第二章 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)課件

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)植物對(duì)礦物質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和同化，稱為礦質(zhì)營養(yǎng)（mineralnutrition）

。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第一節(jié)植物必需的礦質(zhì)元素

※一、植物體內(nèi)的元素二、植物必須的礦質(zhì)元素三、植物必須礦質(zhì)元素的生理作用四、作物缺乏礦質(zhì)元素的診斷第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)一、植物體內(nèi)的元素植物材料水分干物質(zhì)有機(jī)物灰分105°C600°C（10%—95%）（90%—95%）揮發(fā)殘留（5%—90%）礦質(zhì)元素以氧化物的形式存在于灰分中，因而，也稱為灰分元素（ashelement）。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)二、植物必需的礦質(zhì)元素

植物必需元素的三條標(biāo)準(zhǔn)是:1、不可缺少性；2、不可代替性；3、直接功能性。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)確定植物必需礦質(zhì)元素的方法

1.溶液培養(yǎng)法(solutionculturemethod)亦稱水培法（waterculturemethod）是在含有全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中栽培植物的方法；

2.砂基培養(yǎng)法（sandculturemethod）

是在洗凈的石英砂或玻璃球等中，加入全部或部分營養(yǎng)元素的溶液來栽培植物的方法。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)植物必需的礦質(zhì)元素※

1.大量元素（macroelement）或大量營養(yǎng)（macronutrient）植物對(duì)此類元素需要的量較多。

C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si。

2.微量元素（microelement）或微量營養(yǎng)（micronutrient）Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni、Na。植物需要量極微，但缺乏時(shí)植物不能正常生長(zhǎng)；若稍有過量，反而對(duì)植物有害，甚至致其死亡。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)三、植物必需礦質(zhì)元素的生理作用①結(jié)構(gòu)組分；②調(diào)節(jié)生命活動(dòng)；③電化學(xué)作用；④細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的第二信使。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)1、氮吸收方式：NH4+或NO3-

；尿素、氨基酸。生理作用：缺素癥狀：植株矮小，葉小色淡或發(fā)紅，分枝（分蘗）少，花少，籽實(shí)不飽滿，產(chǎn)量低。缺N老葉發(fā)黃枯死，新葉色淡,生長(zhǎng)矮小，根系細(xì)長(zhǎng)，分枝（蘗）減少缺NCK蘿卜缺N的植株老葉發(fā)黃缺N第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)2、磷吸收方式：H2PO4-、HPO42-生理作用：缺素癥狀：生長(zhǎng)緩慢，葉小，分枝或分蘗減少，植株矮小。葉色暗綠或呈紅色或紫色，開花期和成熟期都延遲，產(chǎn)量降低，抗性減弱。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)3、鉀吸收方式：

K+生理作用：缺素癥狀：植株莖稈柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差；葉色變黃，逐漸壞死。

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)4、硫吸收方式：SO42-生理作用：缺素癥狀：缺綠、矮化、積累花色素苷等。從成熟葉和嫩葉發(fā)起。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)5、鈣

吸收方式：Ca2+生理作用：缺素癥狀：生長(zhǎng)受抑制，嚴(yán)重時(shí)幼嫩器官（根尖、莖端）潰爛壞死。

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)6、鎂吸收方式：Mg2+生理作用：缺素癥狀：葉脈仍綠而葉脈之間變黃，有時(shí)呈紅紫色。若缺鎂嚴(yán)重，則形成褐斑壞死。

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)7、硅吸收方式：硅酸（H4SiO4）生理作用：缺素癥狀：蒸騰加快，生長(zhǎng)受阻，植物易受真菌感染和易倒伏。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)8、鐵吸收方式：

Fe3+、Fe2+生理作用：缺素癥狀：葉片葉脈間缺綠，嚴(yán)重時(shí)全株白化。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)9、錳

吸收方式：Mn2+

生理作用：缺素癥狀：葉脈間缺綠，伴隨小壞死點(diǎn)的產(chǎn)生。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)

10、硼吸收方式：H3BO3，B(OH)4-生理作用：缺素癥狀：植株中酚類化合物（如咖啡酸、綠原酸）含量過高，嫩芽和頂芽壞死，喪失頂端優(yōu)勢(shì)，分枝多。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)11、鋅吸收方式：Zn2+生理作用：缺素癥狀：植株莖部節(jié)間短，蓮叢狀，葉小且變形，葉缺綠。

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)12、銅吸收方式：Cu2+生理作用：缺素癥狀：葉黑綠，其中有壞死點(diǎn)，葉也會(huì)卷皺或畸形。缺銅過甚時(shí)，葉脫落。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)四、作物缺乏礦質(zhì)元素的診斷（一）病征診斷法缺少任何一個(gè)必需的礦質(zhì)元素都會(huì)引起特有的生理病征。（二）化學(xué)分析診斷法一般以葉片為材料來分析病株內(nèi)的化學(xué)成分，與正常植株的化學(xué)成分進(jìn)行比較。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)草莓葉片的缺素癥狀

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第二節(jié)植物細(xì)胞對(duì)礦質(zhì)元素的吸收一、生物膜二、細(xì)胞對(duì)溶質(zhì)的吸收三、液泡膜上的運(yùn)輸?shù)鞍椎诙轮参锏牡V質(zhì)營養(yǎng)一、生物膜（biomembranes）

細(xì)胞的外周膜和內(nèi)膜系統(tǒng)統(tǒng)稱為生物膜。(一)膜的特性和化學(xué)成分膜的特性：具有選擇透性（selectivepermeability）。

膜基本成分：蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類。

(二)膜的結(jié)構(gòu)流動(dòng)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)二、細(xì)胞對(duì)溶質(zhì)的吸收被動(dòng)運(yùn)輸（passivetransport）主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）擴(kuò)散（diffusion）離子通道（ionchannel）載體（carrier）離子泵（ionpump）胞飲作用（pinocytosis）是否需要能量運(yùn)輸?shù)鞍椎诙轮参锏牡V質(zhì)營養(yǎng)（一）擴(kuò)散（diffusion）1、簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simplediffusion）濃度高濃度較低的鄰近區(qū)域O2、CO2、NH3等。2、易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）又稱協(xié)助擴(kuò)散，膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通道運(yùn)輸：通道蛋白載體運(yùn)輸：載體蛋白第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)（二）離子通道（ionchannel）是細(xì)胞膜中由通道蛋白控制的孔道，控制離子通過細(xì)胞膜。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)（三）載體（carrier）載體蛋白（carrierprotein）、轉(zhuǎn)運(yùn)體（transporter）載體—物質(zhì)復(fù)合物、構(gòu)象變化。單向運(yùn)輸載體（uniportcarrier）同向運(yùn)輸器（symporter）

反向運(yùn)輸器（antiporter）第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)（四）離子泵（ionpump）膜內(nèi)在蛋白，是質(zhì)膜上的ATP酶。逆著電化學(xué)勢(shì)梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶、H+-焦磷酸酶第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)1、H+-ATP酶ATP磷酸水解酶（ATPphosphorhydrolase），簡(jiǎn)稱為ATP酶（ATPase）致電，致電泵（electrogenicpump）主動(dòng)運(yùn)輸P型、V型、F型第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)2、Ca2+-ATP酶亦稱鈣泵（calciumpump）它催化質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的ATP水解，釋放出能量，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的Ca2+泵出細(xì)胞。（Ca2+，Mg2+）-ATP酶。Ca2+/H+-ATP酶PM型（plasmamembrane）ER型（endoplasmreitculum）V型（vacuole）第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)3、H+-焦磷酸酶（pyrophosphates）位于液泡膜上的H+泵利用焦磷酸（PPi）中的自由能量（不是ATP)，主動(dòng)把H+泵入液泡內(nèi)，造成膜內(nèi)外化學(xué)勢(shì)梯度，從而使養(yǎng)分主動(dòng)跨膜運(yùn)輸。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)（五）胞飲作用(pinocytosis)細(xì)胞從外界直接攝取物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的過程，稱為胞飲作用。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)三、液泡膜上的運(yùn)輸?shù)鞍淄ǖ婪聪蜻\(yùn)輸器H+泵ABC運(yùn)輸器（ATP-bindingcassettetransporter，結(jié)合ATP盒式結(jié)構(gòu)域運(yùn)輸器）第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第三節(jié)植物體對(duì)礦質(zhì)元素的吸收※一、根部對(duì)溶液中礦質(zhì)元素的吸收過程二、根部對(duì)被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收三、影響根部吸收礦質(zhì)元素的條件四、植物地上部分對(duì)礦質(zhì)元素的吸收第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)一、根部對(duì)溶液中礦質(zhì)元素的吸收過程根尖：根毛區(qū)過程：離子吸附在根部細(xì)胞表面

交換吸附離子進(jìn)入根的內(nèi)部

質(zhì)外體途徑、共質(zhì)體途徑離子進(jìn)入導(dǎo)管或管胞被動(dòng)擴(kuò)散、主動(dòng)過程第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)二、根部對(duì)被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)三、影響根部吸收礦質(zhì)元素的條件（一）溫度（二）通氣狀況（三）溶液濃度（四）氫離子濃度(pH)第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)四、植物地上部分對(duì)礦質(zhì)元素的吸收植物地上部分也可以吸收礦物質(zhì)和小分子有機(jī)物質(zhì)，這個(gè)過程稱為根外營養(yǎng)，也稱葉片營養(yǎng)（foliarnutrition）。途徑：氣孔和表皮細(xì)胞。要保證溶液能很好吸附在葉面上。營養(yǎng)元素進(jìn)入葉片的數(shù)量與葉片的內(nèi)外因素有關(guān)。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)根外施肥的優(yōu)點(diǎn)：

補(bǔ)充營養(yǎng)。不被固定，且用量少。補(bǔ)償微量元素用量少，效果快。注：根部營養(yǎng)是作物吸取養(yǎng)分的主要形式，葉面施肥只是一種補(bǔ)充形式。第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第四節(jié)礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸和分布一、礦質(zhì)元素運(yùn)輸?shù)男问蕉?、礦質(zhì)元素長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)耐緩蕉⒌V質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分布第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)一、礦質(zhì)元素運(yùn)輸?shù)男问皆刂饕问狡渌问降被幔ㄌ於彼幔┖王０罚ㄌ於０泛凸劝滨０罚┫鯌B(tài)氮肥磷酸正磷酸有機(jī)磷化物硫硫酸根離子蛋氨酸及谷胱甘肽之類金屬離子離子狀態(tài)第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)二、礦質(zhì)元素長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)耐緩剑ㄒ唬┠举|(zhì)部運(yùn)輸——由下而上運(yùn)輸（二）韌皮部運(yùn)輸——雙向運(yùn)輸?shù)诙轮参锏牡V質(zhì)營養(yǎng)三、礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的分布離子狀態(tài)（鉀）

；不穩(wěn)定的化合物（氮、磷、鎂）

：參與循環(huán)生長(zhǎng)點(diǎn)和嫩葉等穩(wěn)定化合物（硫、鈣、鐵、錳、硼）：不能參與循環(huán)器官越老含量越大第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第五節(jié)植物對(duì)氮、硫、磷的同化一、氮的同化※二、硫酸鹽的同化三、磷酸鹽的同化第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)氮的同化（一）硝酸鹽的代謝還原（二）氨的同化（三）生物固氮

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)

（一）硝酸鹽的代謝還原

（metabolicreduction）主要存在于高等植物的根和葉子中。硝酸還原酶（nitratereductase）NO3-+NAD(P)H+H++2e-→NO2-+NAD(P)++H2O誘導(dǎo)酶（inducedenzyme）或適應(yīng)酶（adaptiveenzyme）。亞硝酸還原酶（nitritereductase）NO2-+6Fdred+8H++6e-→NH4++6Fdox+2H2O第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)（二）氨的同化

（Assimilationofamino）1、谷氨酰胺合成酶途徑

（glutaminesynthasepathway）2、谷氨酸合酶途徑

（glutamatesynthasepathway）3、谷氨酸脫氫酶途徑

（glutamatedehydrogenasepathway）4、氨基交換作用（transamination）

第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)1、谷氨酰胺合成酶

(glutaminesynthase，GS)NH4+

++H2OATPADP+PiGS

COOHCNH2CH2CH2CNH2O谷氨酸谷氨酰胺

COOHHCNH2CH2CH2C

O-O第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)2、谷氨酸合酶

(glutamatesynthase，GOGAT)

COOHHCNH2CH2CH2C

O-ONADH+H+Fdred

NAD+FdoxGOGAT+

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHHCNH2CH2CH2CNH2O

COOHHCNH2CH2CH2C

O-O+谷氨酰胺α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸+

COOHCOCH2CH2CO-Oα-酮戊二酸

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHCOCH2CH2CO-O第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)3、谷氨酸脫氫酶

(glutamatedehydrogenase)NAD(P)HNAD(P)+GDH

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHHCNH2CH2CH2C

O-ONH4+

++H2Oα-酮戊二酸谷氨酸第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)4、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

(aspartateaminotransferase，ASP-AT)

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHHCNH2CH2CH2C

O-O

COOHCOCH2CO-O

COOHHCNH2CH2C

O-OASP-AT++α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)（三）生物固氮

（biologicalnitrogenfixation）某些微生物把空氣中的游離氮固定轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，稱為生物固氮。好氣性細(xì)菌嫌氣性細(xì)菌藍(lán)藻非共生微生物（asymbioticmicroorganism）共生微生物