢食用大麦, 灌浆前后多施N肥,种子中蛋白质含量高; ➢酿造啤酒的大麦 减少后期施N,否则, 会影响啤酒品质
NAD(P) H
四、生物固氮(biological nitrogen fixation)
生物固氮 某些微生物把空气 中的游离氮固定转化为氮化合 物(氨)的过程。 １、类型 生物固氮是由两类 微生物来实现的: ➢一类是自生固氮微生物包括细 菌和蓝绿藻(自生蓝细菌）， ➢另一类是与其它植物(宿主)共 生的微生物,
植物生理第二章植物的矿质营 养详解演示文稿
（优选）植物生理第二章植物 的矿质营养
第五节 氮的同化
一、植物的氮源
1.氮气 空气中含有79%的氮气 ,但植物无法直接利用 这些分子态氮。只有某些微生物才能利用 2.有机氮 土壤中的有机含氮化合物主要来源于动物、植 物和微生物躯体的腐烂分解, 大多是不溶性的,通常 不能直接为植物所利用，植物只可以吸收其中的氨 基酸、酰胺和尿素等水溶性的有机氮化物。 3.无机氮 植物的氮源主要是无机氮化物中的铵盐和硝酸 盐,它们约占土壤含氮量的1%-2%。
表示，MoCo用黑色表示，2个单体之间的界面用黄色表示
2、亚硝酸还原酶(nitrite reductase,NiR)催化亚硝酸盐还
原为：
NO-２+6e-+8H+ NiR NH+４+2H２0
(3-10)
叶中NO２-运进叶绿体，在NiR 作用下，使NO２-还原为NH4+
根中,NO２－在前质体中被还原为NH4+。
例如与豆科植物共生的根瘤菌, 与非豆科植物共生的放线菌, 以及与水生蕨类红萍(亦称满 江红)共生的蓝藻(鱼腥藻)等。
２、过程 分子氮被固定为氨的总反应式如下: N２+8e-+8H++16ATP 固氮酶 2NH３+H２+16ADP+16Pi
图 3-23固氮酶催化反应 铁氧还蛋白还原铁蛋白,与ATP结合,铁蛋白还原钼铁蛋白,最
量就是每步反应上方所给的数值。
植物细胞硝酸盐同化，包括硝酸盐的跨质膜运输，然后经两步还原为氨
二、硝酸盐的还原
植物体内硝酸盐转化为氨的过程。 在一般田间条件下,NO-3是植物吸收的主要形式。 NO3-还原过程中,每形成一个分子NH４+要求供给8个电子。
1、硝酸还原酶(nitrate reductase, NR)催化硝酸盐还 原为亚硝酸盐：
后还原N２成为NH３
➢ 固氮酶固定1分子N2要消耗8个e-和16个ATP。 ➢ 高等植物固定1g N2要消耗有机碳12g。 减少固氮所需的能量投入量凾待解决的问题。
３、影响固氮因素
①光合作用 为固氮提供物质和能量 ②生长期 最大固氮速率在种子和果实发育期, 豆类
种子中90％的氮是在生殖生长期固定的。 ③遗传因子 如结瘤的效率/根瘤菌与植物的识别能
NO３-+NAD(P)H+H+ NR NO２-+NAD(P)++H2O 这一过程在根和叶的细胞质中进行。
➢NR有黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、细胞色素b557和 钼复合体(Mo－Co)三个辅基，为同型二聚体。催 化的反应模式如下：
→NO２→NO２-
硝酸还原酶是一种诱导酶(受底物的诱导而合成氨参与有机氮化物的形成过程。
1.谷氨酸合成酶循环
①谷氨酰胺合成酶(glutamine synthase，GS）催化下 列反应:
L－谷氨酸+ATP+NH３GS Mg2+ L－谷氨酰胺+ADP+Pi
➢GS存在于各种植物组织中，对氨有很高的亲和
力,Km为10-５～10-4mol·L -1 ,因此能防止氨累积而造