·第一章水分生理
·第二章矿质营养
·第三章光合作用
·第四章呼吸作用
·第五章同化物的运输·第六章次级代谢产物
·第七章细胞信号转导·第八章生长物质
·第九章生长生理
·第十章生殖生理
·第十一章成熟和衰老生理·第十二章抗性生理
绪论
第一篇
水分和矿质营养
第二篇
物质代谢和能量转换
第三篇
生长和发育
本书主要内容
第一章植物的水分代谢
第一节植物对水分的需要
一、植物的含水量规律
1.不同植物含水量不同
90%
6%
40%-50%
60%-90%
2.同种植物生长环境不同，含水量也不同
3.同株植物不同器官和组织含水量也不相同
生命活动较旺盛的的部分含水多
40%-50%
60%-90%
40%
10%
自由水
水分存在
的状态
束缚水
·参与代谢
·制约代谢强度
·不参与代谢·与抗性有关
二、植物体内的水分存在状态
细胞质
亲水胶体
亲水胶粒周围的水层示意图
凝胶
(gel)
溶胶
(sol)
三、水分在植物生命活动中的作用
1.水分是构成细胞质的主要成分
2.水分是代谢作用中的反应底物
光合作用
水分↓
水分1
凝胶状态代谢减弱
溶胶状态代谢旺盛
有机物合成
有机物分解
水分子
呼吸作用
3.水分是植物对物质吸收和运输的溶剂
◆植物不能直接吸收和运输固态物质和有机物，这些物质
只有溶解在水中才能被吸收和运输
◆维持细胞紧张度(即膨胀),使枝叶直立，便
于充分接受阳光和交换气体
◆使花朵张开，有利于传粉
4.水分能保持植株的固有姿态
第二节植物细胞对水分的吸收
一、水分跨膜运输的途径
1.跨膜脂双分子层的扩散(较慢)
水孔蛋白以同型四聚体形式存在，每个单体都具有水通道活性；其活性受磷酸化程度调节(依赖于Ca2+的蛋白激酶可使特殊丝氨酸残基磷酸化，水通道变宽，水扩散通过量剧增)
2.跨膜水孔蛋白的扩散(较快)
二、水分跨膜运输的原理
(一)自由能和水势
自由能：在温度恒定的条件下可以用于做功的能量
化学势：1mol物质的自由能，用μ表示。
水势：每偏摩尔体积水的化学势差(单位为Pa)
偏摩尔体积：一定量溶质溶在一摩尔溶液中所应起的体积变化，它是溶液浓度函数。
ψw=(μw-μ°w)/Vw=△μw/Vw
◆纯水的自由能最大，水势最高，其水势设定为0;
◆水溶液中的溶质颗粒降低水的自由能，因此均为负值；
◆溶液越浓，水势越低。
◆(例如：纯水水势为0,Hoagland营养液水势为-0.05MPa,海水水势为-2.69MPa)
(三)植物细胞可以构成一个渗透系统
质膜和液泡膜均为选择透过性的半透膜，只允许水和非极性小分子通过。因此，原生质体(包括质膜、细胞质和液泡膜)可被当做一个选择透过性膜。液泡里的细胞液具有一定水势，细胞液和环境溶液之间会发生渗透作用，于是具有液泡的植物细胞与周围溶液一起构成渗透系统。
(二)渗透现象
渗透作用(osmosis)是水分跨膜运输动力
水分从水势高的系统通过半透膜(一种只允许某种分子或离子扩散进出的薄膜)向水势低的系统移动的现象。
水和非极性小分子
细胞质细胞壁
液泡
①
②-
③
①水；②蔗糖溶液；③半透膜
◆质壁分离：植物细胞由于液泡失水而使原生质体与细胞壁分离的现象。
◆质壁分离复原：把发生质壁分离的植物细胞放入清水或水势较高的溶液中，液泡变大，整个原生质体慢慢恢复原来状态的过程。
发生质壁分离的条件：
(1)外界环境水势低于细胞水势；
(2)原生质层具有选择性；
(3)细胞壁与细胞质的收缩能力不同。
质壁分离说明以下问题：
(1)原生质层具有半透膜的性质；
(2)判断细胞的死活；
(3)能测定细胞的渗透势。
(四)植物细胞的水势
典型植物细胞的水势：
ψw=Ψs+出p+g+中m
水势=溶质势+压力势+重力势+衬质势
中s:溶质势，又叫渗透势。由于溶质颗粒的存在而使水势降低的部分
(水的自由能降低),一般为负值。溶液的渗透势取决于溶液中的溶质颗粒。(一般温带植物大多数叶组织出比旱生植物高)
中：压力势。指细胞的原生质体吸水膨胀，对细胞壁产生一种作用力，
与此同时引起富有弹性的细胞壁产生一种限制原生质体膨胀的反作用力，一般为正值，但质壁分离时为0,剧烈蒸腾时为负值。(草本植物温暖天气下午中，很小，晚上比较大)
Ψg:重力势。水分因重力下移与相反力量相等时的力量，一般以正值表示。与出和Wp相比，通常中。忽略不计。
Ψm:衬质势。细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的水势降低值，为负值。未形成液泡前植物细胞的水势：水势=衬质势。形成液泡后的植物细胞Ψ