第十八章-植物的营养.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1,第十八章 植物的营养,一、,植物对养分的吸收和运输,二、,植物的营养与土壤,1,2,1、植物的空气营养：,由气孔从空气中吸收,CO2,并在叶绿体中进行光合作用。植物体主要由光合产物组成。光合作用产物是构建植物体的物质基础，也是细胞呼吸的原料。,2、植物的土壤营养：,植物必须从土壤中吸收水分和无机盐类来维持其正常的生长发育。,一、植物对养分的吸收和运输,（一）植物的空气营养和土壤营养,2,（二）根细胞控制养分的吸收,主要途径：,主动运输,+,表皮细胞表面渗入。,根毛：,细胞壁富含果胶质，具粘性和亲水性，与土粒结合很紧密，有利于从土壤中获得水分和矿物质。,水液：可通过根毛的主动运输而进入细胞，也可通过表皮细胞表面渗入细胞。,质外体途径(,apoplast,pathway),共质体途径(,symplast,pathway),跨膜途径(,transmembrane,pathway),3,4,（三）蒸腾作用使水分和养分在木质部中上运,液态,吐水,气态,蒸腾作用,散失,吸收,运输,5,1、水分上升的动力,（1）根压(,root pressure,)：,由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力称为根压。,伤流(,bleeding,)、,吐水(,guttation,),吐水：,土壤水分充足、温度较高、大气相对湿度较大时，完整的植株叶片吐出水分的现象。,（2）蒸腾拉力(,transpirational,pull,)：,由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。,蒸腾作用（,transpiration,）：,植物体内的水分以气态方式从植物体表面向外界散失的过程。,6,7,2、水柱连续不中断的原因,（,1,）内聚力学说：,A.,张力重力蒸腾拉力（断裂力）,B.,内聚力：水分子之间的吸收力,C.,附着力：水分子与细胞壁之间的力,BCA,水柱连续不中断,（2,）导管存在支路，气泡的影响不大。,8,3、植物对水分平衡的控制机制,气孔运动,左：保卫细胞吸水，气孔开放,右：保卫细胞失水，气孔关闭,植物气孔的,开放,与,关闭,，即气孔运动,9,光合,CO,2,减少,PH,升高,淀粉磷酸化酶,淀粉,葡萄糖,水势降低,白天,吸水,气孔开放,OH,-,光合停止,CO,2,增加,PH,降低,淀粉磷酸化酶,葡萄糖,水势升高,黒夜,淀粉,H,+,失水,气孔关闭,（1）淀粉糖转化学说,10,（2,）,无机离子泵学说,质子泵开放,细胞内,K,增多,水势降低,气孔开放,光合,ATP,增加,白天,胞外,H,+,增加,K,内流通道开放,H,+,泵出,黑夜,光合停止,ATP,减少,质子泵关闭,细胞内,K,减少,水势增加,气孔关闭,胞内,H,+,增加,K,外流通道开放,11,（3）苹果酸代谢学说,在光照下，保卫细胞内的部分,CO,2,被利用时，,pH,值就上升至8.08.5，从而活化了,PEP,羧化酶，它可催化由淀粉降解产生的,PEP,与,HCO,3,-,结合形成草酰乙酸，并进一步被,NADPH,还原为苹果酸。苹果酸作为渗透物质降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，过程逆转。,12,光照,保卫细胞进行 呼吸作用 光合作用,CO,2,降低 光合磷酸化 氧化磷酸化,淀粉,pH,升高 水解,EMP ATP,PEP,+,HCO,3,-,PEPC,苹果酸,光活化,H,+,-ATPE,糖、苹果酸、,K,+,、,Cl,-,保卫细胞水势下降 排出,H,+,向周围细胞吸水，膨压升高,气孔张开,气 孔 运 动 机 理,总 结：,13,1、运输途径：,短距离运输：,胞内运输和胞间运输（共质体运输、质外体运输及共质体与质外体之间的交替运输）,长距离运输：,用环割法、同位素示踪证明，同化物的长距离运输主要是通过韧皮部的筛管。,环割的利用：增加花芽分化和座果率,（开花期的果树适当环割，以阻止同化物的向下运输）；,促进生根,（高空压条时进行环割可以使养分集中在切口处，有利于发根）。,（四）糖分在韧皮部中运输,14,用蚜虫吻刺法结合同位素示踪证明：,蔗糖,是同化物运输的主要形式，占筛管汁液干重的,73%,以上。此外，还有其它非还原糖、氨基酸、有机酸、蛋白质、无机离子等。无机离子中以钾离子含量最高。,蔗糖运输的优点：,稳定性高：非还原性糖，糖苷键水解需要很高的能量,溶解度很高：0时，100,ml,水中可溶解蔗糖179,g。,蔗糖运输速率高,2、形式,15,3、运输的方向,由源到库。双向运输，以纵向运输为主，可横向运输。纵向运输受阻时，横向运输加强。,代谢源：,指制造并输出同化物的组织、器官或部位。如成熟叶片、萌发种子的胚乳或子叶。,代谢库：,指消耗或贮藏同化物的组织、器官或部位。如幼叶、花、果、根等。,源-库单位：,指制造同化物的源与相应的库以及它们之间的输导组织。,16,4、在韧皮部运输的机制,压力流动学说,（,Pressure-flow theory）,1930,年德国植物学家明希（,M,nch,）,提出。,内容：同化物在筛管通道中随着液流的流动而流动，其液流流动的动力是源库之间的压力势差。,17,要点：,在源端（叶片），光合产物被不断地装载到,SECC,复合体,中，浓度增加，水势降低，从邻近的木质部吸水膨胀，压力势升高，推动物质向库端流动；在库端，同化物不断地从,SECC,复合体,卸出到库中去，浓度降低，水势升高，水分则流向邻近的木质部，从而引起库端压力势下降。于是在源库两端便产生了压力势差，推动物质由源到库源源不断地流动。,18,韧皮部中从糖原到糖库的压流模型图,19,二、植物的营养与土壤,（一）植物需要17种必需元素,必需元素：,植物生长发育必不可少的元素。根据植物对这些元素的需要量，把它们分为两大类：,大量元素：,植物需要的量较多的元素。约占植物体干重的,99.5%，,C、H、O、N、K、Ca、Mg、P、S,等。,微量元素：,需要量很少，如,Fe、B、,Mn,、Zn、Cu、Mo、,Cl,、Ni,等。但缺乏时植物不能正常生长，若稍有愈量，对植物有害，甚至致其死亡。,20,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；,生命活动的调节者，如酶的成分和酶的活化剂；,起电化学作用；如渗透调节，胶体稳定和电荷中和等。,N、P、K:,需要量较大,人为地补充,又称三要素。,21,1,氮,氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的,1618%,，它是细胞质、细胞核和酶的组成成分。,1),许多重要化合物的组成,核酸、蛋白质和酶、磷脂、叶绿素、光敏素、植物激素,(如,IAA、CTK)、,维生素,(如,B1、B2、B6、PP)、,生物碱等都含有氮,;,2),参与物质和能量的代谢,高能三磷酸化合物,(,ATP、UTP、GTP、CTP、ADP,等),、辅酶,(,CoA,、,CoQ,、NAD(P)、FAD、FMN,等),和铁卟啉等。,22,当氮肥供应充足时，植株枝叶繁茂，光合作用旺盛，叶片功能期延长，分枝,(蘖),多，营养体壮健，籽粒中蛋白含量高。,植株缺氮时，蛋白质、核酸、磷脂等物质的合成受阻，生长矮小，叶小色淡，分枝,(蘖),少，花果少且易脱落；缺氮时叶片发黄，并由下部叶片开始逐渐向上发展。这是缺氮症状的显著特点。,23,生长矮小，根系细长，分枝减少。老叶发黄枯死，新叶色淡,24,2,磷,1,),组成成分：,核酸、磷脂、辅酶、能量物质等。,2,）参与能量代谢：,直接参与氧化磷酸化和光合磷酸化合成。,ATP(ADP+Pi ATP)。,3),参与糖的代谢和运输。,4),磷直接参与蛋白质,脂肪和淀粉的合成。,5),组成缓冲体系。,25,缺磷会影响细胞分裂，使分蘖分枝减少，幼芽、幼叶生长停滞，茎、根纤细，植株矮小，花果脱落，成熟延迟，蛋白质合成下降，糖的运输受阻，从而使营养器官中糖的含量相对提高，这有利于花青素的形成。,缺磷的病症：叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。,26,大麦缺,P，,老叶发红,27,3,钾,钾的生理功能,1),调节水分代谢：,渗透势,气孔,蒸腾作用,.,2),酶的激活剂：,60,多种酶的激活剂,如丙酮酸激酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合酶等。,3),提高抗性：,抗倒、抗病虫。,4),钾促进蛋白质和多糖合成，参与物质运输：,它对蛋白质合成有促进作用，同时促进糖类物质运输到贮藏器官，并促进贮藏器官合成多糖。,5),参与能量代谢,:,促进氧化磷酸化,;,和光合磷酸化,.,28,植物缺钾时蛋白质解体，叶绿素被破坏，叶色变黄、枯焦，叶片形成杯状弯卷或皱缩起来，植株茎杆柔弱易倒伏，抗旱、抗寒能力降低。,棉花缺钾老叶呈褐色烧焦状枯死,根发育差,.,29,（二）土壤对植物的生活十分重要,1、,土壤的特性决定着植物的生长状况：肥沃的土壤不仅给植物适当的水分和溶于其中的养分，而且提供条件使植物能够吸收所需的物质。,2、,根毛（+）,通过离子交换,获得土壤颗粒（-）上的某些,离子：,3、,保持土壤肥沃的方法：正确灌溉、正确施肥、防止土壤被侵蚀。,30,31,（三）真菌和细菌对植物的营养有特殊作用,1、真菌的作用,菌根：,一些真菌的菌丝进入植物根的皮层中，和根形成特定的结构。,菌根和植物是典型的互利共生关系。真菌吸收土壤中的水和无机盐，类似于根毛的作用。同时菌根有消化纤维素的能力，可以将植物地下死掉部分的细胞壁消化，使植物根毛得以伸入，吸收其中的营养物质。,32,2、固氮菌的作用,固,氮,作用,(,nitrogen fixation)：,大气中的分子氮被氧化形成氮氧化物或被还原形成氨的过程。,生物固氮：两类原核微生物。一类是自生固氮微生物，包括多种细菌和蓝绿藻等；另一类是与作为宿主的植物共生的微生物，如根瘤菌、放线菌等。,豌豆根瘤菌,大豆根瘤菌,34,固氮酶,根瘤菌及其他固氮微生物细胞内含有固氮酶,(,nitrogenase,)，,它催化分子氮还原为氨的反应。,固氮酶复合物,铁,蛋白,钼铁蛋白,由钼铁蛋白和,Fe,蛋白构成。,缺一部分则不具有固氮酶活性。,寄生植物：,菟丝子和槲寄生等。从寄主的维管组织中吸取养分。,食虫植物：,高等植物在漫长的进化过程中，在保留光合自养的同时，还发展了与动物一样的异养功能，它们能够以特化的叶捕捉和消化昆虫等小动物作为有机氮源。,（四）植物也可能是异养的,36,槲寄生,棱枝槲寄生,37,菟丝子,38,猪笼草,：叶特化成小管或小囊，上有小盖，小虫落入后，盖遮蔽，囊内壁上朝下的硬毛阻止昆虫爬出。叶分泌消化酶于囊内水中将之消化并吸收。,39,捕蝇草：每一片叶外缘有一行硬毛，叶面被细毛。昆虫落叶面上，叶毛受刺激，两叶并拢，分泌酶而将捕获物消化吸收。,40,茅膏菜：叶上密生腺毛，能分泌黏液。一旦昆虫落到毛上，腺分泌酶，将捕获物消化吸收。,41,