植物的水分生理理论讲义.pptx

黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学植物生理学植物生理学Plant Physiology 讲课专业：讲课专业：生物科学生物科学讲课教师：讲课教师：方元平方元平 植物植物水分生理水分生理植物的水分生理理论讲义第1页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学代谢代谢:是维持生命各种活动（如生长、是维持生命各种活动（如生长、繁殖和运动）过程中化学改变（包含物繁殖和运动）过程中化学改变（包含物质合成、转化和分解）总称。质合成、转化和分解）总称。植物代谢特点：植物代谢特点：简单有机物简单有机物复杂有复杂有机物，为地球上最主要自养生物。机物，为地球上最主要自养生物。植物代谢类别植物代谢类别:性质分性质分:物质代谢和能量代谢。物质代谢和能量代谢。方向分方向分:同化同化(合成合成),),异化异化(分解分解)。二者是亲密联络对立统一二者是亲密联络对立统一.第一篇第一篇 植物物质生产和光能利用植物物质生产和光能利用植物的水分生理理论讲义第2页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理 水分代谢 水分吸收水分吸收水分在植物水分在植物体内运输体内运输水分排出水分排出 植物对水分吸收、运输、利用和散失过植物对水分吸收、运输、利用和散失过程，被称为程，被称为植物水分代谢植物水分代谢(water(water metabolism)metabolism)。植物的水分生理理论讲义第3页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第一节第一节 植物对水分需要植物对水分需要一、植物含水量一、植物含水量与植物种类，器官和组织本身特征环境条件相关。与植物种类，器官和组织本身特征环境条件相关。高高(90%)低低(6%)水生植物水生植物 陆生植物陆生植物植物的水分生理理论讲义第4页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第一节第一节 植物对水分需要植物对水分需要一、植物含水量一、植物含水量二、植物体内水分存在状态二、植物体内水分存在状态蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质自由水自由水自由水自由水束缚水束缚水束缚水束缚水 原生质含原生质含蛋白质蛋白质,是胶是胶体系统体系统,其疏其疏水基水基(烷烃基烷烃基,苯基苯基)在内在内,亲亲水基水基(-NH2(-NH2、-COOH,-OH-COOH,-OH等等)暴露分子暴露分子表面。亲水基表面。亲水基水和作用水和作用 亲水性亲水性 水分水分子子 水层。水层。植物的水分生理理论讲义第5页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第一节第一节 植物对水分需要植物对水分需要一、植物含水量一、植物含水量二、植物体内水分存在状态二、植物体内水分存在状态 束缚水（束缚水（束缚水（束缚水（bound waterbound water）：）：）：）：靠近蛋白质胶粒而靠近蛋白质胶粒而被胶粒吸附不易自由移动水。被胶粒吸附不易自由移动水。自由水（自由水（自由水（自由水（free waterfree water）：）：）：）：距离蛋白质胶粒远而距离蛋白质胶粒远而轻易自由移动水。轻易自由移动水。植物的水分生理理论讲义第6页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第一节第一节 植物对水分需要植物对水分需要一、植物含水量一、植物含水量二、植物体内水分存在状态二、植物体内水分存在状态 水存在状态与代谢强度：水存在状态与代谢强度：水存在状态与代谢强度：水存在状态与代谢强度：自由水：自由水：自由水：自由水：参加代谢（光合、呼吸、物质运输），参加代谢（光合、呼吸、物质运输），参加代谢（光合、呼吸、物质运输），参加代谢（光合、呼吸、物质运输），自由水含量越大，代谢越旺盛。自由水含量越大，代谢越旺盛。自由水含量越大，代谢越旺盛。自由水含量越大，代谢越旺盛。束缚水：束缚水：束缚水：束缚水：不参加代谢，可降低代谢强度，增强不参加代谢可降低代谢强度，增强不参加代谢，可降低代谢强度，增强不参加代谢，可降低代谢强度，增强植物抵抗不良外界环境能力。植物抵抗不良外界环境能力。植物抵抗不良外界环境能力。植物抵抗不良外界环境能力。植物的水分生理理论讲义第7页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第一节第一节 植物对水分需要植物对水分需要一、植物含水量一、植物含水量二、植物体内水分存在状态二、植物体内水分存在状态 水与原生质状态：水与原生质状态：水与原生质状态：水与原生质状态：溶胶态（溶胶态（溶胶态（溶胶态（solsolsolsol）：）：）：）：自由水多，胶体溶液状态。自由水多，胶体溶液状态。自由水多，胶体溶液状态。自由水多，胶体溶液状态。凝胶态（凝胶态（凝胶态（凝胶态（gelgelgelgel）：）：）：）：自由水少，胶体近于固体状自由水少，胶体近于固体状自由水少，胶体近于固体状自由水少，胶体近于固体状态。如休眠种子。态。如休眠种子。态。如休眠种子。态。如休眠种子。植物的水分生理理论讲义第8页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第一节第一节 植物对水分需要植物对水分需要一、植物含水量一、植物含水量二、植物体内水分存在状态二、植物体内水分存在状态三、水分在生命活动作用三、水分在生命活动作用1 1、是原生质组成部分；（、是原生质组成部分；（70-90%70-90%）2 2、是代谢过程反应物质、是代谢过程反应物质 ；3 3、植物对物质吸收和运输溶剂；、植物对物质吸收和运输溶剂；4 4、保持植物固有姿态。、保持植物固有姿态。植物的水分生理理论讲义第9页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收 吸水三种方式：吸水三种方式：扩散扩散 集流集流 滲透性吸水滲透性吸水，前，前2 2种方式组合。种方式组合。主要吸水方式主要吸水方式植物的水分生理理论讲义第10页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收一、扩散一、扩散 是一个是一个自发过程自发过程，是指，是指分子随机热运动分子随机热运动所造成所造成物质从物质从浓度高区域向浓度低区域浓度高区域向浓度低区域移动。移动。适合短距离运输，不适合长距离迁徙。适合短距离运输，不适合长距离迁徙。二、集流二、集流 是指液体中是指液体中成群成群原子或分子在原子或分子在压力梯度压力梯度下下共同共同移动移动。与浓度梯度无关与浓度梯度无关。能够长距离迁徙能够长距离迁徙。实施：实施：经过膜上水孔蛋白完成。经过膜上水孔蛋白完成。植物的水分生理理论讲义第11页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收一、扩散一、扩散 二、集流二、集流三、滲透作用三、滲透作用 是物质依是物质依水势梯度水势梯度（浓度梯度和压力梯度之（浓度梯度和压力梯度之和）而移动。和）而移动。渗透是指溶剂分子经过渗透是指溶剂分子经过半透膜半透膜而移动现象。而移动现象。需作功需作功。植物的水分生理理论讲义第12页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势物质总能量物质总能量=束缚能束缚能+自由能自由能 束缚能：束缚能：不能转化用于作功。不能转化用于作功。自由能：自由能：温度恒定条件下用于作功。温度恒定条件下用于作功。化学势：化学势：一个物质每摩尔自由能。可衡量物质反一个物质每摩尔自由能。可衡量物质反应和转移所需要能量。应和转移所需要能量。衡量水分反应或转移能量高低，可用衡量水分反应或转移能量高低，可用水势水势表示表示。植物的水分生理理论讲义第13页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势 水势水势水势水势(water potential)(water potential)就是每偏摩尔体积水化学势。就是每偏摩尔体积水化学势。就是每偏摩尔体积水化学势。就是每偏摩尔体积水化学势。就是说，水溶液化学势就是说，水溶液化学势(w)与同温、同压、同一系统与同温、同压、同一系统中纯水化学势中纯水化学势(w0)之差之差(w)，除以水，除以水偏摩尔体积偏摩尔体积(Vw)所得商，称为水势。所得商，称为水势偏摩尔体积（偏摩尔体积（partial molal volume）在一定温在一定温度、度、压力和浓度下，压力和浓度下，1mol 水中加入水中加入1mol某种溶液某种溶液后，该后，该1mol水所占有效体积。不一样于纯水摩尔体水所占有效体积。不一样于纯水摩尔体积（积（Vw=18(m3/mol)。单位是。单位是m3mol-1。植物的水分生理理论讲义第14页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理 水势水势水势水势（）单位：单位：单位：单位：化学势能量概念：单位为化学势能量概念：单位为J/mol=1N.m/mol。偏摩尔体积偏摩尔体积单位是单位是m3mol-1。故。故（）单位为）单位为N/m2或或Pa。纯水水势定为零纯水水势定为零，溶液中水自由能低于纯水，溶液中水自由能低于纯水，所以溶液所以溶液水势为负值水势为负值。如如25 下：纯水为下：纯水为0MPa；Hoaglend氏培养氏培养液为液为-0.05Mpa；海水为；海水为-2.69MPa；1mol蔗糖液为蔗糖液为-2.70MPa；1molKCl液为液为-4.5MPa。植物的水分生理理论讲义第15页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 1 1、蚕豆皮半透膜试验、蚕豆皮半透膜试验植物的水分生理理论讲义第16页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学 由渗透由渗透作用引发水作用引发水分运转分运转：a.a.烧杯中纯烧杯中纯水和漏斗内水和漏斗内液面相平；液面相平；b.b.因为渗透因为渗透作用使烧杯作用使烧杯内水面降低内水面降低而漏斗内液而漏斗内液面升高。面升高。1 1、蚕豆皮半透膜试验、蚕豆皮半透膜试验植物的水分生理理论讲义第17页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学纯水化学势要求为零，水中溶质会增加束缚能，纯水化学势要求为零，水中溶质会增加束缚能，降低水自由能，所以溶液化学势均小于零，为降低水自由能，所以溶液化学势均小于零，为负值。负值。水分移动方向：水分由高水势区域流向低水势水分移动方向：水分由高水势区域流向低水势区域。区域。植物的水分生理理论讲义第18页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收2 2、渗透作用、渗透作用（osmosis)osmosis)水分水分水分水分从水势高从水势高从水势高从水势高系统经过系统经过系统经过系统经过半透膜半透膜半透膜半透膜向向向向水势低系水势低系水势低系水势低系统移动现统移动现统移动现统移动现象。象。象。象。植物的水分生理理论讲义第19页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 （三）植物细胞是一个滲透系统（三）植物细胞是一个滲透系统 细胞壁：细胞壁：透性膜透性膜，由纤维素分子组成。由纤维素分子组成。细胞膜，细胞膜，液泡膜，液泡膜，为半透膜为半透膜。液泡内细胞液液泡内细胞液含有许多溶解在水中物质，具含有许多溶解在水中物质，具水势水势。一个含有液泡植物细胞，与周围溶液组成一个渗透一个含有液泡植物细胞，与周围溶液组成一个渗透系统。系统。验证：验证：质壁分离现象质壁分离现象和和质壁分离复原现象质壁分离复原现象植物的水分生理理论讲义第20页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学植物细胞是一个渗透系统植物细胞是一个渗透系统 质膜质膜液泡膜液泡膜细胞质细胞质半透膜半透膜（2）渗透系统）渗透系统（1）植物细胞结构）植物细胞结构植物的水分生理理论讲义第21页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学质壁分离质壁分离（plasmolysis）及及质壁分离复原质壁分离复原（deplasmolysis）质壁分离：质壁分离：植物细胞液泡失植物细胞液泡失水，使原生质体水，使原生质体和细胞壁分离现和细胞壁分离现象。象。质壁分离复质壁分离复原：原：是其逆过程。是其逆过程。植物的水分生理理论讲义第22页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 （三）植物细胞是一个滲透系统（三）植物细胞是一个滲透系统（四）细胞水势（四）细胞水势 决定细胞吸水原因。决定细胞吸水原因。植物的水分生理理论讲义第23页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（四）细胞水势（四）细胞水势 1 1、细胞水势组成细胞水势组成 w w =+p p+g g水水势势渗渗透透势势衬衬质质势势压压力力势势植物的水分生理理论讲义第24页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学1 1、细胞水势组成细胞水势组成渗透势渗透势渗透势渗透势(osmotic potential)(osmotic potential)亦称亦称溶质势溶质势(solute potential),是因为溶质颗粒是因为溶质颗粒存在而降低水势值。存在而降低水势值。是负值是负值。植物细胞渗透势因外界条件不一样而异植物细胞渗透势因外界条件不一样而异，温带，温带植物为植物为-1-2Mpa，旱生植物，旱生植物-10Mpa。压力势压力势压力势压力势(pressure potential)(pressure potential)P P 是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加值。值。值。值。是正值是正值是正值是正值。向外。向外。向外。向外。细胞原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一个作细胞原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一个作细胞原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一个作细胞原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一个作用力（膨压），引发细胞壁产生一个限制原生质用力（膨压），引发细胞壁产生一个限制原生质用力（膨压），引发细胞壁产生一个限制原生质用力（膨压），引发细胞壁产生一个限制原生质体膨胀反作用力。体膨胀反作用力。体膨胀反作用力。体膨胀反作用力。植物的水分生理理论讲义第25页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学重力势重力势重力势重力势gg 是水分因为重力下移与相反力量相等时力量。是水分因为重力下移与相反力量相等时力量。与水高度、密度及重力加速度相关。水高与水高度、密度及重力加速度相关。水高1m1m，重，重力势是力势是0.01MPa0.01MPa。1 1、细胞水势组成细胞水势组成渗透势渗透势渗透势渗透势(osmotic potential)(osmotic potential)亦称亦称溶质势溶质势(solute potential),是因为溶质颗粒是因为溶质颗粒存在而降低水势值。是负值。存在而降低水势值。是负值。压力势压力势压力势压力势(pressure potential)(pressure potential)P P 是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加是指因为细胞壁压力存在而引发细胞水势增加值。是正值。向外。值。是正值。向外。值。是正值。向外。值。是正值。向外。植物的水分生理理论讲义第26页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（四）细胞水势（四）细胞水势 1 1、细胞水势组成细胞水势组成 w w =+p p+g g 水分在细胞中水平移动重力势较小，可忽略。水分在细胞中水平移动重力势较小，可忽略。此时此时 w w =+p p适合于有液泡细胞和细胞群。适合于有液泡细胞和细胞群。植物的水分生理理论讲义第27页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（四）细胞水势（四）细胞水势 1 1、细胞水势组成、细胞水势组成 2 2、细胞水势各组分与体积改变关系、细胞水势各组分与体积改变关系植物的水分生理理论讲义第28页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学 2 2、细胞水势各组分、细胞水势各组分与体积改变关系与体积改变关系（1）图解）图解在细胞初始质壁分离在细胞初始质壁分离时时(相对体积相对体积=1.0)，压力，压力势为势为0，细胞水势等于渗，细胞水势等于渗透势，二者都呈最小值透势，二者都呈最小值(约约-2.0MPa)。当细胞吸水时，。当细胞吸水时，体积增大，细胞液稀释，体积增大，细胞液稀释，渗透势增大渗透势增大(使它负得少一使它负得少一点点)，压力势增大，水势也，压力势增大，水势也增大。当细胞吸水到达饱增大。当细胞吸水到达饱和时和时(相对体积相对体积=1.5)，渗，渗透势与压力势绝对值相等，透势与压力势绝对值相等，但符号相反，水势便为但符号相反，水势便为0，不吸水。，不吸水。植物的水分生理理论讲义第29页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学 2 2、细胞水势各组分、细胞水势各组分与体积改变关系与体积改变关系（1）图解）图解（2）压力势负值产生）压力势负值产生原因原因当细胞猛烈蒸腾时，当细胞猛烈蒸腾时，细胞表面蒸发失水多于细胞表面蒸发失水多于原生质蒸发失水，所以原生质蒸发失水，所以原生质体不会脱离细胞原生质体不会脱离细胞壁，细胞壁便伴随原生壁，细胞壁便伴随原生质体收缩而收缩，压力质体收缩而收缩，压力势从正值变为负值，失势从正值变为负值，失水越多，压力势越负。水越多，压力势越负。植物的水分生理理论讲义第30页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第二节第二节 植物细胞对水分吸收植物细胞对水分吸收三、滲透作用三、滲透作用（一）自由能和水势（一）自由能和水势（二）渗透作用（二）渗透作用 （三）植物细胞是一个滲透系统（三）植物细胞是一个滲透系统（四）细胞水势（四）细胞水势 （五）细胞间水分移动（五）细胞间水分移动植物的水分生理理论讲义第31页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理（五）细胞间水分移动（五）细胞间水分移动从水势高细胞自发地向水势低细胞移动从水势高细胞自发地向水势低细胞移动植物的水分生理理论讲义第32页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理（五）细胞间水分移动（五）细胞间水分移动 水势梯度：水势梯度：当有多个细胞连接在一起时，假如当有多个细胞连接在一起时，假如一端细胞水势较高，另一端水势较低，顺次下降一端细胞水势较高，另一端水势较低，顺次下降形成水势梯度。形成水势梯度。植物器官之间水分流动依据规律：植物器官之间水分流动依据规律：水分由水势水分由水势高流向水势低。高流向水势低。不一样细胞或组织水势改变很大。不一样细胞或组织水势改变很大。细胞水势高低说明细胞水分充分是否，可作为细胞水势高低说明细胞水分充分是否，可作为作物浇灌是否适宜指标。作物浇灌是否适宜指标。植物的水分生理理论讲义第33页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第三节第三节 根系对水分吸收根系对水分吸收 根系根系植物吸水主要器植物吸水主要器官。官。根尖根尖根吸水主要部位。根吸水主要部位。根毛区根毛区吸水能力最大吸水能力最大区域。区域。植物的水分生理理论讲义第34页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学根毛区吸水能力根毛区吸水能力最大原因：最大原因：1 1、有很多根毛，、有很多根毛，扩大了吸收面积；扩大了吸收面积；2 2、根毛细胞壁、根毛细胞壁外部由果胶物质外部由果胶物质组成，粘性强，组成，粘性强，亲水性也强，有亲水性也强，有利于与土壤颗粒利于与土壤颗粒粘着和吸水；粘着和吸水；3 3、根毛区输导、根毛区输导组织发达，对水组织发达，对水分移动阻力小。分移动阻力小。植物的水分生理理论讲义第35页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第三节第三节 根系对水分吸收根系对水分吸收一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径 1、质外体路径：、质外体路径：指水分经过细胞壁、细胞间指水分经过细胞壁、细胞间隙等没有原生质部分移动。速度快。隙等没有原生质部分移动。速度快。2、跨膜路径：跨膜路径：指水分从一个细胞移动到另一指水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次经过质膜，此路径只跨过膜而不经个细胞，要两次经过质膜，此路径只跨过膜而不经过细胞质，所以称为跨膜路径。过细胞质，所以称为跨膜路径。3、共质体路径：、共质体路径：指水分从一个细胞细胞质经指水分从一个细胞细胞质经过胞间连丝，移动到另一个细胞细胞质。速度慢。过胞间连丝，移动到另一个细胞细胞质。速度慢。路径路径2、3统称为细胞路径。三者共同作用，使统称为细胞路径。三者共同作用，使根系吸水。根系吸水。植物的水分生理理论讲义第36页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学共质体和质外体路径共质体和质外体路径共质体和质外体路径共质体和质外体路径注意：注意：根内皮层上根内皮层上凯凯氏带氏带，使水分只能经，使水分只能经过内皮层原生质体。过内皮层原生质体。使内皮层含有障碍物使内皮层含有障碍物作用。作用。植物的水分生理理论讲义第37页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学植物细胞间胞间连丝植物细胞间胞间连丝第一章第一章 植物水分生理植物水分生理植物的水分生理理论讲义第38页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第三节第三节 根系对水分吸收根系对水分吸收一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径 二、根系吸水动力二、根系吸水动力 被动吸收过程：被动吸收过程：被动吸收过程：被动吸收过程：蒸腾拉力蒸腾拉力蒸腾拉力蒸腾拉力 主动吸水过程：主动吸水过程：主动吸水过程：主动吸水过程：根压根压根压根压植物的水分生理理论讲义第39页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第三节第三节 根系对水分吸收根系对水分吸收一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径 二、根系吸水动力二、根系吸水动力（一）根压（一）根压 植物根系生理活动使液流从根部上升压力。植物根系生理活动使液流从根部上升压力。根系吸水过程：根系吸水过程：根压将水压向地上部，土壤水根压将水压向地上部，土壤水分补充根部。为分补充根部。为主动吸水主动吸水。植物的水分生理理论讲义第40页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理根压证实根压证实1 1、伤流现象：、伤流现象：从受伤或折断植物组织从受伤或折断植物组织溢出液体现象。流出汁液溢出液体现象。流出汁液称称伤流液伤流液。植物的水分生理理论讲义第41页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理根压证实根压证实1 1、伤流现象：、伤流现象：从受伤或折断植从受伤或折断植物组织溢出液体现物组织溢出液体现象。流出汁液称象。流出汁液称伤伤流液流液。2 2、吐水现象：、吐水现象：没有受伤叶片尖没有受伤叶片尖端或边缘向外溢出端或边缘向外溢出液滴现象，称为液滴现象，称为吐吐水水。植物的水分生理理论讲义第42页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第三节第三节 根系对水分吸收根系对水分吸收一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径 二、根系吸水动力二、根系吸水动力（一）根压（一）根压 （二）蒸腾拉力（二）蒸腾拉力植物的水分生理理论讲义第43页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学植物的水分生理理论讲义第44页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理 （二）蒸腾拉力（二）蒸腾拉力 叶片蒸腾时，气孔下腔附近叶肉细胞因蒸腾失叶片蒸腾时，气孔下腔附近叶肉细胞因蒸腾失水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。同理，水而水势下降，所以从旁边细胞取得水分。同理，旁边细胞又从另一个细胞吸水，如此下去，便从旁边细胞又从另一个细胞吸水，如此下去，便从导管要水，最终，根部就从环境吸收水分。这种导管要水，最终，根部就从环境吸收水分。这种吸水完全是蒸腾失水而产生蒸腾拉力所引发，是吸水完全是蒸腾失水而产生蒸腾拉力所引发，是由枝叶形成力量传到根部而引发由枝叶形成力量传到根部而引发被动吸水被动吸水。通常蒸腾植物吸水主要是由蒸腾拉力引发。通常蒸腾植物吸水主要是由蒸腾拉力引发。植物的水分生理理论讲义第45页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学植物的水分生理理论讲义第46页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学第一章第一章 植物水分生理植物水分生理第三节第三节 根系对水分吸收根系对水分吸收一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径一、根系吸水路径 二、根系吸水动力二、根系吸水动力三、影响根系吸水环境原因三、影响根系吸水环境原因植物的水分生理理论讲义第47页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学三、影响根系吸水环境原因三、影响根系吸水环境原因1 1、土壤中可利用水分、土壤中可利用水分 根根部部有有吸吸水水能能力力，而而土土壤壤也也有有保保水水能能力力(土土壤壤中中胶胶体体能能吸吸附附一一些些水水分分，土土壤壤颗颗粒粒表表面面也也吸吸附附一一些些水水分分)。根部吸水能力根部吸水能力 土壤保水能力，吸水土壤保水能力，吸水根部吸水能力根部吸水能力 水重力水重力 1.1.温带植物中，木质部导温带植物中，木质部导管中维持管中维持-0.5-0.5至至-2.5MPa-2.5MPa梯度即可满足水分快速蒸梯度即可满足水分快速蒸腾所需拉力；腾所需拉力；2.2.树根部水势远高于树冠树根部水势远高于树冠水内聚力水内聚力 水张力水张力 据测定，据测定，2020时纯水时纯水可抵抗可抵抗-25-25至至-30MPa-30MPa拉力，拉力，为铜抗张力为铜抗张力1010，1010倍倍于槭树从根部提起水分所于槭树从根部提起水分所需拉力。需拉力。植物的水分生理理论讲义第94页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学内聚力张力学说示意图内聚力张力学说示意图植物的水分生理理论讲义第95页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学3、内聚学说（蒸腾、内聚学说（蒸腾内聚力内聚力张力学说）张力学说）叶片因为蒸腾失水而向导管或管胞吸水，是叶片因为蒸腾失水而向导管或管胞吸水，是导管或管胞内水柱产生张力，因为水分子内聚力导管或管胞内水柱产生张力，因为水分子内聚力大于水柱张力大于水柱张力,确保了水柱连续性而使水分不停上确保了水柱连续性而使水分不停上升，这种以水分含有较大内聚力确保叶至根水柱升，这种以水分含有较大内聚力确保叶至根水柱不停来解释水分上升原因学说，称为不停来解释水分上升原因学说，称为内聚学说。内聚学说。争论焦点：争论焦点：（1）水分上升是否有活细胞参加；）水分上升是否有活细胞参加；（2）木质部中通常有气泡存在造成水柱不可）木质部中通常有气泡存在造成水柱不可能连续，但水柱依然上升。能连续，但水柱依然上升。植物的水分生理理论讲义第96页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学 Power of water transport 植物的水分生理理论讲义第97页黄冈师范学院黄冈师范学院 生命科学与工程学院生命科学与工程学院植物生理学植物生理学思索题思索题教材教材P26习题：习题：1、4、5植物的水分生理理论讲义第98页