植物生理學(xué)-第三章

1、揮發(fā)性元素?fù)]發(fā)性元素 灰分元素灰分元素 （1 1）完全缺乏時，植物不能正常生長發(fā)育。）完全缺乏時，植物不能正常生長發(fā)育。 （2 2）完全缺乏時，植物出現(xiàn)的缺素癥狀是專一的，不能被其它元素替代。）完全缺乏時，植物出現(xiàn)的缺素癥狀是專一的，不能被其它元素替代。 （3 3）元素的功能是直接的，而不是由于改善土壤或微生物條件所產(chǎn)生的）元素的功能是直接的，而不是由于改善土壤或微生物條件所產(chǎn)生的 間接效應(yīng)。間接效應(yīng)。 溶液培養(yǎng)法在生產(chǎn)上的應(yīng)用溶液培養(yǎng)法在生產(chǎn)上的應(yīng)用: :（7070年代）年代） 大量元素大量元素 C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S 微量元素微量元素 Fe, Mn, B,

2、Zn, Cl, Mo, Cu，Ni ： 鑭系元素和釔鈧，共鑭系元素和釔鈧，共1717種種 ： Si (水稻水稻); Al (茶茶); Na(甜菜甜菜); Co(豆科植物根瘤菌固氮所必需豆科植物根瘤菌固氮所必需) 吸收態(tài)：硝態(tài)氮和銨態(tài)氮；有機(jī)氮（尿素）吸收態(tài)：硝態(tài)氮和銨態(tài)氮；有機(jī)氮（尿素） 核酸核酸( (DNA,RNA) ,DNA,RNA) ,細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)物質(zhì)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)物質(zhì); ; 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)( (酶酶),),是原生質(zhì)的主要組成成分是原生質(zhì)的主要組成成分; ; 磷脂磷脂, ,是生物膜的主要組成成分是生物膜的主要組成成分; ; 葉綠素、光敏素葉綠素、光敏素, ,維生素維生素( (B B1 1,B

3、,B2 2,B,B6 6,PP,PP等等) ) 激素激素( (IAA,CTK),IAA,CTK),生物堿等生物堿等; ; 結(jié)構(gòu)物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)物質(zhì)成分 調(diào)節(jié)生命活動調(diào)節(jié)生命活動 參與能量代謝參與能量代謝ADP,ATP,NAD,CoAADP,ATP,NAD,CoA等等. . N N 過過 多多: : 徒長徒長, ,葉片大，莖柔軟葉片大，莖柔軟, ,易倒伏易倒伏, ,成熟晚成熟晚, ,抗性差抗性差, ,易受病蟲害易受病蟲害. . - N - N - N - N CK 吸收態(tài)吸收態(tài): H2PO4 - , H2PO42 - 過過 多：影響其它元素吸收。多：影響其它元素吸收。 形成糖的磷酸酯形成糖的磷酸酯

4、磷的轉(zhuǎn)運(yùn)器工作磷的轉(zhuǎn)運(yùn)器工作 作用作用: 核酸核酸 磷脂的組成成分磷脂的組成成分,-生物膜、原生質(zhì)、細(xì)胞膜生物膜、原生質(zhì)、細(xì)胞膜 ATP,ADP,AMPADP,AMP組分組分-能量代謝能量代謝( (氧化磷酸化、光合磷酸化氧化磷酸化、光合磷酸化) ) 促進(jìn)碳水化合物的運(yùn)輸促進(jìn)碳水化合物的運(yùn)輸 P + 植酸植酸 + Ca + Mg 植酸鈣鎂植酸鈣鎂 許多輔酶的組分許多輔酶的組分 液胞內(nèi)含有磷酸鹽（維持細(xì)胞滲透勢，緩沖液胞內(nèi)含有磷酸鹽（維持細(xì)胞滲透勢，緩沖PH值）值） - P 吸收態(tài)：吸收態(tài)：K+ 作作 用：用： 酶的活化劑酶的活化劑 影響物質(zhì)運(yùn)輸影響物質(zhì)運(yùn)輸 調(diào)節(jié)水分代謝（促進(jìn)氣孔張開，控制蒸騰）

5、調(diào)節(jié)水分代謝（促進(jìn)氣孔張開，控制蒸騰） 提高抗性（增加原生質(zhì)水合度，提高保水力）提高抗性（增加原生質(zhì)水合度，提高保水力） 能量代謝（參與光合磷酸化和氧化磷酸化）能量代謝（參與光合磷酸化和氧化磷酸化） 過過 多：多： 果實(shí)出現(xiàn)灼傷病、苦陷病果實(shí)出現(xiàn)灼傷病、苦陷病 - K 吸收態(tài)：吸收態(tài)： Ca + 某些酶的活化某些酶的活化 劑劑 Ca + + 鈣調(diào)蛋白（鈣調(diào)蛋白（CaM） Ca + CaM 作作 用：用： 解毒解毒 細(xì)胞結(jié)構(gòu)組分細(xì)胞結(jié)構(gòu)組分 P + 植酸植酸 + Ca + Mg 植酸鈣鎂植酸鈣鎂 參與氧化磷酸化（作為參與氧化磷酸化（作為H+的對應(yīng)離子）的對應(yīng)離子） 提高植物適應(yīng)干旱和干熱的能力（

6、降低原生質(zhì)的水合度）提高植物適應(yīng)干旱和干熱的能力（降低原生質(zhì)的水合度） 發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)： 1970年，年，Chenng 最先發(fā)現(xiàn)是在牛腦中，而后在心臟中得到。最先發(fā)現(xiàn)是在牛腦中，而后在心臟中得到。 1978年年Anderson等首先證實(shí)植物細(xì)胞中存在鈣調(diào)蛋白。等首先證實(shí)植物細(xì)胞中存在鈣調(diào)蛋白。 ： 胞外信號胞外信號 質(zhì)膜質(zhì)膜 Ca通道打開通道打開 Ca進(jìn)入進(jìn)入 4 Ca + + CaMCaM Ca +Ca + Ca +Ca + + E CaM Ca +Ca + Ca + Ca + E 生理效應(yīng)生理效應(yīng) Pr Pf r 10-6 MCa 10-6 M CaMCaM CaM CaM E CaM CaM

7、 E 光光 - Ca - N CK 吸收態(tài)：吸收態(tài)：Mg + 腺苷腺苷OPO P - O P - OH OH O O O OO Mg N E Pr 作作 用：用： 缺缺 素素 癥：脈間缺綠癥：脈間缺綠 發(fā)病部位：老葉（易轉(zhuǎn)移）發(fā)病部位：老葉（易轉(zhuǎn)移） 與光合作用有關(guān)與光合作用有關(guān) （葉綠素組成、促光合磷酸化、（葉綠素組成、促光合磷酸化、RUBP羧化酶）羧化酶） 某些酶的活化劑，或組分某些酶的活化劑，或組分 （轉(zhuǎn)移磷酸基的酶類，如（轉(zhuǎn)移磷酸基的酶類，如ATP酶）酶） 植酸鈣鎂植酸鈣鎂 Mg Mg -Fe -Fe CK -Fe -Fe CK CK -Mn CK -B 吸收態(tài)：吸收態(tài)：Mn2+ 作作

8、 用：用： 酶的活化劑酶的活化劑 參與光合作用（水的光解）參與光合作用（水的光解） 維持葉綠體結(jié)構(gòu)維持葉綠體結(jié)構(gòu) 缺素癥：脈間失綠，有壞死斑點(diǎn)。缺素癥：脈間失綠，有壞死斑點(diǎn)。 根系不發(fā)達(dá)，結(jié)實(shí)少。根系不發(fā)達(dá)，結(jié)實(shí)少。 發(fā)病部位：幼葉（不易轉(zhuǎn)移）發(fā)病部位：幼葉（不易轉(zhuǎn)移） 吸收態(tài)：吸收態(tài)：H3 BO 3 抑制酚酸抑制酚酸（咖啡酸、綠原酸等）（咖啡酸、綠原酸等）形成形成，保護(hù)根尖、莖保護(hù)根尖、莖 尖不受傷害尖不受傷害。 作作 用：用：影響生殖 影響生殖（促進(jìn)花粉萌發(fā)、花粉管伸長）（促進(jìn)花粉萌發(fā)、花粉管伸長） 促進(jìn)糖的運(yùn)輸促進(jìn)糖的運(yùn)輸： B糖復(fù)合物糖復(fù)合物 - 影響蛋白質(zhì)的合成影響蛋白質(zhì)的合成（B

9、U合成合成 RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) ） 影響激素合成影響激素合成 （缺（缺B，CTK合成受阻；合成受阻；IAA積累）積累） 缺素癥：花而不實(shí)；生長點(diǎn)壞死。缺素癥：花而不實(shí)；生長點(diǎn)壞死。 發(fā)病部位：幼嫩器官（不易轉(zhuǎn)移）發(fā)病部位：幼嫩器官（不易轉(zhuǎn)移） CK -Mn 吸收態(tài)：吸收態(tài)：Zn2+ 作作 用：用：IAA生物合成（色氨酸合成酶的組分）生物合成（色氨酸合成酶的組分） 碳酸苷酶的組分碳酸苷酶的組分 某些酶的活化劑（某些酶的活化劑（羧肽酶、脫氫酶、激酶羧肽酶、脫氫酶、激酶） 缺缺 素素 癥：癥：葉片小，植株生長受阻；闊葉作物脈間失綠葉片小，植株生長受阻；闊葉作物脈間失綠。 發(fā)病部位：老葉（易轉(zhuǎn)移）發(fā)

10、病部位：老葉（易轉(zhuǎn)移） CK CK -Zn -Zn 吸收態(tài)吸收態(tài)：Cl - 作作 用：用： 光合作用（水的光解）光合作用（水的光解） 電位平衡（光合磷酸化）電位平衡（光合磷酸化） 參與氣孔運(yùn)動（參與氣孔運(yùn)動（Cl - 、K+） 缺素癥：生長緩慢，葉片小，易萎蔫。缺素癥：生長緩慢，葉片小，易萎蔫。 作作 用：用： 吸收態(tài)：吸收態(tài)：Mo+ 固氮酶組分固氮酶組分 硝酸還原酶成分硝酸還原酶成分 參與氮代謝參與氮代謝 缺素癥：脈間失綠，葉片小缺素癥：脈間失綠，葉片小 發(fā)病部位：幼葉（不易轉(zhuǎn)移）發(fā)病部位：幼葉（不易轉(zhuǎn)移） 吸收態(tài)：吸收態(tài)：Cu + 作作 用：用： 某些酶的成分某些酶的成分（抗壞血酸氧化酶、

11、多酚氧化酶）（抗壞血酸氧化酶、多酚氧化酶） 光合電子傳遞體系成員（質(zhì)體蘭素）光合電子傳遞體系成員（質(zhì)體蘭素） 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）的組分：的組分： （消除超氧自由基的傷害）消除超氧自由基的傷害） 缺素癥：脈間失綠，缺素癥：脈間失綠， 葉片葉片 壞死壞死 發(fā)病部位：幼葉（不轉(zhuǎn)移）發(fā)病部位：幼葉（不轉(zhuǎn)移） 光合電子傳遞體系成員（質(zhì)體蘭素）光合電子傳遞體系成員（質(zhì)體蘭素） 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）的組分：的組分： （消除超氧自由基的傷害）消除超氧自由基的傷害） 缺素癥：脈間失綠，缺素癥：脈間失綠， 葉片葉片 壞死壞死 發(fā)病部位：幼葉（不轉(zhuǎn)移）發(fā)病部位：幼葉（不轉(zhuǎn)移

12、） Cu -Mo CK -N -P -K -Ca CK -N -P -Ca 一、植一、植 物物 細(xì)細(xì) 胞胞 對對 礦礦 質(zhì)質(zhì) 元元 素素 的的 吸吸 收收 簡單擴(kuò)散簡單擴(kuò)散 杜南平衡杜南平衡 載體學(xué)說載體學(xué)說 離子泵學(xué)說離子泵學(xué)說 正負(fù)離子平衡學(xué)說正負(fù)離子平衡學(xué)說 離子通道學(xué)說離子通道學(xué)說 R M Pi M R M R P i P i ATP ADP 膜膜外外 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) 內(nèi)內(nèi) 磷酸酯酶磷酸酯酶 磷酸激酶磷酸激酶 證明載體存在的依據(jù)證明載體存在的依據(jù)： 飽和效應(yīng)；離子競爭飽和效應(yīng)；離子競爭 纈氨霉素纈氨霉素（環(huán)狀多肽）（環(huán)狀多肽） 人工合成的載離子體人工合成的載離子體 ATPE 陰離子載體陰

13、離子載體 ATP ADP - + Pi H+ ADP- + H2O ADP + OH- OH - 陰離陰離 子子 P H Pmf 胞內(nèi)胞內(nèi)胞外胞外 陰離陰離 子子 K+ K+ 植物體內(nèi)陰陽離子的總量存在平衡，即植物體內(nèi)陰陽離子的總量存在平衡，即C CA A平衡平衡 C C K K+ +、NaNa+ +、 Mg Mg+ +、CaCa2+ 2+ 等（總量） 等（總量） A AClCl- -、 、 NO NO 3 3 - -、 H H2 2POPO4 - 4 -、 、 SO SO4 4 2- 2- 等（總量 等（總量) ) 因代謝使某些離子被同化或利用，因代謝使某些離子被同化或利用，C CA A平衡

14、被破壞，平衡被破壞， 同時某些羧酸量變化，建立新的同時某些羧酸量變化，建立新的C CA A平衡。平衡。 例如，例如，NONO3- 3-的還原。通過 的還原。通過MALMAL的合成、分解、運(yùn)的合成、分解、運(yùn) 輸，控制輸，控制 K K+ + 和 和NONO3- 3-的吸收與遷移。 的吸收與遷移。 由多亞基組合的蛋白，即通道蛋白，可通過構(gòu)象由多亞基組合的蛋白，即通道蛋白，可通過構(gòu)象 變化產(chǎn)生跨膜通道。通道的孔徑大小制約進(jìn)出離子的種類變化產(chǎn)生跨膜通道。通道的孔徑大小制約進(jìn)出離子的種類 于速度，使離子有選擇性地作跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)，并且呈現(xiàn)飽和效于速度，使離子有選擇性地作跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)，并且呈現(xiàn)飽和效 應(yīng)。運(yùn)轉(zhuǎn)離子所需

15、能量來自質(zhì)子泵應(yīng)。運(yùn)轉(zhuǎn)離子所需能量來自質(zhì)子泵ATPATP酶，產(chǎn)生酶，產(chǎn)生PmfPmf。所所 以離子通道學(xué)說和離子載體學(xué)說共同用于解釋離子跨膜運(yùn)以離子通道學(xué)說和離子載體學(xué)說共同用于解釋離子跨膜運(yùn) 轉(zhuǎn)的主動吸收機(jī)理。轉(zhuǎn)的主動吸收機(jī)理。 類型：類型： 受膜電勢調(diào)控受膜電勢調(diào)控 受外部因素調(diào)控：光照、激素等受外部因素調(diào)控：光照、激素等 被吸收的物質(zhì)吸附于質(zhì)膜上，質(zhì)膜下陷將物質(zhì)被吸收的物質(zhì)吸附于質(zhì)膜上，質(zhì)膜下陷將物質(zhì) 包裹于細(xì)胞內(nèi)。包裹于細(xì)胞內(nèi)。 V V V V ERER C 導(dǎo)導(dǎo) 管管 表皮表皮 皮層皮層 內(nèi)皮層內(nèi)皮層木薄壁細(xì)胞木薄壁細(xì)胞 凱氏帶凱氏帶 （1）根系吸鹽的區(qū)域性）根系吸鹽的區(qū)域性 （2）

16、吸鹽與吸水的相對性）吸鹽與吸水的相對性 （3）吸鹽的選擇性）吸鹽的選擇性 （4）單鹽毒害與離子拮抗）單鹽毒害與離子拮抗 平衡溶液平衡溶液 生理中性鹽生理中性鹽 根對溶液中礦質(zhì)元素的吸收根對溶液中礦質(zhì)元素的吸收 根對吸附在根對吸附在土壤膠體上離子的吸收土壤膠體上離子的吸收 根對難溶于水的礦質(zhì)元素的吸收根對難溶于水的礦質(zhì)元素的吸收 （2）土壤通氣狀況）土壤通氣狀況 （1）土壤溫度狀況）土壤溫度狀況 （3）土壤）土壤PH狀況狀況 （4）土壤離子相互作用）土壤離子相互作用 （5）土壤溶液濃度狀況）土壤溶液濃度狀況 （6）土壤有毒物質(zhì)）土壤有毒物質(zhì) 根外追肥應(yīng)注意根外追肥應(yīng)注意 根外追肥的優(yōu)點(diǎn)根外追肥的優(yōu)點(diǎn) 根外營養(yǎng)根外營養(yǎng) 根外追肥根外追肥 礦質(zhì)元素的運(yùn)輸形式礦質(zhì)元素的運(yùn)輸形式(離子、小分子有機(jī)物離子、小分子有機(jī)物) 礦質(zhì)元素的礦質(zhì)元素的運(yùn)輸途徑運(yùn)輸途徑 礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分配與再分配礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分配與再分配 S1 S3 S2 A B S6 S5 木質(zhì)部木質(zhì)部 蠟紙蠟紙 樹皮樹皮 42K 處理處理 I S4 處理處理 II NO2- NO2 - NH 3 根根 硝酸還原酶硝酸還原酶亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶 + 2 e + 6 e- 3+ 3+ 5 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)葉（葉綠體）葉（葉綠體） (1) 還原氨基化過程：還原氨基化過程： (2) 谷酰胺合