华中农业大学植物生理学呼吸作用.pptx

第四章 植物的呼吸作用第一节第一节 呼吸作用的概念及生理意义呼吸作用的概念及生理意义第二节第二节 呼吸代谢的多样性呼吸代谢的多样性第三节第三节 呼吸作用的指标及影响因素呼吸作用的指标及影响因素第四节第四节 呼吸作用与农业生产呼吸作用与农业生产教学目标教学目标1.1.了解呼吸代谢的概念及意义；了解呼吸代谢的概念及意义；2.2.掌掌握握植植物物呼呼吸吸代代谢谢的的类类型型与与途途径径（重点重点与与难点难点）；）；3.3.掌握呼吸作用的影响因素；掌握呼吸作用的影响因素；4.4.了解呼吸作用与农业生产的关系。了解呼吸作用与农业生产的关系。一、呼吸作用的概念一、呼吸作用的概念 1 1、有氧呼吸、有氧呼吸 G G是植物细胞呼吸最常利用的物质。是植物细胞呼吸最常利用的物质。第一节第一节 呼吸作用的概念及生理意义呼吸作用的概念及生理意义C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+6H+6H2 2O+O+能量能量不能准确说明呼吸的真正过程。不能准确说明呼吸的真正过程。C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O O +6O+6O2 2 6CO 6CO2 2 +12H+12H2 2O O +能量能量 呼吸作用释放的呼吸作用释放的COCO2 2中的中的氧氧来源于来源于呼吸底物呼吸底物和和H H2 2O O，所生成的，所生成的H H2 2O O中的的氧中的的氧来源于空气中的来源于空气中的O O2 2。C C6 6H H1212O O6 6 2C 2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2+能量能量2 2、无氧呼吸、无氧呼吸C C6 6H H1212O O6 6 2CH 2CH3 3COCOOH+4H COCOOH+4H 2CH 2CH3 3CHOHCOOHCHOHCOOH +能量能量 既既不吸收氧气不吸收氧气也不也不释放释放CO2的呼吸作的呼吸作用是用是存在存在的，如产物为乳酸的无氧呼吸。的，如产物为乳酸的无氧呼吸。有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。1 1、呼吸作用为植物生命活动提供能量、呼吸作用为植物生命活动提供能量 需需呼吸作用提供能量的生理过程有：呼吸作用提供能量的生理过程有：离子的主动吸收、细胞的分裂和分化、有离子的主动吸收、细胞的分裂和分化、有机物的合成、种子萌发机物的合成、种子萌发等。等。不需要不需要呼吸直接提供能量的生理过程呼吸直接提供能量的生理过程有：有：干种子的吸胀吸水、离子的被动吸收、干种子的吸胀吸水、离子的被动吸收、蒸腾作用、光反应蒸腾作用、光反应等。等。二、呼吸作用的生理意义二、呼吸作用的生理意义2 2、呼吸过程为其它化合物合成提供原料、呼吸过程为其它化合物合成提供原料如：呼吸与植物激素的关系：如：呼吸与植物激素的关系：PPPPPP：E E4-P 4-P 莽草酸莽草酸 Trp IAATrp IAAEMPEMP：PEPPEPTCATCA：OAA Asp Met S-OAA Asp Met S-腺腺苷蛋氨酸（苷蛋氨酸（SAMSAM）1-1-氨基环丙烷氨基环丙烷-1-1羧羧酸（酸（ACCACC）乙烯乙烯 3、为代谢活动提供还原力、为代谢活动提供还原力 （NADH、NADPH）4、增强植物抗病免疫能力、增强植物抗病免疫能力 植物受到病菌侵染或受伤时，呼吸植物受到病菌侵染或受伤时，呼吸速率升高，分解有毒物质或促进伤口速率升高，分解有毒物质或促进伤口愈合。愈合。第二节第二节 呼吸代谢的多样性呼吸代谢的多样性 呼吸代谢多条路线观点呼吸代谢多条路线观点(汤佩松汤佩松,1965):阐述了呼吸代谢与其他生理功能之间控阐述了呼吸代谢与其他生理功能之间控制和被控制的相互制约的关系。制和被控制的相互制约的关系。酶酶基因基因代谢代谢功能功能性状性状结构结构基因基因有序有序表达表达时间进程呼吸代谢的控制与被控制的观点示意图呼吸代谢的控制与被控制的观点示意图生长发育生长发育一、呼吸途径的多样性一、呼吸途径的多样性(P146)1、糖酵解糖酵解（EMP）（葡萄糖）（葡萄糖丙酮酸丙酮酸）2、无氧呼吸无氧呼吸（丙酮酸丙酮酸酒精、乳酸）酒精、乳酸）3、三羧酸循环三羧酸循环（TCA循环）循环）（乙酰乙酰CoACO2+3NADH+FADH2+ATP）4、磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（PPP）（G-6-P 6CO2+12NADPH)5、乙醛酸循环乙醛酸循环（GAC）（）（2乙酰乙酰CoA 琥珀酸）琥珀酸）6、乙醇酸氧化途径乙醇酸氧化途径（乙酰乙酰CoA CO2+H2O2）淀粉淀粉 己糖磷酸己糖磷酸 戊糖磷酸戊糖磷酸 PPPPPP EMPEMP 丙糖磷酸丙糖磷酸 丙酮酸丙酮酸 乙醇乙醇 酒精发酵酒精发酵 脂肪脂肪 乳酸乳酸 乳酸发酵乳酸发酵 脂肪酸脂肪酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A A OAA OAA 柠檬酸柠檬酸 乙酸乙酸 OAA OAA 柠檬酸柠檬酸 TCA TCA 乙醇酸乙醇酸 GACGAC 琥珀酸琥珀酸 草酸草酸 乙醛酸乙醛酸 异柠檬酸异柠檬酸 甲酸甲酸乙醇酸氧化途径乙醇酸氧化途径EMP总反应式总反应式:CH3G+2 Pi+2 NAD+2 ADP 2 C=O COOH +2 H2O+2 ATP+2 NADH+2 H+EMP生理意义：1、是生物能量的来源之一 2、代谢中间产物是合成其它物质的原料 3、有三个不可逆反应,但其它反应均是可逆的,它为糖异生作提供基本途径。TCA总反应:乙酰CoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoA+3NADH+3H+FADH2+GTP TCATCA生理意义：生理意义：1 1、糖类、脂肪、蛋白质分解代谢的最终途、糖类、脂肪、蛋白质分解代谢的最终途 径，产能多。径，产能多。2、TCA是物质代谢的枢纽是物质代谢的枢纽 3、TCA的中间产物作为多种化合物的碳架的中间产物作为多种化合物的碳架PPPPPP总反应式总反应式：G-6-P+12NADP+7H2O 6CO2+12NADPH+12H+Pi PPPPPP生理意义生理意义：1 1、提供、提供NADPHNADPH，为细胞的各种反应提供还原力，为细胞的各种反应提供还原力 2 2、中间产物为许多化合物的合成、中间产物为许多化合物的合成提供原料提供原料 3 3、可、可与光合作用联系与光合作用联系，实现单糖的互变，实现单糖的互变 乙醇酸氧化途径（乙醇酸氧化途径（GAOP）是水稻）是水稻根系所特有的糖降解途径根系所特有的糖降解途径(P153)。其主要酶是其主要酶是乙醇酸氧化酶乙醇酸氧化酶，氧化，氧化形成的形成的H2O2在过氧化氢酶的作用下分在过氧化氢酶的作用下分解放氧，可氧化各种还原性物质，抑制解放氧，可氧化各种还原性物质，抑制还原性物质对水稻根的毒害。还原性物质对水稻根的毒害。葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰乙酰乙酰C COOA A乙乙乙乙 酸酸酸酸乙醇乙醇乙醇乙醇 酸酸酸酸乙醛乙醛乙醛乙醛 酸酸酸酸草草草草 酸酸酸酸甲甲甲甲 酸酸酸酸OO2HH2 2OO2 2OO2HH2 2OO2 2OO2HH2 2OO2 2COCO2 2OO2HH2 2OO2 2COCO2 2甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸甲酰四氢叶酸HH2 2OO2 2HH2 2O+O+OO（GAOP:GAOP:水稻根系供氧不足时水稻根系供氧不足时水稻根系供氧不足时水稻根系供氧不足时）乙醇酸氧化酶乙醇酸氧化酶乙醇酸氧化酶乙醇酸氧化酶 HH2 2OO2 2分解产生的新分解产生的新分解产生的新分解产生的新生态氧，可氧化各生态氧，可氧化各生态氧，可氧化各生态氧，可氧化各种还原性物质，抑种还原性物质，抑种还原性物质，抑种还原性物质，抑制还原性物质对水制还原性物质对水制还原性物质对水制还原性物质对水稻根的毒害。稻根的毒害。稻根的毒害。稻根的毒害。1 1、PPPPPP在在G G降解中所占的比例：降解中所占的比例：感病感病、受旱受旱、受伤、衰老受伤、衰老时，水稻、油菜时，水稻、油菜等等种子形成时种子形成时PPPPPP所占比例所占比例上升。上升。呼吸途径的多样性是对环境的适应性表现呼吸途径的多样性是对环境的适应性表现2 2、GACGAC是富含脂肪的是富含脂肪的油料种子油料种子所特有的所特有的呼吸代谢途径，油料种子萌发时，通过呼吸代谢途径，油料种子萌发时，通过GACGAC将脂肪转化为糖将脂肪转化为糖。3 3、水稻根系在淹水条件下进行、水稻根系在淹水条件下进行乙醇酸乙醇酸氧化氧化途径。途径。二、电子传递途径的多样性二、电子传递途径的多样性(P158)NADH+HNADH+H+FMN Fe-SCoQCytbFe-SCytcFMN Fe-SCoQCytbFe-SCytc1 1 Cytc Cytc Cytaa Cytaa3 3 O O2 2Fe-SFe-S FADFAD琥珀酸琥珀酸细胞色细胞色素氧化酶素氧化酶NADH-QNADH-Q还原酶还原酶细胞色素还原酶细胞色素还原酶琥珀酸琥珀酸-Q -Q 还原酶还原酶NADHNADH呼吸链呼吸链FADHFADH2 2呼吸链呼吸链 鱼藤酮鱼藤酮 抗霉素抗霉素A NADH FMN-Fe-S UQ Cytb-Fe-S-Cytc1 Cytc Cyta CN-Cyta3 O2FP2FP3FP4 Cytb5FP 交替氧化E12345ATPATPATP1、电子传递主路：、电子传递主路：P/O=32、电子传递支路、电子传递支路1：P/O=23、电子传递支路、电子传递支路2：P/O=24、电子传递支路、电子传递支路3：P/O=15、交替途径（、交替途径（AP）：）：P/O=1，因对，因对氰化物不敏感，又称抗氰支路。氰化物不敏感，又称抗氰支路。三、末端氧化酶的多样性三、末端氧化酶的多样性(P159)末端氧化末端氧化E：指能将底物脱下的：指能将底物脱下的电子电子最终传给最终传给O2，使其活化，并形成，使其活化，并形成H H2 2O O或或H H2 2O O2 2的的E类。类。1、细胞色素氧化、细胞色素氧化E（线粒体）（线粒体）植物体内最主要的末端氧化植物体内最主要的末端氧化E，与，与O2的的亲和力极高，承担细胞内约亲和力极高，承担细胞内约80%的耗氧量。的耗氧量。该该E含含铁和铜铁和铜，其作用是将，其作用是将Cyta3电子传给电子传给O2，生成，生成H2O。2、交替氧化、交替氧化E（线粒体）（线粒体）该该E含含Fe2+,其功能是将其功能是将UQH2的电子的电子经经FP传给传给O2生成生成H2O2。对。对O2的亲和力的亲和力高，易被水杨基氧肟酸（高，易被水杨基氧肟酸（SHAM）所抑）所抑制，制，对氰化物不敏感对氰化物不敏感。交替氧化。交替氧化E位于位于线粒体内膜。线粒体内膜。(P160)抗氰呼吸抗氰呼吸在在高等植物中广泛存在。高等植物中广泛存在。最典型的例子是最典型的例子是天南星天南星科植物的佛焰花序科植物的佛焰花序，其，其呼吸速率呼吸速率比一般植物比一般植物高高100倍以上，倍以上，呼吸放热呼吸放热很多很多（形成的（形成的ATP少，少，大部分自由能以热能丧大部分自由能以热能丧失），使组织温度比环失），使组织温度比环境温度高出境温度高出10-20 oC。雌花天南星科植物的佛焰花序天南星科植物的佛焰花序天南星科天南星科白鹤草花烛花烛马蹄莲南蛇棒玉簪 1、放热反应、放热反应 抗氰呼吸释放的热量抗氰呼吸释放的热量对产热植物早春开花有保护作用，有利对产热植物早春开花有保护作用，有利于种子萌发。于种子萌发。2、促进果实成熟、促进果实成熟 在果实成熟过程中在果实成熟过程中出现的呼吸跃变现象，主要表现为抗氰出现的呼吸跃变现象，主要表现为抗氰呼吸速率增强。呼吸速率增强。3、增强抗病能力（？）、增强抗病能力（？）4、代谢协同调控、代谢协同调控（？）（？）EMP-TCA快快速进行时，分流电子速进行时，分流电子抗氰呼吸的生理意义抗氰呼吸的生理意义(P161)：该该E含含铜铜，包括单酚氧化，包括单酚氧化E（酪氨酸（酪氨酸E）和多酚氧化）和多酚氧化E（儿茶酚氧化（儿茶酚氧化E）。其）。其功能是催化功能是催化O2将将酚酚氧化成氧化成醌醌并生成并生成H2O。对。对O2的亲和力中等，易受氰化物抑制。的亲和力中等，易受氰化物抑制。3、酚氧化、酚氧化E（质体和微体）（质体和微体）(P160)伤呼吸伤呼吸：植物组织受伤后呼吸增强，：植物组织受伤后呼吸增强，这部分呼吸称伤呼吸，它直接与酚氧化这部分呼吸称伤呼吸，它直接与酚氧化E活性加强有关。活性加强有关。在正常情况下，酚氧化在正常情况下，酚氧化E E与其底物是分与其底物是分开的，植物组织受伤时，开的，植物组织受伤时，E E与底物接触发生与底物接触发生反应，如苹果、土豆等削皮后出现的褐色。反应，如苹果、土豆等削皮后出现的褐色。醌对微生物有毒醌对微生物有毒 ，从而对植物组织起保护，从而对植物组织起保护作用。作用。酚氧化酚氧化E在生活中的应用：在生活中的应用：将土豆丝侵泡在水中（起隔绝将土豆丝侵泡在水中（起隔绝O2和和稀释稀释E及底物的作用），抑制其变褐；及底物的作用），抑制其变褐；制绿茶时把采下的茶叶立即焙炒杀青，制绿茶时把采下的茶叶立即焙炒杀青，破坏多酚氧化破坏多酚氧化E，以保持其绿色；，以保持其绿色；制红茶时，则要揉破细胞，通过多酚制红茶时，则要揉破细胞，通过多酚氧化氧化E的作用将茶叶中的酚类氧化，并聚的作用将茶叶中的酚类氧化，并聚合为红褐色的物质。合为红褐色的物质。杀青：杀青：100300，破坏酚酶活性揉捻：揉捻：使叶卷成条形，并破坏其组织，以利于冲泡浸出茶汁。干燥干燥：可用炒、烘或晒3种方法除去水分制绿茶的制绿茶的3 3个工序个工序:杀青杀青揉捻揉捻干燥干燥 4、抗坏血酸氧化、抗坏血酸氧化E（细胞质）（细胞质）含含铜铜的氧化的氧化E，催化，催化O2将抗坏血酸氧化将抗坏血酸氧化并生成并生成H2O。对。对O2的亲和力低，受氰化物的亲和力低，受氰化物抑制。抑制。不含不含金属金属的氧化的氧化E，催化乙醇酸氧化为，催化乙醇酸氧化为乙醛酸并生成乙醛酸并生成H2O2。对。对O2的亲和力极低，的亲和力极低，不受氰化物抑制。不受氰化物抑制。5、乙醇酸氧化、乙醇酸氧化E（过氧化物体）（过氧化物体）细胞色细胞色素氧化素氧化交替氧交替氧化化E酚氧化酚氧化EVc氧化氧化E乙醇酸乙醇酸氧化氧化E分布部位分布部位所含金属所含金属对对O O2 2亲亲 和力和力对氰对氰 化物化物敏感敏感 线粒体线粒体 线粒体线粒体 质体质体 细胞质细胞质 过氧化过氧化 微体微体 物体物体 铁和铜铁和铜 铁铁 铜铜 铜铜 无无 极高极高 高高 中等中等 低低 极低极低 敏感敏感 不敏感不敏感 敏感敏感 敏感敏感 不敏感不敏感 鱼藤酮鱼藤酮 抗霉素抗霉素A NADH FMN-Fe-S UQ Cytb-Fe-S-Cytc1 Cytc Cyta CN-Cyta3 O2交替氧化交替氧化E E乙醛酸乙醛酸 乙醇酸乙醇酸乙醇酸氧化乙醇酸氧化E E酚酚多酚氧化多酚氧化E E谷胱甘肽谷胱甘肽 抗坏血酸抗坏血酸抗坏血酸氧化抗坏血酸氧化E ENADPHNADPHP159 四、呼吸代谢多样性的内容和生理意义四、呼吸代谢多样性的内容和生理意义 （一）内容（一）内容 1、呼吸途径的多样性（、呼吸途径的多样性（EMP、TCA、PPP等）等）2、电子传递途径的多样性（主路、电子传递途径的多样性（主路、四条支路）四条支路）3、末端氧化、末端氧化E的多样性（细胞色素的多样性（细胞色素氧化氧化E、交替氧化、交替氧化E、酚氧化、酚氧化E、抗坏、抗坏血酸氧化血酸氧化E、乙醇酸氧化、乙醇酸氧化E）呼吸代谢的多样性，是植物在长期呼吸代谢的多样性，是植物在长期进化过程中对进化过程中对不断变化的外界环境的一不断变化的外界环境的一种适应性表现种适应性表现。以不同方式为。以不同方式为植物提供植物提供新的物质和能量。新的物质和能量。（二）意义（二）意义第三节第三节 呼吸作用的指标及影响因素呼吸作用的指标及影响因素一、呼吸作用的指标一、呼吸作用的指标(P170)(P170)1、呼吸速率呼吸速率（respiratory rate）又称呼吸）又称呼吸强度（强度（respiratory intensity）单位时间内单位鲜重或干重植物组织释放单位时间内单位鲜重或干重植物组织释放的的CO2或吸收或吸收O2的量。单位有：的量。单位有：mg g-1h-1 ,mol g-1h-1等。等。O2吸收速率吸收速率:氧电极法和瓦布格测压计氧电极法和瓦布格测压计CO2释放速率释放速率:红外线气体分析仪和广口瓶法红外线气体分析仪和广口瓶法 2、呼吸商（、呼吸商（respiratory quotient,R.Q）又称呼吸系数（又称呼吸系数（respiratory coefficient）指植物组织在一定时间内，释放指植物组织在一定时间内，释放CO2与吸收与吸收O2的数量比值。的数量比值。释放释放CO2的量的量 RQ =吸收吸收O2的量的量RQ是表示呼吸底物的性质和氧气是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。供应状态的一种指标。二、呼吸商的影响因素二、呼吸商的影响因素 、呼吸底物的性质、呼吸底物的性质 （）呼吸底物为（）呼吸底物为糖类糖类（）而又完（）而又完全氧化时，全氧化时，为为。C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O RQ=6CO2/6O2=1 （2）若呼吸底物是富含氢的物质，）若呼吸底物是富含氢的物质，如如蛋白质或脂肪蛋白质或脂肪，则呼吸商，则呼吸商小于小于1。如：油料种子萌发初期，棕榈酸先氧如：油料种子萌发初期，棕榈酸先氧化为蔗糖。化为蔗糖。C16H32O2+11O2 C12H22O11+4CO2+5H2O RQ=4CO2/11O2=0.36 （3）若呼吸底物是富含氧的物质，）若呼吸底物是富含氧的物质，如如有机酸有机酸，则呼吸商，则呼吸商大于大于1。如以苹果酸为例：如以苹果酸为例：C4H6O5+3O2 4CO2+3H2O RQ=4CO2/3O2=1.33 2、氧气供应状态、氧气供应状态 若糖类在缺氧情况下进行若糖类在缺氧情况下进行酒精发酵酒精发酵，呼吸商呼吸商大于大于1，异常的高；，异常的高；若在呼吸过程中形成若在呼吸过程中形成不完全氧化的有不完全氧化的有机酸机酸，呼吸商，呼吸商小于小于1。如。如G不完全氧化成苹不完全氧化成苹果酸：果酸：C6H12O6+3O2 C4H6O5+2CO2+3H2O RQ=2CO2/3O2=0.67三、呼吸速率的影响因素三、呼吸速率的影响因素（一）内部因素的影响（一）内部因素的影响1 1、不同植物种类，呼吸速率不同。、不同植物种类，呼吸速率不同。植物种类植物种类 呼吸速率（氧气，鲜重）呼吸速率（氧气，鲜重）l g-1 h-1 仙人掌仙人掌 3.00 蚕豆蚕豆 96.60 小麦小麦 251.00 细菌细菌 10 000.002 2、同一植物的不同器官或组织、同一植物的不同器官或组织,呼吸速率不同。呼吸速率不同。植物植物 器官器官 呼吸速率（氧气，鲜重）呼吸速率（氧气，鲜重）l g-1 h-1胡萝卜胡萝卜 根根 25 叶叶 440苹果苹果 果肉果肉 30 果皮果皮 95大麦大麦 种子种子(浸泡浸泡15h)胚胚 715 胚乳胚乳 76 1 1、温度、温度 温度主要是影响温度主要是影响呼吸酶呼吸酶的活性而影的活性而影响呼吸速率。响呼吸速率。在最低点与最适点之间，呼吸速率在最低点与最适点之间，呼吸速率随温度升高而加快，超过最适点，呼随温度升高而加快，超过最适点，呼吸速率随温度升高而下降。吸速率随温度升高而下降。（二）外界条件的影响（二）外界条件的影响 呼吸作用最适温度呼吸作用最适温度：是指能：是指能长期长期维维持较高呼吸速率的温度。持较高呼吸速率的温度。呼吸作用最适温度是呼吸作用最适温度是2525o oC C3535o oC C，最，最高温度是高温度是3535o oC C4545o oC C，呼吸作用最低温度，呼吸作用最低温度则依植物种类不同有较大差异。则依植物种类不同有较大差异。呼吸作用的最适温度比光合作用的呼吸作用的最适温度比光合作用的最适温度高。最适温度高。巴斯德效应巴斯德效应：有氧条件下，酒精发：有氧条件下，酒精发酵受抑制的现象。酵受抑制的现象。氧浓度在氧浓度在10-20%10-20%之间全部是有氧呼之间全部是有氧呼吸，当氧浓度低于吸，当氧浓度低于10%10%时无氧呼吸出现并时无氧呼吸出现并逐步增强。逐步增强。无氧呼吸的消失点无氧呼吸的消失点：无氧呼吸停止：无氧呼吸停止时的最低氧含量（时的最低氧含量（10%10%左右）。左右）。氧饱和点氧饱和点2 2、氧气、氧气 长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？1 1、无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞、无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞质的蛋白质变性；质的蛋白质变性；2 2、无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量、无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少，植物要维持正常的生理需要就要消很少，植物要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物；耗更多的有机物；3 3、没有丙酮酸氧化过程，正常合成、没有丙酮酸氧化过程，正常合成代谢缺乏原料。代谢缺乏原料。3 3、二氧化碳、二氧化碳 环境中二氧化碳浓度增高时，脱羧反环境中二氧化碳浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸作用受到抑制。应减慢，呼吸作用受到抑制。4 4、水分、水分 整体植物组织的含水量增加，其呼吸整体植物组织的含水量增加，其呼吸速率升高。速率升高。5 5、机械损伤、机械损伤 机械损伤显著加快组织的呼吸速率。机械损伤显著加快组织的呼吸速率。第四节第四节 呼吸作用与农业生产呼吸作用与农业生产 呼吸效率呼吸效率(生长效率生长效率)：1 1克葡萄糖氧克葡萄糖氧化时所能生成的生物大分子或合成新组织的化时所能生成的生物大分子或合成新组织的克数克数 (=(=合成生物大分子的克数合成生物大分子的克数/g/g葡萄糖葡萄糖(%)(%)。幼嫩、生长旺盛和生理活性高部位呼幼嫩、生长旺盛和生理活性高部位呼吸效率高。吸效率高。水稻营养生长时生长效率为水稻营养生长时生长效率为60-60-65%65%。维持呼吸维持呼吸(maintenance(maintenance respiration)respiration)：提供保持细胞活性所需能提供保持细胞活性所需能量的呼吸部分。效率低。量的呼吸部分。效率低。随植物种类、随植物种类、温度不同而表现出显著差异。温度不同而表现出显著差异。生长呼吸生长呼吸(growth respiration)(growth respiration)：提提供植物生长发育所需能量和物质，包括结供植物生长发育所需能量和物质，包括结构大分子合成、离子吸收等。构大分子合成、离子吸收等。不同的植不同的植物种类、不同物种类、不同(水稻水稻)品种的生长呼吸似乎品种的生长呼吸似乎变化不大，受温度影响不大。变化不大，受温度影响不大。一、种子的呼吸与贮藏一、种子的呼吸与贮藏 1、种子形成与呼吸、种子形成与呼吸 种子形成过程中呼吸速率是逐步升高种子形成过程中呼吸速率是逐步升高的，到了的，到了灌浆期灌浆期呼吸速率达到呼吸速率达到高峰期高峰期，此后呼吸速率便逐渐下降。成熟种子的此后呼吸速率便逐渐下降。成熟种子的最大呼吸速率与贮藏物质最迅速的时期最大呼吸速率与贮藏物质最迅速的时期相吻合。相吻合。2、种子的安全贮藏与呼吸作用、种子的安全贮藏与呼吸作用 油料种子的安全含水量是油料种子的安全含水量是8%-9%以下以下 淀粉种子的安全含水量是淀粉种子的安全含水量是12%-14%以下以下 安全含水量内水为束缚水，呼吸安全含水量内水为束缚水，呼吸E活性降到活性降到极限，呼吸极微弱。极限，呼吸极微弱。粮食贮藏需降低呼吸速率的原因：粮食贮藏需降低呼吸速率的原因：呼吸速率高，会呼吸速率高，会消耗大量有机物消耗大量有机物；呼；呼吸放出的水分使吸放出的水分使粮堆湿度增大粮堆湿度增大，呼吸加强；，呼吸加强；呼吸放出的热量使呼吸放出的热量使粮温升高粮温升高，反过来又增，反过来又增强呼吸：同时高温高湿强呼吸：同时高温高湿微生物迅速繁殖微生物迅速繁殖，最后导致粮食变质。最后导致粮食变质。种子安全贮藏的条件：1、晒干：、晒干：进仓种子的含水量不得超过安全含水量进仓种子的含水量不得超过安全含水量 2、通风和密闭：、通风和密闭：冬季或晚间开仓，冷风透过粮堆，散热冬季或晚间开仓，冷风透过粮堆，散热散湿；梅雨季节进行全面密闭，以防外散湿；梅雨季节进行全面密闭，以防外界潮湿空气进入界潮湿空气进入 3、气体成分控制：、气体成分控制：适当增加适当增加CO2和降低和降低O2含量；或抽出粮含量；或抽出粮仓空气充入仓空气充入N2二、果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏二、果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏（一）果实的呼吸作用与贮藏（一）果实的呼吸作用与贮藏 1、果实的呼吸作用、果实的呼吸作用 呼吸跃变（呼吸跃变（respiratory climacteric):果实成熟到一定时期，呼吸速率突然果实成熟到一定时期，呼吸速率突然升高，最后突然下降的现象。升高，最后突然下降的现象。实验证明：呼吸跃变产生的原因与实验证明：呼吸跃变产生的原因与乙烯乙烯的释放密切相关，且依赖于的释放密切相关，且依赖于抗氰呼吸抗氰呼吸。苹果、香蕉、梨、番茄柠檬、菠萝、橙 2、果实贮藏的条件：、果实贮藏的条件：（1）降低温度，推迟呼吸跃变产生的时）降低温度，推迟呼吸跃变产生的时间间 如荔枝如荔枝0-1oC只能贮存只能贮存10-20天，而低温天，而低温速冻可保存速冻可保存6-8个月。香蕉贮藏的最适温个月。香蕉贮藏的最适温度度11-14oC，苹果，苹果4oC。（2）增加环境中）增加环境中CO2和和N2浓度，降低浓度，降低O2浓度，降低呼吸跃变产生的强度浓度，降低呼吸跃变产生的强度（二）块根、块茎的呼吸作用与贮藏（二）块根、块茎的呼吸作用与贮藏 块根、块茎在贮藏期间处于休眠状态。块根、块茎在贮藏期间处于休眠状态。贮藏条件：贮藏条件：（1）温度温度：甘薯块根安全贮藏温度为：甘薯块根安全贮藏温度为10-14oC，马铃薯，马铃薯2-3oC。（2）气体成分气体成分：自体保藏法：自体保藏法（3）适当提高环境湿度，有利于保鲜适当提高环境湿度，有利于保鲜果蔬气调库果蔬气调库三、呼吸作用与作物栽培三、呼吸作用与作物栽培 1、许多栽培措施是为了保证呼吸作、许多栽培措施是为了保证呼吸作用的正常进行用的正常进行如早稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻如早稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻种；水稻的露、晒田，作物的中耕松土等。种；水稻的露、晒田，作物的中耕松土等。2、作物栽培中的许多生理障碍与呼、作物栽培中的许多生理障碍与呼吸直接相关吸直接相关 如：涝害淹死植株，是因为无氧呼吸如：涝害淹死植株，是因为无氧呼吸过久累积酒精而引起中毒；过久累积酒精而引起中毒；干旱和缺钾使作物的氧化磷酸化解偶干旱和缺钾使作物的氧化磷酸化解偶联，导致生长不良甚至死亡；联，导致生长不良甚至死亡；低温导致烂秧，是因为低温破坏线粒低温导致烂秧，是因为低温破坏线粒体的结构，呼吸体的结构，呼吸“空转空转”，能量缺乏，能量缺乏，引起代谢紊乱。引起代谢紊乱。1 1呼吸代谢途径的多样性；呼吸代谢途径的多样性；呼吸代谢途径的多样性；呼吸代谢途径的多样性；2 2呼吸作用的指标及影响因素；呼吸作用的指标及影响因素；呼吸作用的指标及影响因素；呼吸作用的指标及影响因素；3 3呼吸作用与植物生产。呼吸作用与植物生产。呼吸作用与植物生产。呼吸作用与植物生产。本章重点：本章重点：思考题思考题 1.1.植物呼吸代谢多条路线的内容及生物学意义。植物呼吸代谢多条路线的内容及生物学意义。植物呼吸代谢多条路线的内容及生物学意义。植物呼吸代谢多条路线的内容及生物学意义。2.2.油料种子呼吸作用有何特点？油料种子呼吸作用有何特点？油料种子呼吸作用有何特点？油料种子呼吸作用有何特点？3.3.长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？4.4.呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏有何关系？呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏有何关系？呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏有何关系？呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏有何关系？5.5.呼吸作用与作物栽培关系如何？呼吸作用与作物栽培关系如何？呼吸作用与作物栽培关系如何？呼吸作用与作物栽培关系如何？