植物生理學(xué) 第一章 植物的水分生理

1、第一章 植物的水分生理一、名詞解釋1水分代謝 2自由水 3束縛水4擴(kuò)散 5集流 6滲透作用7水勢 8滲透勢 9壓力勢10襯質(zhì)勢 11質(zhì)外體途徑 12共質(zhì)體途徑13根壓 14蒸騰拉力 15內(nèi)聚力學(xué)說16蒸騰作用 17蒸騰速率 18蒸騰系數(shù)19蒸騰比率 20水分臨界期 21跨膜途徑二、縮寫符號(hào)翻譯1. w 2. p 3. m 4. s 5. 6. MPa 7. WUE三、填空題1植物細(xì)胞吸水方式有 、 和 。2簡單擴(kuò)散是物質(zhì)依而移動(dòng)，集流是物質(zhì)依而移動(dòng)，而滲透作用是物質(zhì)依而移動(dòng)。3植物散失水分的方式有 和 。4植物細(xì)胞內(nèi)水分存在的狀態(tài)有 和 。5細(xì)胞質(zhì)含水較多呈狀態(tài)，含水較少呈狀態(tài)。6自由水/束縛

2、水比值越大，則代謝 ；其比值越小，則植物的抗逆性 。7一個(gè)典型細(xì)胞的水勢等于 ；具有液泡的細(xì)胞的水勢等于 ；干種子細(xì)胞的水勢等于 。8形成液泡后，細(xì)胞主要靠 吸水。9風(fēng)干種子的萌發(fā)吸水主要靠 。10溶液的水勢就是溶液的 。11溶液的滲透勢決定于溶液中 。12在細(xì)胞初始質(zhì)壁分離時(shí)，細(xì)胞的水勢等于 ，壓力勢等于 。13當(dāng)細(xì)胞吸水達(dá)到飽和時(shí)，細(xì)胞的水勢等于 ，滲透勢與壓力勢絕對(duì)值 。14相鄰兩細(xì)胞間水分的移動(dòng)方向，決定于兩細(xì)胞間的 。15植物根系吸水方式有： 和 。16證明根壓存在的證據(jù)有 和 。17葉片的蒸騰作用有兩種方式： 和 。18某植物制造10克干物質(zhì)需消耗5公斤水，其蒸騰系數(shù) 。19小麥的

3、第一個(gè)水分臨界期是 ，第二個(gè)水分臨界期是 。20常用的蒸騰作用的指標(biāo)有 、 和 。21影響氣孔開閉的因子主要有 、 和 。22影響蒸騰作用的環(huán)境因子主要是 、 、 和 。23 田間一次施肥過多，作物變得枯萎發(fā)黃，俗稱，其原因是土壤溶液水勢于作物體的水勢，引起水分外滲。24可以較靈敏地反映出植物的水分狀況的生理指標(biāo)有 、 、 和 。25近年來出現(xiàn)的新型的灌溉方式有 、 和 。四、選擇題1植物的根系結(jié)構(gòu)中，共質(zhì)體是指（ ）。A.原生質(zhì) B.胞間連絲 C.細(xì)胞壁 D.導(dǎo)管和管胞2一般而言，進(jìn)入冬季越冬作物組織內(nèi)自由水/束縛水的比值：（ ） A.升高 B.降低 C.不變 D.無規(guī)律3有一個(gè)充分為水飽和

4、的細(xì)胞，將其放入比細(xì)胞液濃度低10倍的溶液中，則細(xì)胞體積：（ ） A.變大 B.變小 C.不變 D.可能變小，也可能不變4水勢單位用帕(Pa)表示，一般用兆帕(MPa)，兩者關(guān)系為（ ） A. 1MPal06Pa B. 1MPa105Pa C. 1Pa106MPa D. 1Pa105Mpa5已形成液泡的細(xì)胞，其襯質(zhì)勢通常省略不計(jì)，其原因是：（ ） A.初質(zhì)勢很低 B.襯質(zhì)勢不存在 C.襯質(zhì)勢很高，絕對(duì)值很小 D.襯質(zhì)勢很低，絕對(duì)值很小6充分浸泡大豆和水稻子粒,結(jié)果大豆種子膨脹的體積比水稻的大，原因主要是大豆種子（ ）。 A.原有的含水量比水稻的小 B.種皮具有效強(qiáng)的滲透吸水能力 C.含蛋白質(zhì)較

5、多，親水性較強(qiáng) D.含糖類較多，細(xì)胞液濃度大7將一個(gè)細(xì)胞放入與其滲透勢相等的外界溶液中，則細(xì)胞（ ） A.吸水 B.失水 C.既不吸水也不失水 D.既可能失水也可能保持平衡 8. 在土壤水分充足的條件下，一般植物的葉片的水勢為( ) A.-0.20.8 Mpa B.28 Mpa C.-0.020.08 Mpa D.0.20.8 MPa9作為確定灌溉時(shí)期的灌溉生理指標(biāo)有：( ) A.葉片水勢 B.細(xì)胞汁液濃度 C.滲透勢 D.氣孔開度10蒸騰作用快慢，主要決定于（ ） A.葉內(nèi)外蒸汽壓差大小 B.氣孔開度 C.葉面積大小 D.葉片形狀11保衛(wèi)細(xì)胞的水勢變化與下列無機(jī)離子有關(guān)（ ） A.Ca2+

6、B.K+ C.Cu2+ D.Mg2+12.保衛(wèi)細(xì)胞的水勢變化與下列有機(jī)物質(zhì)有關(guān)（ ）。 A.丙酮酸 B.脂肪酸 C.蘋果酸 D.草酸乙酸 13. 調(diào)節(jié)植物葉片氣孔運(yùn)動(dòng)的主要因素是 ( ) A.光照 B.溫度 C.氧氣 D.二氧化碳14根部吸水主要在根尖進(jìn)行，吸水能力最大的是（ ） A.分生區(qū) B.伸長區(qū) C.根毛區(qū) D.根冠15土壤通氣不良使根系吸水量減少的原因是（ ） A.缺乏氧氣 B.水分不足 C.水分太多 D.CO2濃度過高16. 植物體內(nèi)水分長距離運(yùn)輸?shù)耐緩绞?( ) A.篩管和伴胞B.導(dǎo)管和管胞C.通道細(xì)胞 D.胞間連絲 17. 植物體內(nèi)水分向上運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力有 ( )A.大氣溫度 B.

7、蒸騰拉力 C. 水柱張力 D. 根壓18土壤溫度過高對(duì)根系吸水不利，因?yàn)楦邷貢?huì)（ ） A.加強(qiáng)根的老化 B.使酶鈍化 C.使生長素減少 D.原生質(zhì)粘度增加五、是非判斷題1影響植物正常生理活動(dòng)的不僅是含水量的多少，而且還與水分存在的狀態(tài)有密切關(guān)系。（）2在植物生理學(xué)中被普遍采用的水勢定義是水的化學(xué)勢差。（ ）3植物細(xì)胞壁可看作是半透膜。( ）41mol蔗糖溶液和1molNaCl溶液的滲透勢是相同的。（ ）5植物細(xì)胞吸水方式有主動(dòng)吸收和被動(dòng)吸水。（ ）6水分在細(xì)胞水平移動(dòng)時(shí)或在高度相差不大時(shí)，與滲透勢和壓力勢相比，重力勢通常省略不計(jì)。( )7在細(xì)胞初始質(zhì)壁分離時(shí)，細(xì)胞水勢等于壓力勢。（ ）8在細(xì)胞

8、為水充分飽和時(shí)，細(xì)胞的滲透勢為零。（ ）9把一個(gè)細(xì)胞放入某溶液中體積不變，說明該細(xì)胞液的濃度與此溶液的濃度相等（ ）。10蒸騰效率高的植物，一定是蒸騰量小的植物。（ ）11蒸騰作用與物理學(xué)上的蒸發(fā)不同，因?yàn)檎趄v過程還受植物結(jié)構(gòu)和氣孔行為的調(diào)節(jié)。（ ）12空氣相對(duì)濕度增大，空氣蒸汽壓增大，蒸騰加強(qiáng)。（ ）13低濃度CO2促進(jìn)氣孔關(guān)閉，高濃度CO2促進(jìn)氣孔迅速張開。（ ）14糖、蘋果酸和K+、Cl-進(jìn)入液泡，使保衛(wèi)細(xì)胞壓力勢下降，吸水膨脹，氣孔張開。（ ）15高大喬木水分上升的主要?jiǎng)恿κ歉鶋?。?）16水分集流與溶質(zhì)濃度梯度有關(guān)。（ ） 17. 植物輕度缺水時(shí)，光合作用尚未受影響，但生長已受抑制。

9、( )18. 當(dāng)細(xì)胞吸水達(dá)到飽和時(shí)，滲透勢與壓力勢相等。( )19. 當(dāng)葉片劇烈蒸騰時(shí)，細(xì)腦失水，但并不產(chǎn)生質(zhì)壁分離，壓力勢變?yōu)樨?fù)值，水勢低于滲透勢。( )20. 作物一定時(shí)期缺水并不一定會(huì)降低產(chǎn)量，還可能對(duì)作物增產(chǎn)更為有利。( )六、問答題1植物體內(nèi)水分的存在狀態(tài)與代謝活動(dòng)的關(guān)系如何？2簡述蒸騰作用的部位及其生理意義？3水分從被植物吸收到蒸騰到體外，需要經(jīng)過哪些途徑？4試述植物根系吸收水分的方式與動(dòng)力。5內(nèi)聚力學(xué)說的主要內(nèi)容是什么？6簡述影響根系吸水的外界條件？7若施肥不當(dāng)，易產(chǎn)生“燒苗”現(xiàn)象，原因是什么？8. 試述水分的生理生態(tài)作用。9. 氣孔開關(guān)機(jī)理假說有哪些？并加以說明。10. 試述外

10、部因子對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)的影響。11. 蒸騰作用的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)？為什么?12. 合理灌溉增產(chǎn)的原因是什么？習(xí) 題 解 答一、名詞解釋 1. 水分代謝：植物對(duì)水分的吸收、運(yùn)輸、利用和散失的過程。2. 自由水：距離膠粒較遠(yuǎn)而可以自由流動(dòng)的水分。3. 束縛水：靠近膠粒而被膠粒所束縛，不易自由流動(dòng)的水分。4. 擴(kuò)散：是指分子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)所造成的物質(zhì)順著濃度梯度從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域移動(dòng)，適于水分短距離的(如細(xì)胞間)遷徒。5. 集流：指液體中成群的原子或分子(如組成水溶液的各種物質(zhì)的分子)在壓力梯度作用下共同移動(dòng)的現(xiàn)象。例如，水分在木質(zhì)部中遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸。6. 滲透作用：水分從水勢高的系統(tǒng)通過半透膜向

11、水勢低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象。7. 水勢：每偏摩爾體積水的化學(xué)勢差。符號(hào)：w8. 滲透勢：由于溶液中溶質(zhì)顆粒的存在而引起的水勢降低值（）。用負(fù)值表示。亦稱溶質(zhì)勢（s）。9. 壓力勢：由于細(xì)胞壁壓力的存在而增大的水勢值（p）。一般為正值。始質(zhì)壁分離時(shí)，p為0；劇烈蒸騰時(shí)，p會(huì)呈負(fù)值。10. 襯質(zhì)勢：:由于細(xì)胞膠體物質(zhì)親水性和毛細(xì)管對(duì)自由水的束縛而引起的水勢降低值，以負(fù)值表示。符號(hào)：m12. 共質(zhì)體途徑：是指水分從一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)經(jīng)過胞間連絲，移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，形成一個(gè)細(xì)胞質(zhì)的連續(xù)體，水分在共質(zhì)體中移動(dòng)阻力大，速度較慢。11. 質(zhì)外體途徑：指水分通過沒有細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)外體的移動(dòng)，水分在質(zhì)外體中移動(dòng)阻

12、力小，速度快。13. 根壓：植物根部的生理活動(dòng)使液流從根部上升的壓力。14. 蒸騰拉力：由于蒸騰作用產(chǎn)生的一系列水勢梯度使導(dǎo)管中水分上升的力量。15. 內(nèi)聚力學(xué)說：又稱蒸騰流一內(nèi)聚力張力學(xué)說。即以水分的內(nèi)聚力來解釋水分沿導(dǎo)管上升的原因的學(xué)說。16. 蒸騰作用：水分以氣體狀態(tài)通過植物體表面從體內(nèi)散失到體外的現(xiàn)象。17. 蒸騰速率：又稱蒸騰強(qiáng)度，指植物在單位時(shí)間內(nèi)，單位葉面積通過蒸騰作用而散失的水分量。（g/dm2h）18. 蒸騰比率：植物每消耗1kg水時(shí)所形成的干物質(zhì)重量（g）。19. 蒸騰系數(shù)：植物制造1g干物質(zhì)所需消耗的水分量（g）。又稱為需水量，是蒸騰比率的倒數(shù)。20. 水分臨界期：植物對(duì)

13、水分缺乏最敏感的時(shí)期。一般為花粉母細(xì)胞四分體形成期。21. 跨膜途徑：水分從一個(gè)細(xì)胞移動(dòng)到另一個(gè)細(xì)胞，要兩次通過質(zhì)膜，還要通過液泡膜。二、縮寫符號(hào)翻譯1. W水勢 2. p壓力勢 3. m襯質(zhì)勢 4. s溶質(zhì)勢5. 滲透勢 6. MPa兆帕 7. WUE蒸騰效率 三、填空題1. 擴(kuò)散；集流；滲透作用2. 濃度梯度；壓力梯度；濃度梯度和壓力梯度3. 蒸騰作用；吐水4自由水；束縛水5. 溶膠；凝膠6. 越旺盛；越強(qiáng)7. +p+m；+p；m8. 滲透作用9. 吸脹作用10. 滲透勢11. 溶質(zhì)顆?？倲?shù)12. 滲透勢；零13. 零；相等14. 水勢差異15. 主動(dòng)吸水；被動(dòng)吸水16. 吐水；傷流17.

14、 角質(zhì)蒸騰；氣孔蒸騰18. 50019. 孕穗期；灌漿始期乳熟末期20. 蒸騰速率；蒸騰比率；蒸騰系數(shù)21. 光；空氣相對(duì)濕度；溫度；CO2濃度22. 光；溫度；CO2 濃度23. 燒苗現(xiàn)象；低于24. 葉片相對(duì)含水量；葉片滲透勢；水勢；氣孔阻力或開度25. 精確灌溉；調(diào)虧灌溉；控制性分根區(qū)交替灌溉四、選擇題1.A 2.B 3.B 4.A 5.C6.C 7.D 8.A 9.A,B,C,D 10.A,B,C11.B 12.C 13.A,B,D 14.C 15.A,D16.B 17.B,D 18.A,B五、是非判斷題1-5 6-10 11-15 16-20 六、簡答題1植物體內(nèi)水分的存在狀態(tài)與代謝

15、活動(dòng)的關(guān)系如何？植物體中水分的存在狀態(tài)與代謝關(guān)系極為密切，并且與抗性有關(guān)。一般來說，束縛水不參與植物的代謝反應(yīng)，在植物某些細(xì)胞和器官主要含束縛水時(shí)，則其代謝活動(dòng)非常微弱，如越冬植物的休眠芽和干燥種子，僅以極弱的代謝維持生命活動(dòng)，但其抗性卻明顯增強(qiáng)，能渡過不良的逆境條件。而自由水主要參與植物體內(nèi)的各種代謝反應(yīng)，含量多少還影響代謝強(qiáng)度，含量越高，代謝越旺盛。因此常以自由水/束縛水比值作為衡量植物代謝強(qiáng)弱和抗性的生理指標(biāo)之一。2簡述蒸騰作用的部位及其生理意義？ 部位：幼小植物全部表面；皮孔蒸騰；角質(zhì)蒸騰；氣孔蒸騰。意義：（1）是植物對(duì)水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?。?）促進(jìn)植物對(duì)礦物質(zhì)和有機(jī)物的吸收及其

16、在植物體內(nèi)的運(yùn)輸。（3）能夠降低葉片的溫度，以免灼傷。3土壤通氣不良造成的根系吸水困難的原因是什么？主要原因有：（1）根系環(huán)境內(nèi)O2缺乏，CO2積累，呼吸作用受到抑制，影響根系吸水。（2）長期缺O(jiān)2 條件下根進(jìn)行無O2呼吸，產(chǎn)生并積累較多的乙醇，使根系中毒受傷。（3）土壤處于還原狀態(tài)，加之土壤微生物的活動(dòng)，產(chǎn)生一些有毒物質(zhì)，造成“黑根”或“爛根”。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕耘田、排水曬田等措施就是為了增加土壤的透氣性。4試述植物根系吸收水分的方式與動(dòng)力。水分上運(yùn)的動(dòng)力有二，根壓和蒸騰拉力。關(guān)于根壓產(chǎn)生的原因目前認(rèn)為，土壤溶液沿質(zhì)外體向內(nèi)擴(kuò)散，其中的離子則通過依賴于細(xì)胞代謝活動(dòng)的主動(dòng)吸收進(jìn)入共質(zhì)體中，這些

17、離子通過連續(xù)的共質(zhì)體進(jìn)入中柱活細(xì)胞，然后釋放導(dǎo)管中，引起離子積累。其結(jié)果是，內(nèi)皮層以內(nèi)的質(zhì)外體滲透勢低，而內(nèi)皮層以外的質(zhì)外體滲透勢高，水分通過滲透作用透過內(nèi)皮層細(xì)胞到達(dá)導(dǎo)管內(nèi)，這樣在中柱內(nèi)就產(chǎn)生了一種靜水壓力，這就是根壓。當(dāng)植物進(jìn)行蒸騰時(shí)，水便從氣孔蒸騰到大氣中，失水的細(xì)胞便向水勢較高的葉肉細(xì)胞吸水，如此傳遞，接近葉脈導(dǎo)管的細(xì)胞向葉脈導(dǎo)管、莖導(dǎo)管、根導(dǎo)管和根部吸水。這樣便產(chǎn)生了一個(gè)由低到高的水勢梯度，使根系再向土壤吸水。這種因蒸騰作用所產(chǎn)生的吸水力量，叫做蒸騰拉力。5禾谷類作物的水分臨界期在什么時(shí)期？為什么？禾谷類作物有2個(gè)水分臨界期，一個(gè)在孕穗期，即花粉母細(xì)胞四分體到花粉粒形成階段。因?yàn)榇穗A

18、段小穗正在分化，莖、葉、穗迅速發(fā)育，葉面積快速擴(kuò)大，代謝較旺盛，耗水量最多，若缺水，小穗發(fā)育不良、植株矮小、產(chǎn)量低。另一個(gè)是在開始灌漿到乳熟末期。此時(shí)主要進(jìn)行光合產(chǎn)物的運(yùn)輸與分配，若缺水，有機(jī)物運(yùn)輸受阻，造成灌漿困難，功能葉早衰，籽粒瘦小，產(chǎn)量低。6土壤溫度過低為什么對(duì)根系吸水不利？原生質(zhì)粘度增大，水不易透過生活組織，植物吸水減弱。水分運(yùn)動(dòng)減慢，滲透作用降低。根系生長受抑，吸收面積減少。根系呼吸速率降低，主動(dòng)吸水減弱。7若施肥不當(dāng)，易產(chǎn)生“燒苗”現(xiàn)象，原因是什么？ 一般土壤溶液的水勢都高于根細(xì)胞水勢，根系順利吸水。若施肥太多或過于集中，會(huì)造成土壤溶液水勢低于根細(xì)胞水勢，根系不但不能吸水還會(huì)喪失

19、水分，故引起“燒苗”現(xiàn)象。8. 試述水分的生理生態(tài)作用。（1）水是細(xì)胞原生質(zhì)的主要組成成分；（2）水分是重要代謝過程的反應(yīng)物質(zhì)和產(chǎn)物；（3）細(xì)胞分裂及伸長都需要水分；（4）水分是植物對(duì)物質(zhì)吸收和運(yùn)輸及生化反應(yīng)的一種良好溶劑；（5）水分能使植物保持固有的姿態(tài)，有利于光合和傳粉;（6）可以通過水的理化特性以調(diào)節(jié)植物周圍的大氣濕度、溫度等。對(duì)維持植物體溫穩(wěn)定也有重要作用。9. 氣孔開關(guān)機(jī)理假說有哪些？并加以說明。（1）淀粉糖變化學(xué)說：在光照下保衛(wèi)細(xì)胞進(jìn)行光合作用合成可溶性糖。 另外由于光合作用消耗CO2使保衛(wèi)細(xì)胞pH值升高， 淀粉磷酸化酶水解細(xì)胞中淀粉形成可溶性糖，細(xì)胞水勢下降。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞水勢低于周

20、圍的細(xì)胞水勢時(shí)，便吸水迫使氣孔張開，在暗中光合作用停止，情況與上述相反，氣孔關(guān)閉。 （2）K+積累學(xué)說：在光照下，保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上具有光活化H+泵ATP酶，分解光合磷酸化產(chǎn)生的ATP并將H+分泌到細(xì)胞壁，同時(shí)將外面的K+通過膜上的內(nèi)流鉀通道吸收到細(xì)胞中來，Cl-也伴隨著K+進(jìn)入，Cl-與蘋果酸負(fù)離子平衡K+電性。 保衛(wèi)細(xì)胞中積累較多的K+、Cl-和蘋果酸，降低水勢而吸水，氣孔就張開，反之，則氣孔關(guān)閉。 （3）蘋果酸代謝學(xué)說：在光下保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)的CO2被利用，pH值就上升（8.08.5），從而活化PEPC，剩余的CO2就轉(zhuǎn)變成重碳酸鹽（HCO-3），PEP與HCO3-作用形成草酰乙酸，然后還原成蘋果

21、酸，蘋果酸解離為2H+和蘋果酸根，在H+K+泵驅(qū)使下，K+與H+交換，K+進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞，Cl也伴隨進(jìn)入與蘋果酸負(fù)離子一起平衡K+電性。 同時(shí)蘋果酸也可作為滲透調(diào)節(jié)物與K+、 Cl共同降低保衛(wèi)細(xì)胞的水勢。保衛(wèi)細(xì)胞吸水，氣孔打開。反之，氣孔關(guān)閉。10. 試述外部因子對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)的影響。CO2：葉片內(nèi)低CO2分壓，可使氣孔打開，高CO2分壓，使氣孔關(guān)閉。光：一般情況下，光照使氣孔打開，黑暗使氣孔關(guān)閉，但CAM植物則相反。 另外，光質(zhì)對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)的影響與對(duì)光合作用的影響相似，即藍(lán)光和紅光最有效。溫度：氣孔開度一般隨溫度上升而增大，25以上氣孔開度最大，但3035會(huì)引起氣孔開度減小，低溫下氣孔關(guān)閉。水分：葉水勢下降時(shí)