植物生理生化 第四章 植物的水分生理(4学时)

《植物生理学》课程教学大纲一、课程性质本课程是农学、生物技术、生物科学、农艺、植保、资源环境以及草业科学等相关专业必修的专业基础课。

学习本课程应在完成植物学、植物生物化学等课程后进行。

植物生理学被称之为“合理农业的基础”课程，为后续课程如耕作、栽培、遗传育种等专业课的学习打下必要的理论基础。

二、教学目的通过本课程的学习，使学生全面、系统的了解植物生命活动的基本规律，掌握植物生理学的基本概念、知识和原理；了解植物体内的物质代谢与能量代谢的基本情况和过程，以及这些代谢过程之间的相互关系；掌握植物生长发育的基本规律和外界条件对植物生长发育进程的影响。

本学科的根本任务是把植物生理学的理论、方法应用于生产实践中，从而更好地解决一些实际问题。

三、教材教参教材：《植物生理学》，王忠，中国农业出版社，2000年5月。

教参：《植物生理学》，潘瑞炽，高等教育出版社（第五版），2004年；《植物生理学》，曹仪植、宋占午，兰州大学出版社，1998年8月；《Plant Physiology》, Frank B. Salisbury, 1992年。

四、教学方式本课程以课堂讲授为主，自学、讨论和实验为辅的方式组织教学，部分内容采用多媒体辅助手段。

五、教学内容及时数根据生物科学专业人才培养方案，本课程共5学分，总的教学时数为90学时，其中讲授54学时，实践36学时。

课堂讲授部分的基本情况安排具体如下：绪论（1学时，其中讲授1学时）基本内容：植物生理学的定义和任务、发展简史、与农业生产以及其他学科之间的关系。

重点：植物生理学的定义和任务。

难点：植物生理学与农业生产以及其他学科之间的相互关系。

1．植物的水分生理（4学时，其中讲授4学时）基本内容：水分与植物细胞、植物细胞对水分的吸收、植物根系对水分的吸收、植物的蒸腾作用、植物体内水分向地上部的运输、合理灌溉的生理基础。

重点：水分的生理生态作用，水势的基本概念，植物细胞水势，渗透作用原理，植物细胞、根系对水分的吸收机理，蒸腾作用的气孔调节。

植物生理学复习资料植物生理学复习资料第一章植物的水分生理一、名词解释1、水势：指在同温度同压强下每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势的差值。

单位Pa。

2、渗透势Ψs：由于细胞液中溶质的存在引起细胞水势降低的数值，为负值。

3、压力势Ψp：由于细胞壁的压力的存在引起细胞水势变化的数值。

4、衬质势Ψm：有图细胞胶体物质的亲水性和毛细管作用对自由水的束缚而引起水势降低的值，为负值。

5、蒸腾作用：植物体内的水分以气态方式通过植物体表面散失到外界坏境的过程称为蒸腾作用。

6、蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度而使水分沿导管上升的力量称蒸腾拉力。

作用力>>根压。

7、永久萎蔫系数：当植物刚好发生永久萎蔫时土壤尚存留的含水量。

（占土壤干重的百分数）。

二、简答、填空、判断等（一）2、水在植物生命中的作用（1）水是原生质的主要组分（2）一切代谢物质的吸收运输都必须在水中才能进行（3）水可以保持植物的固有姿态（4）水作为原料参与代谢：水是光合作用、呼吸作用、有机物合成与分解的底物（5）水可以调节植物的体温、调节植物的生存环境3、水势：指在同温度同压强下每偏摩尔体积水的化学势与纯水的化学势的差值。

单位Pa。

（1）在任何情况下。

水分流动的方向总是由水势高的地方流向水势低的地方。

（2）典型细胞水势（Ψw）包含三部分：Ψw = Ψs（渗透势）+ Ψp（压力势）+ Ψm(衬质势）成熟细胞则Ψw = Ψs（渗透势）+ Ψp（压力势）（3）当细胞处于质壁分离时：水势= 渗透势；细胞吸水饱和时：水势 = 0.4、植物细胞吸水的方式（1）渗透式吸水（具液泡细胞）（2）吸胀式吸水（无液泡的细胞及干种子、依赖衬质势（3）代谢性吸水（直接耗能）发生频率（1）>（2）>（3）（二）植物根系对水分的吸收1、根系是植物吸水的主要器官，，其中根毛区为主要的吸水区域。

2、根系吸水方式及其动力：根系吸水有主动吸水（根压）和被动吸水（蒸腾拉力）两种形式。

《植物生理学》课程教学大纲课程名称：植物生理学课程类别：专业选修课适用专业：生物技术考核方式：考试总学时、学分：32学时 2 学分其中实验学时：0 学时一、课程教学目的《植物生理学》是生物技术专业四年制本科学生开设的一门专业必修课，内容主要是讲授植物生命活动的基本代谢生理（包括物质代谢和能量代谢）、生长发育生理以及对不良环境的反应。

通过本课程的学习，使学生对植物生命活动的基本规律要有全面、系统的认识，并能运用所学植物生理学的知识去观察、解释和分析自然界中有关植物生命活动的现象，明确植物生理学研究的内容和任务，了解植物生理学发展简史，掌握本学科发展的前沿动态和特点以及有效的学习方法。

通过本课程的学习，为本专业学生的继续深造及将来的教育教学、科研和生产实践打下坚实的基础。

通过本课程的学习，使学生具备以下素质和能力：1. 通过植物生理学理论课的学习，具备绿色发展的意识、平衡施肥和环境保护等意识。

2. 应用植物生理学的相关知识和技术，发展现代农业、现代园林、设施农业、现代植物工厂、现代植物制药厂等的创新意识和创新能力。

3. 掌握植物生理学的基本理论，获得相关的教育教学能力，能够运用相关知识服务于中小学教育工作或进一步的科研工作及解决实际生活、生产中的植物生理学涉及的相关问题的能力。

4. 通过小组讨论和合作研究，掌握相关知识资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关专业知识信息的基本方法，具有及时了解本学科前沿发展动态的能力；具备批判性思维、终生学习意识等。

二、课程教学要求通过学生学习，要求掌握植物的水分代谢、矿质营养、光合作用、有机物运输、植物激素、光的形态建成、植物的营养生长期与生殖生长的生理、植物的成熟与衰老生理，以及对多种逆境的抗性生理和抗病生理等的基本概念与机理机制。

三、先修课程无机及分析化学、有机化学、植物学、生物化学、细胞生物学等。

四、课程教学重、难点课程重点：植物水分生理、矿质营养、光合作用、植物激素、抗逆生理通论。

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。

●质外体途径：指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动速度快。

●共质体途径：指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。

●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。

●蒸腾比率：光合作用同化每摩尔CO2所需蒸腾散失的水的摩尔数。

●●●1.答：2.3.4.5.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：保卫细胞细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。

保卫细胞细胞壁的厚度不同，分布不均匀。

双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。

保卫细胞的叶绿体在光下会形成蔗糖，累积在液泡中，降低渗透势，于是吸水膨胀，气孔张开；在黑暗条件下，进行呼吸作用，消耗有机物，升高了渗透势，于是失水，气孔关闭。

6.气孔的张开与保卫细胞的什么结构有关？答：细胞壁具有伸缩性，细胞的体积能可逆性地增大40~100%。

细胞壁的厚度不同，分布不均匀。

双子叶植物保卫细胞是肾形，内壁厚、外壁薄，外壁易于伸长，吸水时向外扩展，拉开气孔；禾本科植物的保卫细胞是哑铃形，中间厚、两头薄，吸水时，横向膨大，使气孔张开。

植物生理学答案（1）第一章植物的水分生理一、名词解释。

渗透势(solute potential):由于溶液中溶质颗粒的存在,降低了水的自由能而引起的水势低于纯水水势的值,此值为负值.其也称为溶质势.质外体途径(apoplast pathway): 指水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质部分的移动，阻力小，移动方式速度快。

共质体途径(symplast pathway): 指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。

渗透作用(osmosis):物质依水势梯度而移动,指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,就是指水分子从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象.蒸腾作用(transpiration): 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。

二、思考题1、将植物细胞分别放在纯水和1mo l／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：在正常情况下，植物细胞的水势为负值，在土壤水分充足的条件下，一般植物的叶片水势为-0.8～-0.2MPa。

将植物细胞放在纯水中时，纯水的水势为0，故植物细胞会吸水，渗透势、压力势及水势均上升，细胞体积变大。

当吸水达到饱和时，细胞体积达最大，水势最终变为0，渗透势和压力势绝对值相等、符号相反，各组分不再变化。

当植物细胞放于1mo l ／L蔗糖溶液中时，根据公式计算蔗糖溶液的水势（设温度为27 ℃，已知蔗糖的解离系数i＝1）＝-icRT＝-1mol ／L×0.0083L·MPa／（mol·K）×(273+27)K＝-2.49MPa,由于细胞的水势大于蔗糖溶液的水势，因此细胞放入溶液后会失水，渗透势、压力势及水势均减少，体积也缩小，严重时还会发生质壁分离现象。

如果细胞处于初始质壁分离状态，其压力势为0，水势等于渗透势。

植物生理学大纲一、前言植物生理学是生物专业和植物生产类各专业的一门专业基础课，也是高等农林院校本科生物系列课程中的骨干课程。

它是我校生命科学相关专业本科生必修的专业基础课程，总学时51，重点讲授各生理过程的基本概念、基本理论、重要机理，以及环境因素对各生理过程的影响和调节作用的基础上，注意和农业生产间的联系，使植物生理学真正成为合理农业的理论基础。

二、课程的性质、地位和任务植物生理学是研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关系的一门科学。

生命活动是在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现出种子萌发、生长、运动、开花、结果等生长发育过程。

这些生命活动是相互联系、相互依赖和相互制约的。

近年来，随着研究的不断深入，植物生理学正朝着宏观和微观两个方向发展，从宏观上转向生态、环境研究，微观上把植物体的各种生理活动、物质、能量、信息的转化还原到细胞和分子水平。

植物生理学的任务是研究和了解植物在各种环境条件下进行生命活动的规律和机理，并将这些研究成果应用于一切利用植物生产的事业中。

三、教学的基本要求和方法植物生理学是属于基础理论学科，也是一门实验学科，实践性很强。

对植物生理学教学的基本要求是尽量利用现代教学手段系统讲授植物生命活动中各种基本代谢，并在此基础上讲授从合子形成经种子、幼苗、营养生长直到开花、结果的整个生活周期中，植物在遗传因子控制和外界环境影响下，如何通过物质代谢、能量代谢和信息传递，在一定的时间、空间、有序进行生长发育的规律机理。

在教学中首先要注意使学生建立历史的观点、发展的观点，了解植物生理学的过去、现在和将来，又要知道本学科的发展方向。

启发学生重视植物生理学研究中的思想方法和创新精神，学会查阅国内外科技文献，注意了解学科发展的新成就，新动向。

学习前人总结理论知识的基础上，提出问题，分析问题，独立思考，进行自己的探索。

注意辩证思维，把握知识间的内在联系。

其次，在教学中一定要教育学生坚持理论联系实际详细讲解并启发学生认真学习植物生理学中有关研究的实验设计思想、方案、方法和实验结果及结果分析。

植物⽣理学课程教学⼤纲《植物⽣理学》课程教学⼤纲课程名称：植物⽣理学课程性质：专业基础课课程代码：J30024学分： 4.5理论学时：54实验学时：18⾯向专业：园艺（专升本）先修课程：植物学执笔⼈：⽥伟审定⼈：宋伊真第⼀部分：理论教学部分⼀、说明1.课程的性质、地位和任务植物⽣理学是研究植物⽣命活动规律的科学，是⽣命科学主要学科之⼀，也是植物⽣产类各专业的重要专业基础课。

⾼等绿⾊植物是植物⽣理学研究的主要对象，其⽣命活动是它研究的核⼼问题和主要内容，在了解植物⽣命活动的基本规律后对植物的⽣长发育进⾏有效地控制以满⾜⼈类的需求。

2.课程教学基本要求植物⽣理学主要介绍植物的细胞结构与功能、⽔分代谢、矿质与氮素营养、光合作⽤、呼吸作⽤、同化物的运输与分配、信号转导、植物⽣长物质、光形态建成与运动、⽣长⽣理、成花⽣理、⽣殖和衰⽼及抗逆⽣理等⽅⾯的基本概念、原理、调控及应⽤。

在教学过程中，将课程基本理论与⽣产实践有机结合；同时运⽤多种教学⼿段，注重学⽣实践创新能⼒的培养。

⼆、教学内容与课时分配第⼀章绪论（2学时）1.植物⽣理学的定义、任务和内容2．植物⽣理学的产⽣和发展3.植物⽣理学的展望教学重点：植物⽣理学的研究内容。

教学难点：植物⽣理学今后研究的主要⽅向。

教学⽅法：讲授式、启发式、讨论式思考题：了解植物⽣理学的研究内容；了解植物⽣理学的发展概况及今后研究的主要⽅向。

第⼆章植物的细胞⽣理（2学时）1.植物细胞概述2．细胞壁3.⽣物膜4.植物亚显微结构教学重点：原⽣质的性质教学难点：原⽣质的性质与抗逆性的关系教学⽅法：讲授式、启发式、讨论式思考题：原⽣质的特点与植物新陈代谢和抗逆性的关系？第三章植物的⽔分⽣理（7学时）1.植物对⽔分的需要2.植物细胞对⽔分的吸收3.植物根系吸⽔和⽔分向上运输4.蒸腾作⽤5.合理灌溉的⽣理基础教学重点：⽔势、渗透势的概念，⽔存在的⽅式；植物细胞与根系吸⽔的⽅式、⽓孔运动的机理教学难点：⽔势的概念及其组成教学⽅法：讲授式、启发式、讨论式思考题：1.植物组织⽔势包括哪⼏部分组成？2.从植物⽣理学的⾓度，分析农谚“有收⽆收在于⽔”的道理。