植物生理学作业——植物水分利用效率综述说课材料

植物生理学中的水分利用效率研究水分是植物生长发育必不可少的资源，但水分资源的稀缺性和不平均分布性导致水分是植物生产中的关键环节。

水分利用效率指的是植物通过光合作用形成单位干物质量的蒸腾水量，是反映植物水分利用效率水平的重要指标，对世界各地的农业生产和自然生态系统的正常运转均具有重要意义。

本文将从水分利用效率的定义、影响因素、研究方法和应用前景等方面展开讨论。

一、水分利用效率的定义水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）是指植物通过光合作用形成单位干物质量的蒸腾水量，即干物质与蒸腾量的比值，常用单位是μmol CO2 mmolH2O-1， WUE通常被认为是植物的水分利用效率。

从植株角度来看，WUE越高代表着单位蒸腾量产生更多的干物质，相应的生长速度也会增加。

在一定程度上，这也意味着植物需要摄取的水分量相对较少，能适应较干旱的环境。

二、影响因素植物的水分利用效率受到多种影响因素的调节，主要包括植物的内部水分调控机制和外界环境因素两方面。

对于内部因素，光合物质积累、小气孔密度、细胞膜透性和细胞渗透压调节等均可以影响WUE的水平。

部分植物会借助行星微生物来进行氮素固定，这也能在一定程度上影响植物的WUE表现。

植物内部调节机制和使用程度的种类也是对WUE影响比较大的内部因素。

环境因素对植物的WUE影响更加明显。

例如温度、光照、CO2浓度和土地类型等因素都是直接影响植物WUE的环境因素。

温度的上升会降低气孔开度，减少蒸腾量，从而提高WUE；而随着CO2浓度的升高，植物的WUE水平会有所下降。

三、研究方法WUE的研究方法多种多样，主要包括水分利用效率的测定与模型预测两种主要方法。

水分利用效率的测定主要通过实验室测量法、野外测量法和生态系统模拟等方法来进行。

其中，实验室测量法主要通过对植物的光合同步测量和根吸收量来确定WUE水平；野外测量法则通过在野外利用碳同位素标记技术和适用的计算模型来测定WUE。

植物水分利用效率的研究方法与影响因素植物学15硕凡 3150190 Tel.摘要：植物WUE是耦合植物光合与水分生理过程的重要指标, 同时也是联系植被生态系统碳循环和水循环的关键因子, 具有重要的生理学、生态学和水文学意义。

研究如何提高水分利用效率可提高同化物产量，节约水资源。

WUE有不同尺度和畴的研究，如叶片、全株、群体的尺度与瞬时WUE、在WUE和综合WUE，叶片WUE常用于代表植物整株WUE。

研究WUE的方法主要有光合气体交换法与稳定碳同位素法，其中稳定碳同位素法是较为先进、准确的测定方法。

本文提供了不同方法测定WUE的计算公式。

植物WUE受多种因素影响，包括植物生理因子如气孔导度、光合效率；环境因子如水分、光照、温度、CO浓度等；个体因子如代2途径、形态、基因型等。

本文同时提供了WUE研究分子生物学的前沿成果，为今后的研究提供了参考方向。

关键词：WUE；蒸腾作用；气孔导度；δ13CMethods and Factors of Plant Water Use Efficiency Abstract: WUE is an important indicator of plant photosynthesis and water coupling physiological processes, and also is the key factor contacting vegetation ecosystem carbon and water cycles, with important significance in physiology, ecology and hydrology. Study how to improve water use efficiency can increase assimilate production and conserve water resources. WUE studies at different scales and areas, such as scale of leaf, the whole plant and colony WUE, instant WUE, intrinsic WUE and integrated WUE. Leaf WUE commonly used in behalf of the whole plant WUE. WUE research methods mainly include photosynthetic gas exchange and stable carbon isotope method which is more advanced and more accurate. This article provides calculation formulas of different methods of WUE. Plant WUE affected by many factors, including plant physiological factors such as stomatal conductance, photosynthetic efficiency, environmentalconcentration, factors such as moisture, light, temperature, CO2individual factors such as metabolic pathways, morphology, genotype etc. This article also provides cutting-edge research in molecular biology achievement of WUE and provides a reference direction for future research.Keywords: WUE, transpiration, stomatal conductance, δ13C一、概述蒸腾作用对植物有重要意义，提供植物吸收和运输水分的主要动力，同时也会使植物丧失水分。

植物水分生理课稿1.植物的水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。

2.植物的含水量:1)、不同植物的含水量不同2)、同一植物在不同生长环境其含水量不同3)、同一植株的不同器官、组织含水量不同3. 植物体内水分存在的状态：1)自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。

2）束缚水：靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。

4. 溶胶（sol）与凝胶（gel）：由于细胞内水分含量不同，原生质的状态也有两种状态：溶胶状态与凝胶状态。

水分含量高时，自由水含量高，原生质胶体呈溶液状态－－溶胶状态。

反之，失去流动性，呈近似固体状态－－凝胶状态5.正常代谢的组织原生质呈溶胶状态；代谢弱的干种子，原生质呈凝胶状态。

6. 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）水分是代谢作用过程的反应物质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5）水的某些理化性质也有利于植物的生命活动，高的比热和气化热，有利于调节植物体的温度。

7.植物细胞吸水主要有3种方式：1）未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水2）液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水；3）另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水；在这3种方式中，以渗透性吸水为主。

8.吸胀吸水，渗透性吸水，代谢性吸水。

吸胀吸水：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的对水分的吸收渗透性吸水：依靠液泡的渗透性吸水，是主要吸水方式。

代谢性吸水：直接消耗能量使水分子经过原生质膜进入细胞。

消耗能量的主动性吸水。

9.扩散，集流，渗透扩散自发过程，指由于分子热运动造成的物种从浓度高的区域向浓低的区域移动，扩散式物质顺浓度梯度进行的。

集流是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动1)植物体内随水流发生的溶质的大量运输。

2)植物体内水流自根部向叶部的流动过程。

渗透：溶剂分子通过半透膜而移动的现象。

物质顺水势梯度作用下的移动。

10.物质能量。

1）束缚能：不能用于做有用功的能量。

第29卷第7期2009年7月生态学报ACTA ECOLOG I C A SI N I C A V o.l 29,N o .7Ju.l ,2009基金项目:国家自然科学基金资助项目(40725001,40671010,40701054,40501012);中国科学院西部行动计划资助项目(KZCX2-XB2-04.02)收稿日期:2008-04-03; 修订日期:2008-12-05*通讯作者C orres pond i ng author .E-m ai:l qifeng @lz b.ac .cn植物叶片水分利用效率研究综述曹生奎1,2,冯 起1,*,司建华1,常宗强1,卓玛错3,席海洋1,苏永红1(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州 73000;2.青海师范大学生命与地理科学学院,西宁 810008;3.青海民族学院旅游系,西宁 810007)摘要:植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,即植物水分利用效率(W UE )是其生存的关键因子。

就近来研究最多的叶片水平上的WUE ,从叶片W UE 的定义,方法,进展等方面对其进行总结概括,并就今后植物叶片水分利用效率的研究提出了几点看法:方法上,叶片碳同位素方法是目前植物叶片长期水分利用效率研究的最佳方法,而D 13C 的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观;研究内容上,要加强极端干旱区河岸林木的D 13C 和W UE 的研究;结合植物生理生态学,生物学和稳定同位素技术,探究植物叶片长期水分利用效率的机理,特别是要加强运用双重同位素模型加深和理解植物叶片长期水分利用效率变化规律和内在机制的研究;要结合多种方法,加强多时空尺度植物叶片WUE 及其之间的转换研究。

关键词:植物水分利用效率;叶片水平文章编号:1000-0933(2009)07-3882-11 中图分类号:Q948 文献标识码:ASu mmary on the plant w ater use effici ency at leaf l evelCAO Sheng -Ku i 1,2,FENG Q i 1,*,SI Jian-H ua 1,C HANG Zong -Q iang 1,Zhuo m acuo 3,X I H a-i Yang 1,SU Yong -H ong 11C ol d and A ri d R e g ions Environm e n t a l and Eng i neeri ng R ese arc h Instit u te ,Ch i nese A c ade my of Sciences ,L anzhou 730000,C hina2B iolo g ical and G eographical S cie n c e s Institute ,Qingha iN or m al University ,X i N i ng 810008,Ch i na3Depar t m e n t of touris m,Qingha i Un i v e rsit y for N ationa lities ,X ining 810007,ChinaAct a Eco l og ica Sini ca ,2009,29(7):3882~3892.Abstract :Whether plants adapt the loca l c ond ition lm i ited or not m ostly de pe nd on whether the y m ay coor dinate the relationship bet wee n carbon assm i ilation and water dissi pation or not ,that is ,pl ant w ater use efficiency is the key factor of the ir survivi ng .Ho w ever ,at the different scale ,the mean i ng of plant water use effici ency i s different ,this paper su mm ed up t he study i ng progress of W UE at the leaf leve,l which it is m ost l y researched i n the rece nt ,and presented follo w ing po i nts study i ng the l eaf water use efficiency for the future :f or the m ethods ,Fo li ar carbon isotope is the optm i al waym easuri ng plant foliar l ong water use efficie ncy at present ,and the substitution i nd i ces of D 13C w ill conti nue to be a prospecti ve d irect i on ;For st udy i ng contents ,we shoul d strengthen the research onD 13C and W UE of the ri pari an trees i n theextre m e ari d area ;Co m bi ned the plant ecophysiology ,b i ology w ith the sta b l e isotope tec hnique ,explori ng the mec hanis m of pl ant foliar water use eff i c i enc y ,especially rei nforci ng the studying of la w s and interior m echanis m of plant foliar long w ater use efficiency vari ety by m eans of t he model of double isotope ;usi ng mult-im eans ,research on t heWU Es through vari ous te mpora-l spatial sca l es and conversion .K eyW ords :plant water use effi c i enc y ;leaf leve;l progress植物水分利用效率长期以来一直是人们比较关注的问题。

植物生理学中的水分利用效率研究进展植物是陆地生态系统的基础，它们通过在光能的驱动下，通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气。

但是，水在植物生长发育和代谢中也起着至关重要的作用。

植物需要通过根系吸收土壤中的水分，并将其从根部传递至叶片。

因此，植物的水分利用效率是植物产量和生态系统土壤水分管理的关键因素之一。

本文将介绍植物生理学中的水分利用效率研究进展。

1. 水分利用效率的定义所谓水分利用效率，是指植物在完成光合作用的同时，所利用的水量的比率。

水分利用效率可被视为植物在做出产量时将有限的水资源保存起来的能力。

可以通过分析植物的光合速率和蒸腾速率得出植物的水分利用效率。

2. 含氧化酶基因与植物水分利用效率的关系植物的水分利用效率取决于植物的气孔调控、根系吸水和生理过程。

研究表明，由于含氧化酶基因的突变，在响应干旱应激时植物的水分利用效率得到了提高。

其表达量可以通过转录组学和蛋白质组学方法进行研究。

3. 氮素营养与植物水分利用效率的关系氮素营养可以通过在植物代谢过程中影响光合作用和植物水分利用效率来影响植物的水分利用效率。

研究表明，氮素营养的不足可以抑制水分利用效率的提高。

而提供氮素营养对植物水分利用效率的影响是复杂的。

4. 干旱胁迫对植物水分利用效率的影响干旱胁迫是植物面临的一种常见胁迫，可以通过优化植物的根系结构和调节植物生理过程来提高植物的水分利用效率。

适当的干旱预处理被认为是一种有效的方式，可以提高植物的生物学抗性，并提高植物的水分利用效率。

5. 水利用效率的提高对未来的意义面对日益凸显的水资源紧缺问题，提高水分利用效率是解决水资源问题的一种重要途径。

植物的水分利用效率的提高可以通过优化植物的生态适应性、改进灌溉管理和适当的干旱预处理等方式进行。

综上所述，植物生理学中的水分利用效率是研究植物产量、生态系统土壤水分管理的关键因素之一。

气孔调控、根系吸水和生理过程和氮素营养都是影响水分利用效率的关键因素。

植物对水分的吸收和利用渗透作用原理说课稿各位评委上午好：大家好！我叫XX，来自四川师范大学。

今天我说课的题目是《植物对水分的吸收和利用——渗透作用的原理》，下面我将围绕本节课“教什么”、“怎样教”以及“为什么这样教”三个问题来加以说明，我将从教材分析、教学目标分析、教学重难点分析、教法与学法分析、教学过程、板书设计以及板书设计等方面逐一加以分析和说明。

一、教材分析（一）教材的地位和作用本节课内容位于人教版高中《生物》必修一第三章《生物的新陈代谢》的第四节《植物对水分的吸收和利用（第一课时）》，植物对水分的吸收和利用是植物一个重要的新陈代谢活动，一方面它既与植物的光合作用、呼吸作用、矿质代谢紧密相联，另一方面又是以细胞结构与功能的知识为基础，并且在农业生产生活实际中应用广泛。

学习这部分内容，能使学生建立以“植物与水”为中心，联系细细胞的结构和功能、光合作用、呼吸作用等知识的知识体系，并使他们对正确认识水、科学利用水有更深的认识。

（二）学情分析通过以前的学习，学生对这一部分的内容已经有了一定的认知结构，主要体现在你一下几个方面：1、知识层面：通过前面几节课对细胞的相关知识的学习已经为这节内容的学习做好了铺垫。

2、能力层面：学生已具备一定的观察、思考、分析、讨论、探究能力，并且有一定的协作学习和自主学习上的基础；3、情感层面：高中学生虽然具有一定的逻辑能力与科学探究能力，但总体来说他们的抽象思维能力和实验与探究能力还不强，尤其是动手实验，观察、分析实验现象，总结归纳实验结论的能力特别需要得到培养，所以在教学中要特别注意演示和学生实验的教学。

（三）教学内容本节内容用1课时来进行学习。

二、教学目标分析根据教学大纲的要求、本节教材的特点，结合该课的特点以及所教班级的实际情况，我将本节课的目标确定为：（一）知识目标：1、使学生了解植物体吸水的部位及植物细胞的两种吸水方式。

2、使学生了解渗透作用的概念。

3、使学生了解渗透作用的条件。

植物水分利用效率综述摘要：植物水分利用效率(WUE)是评价植物生长适宜程度的综合生理生态指标，它实质上反映了植物耗水与其干物质生产之间的关系。

本综述评述了植物水分利用效率计算公式，分析了水分利用效率的影响因素。

讨论了稳定性碳同位素技术和指标替代法的应用。

1.概念及计算公式水分利用效率指植物消耗单位水量生产出的同化量。

它分为三种。

在叶片尺度上, 水分利用效率等于光合速率与蒸腾速率之比。

对植物个体, WUE=干物质量/ 蒸腾量。

对植物群体, WUE=干物质量/( 蒸腾量+ 蒸发量)。

2.影响因子WUE受到植物和环境两方面因素的影响。

WUE与植物生理因子如叶水势、气孔、光合速率、蒸腾速率等有关。

叶水势对蒸腾速率和光合速率的影响程度不同,从而影响WUE。

气孔作为CO2 和水汽进出的共同通道, 微妙地调节着植物的碳固定和水分散失的平衡关系, 但是光合产物和水分运输系统和方向不同: 一方面, 叶片通过调节气孔导度可以使碳固定最大化; 另一方面气孔行为还受光合产物的反馈抑制。

这造成了气孔对CO2 和水汽扩散的不同步, 进而影响WUE。

研究表明, WU E 随着气孔导度下降反而上升。

不同生长发育期, 植物的WUE 不同: 樊巍的研究表明, 冬小麦在灌浆前期水分利用效率较高,后期则较低。

在整个生长季中, 植物在早春时水分利用效率高于生长旺期。

苏培玺等研究表明,荒漠植物月水分利用效率与年生长期平均水分利用效率的相关性在8月最高,。

WU E 除了受植物因子的调节与影响之外, 同时受环境因子的控制。

由于植物叶片水平的WU E是光合和蒸腾之比, 因而凡影响植物光合和蒸腾的环境因子对植物单叶WU E 均有影响。

影响植物WU E的外界因子很多, 如光照、水分、CO2浓度、空气温度、叶温等, 但其影响程度不同。

樊巍认为, 空气温度、叶温和饱和差是影响水分利用效率的最主要因子, 而Farquhar 等则认为, 光照和水分是植物水分利用效率的主要影响因子。

探究植物的水分利用效率植物的水分利用效率是指植物在进行光合作用过程中获取到的碳源与所消耗的水分之间的比值。

水分利用效率的高低对植物的生长和适应环境具有重要的影响。

本文将从不同角度探究植物的水分利用效率。

一、植物水分利用与光合作用光合作用是植物进行生长与繁殖的关键过程，也是植物消耗水分最为显著的途径之一。

光合作用通过光能将水和二氧化碳转化为氧气和葡萄糖，但在此过程中，水分的损失也相当显著。

某些植物适应干旱环境时，会采取一系列的适应措施来降低水分的损失。

例如，一些植物的叶片表面具有厚重的角质层和毛发，这可以减少水分蒸发的速率。

同时，植物也能通过调控气孔的开合来控制水分的损失。

气孔是植物体上的微小气孔，通过它们，植物可以吸收二氧化碳，并释放氧气。

然而，为了保持水分的平衡，植物必须在二氧化碳吸收和水分蒸发之间进行权衡。

因此，植物的气孔开合与水分利用效率密切相关。

二、植物水分利用与土壤水分除了光合作用外，植物还需要通过根系吸收土壤中的水分和养分。

然而，土壤中水分的供应并不均匀，土壤干旱时植物可能无法获得足够的水分。

在这种情况下，植物需要通过调控根系的生长来适应干旱环境。

一些植物的根系可以向深层土壤发展，以获取更多的水分资源。

此外，植物的根系还可以与土壤中的真菌建立共生关系，从而增加水分的吸收效率。

这种共生关系被称为菌根，真菌通过与植物根系形成的菌根，可以将土壤中的水分和养分转运到植物体内。

三、植物水分利用与气候变化全球变暖和干旱的趋势对植物的水分利用效率也具有重要的影响。

随着气候变暖，植物可能面临更高的蒸腾需求和更少的降水资源。

针对这种情况，植物可能通过改变气孔大小、调节根系发育和调整光合酶活性等方式，来提高水分利用效率。

此外，一些研究还发现，气候变化可能对植物的生长和分布产生更为复杂的影响。

例如，在某些地区，气候变暖可能导致土壤水分减少，从而限制了植物的生长。

而在其他地区，由于降雨和温度的变化，一些植物可能会扩大其分布范围。