第四節(jié)礦質(zhì)代謝

第四節(jié)礦質(zhì)代謝第一節(jié)植物的必需元素及生理作用

Section1physiologicalfunctionsofmineralelements一、植物體內(nèi)的元素

Elementsinplants小部分氮大部分硫全部的磷全部的金屬元素植物體水分10~95%干物質(zhì)5~90%C、H、O、N以氣體形式散失如CO2，CO，N2，水蒸汽，NH3，氮的氧化物等，小部分的硫以H2S和SO2的形式散失揮發(fā)部分灰分元素有機(jī)物90%無機(jī)物10%燃燒除N以外，灰分元素都是地球巖石的組分，是由巖石風(fēng)化產(chǎn)生的，因此稱為礦質(zhì)元素。植物的灰分含量變化很大，因植物類型，器官，年齡和生長環(huán)境而變化。目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)100多種元素，其中植物體內(nèi)含有70多種。這些元素都是植物必需的嗎？二、植物必需元素的標(biāo)準(zhǔn)及方法Standardsforessentialmineralelements1、缺乏該元素，植物生育發(fā)生障礙2、除去該元素，表現(xiàn)出可預(yù)防和恢復(fù)的專一缺乏癥；3、該元素在植物營養(yǎng)上表現(xiàn)直接的效果。（一）植物必需元素的標(biāo)準(zhǔn)確定植物必需元素常用的方法是水培法和砂培法水培法，也稱為溶液培養(yǎng)法，指在含有植物全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中培養(yǎng)植物。均衡的含有全部營養(yǎng)元素能夠滿足植物正常生長發(fā)育的需要的溶液叫做完全培養(yǎng)液或平衡溶液。土壤溶液基本上屬于平衡溶液。缺少某種元素，含有部分營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液，稱為缺素培養(yǎng)液。（二）植物必需元素的確定方法砂培法，也稱為砂基培養(yǎng)法，就是在水培法溶液中加入石英砂、蛭石，或玻璃球等來支撐植物，支撐物本身不向植物提供營養(yǎng)。在確定植物必需元素時，將植物培養(yǎng)在缺素溶液中，與培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液中的植物進(jìn)行比較。缺素培養(yǎng)根據(jù)植物必需元素的標(biāo)準(zhǔn)，目前確定19種元素對植物生活是必需的。C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Si、Fe、Mn、Cu、Na、Zn、B、Mo、Cl、Ni。除C、H、O、N外，其它１５種都是礦質(zhì)元素。（三）植物必需元素的種類根據(jù)必需元素在植物體內(nèi)的存在數(shù)量，又分為兩類，大量元素和微量元素。在植物體內(nèi)含量超過干重千分之一的元素稱為大量元素，大量元素有10種，C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Si。在植物體內(nèi)含量低于干重的萬分之一的元素稱為微量元素，微量元素有9種，F(xiàn)e、Mn、Cu、Na、Zn、B、Mo、Cl、Ni。微量元素在植物體內(nèi)的含量很低，但稍有缺乏就會影響植物的發(fā)育，然而微量元素過多，也會對植物產(chǎn)生毒害。三、植物必需的礦質(zhì)元素的生理作用（一）生理作用l、結(jié)構(gòu)作用2、催化作用3、電化學(xué)作用（二）各元素的生理作用大量元素：（Macroelement）(10種):N、P、K、S、Ca、Mg、Si

微量元素(Microelement)〔9種）:Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、NaFigure2.Nitrogendeficiencysymptoms缺氮癥狀NitrogenDeficiencies:Yellowcolorationina‘V’shapedpattern

缺氮的癥狀PhosphorousDeficiencies:Purplecolorationoflowerleaves

葉片缺磷癥狀Yellowandbrowncolorationofleafmargins

PotassiumDeficiencies:缺鉀：葉緣變黃和棕色

TypicalKdeficiencysymptomsforrice(California)水稻典型的缺鉀癥狀Potassiumdeficiencysymptomsincorn玉米缺鉀的癥狀FoliarsymptomsofmagnesiumdeficiencyonVine葡萄缺鎂葉片癥狀FoliarsymptomsforMgdeficiencyonyoungappletree蘋果幼樹缺鎂的葉片癥狀GingerplantinTaiwanshowingtypicalsymptomsofirondeficiencyintheyoungleaves,whicharelightyellowtopalegreenincolor生姜的缺鐵癥狀Yellowcolorationinbroadbands

ZincDeficiencies:玉米的缺鋅癥狀Cudeficiencysymptoms

缺銅的癥狀：缺鉬癥狀Foliarsymptomsofchloridedeficiencyforwheat小麥缺氯的葉片癥狀四、作物缺乏礦質(zhì)元素的診斷

1、化學(xué)分析診斷法2、病癥診斷法3、加入診斷法第二節(jié)植物細(xì)胞對礦質(zhì)元素的吸收

一、生物膜l、膜的特性和化學(xué)成分特性：選擇透過性成分：蛋白質(zhì)（內(nèi)在蛋白、外在蛋白）、脂質(zhì)（磷脂、糖脂、硫脂、固醇類）、糖類等（小量的多糖，微量的核酸，微量的金屬離子和水分）2、膜的結(jié)構(gòu)流動鑲嵌模型

二、細(xì)胞吸收溶質(zhì)的方式和機(jī)理

（一）、單離子通道運(yùn)輸（二）、載體運(yùn)輸（單離子載體運(yùn)輸，同、反向載體運(yùn)輸）（三）、離子泵運(yùn)輸（四）、胞飲作用

運(yùn)輸?shù)鞍椎谌?jié)植物對礦質(zhì)元素的吸收

一、植物吸收礦質(zhì)元素的特點(diǎn)（一）、對鹽分和水分的相對吸收鹽分和水分兩者被植物吸收是相對的，既有關(guān)，又無關(guān)。植物的吸水量和吸鹽量之間不存在依賴關(guān)系。（二）、離子的選擇吸收1、對同一溶液中不同離子吸收的差異2、對同一鹽的陰陽離子吸收的差異（不同性質(zhì)的生理性鹽的列表對比）〔三）單鹽毒害和離子對抗1、單鹽毒害（toxicityofsinglesalt)2、離子對杭（ionantagonism）3、平衡溶液（balaneedsolution)1、單鹽毒害（toxicityofsinglesalt)溶液中只有一種離子對植物起有害作用．2、離子對杭（ionantagonism）在發(fā)生單鹽毒害的溶液中，若再加入其他金屬離子，即能減弱這種單鹽毒害，離子間的這種作用稱離子對抗．3、平衡溶液（balaneedsolution)含有多種礦質(zhì)元素，對植物的生長有良好的作用而無毒害的溶液〔三）單鹽毒害和離子對抗二、根部對濃液中的礦質(zhì)元素的吸收過程

（一）離子吸附在根部細(xì)胞表面（二）離子進(jìn)入根部內(nèi)部具體過程：*離子吸附在根部細(xì)胞的表面（交換吸附）*離子進(jìn)入根皮層（質(zhì)外體或共質(zhì)體途徑）*離子進(jìn)入胞間連絲進(jìn)入中柱*離子進(jìn)入導(dǎo)管或管胞

三、根部對被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收C02+H20一H2C03——H++HC03–四、影響根部吸收礦物質(zhì)的條件1、溫度2、通氣狀況3、溶液濃度4、氫離子濃度五、植物地上部分對礦質(zhì)元素的吸收1、葉片營養(yǎng)（foliarnutrition)2、根外追肥的優(yōu)點(diǎn)第四節(jié)無機(jī)養(yǎng)料的同化

一、硝酸鹽的代謝還原

二、氨的同化

1、還原氨基化

2、氨基交換作用

3、氨甲酰磷酸的生成

4、酰氨的生成

四、硫酸鹽的同化1、硫酸根離子的活化

2、硫酸根離子的進(jìn)一步活化：3、活化硫酸鹽進(jìn)一步被還原：

五、磷酸鹽的同化

磷酸鹽大多數(shù)細(xì)胞中都是通過氧化磷酸化同化為ATP第五節(jié)礦物在植物體內(nèi)的運(yùn)輸

一、礦物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男问?、途徑和速度l、形式：

N：氨基酸、酰胺和硝酸P：正磷酸S：硫酸根離子金屬：金屬離子2、途徑：

上行運(yùn)輸以木質(zhì)部為主下行運(yùn)輸以韌皮部為主3、速度：3