同化物的运输,分配及信号转导

第五章植物体内同化物的运输与分配（Transport and Distribution of Assimilates in Plants）第一节高等植物的运输系统（Transport System in Higher Plants）一、物质运输的意义1．维持植物整体性高等植物由根、茎、叶等器官组成一个复杂的有机体，各组织、器官间有的确的分工和密切的合作。

绿叶是植物合成有机物的主要部位，而根系则从土壤中吸取水分、无机盐，少量有机物供给地上部分需要，在根中还能合成一些微量活性物质。

所以一个高度分化的高等植物的有机体，时刻与环境间进行着多种物质的交换，同时本身的地上部与地下部时刻进行着物质的运输和转化，这是植物的生命活动，是一种代谢形式，只有不断进行各种物质的运输，植物体才能作为一个整体而存在。

2．传导信息外界刺激对植物的影响有许多是通过物质运输来传导的。

例：光照对植物的生长发育有重要的影响，植物对光感受的部位是叶片、感受以后，产生一定的物质，经韧皮部、运输到生长点。

使其发生一系列质变而开始出现生殖器官。

3．对经济产量的影响经济产量=生物产量⨯经济系数在农业生产上，往往生物产量很高，长成了繁茂的营养体，累积了大量的有机物，但最后的经济产量却不一定高，这就关系到物质的运输与分配问题，如果运输通畅，分配合理，则经济产量高。

例：水稻灌浆时体内有机物的：68%运到籽粒中；20%用于呼吸消耗；12%残留在体内。

就是说这时物质运输对产量是极关重要的。

4．病毒侵染，传播以及外源物质运输的途径病毒常常是由蚜虫、飞虱、小蝇等剌入筛管的物针带入体内，并随物质流而转移，传播的。

但对物质运输的研究技术难度较大，进展较慢，原因主要是：①运输是通过各种不同的组织的活动，关系很复杂。

②不是单纯的空间移动，伴有生化变化。

③体内外相差悬殊，不便模拟。

④调节单位与过程多样性。

⑤运输与利用相交错。

二、植物体内同化物运输系统：植物体内同化物运输在微观到宏观的各层次上发生：细胞内的分隔↓细胞器↓细胞与细胞↓组织↓器官环境↓植株其它生物整个可分成二大运输体系：质外体运输与共质体运输。

同化物运输与分配的特点和规律同化物是指任何生物体在生长发育、代谢过程中所需要的营养物质，如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等。

同化物的运输和分配是生物体维持正常生理功能的重要过程。

下面将探讨同化物运输和分配的特点和规律。

1. 同化物的运输方式多样同化物的运输方式有多种，主要包括质子泵、离子通道、转运蛋白、囊泡运输等。

其中，转运蛋白是同化物运输的主要方式之一，它可以将离子或小分子物质从细胞外或细胞内输送到细胞内或细胞外。

2. 同化物的运输具有方向性同化物在生物体内的运输具有方向性，通常是从高浓度区域向低浓度区域运动。

这是由于同化物的扩散速率与其浓度成反比，浓度越高，扩散速率越慢。

3. 同化物的运输速度受限同化物在生物体内的运输速度受限于许多因素，如运输蛋白的数量、分布、亲和力等，以及细胞膜的通透性。

此外，同化物的运输速度还受到渗透压、离子浓度等因素的影响。

4. 同化物的分配具有优先级同化物在生物体内的分配具有优先级，不同组织和器官对同化物的需求程度不同，因此会发生竞争。

比如，脑部对葡萄糖的需求非常高，而肌肉对葡萄糖的需求则较低。

5. 同化物的分配受到调节机制的控制同化物的分配受到许多调节机制的控制，如激素、神经系统等。

这些机制可以调节同化物的合成、分泌、吸收等过程，从而保证生物体内各个组织和器官获得足够的营养物质。

同化物的运输和分配是生物体维持正常生理功能的重要过程。

它具有多种运输方式、方向性、速度受限、分配具有优先级和受到调节机制的控制等特点和规律。

了解同化物运输和分配的特点和规律，有助于深入理解生物体内的代谢过程，为研究疾病的发生、预防和治疗提供理论依据。

一、绪论1.植物生理学是研究植物生命活动规律与细胞环境相互关系的科学，在细胞结构与功能的基础上研究植物环境刺激的信号转导、能量代谢和物质代谢。

二、植物的水分生理1. 水势：相同温度下一个含水的系统中一偏摩尔体积的水与一偏摩尔体积纯水之间的化学势差称为水势。

把纯水的水势定义为零，溶液的水势值则是负值。

水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。

2.衬质势：由于衬质(表面能吸附水分的物质，如纤维素、蛋白质、淀粉等)的存在而使体系水势降低的数值。

3.压力势：植物细胞中由于静水质的存在而引起的水势增加的值。

4.渗透势：溶液中固溶质颗粒的存在而引起的水势降低的值。

5.渗透作用：溶液中的溶剂分子通过半透膜扩散的现象。

对于水溶液而言，是指水分子从水势高处通过半透膜向水势低处扩散的现象。

6.质壁分离：植物细胞由于液泡失水而使原生质体和细胞壁分离的现象。

7.吸胀作用：亲水胶体物质吸水膨胀的现象称为吸胀作用。

胶体物质吸引水分子的力量称为吸胀。

8.根压：由于植物根系生理活动而促使液流从根部上升的压力。

伤流和吐水现象是根压存在的证据。

9.蒸腾作用：水分通过植物体表面（主要是叶片）以气体状态从体内散失到体外的现象。

10．蒸腾效率：植物在一定生育期内所积累干物质量与蒸腾失水量之比，常用g·kg-l表示。

11.蒸腾系数：植物每制造1g干物质所消耗水分的g数，它是蒸腾效率的倒数，又称需水量。

12.气孔蒸腾：植物细胞内的水分通过气孔进行蒸腾的方式称为气孔蒸腾。

13.气孔运动主要受保卫细胞的液泡水势的调节，但调节保卫细胞水势的途径比较复杂。

14.保卫细胞：新月形的细胞，成对分布在植物叶气孔周围，控制进出叶子的气体和水分的量。

形成气孔和水孔的一对细胞。

双子叶植物的保卫细胞通常是肾形的细胞，但禾本科的气孔则呈哑铃形。

气孔的保卫细胞含有叶绿体，因为细胞壁面对孔隙的一侧（腹侧）比较厚，而外侧（背侧）比较薄，所以随着细胞内压的变化，可进行开闭运动。

高等植物光合同化物的运输与分配1. 介绍高等植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物质，这些有机物质被称为光合同化物。

光合同化物的运输与分配是植物生长发育的重要过程，涉及到植物体内营养物质的分配和利用，对于提高植物的产量和质量具有重要的意义。

2. 光合同化物的运输光合同化物主要通过植物体内的细胞间隙质运输，这一过程称为质传导。

质传导的主要组成部分是韧皮部的木质部和韧皮部。

光合同化物在叶绿体中合成后，通过载体蛋白将其转运到韧皮部的伴随细胞，然后通过细胞间隙质运输到植物体的其他部位。

质传导过程中，需要消耗大量的能量，因此植物需要保持一个良好的能量平衡来维持光合同化物的运输。

3. 光合同化物的分配光合同化物在植物体内的分配是一个复杂而精密的过程。

它主要受到植物体内各个部位的需求和供应能力的影响。

根据需求的不同，光合同化物可分配到植物的不同器官和组织中，如根、茎、叶和果实等。

在果实的发育过程中，光合同化物的分配对果实的形成和品质有着重要的影响。

植物根据不同生长期的需要，通过控制质传导过程中的速率和方向，来调节光合同化物的分配。

4. 个人观点光合同化物的运输与分配是植物生长发育中至关重要的过程，它不仅关系到植物的生长和产量，也对植物的质量和抗逆能力产生影响。

深入研究光合同化物的运输与分配机制，对于提高农作物的产量和质量具有非常重要的意义。

通过对光合同化物的分配机制的深入研究，可以为农业生产提供更加科学、合理的栽培管理方法，从而实现农业的可持续发展。

总结光合同化物的运输与分配是植物生长发育中非常重要的过程，涉及到植物体内营养物质的分配和利用。

通过对质传导过程和光合同化物分配机制的深入研究，可以为农业生产提供更加科学、合理的栽培管理方法，从而提高农作物的产量和质量，实现农业的可持续发展。

光合同化物的运输与分配是植物生长发育中重要的生理过程，它涉及到植物体内营养物质的分配和利用，对植物的生长、发育和产量具有重要的影响。

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。

第六章植物体内同化物的运输与分配一、教学基本要求（一）了解植物体内同化物的两种运输系统即短距离运输系统和长距离运输系统及其结构与功能；（二）了解韧皮部运输同化物的形式、方向与速率；（三）熟悉植物韧皮部装载、筛管运输和韧皮部卸出同化物的途径及运输机理；（四）掌握植物体内同化物的分配规律与调控技术，包括植物的源库关系、同化物运输分配或再分配的影响因素及其调控。

二、复习思考题（一）名词解释1. 代谢“源”(metabolic source)2. 代谢“库”(metabolic sink)3. 转运细胞(transfer cell)4. P- 蛋白(phloem protein)5. 压力流动假说(pressure flow hypothesis)1. 代谢源：指植物制造或输出有机物质的组织、器官或部位。

如成熟的叶片。

2. 代谢库：指植物接纳有机物质用于生长消耗或贮藏的组织、器官或部位。

如发育中的种子、果实等。

3. 转运细胞：又称转移细胞，是一种特化的薄壁细胞，内部富含细胞质和细胞器，细胞壁向内凹陷，使质膜沿细胞壁折叠，增大了吸收与分泌溶质的表面积，它主要分布在导管和筛管的两端，起着将溶质输出或输入导管与筛管的作用。

4. P- 蛋白：亦称韧皮蛋白，是被子植物筛管细胞所特有，利用ATP释放的能量进行摆动或蠕动，推动筛管内有机物质的长距离运输。

5. 压力流动假说：又叫集流假说，是德国植物学家M ü nch于1930年提出的。

该假说认为，从源到库的筛管通道中存在着一个单向的呈密集流动的液流（即集流），其流动的动力是源库之间的压力势差。

（二）问答题1. 简述压力流动假说要点和实验证据？答：压力流动学说也称集流学说，是德国植物学家Münch（明希）于1930年提出的。

该学说认为，从源到库筛管中存在着一个单向的呈密集流动的液流（即集流），其流动的动力是源库之间的压力势差。

具体来说，在源端（叶片），光合产物通过转运细胞源源不断地装入筛管细胞，浓度增加，吸水膨胀，使压力势升高，推动物质向库端流动；而库端（如块茎、块根）被运输物质不断卸出，并在贮藏器官贮藏，结果筛管细胞中溶质浓度下降，压力势亦随之降低。

同化物运输与分配的特点和规律同化物运输与分配的特点和规律主要表现在以下几个方面：1. 组织方式：同化物运输与分配是一个复杂的生物化学过程，由多个细胞和组织协同完成。

通常情况下，同化物的运输和分配都需要通过细胞膜、细胞间隙等结构进行。

2. 优先级和方向性：同化物运输和分配有其独特的优先级和方向性。

例如，在植物中，光合产物的运输和分配通常优先满足生长点和果实等器官的需要，而不是根部等较低级的器官。

3. 反应速度：同化物的运输和分配速度主要由生物的代谢速率所决定，这也是生物体对同化物的需求量和供给量的重要影响因素。

4. 稳定性：同化物在运输和分配过程中具有一定的稳定性，例如，在植物中，叶片的光合作用可以持续数小时，产生的光合产物可以长时间稳定地分配到其他器官中。

5. 调控机制：同化物的运输和分配受到多种调控机制的影响，例如，植物中的根系释放生长素可以促进光合产物的向下分配，维持整个植物体的生长和发育。

总之，同化物运输与分配是生物体内一个复杂的生物化学过程，其规律和特点由多种因素共同决定。

对其深入研究可以为农业与生物科学领域提供重要启示。

6. 交互作用：同化物的运输和分配受到生物体外部环境的影响，例如，在植物中，温度、光照等因素都会对光合产物的分配产生影响。

7. 适应性：生物体对同化物的运输和分配具有一定的适应性。

例如，在极端的干旱环境下，植物可以通过减少蒸腾和韧皮组织的透性等方式减少水的流失，从而保证足够的水分供给来维持光合作用和同化物的运输和分配。

8. 区域性：同化物的运输和分配在不同的区域具有不同的影响和表现。

例如，在植物中，光合产物在根部具有阳性变化，在叶片中则具有阴性变化。

总之，同化物运输与分配的特点和规律与生物体的生理、形态、环境适应性等方面密切相关。

对其深入研究可以为生物学及其相关领域的发展提供重要的理论与应用基础。