高级植物生理学:植物水分与抗旱生理(1)
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1.简述水分在植物生命活动中的作用?水分是细胞质的主要成分;水分是代谢作用过程中的反应物质;水分是植物对物质吸收和运输的溶剂;水分能保持植物的固有姿态2.简述植物必需矿质元素在植物体内的生理作用?细胞结构物质的组成成分;植物生命活动的调节者,参与酶的活动;起电化学作用,即离子浓度的平衡,氧化还原,电子传递和电荷中和;作为细胞信号转导的第二信使3.呼吸跃变与果实贮藏的关系如何?在生产上有何指导意义?果实呼吸跃变是果实成熟的一种特征,大多数果实成熟是与呼吸的跃变相伴随的,呼吸跃变结束即意味着果实已达成熟。
在果实贮藏或运输中,可以通过降低温度,推迟呼吸跃变发生的时间,另一是增加周围CO2的浓度,降低呼吸跃变发生的强度,这样就可达到延迟成熟,保持鲜果,防止腐烂的目的。
4.简述生长素促进细胞生长的机理?生长素促进细胞生长,首先与质膜上的生长素受体结合,然后产生两方面的效应:1)生长素与受体结合后诱导细胞内第+++二信使系统,激活了质膜上已经存在的H-ATPase,合成了新的H-ATPase,膜上H-ATPase活化或++数量增加引起细胞内的H外泄导致细胞壁环境的酸化。
H一方面使细胞壁中对酸不稳定的健断裂,另一方面激活了细胞壁中的扩张蛋白,扩张蛋白通过可逆结合在细胞壁中纤维素微纤丝和交联多糖结合的交叉点,催化纤维素微纤丝和交联多糖间的氢键断裂,解除细胞壁中多糖对纤维素的制约,使细胞壁松弛,细胞的压力势下降,导致水势下降,细胞吸水,体积增大而发生不可逆增长。
2)生长素与受体结合后,便会启动信号转导过程,激活细胞内第二信使,并将信息转导致细胞核内,使处于抑制状态的基因解阻遏,基因开始转录和翻译,合成新的mRNA和蛋白质,为细胞质和细胞壁的合成提供原料,从而促进细胞的生长。
6.果树栽培上为什么会出现开花结实的大小年现象?应如何克服?果树进入盛果期后,往往容易出现一年结果多,一年结果少的现象,人们把这种现象叫做大小年。
植物⽣理学整理资料考研资料第⼀章植物的⽔分⽣理第⼀节植物对⽔分的需要⼀、植物的含⽔量1. 不同植物含⽔量不同⽔⽣>中⽣>旱⽣2. 同⼀植株不同器官、组织含⽔量不同新⽣旺盛>衰⽼成熟3. 同⼀器官不同⽣长期,含⽔量也不同前期>后期⼆、植物体内⽔分存在的状态1.⾃由⽔:植物体内不被亲⽔胶粒吸附,可以⾃由移动,可起溶剂作⽤的⽔分。
2.束缚⽔:植物体内吸附在亲⽔胶粒周围或被困于⼤分⼦空间中,不能⾃由移动的⽔分。
(⾃由⽔/束缚⽔低抗旱)三、⽔分对植物的作⽤1. 是细胞质的主要成分。
70-90%2. 是代谢过程中的重要反应物质。
如⽔解、脱氢反应,光合作⽤。
3. ⽔分是各种⽣化反应的基本介质(溶剂)。
4. ⽔分能保持植物的固有姿态。
(就像吹⽓⽓球)第⼆节植物细胞对⽔分的吸收植物对⽔分的吸收主要分三种⽅式: 扩散、集流、渗透作⽤⼀、扩散(以浓度为动⼒)是⼀种⾃发过程,是由于分⼦的随机热运动所造成的,物质从浓度⾼的区域向浓度低的区域移动的现象。
--细胞间⽔分的迁移(⾃发、浓度差、短距离)⼆、集流(以压⼒为动⼒)指液体中成群的原⼦或分⼦在压⼒梯度下共同移动(压⼒指根压和蒸腾作⽤)是⽔分长距离运输的重要⽅式--导管(主动、压⼒差、长距离)三、渗透作⽤(以压⼒为动⼒)1. 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。
(主动、⽔势差、偏短距离)2. ⽔势:溶液中每偏摩尔体积⽔的化学势差。
实质是压⼒单位。
3. 植物细胞是⼀个渗透系统:质膜和液泡膜都是半透膜,同细胞质和胞外环境组成了渗透系统。
--烧苗4.细胞⽔势的组成:Ψw=ψs+ψp(+ψm) (+ψg)ψp —压⼒势:细胞壁对原⽣质体产⽣压⼒引起的⽔势变化值。
多数情况下压⼒势为正值,因为壁压增⼤⽔势(⼤于纯⽔,>0)。
⽔势有时为零,有时为负。
ψm —衬质势:由于原⽣质中的亲⽔物质束缚⽔使细胞⽔势降低的值。
(<0)规定纯⽔的⽔势为0ψs—渗透势或溶质势:由于溶质的作⽤使细胞⽔势降低的值。
植物生理学第01章植物的水分代谢第一篇:植物生理学第01章植物的水分代谢第一章植物的水分代谢本章内容提要水是植物生命的基础。
植物水分代谢包括水的吸收、运输和散失过程。
植物细胞吸水有三种方式:渗透吸水、吸胀吸水和代谢性吸水,以渗透吸水为主。
根系是植物吸水的主要器官,吸水的主要区域为根毛区,吸水的方式有主动吸水和被动吸水,其吸水动力分别为根压和蒸腾拉力。
蒸腾拉力是植物主要的吸水动力。
水分在植物体内连续不断地运输是蒸腾拉力—内聚力克服水柱张力的结果。
植物主要通过叶片蒸腾散失水分,具有重要生理意义。
气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。
蒸腾速率与气孔的开闭关系很大。
气孔开闭可能是通过保卫细胞内K的积累学说和苹果酸代谢来调节的。
许多外界因子能调节气孔开闭。
作物需水因作物种类不同而异,一般而论,植物的水分临界期是花粉母细胞四分体形成期,合理灌溉要综合考虑土壤含水量、作物形态指标及生理指标。
灌溉的生理指标能即使反映植物体内的水分状况,是较为科学的。
+ 第一节水分在植物生命活动中的作用一、植物体内的含水量不同植物的含水量不同;同一种植物生长在不同的环境中含水量也有差异;在同一植株中不同器官和不同组织的含水量也不同。
二、水对植物的生理作用1、原生质的主要组分。
原生质一般含水量在70%~90%以上,这样才可使原生质保持溶胶状态,以保证各种生理生化过程的进行。
如果含水量减少,原生质由溶胶变成凝胶状态,细胞生命活动大大减缓(例如休眠种子)。
2、接参与植物体内重要的代谢过程。
在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中均有水的参与。
3、多生化反应和物质吸收、运输的良好介质。
植物体内绝大多数生化过程都是在水介质中进行的。
水分子是极性分子,参与生化过程的反应物都溶于水,控制这些反应的酶类也是亲水性的。
各种物质在细胞内的合成、转化和运输分配,以及无机离子的吸收和运输在水介质中完成的。
4、使植物保持固有的姿态。
细胞含有大量的水分,维持细胞的紧张度,因而使植物枝叶挺立、花朵开放等。
植物抗旱的形态结构、生理生化特性及基因表达综述干旱是指植物耗水量大于吸水量时体内出现水分亏缺的现象, 抗旱性则是指植物在长期的进化过程中对水分亏缺的适应和耐受能力。
在当今气候变化的大环境中, 干旱被认为是影响植物生长的主要胁迫。
植物的生长、发育和再生产都需要充足的水分;大约1/3的陆地面积是干旱和半干旱的, 而在其他大部分地区也经常发生不定期的气候干旱【2】。
干旱作为一种多维胁迫, 能够引起植物从表型、生理、生化再到分子水平的一系列变化。
严重的干旱可导致光合作用的终止和新陈代谢的紊乱, 最终导致植物的死亡。
因此对于植物的抗旱性研究显得尤为重要, 探索植物的抗旱性对研究植物的耐旱机制及培育耐旱植物新品种具有重要意义。
本文将从植物的抗旱形态结构、抗旱生理生化特性及抗旱基因表达3个方面进行综述。
1、植物形态结构与抗旱性植物在遭受干旱胁迫后, 首先外部形态会发生一系列的变化。
根系是植物吸收水分的主要器官, 与植物的抗旱性有密切关系, 可以通过调节自身生长发育、对水分的吸收和运输从而使植物对干旱胁迫产生适应性。
植物根系的水分特征可以反映植物在结构上对环境的响应, 因此可以用来衡量植物的耐旱性和抗旱性。
叶片是植物在进化过程中对干旱较敏感的器官, 因其可塑性较大, 叶片形态结构的变化必然会导致植物生理生化特性的改变, 因此叶片形态性状的变化能体现植物对干旱胁迫的适应能力。
在干旱胁迫下, 植物叶片的形态和生理方面主要表现为减少水分的损失和提高水分利用效率【2】。
植物具有较厚的叶片和角质层以及较大的叶肉细胞表面积等特征, 可以增强储水能力, 降低蒸腾速率, 从而提高光合效率, 最终表现出较强的抗旱性。
气孔是植物叶片在长期进化过程中形成的, 是植物与外界环境进行气体和水分交换的重要器官, 它可以确保植物在光合作用中最大限度地吸收CO2, 同时控制最佳的蒸腾作用, 在植物生命活动中起着关键作用。
因此气孔调节也是植物抵御干旱逆境的机制之一。