第三章 植物的矿质与氮素营养(3,4,5,6)

张继树《植物生理学》各章问题与解答第一章植物细胞的结构与功能1．原核细胞与真核细胞各有何特点？○1.真核细胞核原核细胞最大的特点就是，原核细胞没有细胞核，而只有一条裸露的DNA组成的拟核。

真核细胞有严密的细胞核结构。

○2.真核细胞的DNA较为复杂，DNA除了编码区和非编码区之外，编码区内还存在外显子和内含子。

原核细胞就是编码区和非编码区之分。

○3.原核细胞细胞质中没有什么复杂的细胞器，一般只有核糖体之类。

而真核细胞具有多种细胞器，如：线粒体，高尔基体，内质网等等。

○4.原核细胞中含有一些游离在细胞质中的环状DNA分子（质粒），而真核细胞的细胞质基因存在于线粒体和叶绿体之中。

2．典型的植物细胞与动物细胞在结构上的差异是什么？这些差异对植物生理活动有什么影响？答：典型的植物细胞中存在大液泡和质体，细胞膜外还有细胞壁，这些都是动物细胞所没有的，这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环境具有重要的作用。

例如大液泡的存在使植物细胞与外界环境构成一个渗透系统，调节细胞的吸水机能，维持细胞的挺度，另外液泡也是吸收和积累各种物质的场所。

质体中的叶绿体使植物能进行光合作用；而淀粉体能合成并贮藏淀粉。

细胞壁不仅使植物细胞维持了固有的形态，而且在物质运输、信息传递、抗逆防病等方面起重要作用。

3．原生质的胶体状态与其生理代谢有什么联系？答：原生质胶体有溶胶与凝胶两种状态，当原生质处于溶胶状态时，粘性较小，细胞代谢活跃，分裂与生长旺盛，但抗逆性较弱。

当原生质呈凝胶状态时，细胞生理活性降低，但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高，有利于植物度过逆境。

在植物进入休眠时，原生质胶体从溶胶状态转变为凝胶状态。

4．高等植物细胞有哪些主要细胞器？这些细胞器的结构特点与生理功能有何联系？答：高等植物细胞内含有叶绿体、线粒体、微管和微丝、内质网、高尔基体、液泡等细胞器。

这些细胞器在结构与功能上有密切的联系。

(1)叶绿体具有双层被膜，其中内膜为选择透性膜，这对控制光合作用的底物与产物输出叶绿体以及维持光合作用的环境起重要作用。

第三章植物的矿质与氮素营养第二节植物细胞对溶质的吸收植物细胞可以从环境中吸收溶质,这个环境可以是植物生存的外部环境,如土壤,也可以是植物本身的内部环境,即一个细胞的周围组织。

当植物根内部的溶质浓度较低,从外部溶液吸收溶质时,首先有一个溶质迅速进入根的阶段，称为第一阶段,然后溶质吸收速度变慢且较平稳，这称为第二阶段(图3-2)。

在第一阶段溶质通过扩散作用进入质外体,而在第二阶段溶质又进入原生质及液泡。

如果将实验材料从溶液中取出再转入水中,则进入组织的溶质只有很小一部分会很快地泄漏出来,这就是原来进入质外体的部分。

如果处于无O2、低温或用抑制剂来抑制呼吸作用,则第一阶段的吸收基本上不受影响,而第二阶段的吸收会被抑制(图3-2)。

这些事实表明,溶质进入质外体与其跨膜进入细胞质和液泡的机制是不同的。

前者是由于扩散作用而进行吸收,这种不需要代谢来提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程称为被动吸收(passive absorption)。

后者要利用呼吸释放的能量才能逆电化学势梯度吸收矿质，这种过程称为主动吸收(active absorption)。

图3-2 植物组织对溶质的吸收植物细胞吸收矿质元素的方式主要有二种类型:被动吸收和主动吸收。

一、被动吸收(一)扩散作用扩散作用是指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。

电化学势梯度包括化学势梯度和电势梯度两方面,细胞内外的离子扩散决定于这两种梯度的大小，而分子的扩散则决定于化学势梯度或浓度梯度。

设细胞内的离子浓度为a i，膜电势为E i，电化学势为μi；细胞外的离子浓度为a0，膜电势为E o，电化学势为μo。

根据电化学势差的表达式(2-10)，细胞内外的电化学势差为(3-4)式就是著名的楞斯特(Nernst)方程式，表示了膜电势差和膜内外离子活度(浓度)间的关系，也就是说膜电势差与膜内外离子活度比的对数成正比。

如仅研究分子扩散，(3-1)式中电势梯度项可视为0，图3-3测定细胞膜电势差的示意图微电极插入细胞内，而面积大的参比电极安放在细胞外，二极间的电势差由静电计测量，电势差经放大器放大后由记录仪记录典型的植物细胞,在细胞膜的内侧具有较高的负电荷,而在细胞膜的外侧具有较高的正电荷。

张继树《植物生理学》各章问题与解答第一章植物细胞的结构与功能1．原核细胞与真核细胞各有何特点？○1.真核细胞核原核细胞最大的特点就是，原核细胞没有细胞核，而只有一条裸露的DNA组成的拟核。

真核细胞有严密的细胞核结构。

○2.真核细胞的DNA较为复杂，DNA除了编码区和非编码区之外，编码区内还存在外显子和内含子。

原核细胞就是编码区和非编码区之分。

○3.原核细胞细胞质中没有什么复杂的细胞器，一般只有核糖体之类。

而真核细胞具有多种细胞器，如：线粒体，高尔基体，内质网等等。

○4.原核细胞中含有一些游离在细胞质中的环状DNA分子（质粒），而真核细胞的细胞质基因存在于线粒体和叶绿体之中。

2．典型的植物细胞与动物细胞在结构上的差异是什么？这些差异对植物生理活动有什么影响？答：典型的植物细胞中存在大液泡和质体，细胞膜外还有细胞壁，这些都是动物细胞所没有的，这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环境具有重要的作用。

例如大液泡的存在使植物细胞与外界环境构成一个渗透系统，调节细胞的吸水机能，维持细胞的挺度，另外液泡也是吸收和积累各种物质的场所。

质体中的叶绿体使植物能进行光合作用；而淀粉体能合成并贮藏淀粉。

细胞壁不仅使植物细胞维持了固有的形态，而且在物质运输、信息传递、抗逆防病等方面起重要作用。

3．原生质的胶体状态与其生理代谢有什么联系？ 答：原生质胶体有溶胶与凝胶两种状态，当原生质处于溶胶状态时，粘性较小，细胞代谢活跃，分裂与生长旺盛，但抗逆性较弱。

当原生质呈凝胶状态时，细胞生理活性降低，但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高，有利于植物度过逆境。

在植物进入休眠时，原生质胶体从溶胶状态转变为凝胶状态。

4．高等植物细胞有哪些主要细胞器？这些细胞器的结构特点与生理功能有何联系？ 答：高等植物细胞内含有叶绿体、线粒体、微管和微丝、内质网、高尔基体、液泡等细胞器。

这些细胞器在结构与功能上有密切的联系。

(1)叶绿体具有双层被膜，其中内膜为选择透性膜，这对控制光合作用的底物与产物输出叶绿体以及维持光合作用的环境起重要作用。

第三章植物的矿质与氮素营养知识要点第三章植物的矿质与氮素营养知识要点一、教学大纲基本要求了解高等植物矿质营养的概念、研究历史、植物必需元素的名称及其在植物体内的生理作用、植物缺乏必需元素所出现的特有症状；理解营养离子跨膜运输的机理、植物根系吸收养分的过程、特点以及根外营养的意义；了解NO3-、NH4+ 在植物体内的同化过程、同化部位，以及营养物质在体内的运输方式；了解影响植物吸收矿质养分的环境因素、作物生产与矿质营养的密切关系并理解合理施肥的生理基础，能够提出合理施肥的措施。

二、本章知识要点(一)名词解释1．矿质营养（mineral nutrition）植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为植物的矿质营养。

2．灰分元素（ash element）干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。

构成灰分的元素称为灰分元素。

灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。

3．必需元素（essential element）在植物生长发育中起着不可替代的、直接的、必不可少的作用的元素。

4．大量元素（major element，macroelement）植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。

它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等九种元素。

5．微量元素（minor element，microelement，trace element）植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。

它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。

6．有益元素（beneficial element）并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。

如Na、Si、Co、Se、V等。

7．稀土元素（Rare earth element）又称稀土金属，是元素周期表中原子序数由57～71的镧系元素及其化学性质与La系相近的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的统称。

第三章植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案(一)名词解释矿质营养（mineral nutrition）植物对矿质的吸收、转运和同化以及矿质在生命活动中的作用。

灰分元素（ash element）干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。

构成灰分的元素称为灰分元素。

灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。

必需元素（essential element）植物生长发育中必不可少的元素。

国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是：①由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史；②除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常；③该元素在植物营养生理上表现直接的效果，不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。

大量元素（major element，macroelement）植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。

它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。

微量元素（minor element，microelement，trace element）植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。

它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。

有益元素（beneficial element）并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。

如Na、Si、Co、Se、V等。

水培法（water culture method）亦称溶液培养法或无土栽培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。

砂培法（sand culture method）全称砂基培养法，在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。

气栽法（aeroponic）将植物根系臵于营养液气雾中栽培植物的方法。

离子的主动吸收（ionic active absorption）细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。

第三章植物的矿质和氮素营养灰分元素：构成灰分的元素称为灰分元素,它们直接或间接地来自土壤矿质,故又称为矿质元素。

植物矿质元素的含量与植物种类及生存的土壤环境条件相关。

必需元素在植物体内的生理功能：细胞结构物质的组成成分；生命活动的调剂者，作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调解酶的活性；电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等；作为重要的细胞信号转导信使等。

氮主要吸收形式：NH4+、NO3- ，尿素生理功能：构成蛋白质的主要成分；是核酸、核苷酸、氨基酸、叶绿素、VB 、生物碱等的成分。

缺氮症状：1)生长受抑植株矮小,分枝少,叶小而薄,花果少易脱落；2)黄化失绿枝叶变黄,叶片早衰甚至干枯，老叶先发黄。

氮过多：1)植株徒长叶大浓绿,柔软披散，茎柄长，茎高节间疏；2)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。

3)贪青迟熟，生育期延迟。

磷主要吸收形式：H2PO4-、HPO4 2-生理功能：1）细胞中许多重要化合物的组成成分（核酸、核蛋白和磷脂的主要成分）2）物质代谢和能量转化中起重要作用（AMP、ADP、ATP、UTP、GTP等能量物质的成分，也是多种辅酶和辅基如NAD+、NADP+等的组成成分。

磷参与各种代谢）缺磷症状：1)生长受抑植株瘦小,成熟延迟；2)叶片暗绿色或紫红色糖运输受阻, 有利于花青素的形成。

钾主要吸收形式：K+生理功能：1) 酶的活化剂2) 促进蛋白质的合成3) 促进糖类的合成与运输4) 调节水分代谢缺钾症状：1)茎杆柔弱2)叶色变黄而逐渐坏死叶缘(双子叶)或叶尖(单子叶)先失绿焦枯，有坏死斑点，形成杯状弯曲或皱缩。

病症首先出现在下部老叶。

钙缺钙症状：1）幼叶淡绿色，继而叶尖出现典型的钩状,随后坏死。

2）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。

镁生理功能：参与光合作用、酶的激活剂或组分、参与核酸和蛋白质代谢缺镁症状：叶片失绿（从下部叶片开始,往往是叶肉变黄而叶脉仍保持绿色。

第三章植物的矿质与氮素营养-复习提纲一.名词解释矿质营养(mineral nutrition): 通常把植物对矿质和氮素的吸收，转运和同化以及它们在生命活动的作用称为植物的矿质和氮素营养。

★灰分中的物质为各种矿质的氧化物，硫酸盐，磷酸盐，硅酸盐等，构成灰分的元素称为灰分元素(ash element)。

必需元素(essential element).是指植物生长发育必不可少的元素。

大量元素(major element,macroelement)：植物对此类元素需要的量较多。

它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si等。

★微量元素(minor element, microelement,trace element)：约占植物体干重的0.00001%～0.001%。

它们是Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl、Na、Ni等。

★某种元素并非是植物必需的，但能促进某些植物的生长发育，这些元素被称为有益元素(beneficial element)。

常见的有钴，硒，钒等。

植物细胞对矿质元素的吸收方式可分为被动吸（passive absorption）主动吸收（active absorption）和胞饮作用（pinocytosis）三种类型。

离子的主动吸收(ionic active absorption)：细胞利用呼吸释放的能量逆或顺电化学势梯度吸收矿质的过程。

离子的被动吸收(ionic passive absorption)：细胞不需要由代谢提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程。

初级共运转(primary cotransport)：质膜H+—ATPase把细胞质的H+向膜外“泵”出的过程。

次级共运转(secondary cotransport)：以ΔμH+作为驱动力的离子运转。

扩散作用(diffusion)：分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。

单盐毒害(toxicity of single salt)：植物培养在单种盐溶液中所引起的毒害现象。

第三章 植物的矿质与氮素营养第1节 植物体内的必须元素（1） 填空1. 物必需的大量元素包括 、 、 、 、 、、 。

2．植物必需的微量元素有 、 、 、 、 、、 、 、 。

3．除了碳、氢、氧三种元素以外，植物体内含量最高的元素是。

4．必需元素在植物体内的一般生理作用可以概括为四方面：(1)， （2） ，(3)起 作用，（4） 。

5．氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的 。

6．可被植物吸收的氮素形态主要是 和 。

7． N、P、K的缺素症从 叶开始，因为这些元素在体内可以 。

8．通常磷以 形式被植物吸收。

9．K+在植物体内总是以 形式存在。

10．氮肥施用过多时，抗逆能力 ， 成熟期。

11．植物叶片缺铁黄化和缺氮黄化的区别是，前者症状首先表现在 叶而后者则出现在 叶。

12．缺 时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良，会出现“花而不实”的现象。

13．必需元素中 可以与CaM结合，形成有活性的复合体，在代谢调节中起“第二信使”的作用。

14．植株各器官间硼的含量以 器官中最高。

硼与花粉形成、花粉管萌发和过程有密切关系。

15．果树“小叶病”是由于缺 的缘故。

（二）选择1．植物体中磷的分布不均匀，下列哪种器官中的含磷量相对较少： 。

A．茎的生长点 B．果实、种子 C．嫩叶 D．老叶2．构成细胞渗透势的重要成分的元素是 。

A．氮 B．磷 C．钾 D．钙3． 元素在禾本科植物中含量很高，特别是集中在茎叶的表皮细胞内，可增强对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。

A．硼 B．锌 C．钴 D．硅4．缺锌时，植物的 合成能力下降，进而引起吲哚乙酸合成减少。

A．丙氨酸 B．谷氨酸 C．赖氨酸 D．色氨酸5．占植物体干重 以上的元素称为大量元素。

A．百分之一 B．千分之一 C．万分之一 D．十万分之一6．除了碳氢氧三种元素以外，植物体中含量最高的元素是 。

A．氮 B．磷 C．钾 D．钙7．水稻植株瘦小，分蘖少，叶片直立，细窄，叶色暗绿，有赤褐色斑点，生育期延长，这与缺 有关。