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1、植物的矿质营养最新第1页，共114页，编辑于2022年，星期一教学目标教学目标 掌掌握握植植物物必必需需的的矿矿质质元元素素及及其其主主要要生生理理生生化作用；化作用；掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影响因素；及影响因素；了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特点；的特点；了解矿物质在植物体内运输特点；了解矿物质在植物体内运输特点；弄清作物合理施肥的生理基础。弄清作物合理施肥的生理基础。第2页，共114页，编辑于2022年，星期一1699年，英国Woodward雨水雨水河水河水土浸提液土浸提液泉水泉水 薄荷薄荷土浸提
2、液中土浸提液中生长最好生长最好构成植物体的不仅有水，还有构成植物体的不仅有水，还有土壤中一些特殊物质。土壤中一些特殊物质。第3页，共114页，编辑于2022年，星期一1840年德国化学家李比希矿质营养学说 植物生长所需的无机植物生长所需的无机营养来自土壤。营养来自土壤。第4页，共114页，编辑于2022年，星期一1860年德国植物生理学家J.Sachs和W.knop已知成分的无机盐溶液培养植物培养植物成功植物营养的根本性质(无机营养型)第5页，共114页，编辑于2022年，星期一第6页，共114页，编辑于2022年，星期一第7页，共114页，编辑于2022年，星期一第8页，共114页，编辑于2
3、022年，星期一第9页，共114页，编辑于2022年，星期一第10页，共114页，编辑于2022年，星期一第一节植物必需的矿质元素第一节植物必需的矿质元素第二节植物细胞对矿质元素的吸收第二节植物细胞对矿质元素的吸收第三节第三节 根系对矿质元素的吸收根系对矿质元素的吸收第四节矿质元素在植物体内的运输和分布第四节矿质元素在植物体内的运输和分布第五节第五节植物对氮、硫、磷的同化植物对氮、硫、磷的同化第六节合理施肥的生理基础第六节合理施肥的生理基础第11页，共114页，编辑于2022年，星期一一、植物体内的元素矿质元素矿质元素(mineral elements)植物：植物：水分水分 10%95%干物质
4、干物质 5%90%有机物有机物 90%95%挥发挥发无机物无机物5%10%灰分灰分第一节第一节 植物必需的矿质元素植物必需的矿质元素第12页，共114页，编辑于2022年，星期一矿质元素与非矿质元素矿质元素与非矿质元素1 1）矿质元素矿质元素：将植物烘干并充分燃烧后，余下一：将植物烘干并充分燃烧后，余下一些不能挥发的残烬称为灰分，而以氧化物形式存些不能挥发的残烬称为灰分，而以氧化物形式存在于灰分中的元素称为在于灰分中的元素称为灰分元素灰分元素或或矿质元素矿质元素。2 2）非矿质元素非矿质元素：燃烧时以气态形式散失到空气中：燃烧时以气态形式散失到空气中的元素，如的元素，如C C、H H、OO、N
5、N、S S等）。等）。第13页，共114页，编辑于2022年，星期一二、植物必需的矿质元素和确定方法(一)、植物的必需矿质元素对于植物的正常生长发育是必要的，在其完全缺乏时，不能完成生活史；三个条件：三个条件：不可缺少性第14页，共114页，编辑于2022年，星期一作用专一性，在其缺乏时产生特殊缺素症，只有加入该元素才能是植物恢复正常。在植物的营养生理上起直接作用。不可替代性直接功能性第15页，共114页，编辑于2022年，星期一大量元素（大量元素（macroelements）：）：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Si微量元素（微量元素（micro nutrients）：）：Fe、Cl
6、、Mn、B、Na、Zn、Cu、Mo、Ni目前认为符合必需元素标准的有19种。在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之一以上的元素。在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之一以上的元素。植物体内含量甚微，稍多即会发生毒害的元素植物体内含量甚微，稍多即会发生毒害的元素第16页，共114页，编辑于2022年，星期一高等植物中必需元素的有效浓度高等植物中必需元素的有效浓度大量元素大量元素%干重干重微量元素微量元素%干重干重C45 O45Cl0.01H6Fe0.01N1.5Mn0.005K1.0B0.002Ca0.5Zn0.002Mg0.2Cu0.0001P0.2Mo0.0001S0.1第17页，共11
7、4页，编辑于2022年，星期一三、三、必需矿质元素的主要生理生化作用必需矿质元素的主要生理生化作用 A A）是细胞结构物质的组成成分。是细胞结构物质的组成成分。B B）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。C C）起起电电化化学学作作用用，即即离离子子浓浓度度的的平平衡衡、胶胶体体的的稳稳定和电荷中和等。定和电荷中和等。d)d)作为细胞信号转导的第二信使作为细胞信号转导的第二信使第18页，共114页，编辑于2022年，星期一 当一种必需元素供应不足时，会造成当一种必需元素供应不足时，会造成代谢的紊乱，并进而产生植物外观上可见代谢的紊乱，并进而产生植物外观上
8、可见的一些症状，称为的一些症状，称为营养缺乏症营养缺乏症(nutrient dificiency symptom)或缺素症。或缺素症。第19页，共114页，编辑于2022年，星期一N、P、K、Ca、Fe、Zn、S、Ni(二二)、生理作用、生理作用第20页，共114页，编辑于2022年，星期一1.1.氮的主要生理作用氮的主要生理作用根系吸收形式根系吸收形式NO-3NH+4有机态氮有机态氮细胞质、细胞核、细胞壁细胞质、细胞核、细胞壁核酸、磷酯、叶绿素、辅酶、某些植物核酸、磷酯、叶绿素、辅酶、某些植物激素、维生素、生物碱等；激素、维生素、生物碱等；生命元素生命元素第21页，共114页，编辑于2022
9、年，星期一N过多过多叶色深绿，营养体徒长，抗逆能力差。叶菜，多施N肥。N过少过少植株小，叶色淡，籽粒不饱满，产量低。N移动性大，移动性大，可重复利用。可重复利用。第22页，共114页，编辑于2022年，星期一第23页，共114页，编辑于2022年，星期一2.2.磷的主要生理作用磷的主要生理作用根系吸收形式H2PO4-；HPO42-植物体中磷的分布不均匀植物体中磷的分布不均匀根茎的生长点、果实、种子根茎的生长点、果实、种子缺磷，植物的全部代谢活动都不能正常进行。细胞质、细胞核细胞质、细胞核核苷酸核苷酸糖类代谢、蛋白质代谢、糖类代谢、蛋白质代谢、脂肪代谢脂肪代谢第24页，共114页，编辑于2022
10、年，星期一缺磷缺磷细胞分裂细胞分裂生长缓慢，叶小，生长缓慢，叶小，分枝、分蘖少；分枝、分蘖少；植株矮小植株矮小;产量低；抗性弱产量低；抗性弱蛋白质合成受阻，新的细胞蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成少质和细胞核形成少叶色暗绿，有些叶子的颜色呈叶色暗绿，有些叶子的颜色呈红色或紫色红色或紫色由于糖分运输受阻，叶片中积累大量由于糖分运输受阻，叶片中积累大量糖分，易形成花色素苷糖分，易形成花色素苷第25页，共114页，编辑于2022年，星期一第26页，共114页，编辑于2022年，星期一3.3.钾的主要生理作用钾的主要生理作用根吸收的形式K+（1）提高原生质水合程度，）提高原生质水合程度，增强细胞
11、增强细胞保水能力，利于抗旱。保水能力，利于抗旱。（2）约）约60多种酶的活化剂。如丙酮酸磷多种酶的活化剂。如丙酮酸磷酸激酶，淀粉合成酶，苹果酸脱氢酶等。酸激酶，淀粉合成酶，苹果酸脱氢酶等。（3）光合、呼吸中，）光合、呼吸中，K+与与H+跨膜交换，跨膜交换，促进磷酸化作用。促进磷酸化作用。第27页，共114页，编辑于2022年，星期一（4）调节细胞渗诱势，调节气孔运动。）调节细胞渗诱势，调节气孔运动。（5）调节）调节CH2O的合成与运转的合成与运转（6）与淀粉及纤维素的形成有关，防）与淀粉及纤维素的形成有关，防止倒伏。止倒伏。（7）筛管中）筛管中K+浓度高，促进物质运输。浓度高，促进物质运输。缺
12、缺K+时表现叶缘枯焦，叶皱缩，变黄，时表现叶缘枯焦，叶皱缩，变黄，易倒伏。可再利用，症状首先表现于老叶。易倒伏。可再利用，症状首先表现于老叶。第28页，共114页，编辑于2022年，星期一N、P、K的缺素症的缺素症第29页，共114页，编辑于2022年，星期一4.4.钙的主要生理作用钙的主要生理作用根的吸收形式Ca2+（1）组成胞壁的果胶钙，与细胞分裂有）组成胞壁的果胶钙，与细胞分裂有关；关；稳定膜结构，磷脂与蛋白质间的桥梁。稳定膜结构，磷脂与蛋白质间的桥梁。（2）Ca2与抗病有关，使受伤部位易与抗病有关，使受伤部位易形成愈伤组织。形成愈伤组织。第30页，共114页，编辑于2022年，星期一（
13、3）酶的活化剂，如）酶的活化剂，如ATP酶、磷脂水酶、磷脂水解酶等。解酶等。（4）结合草酸成草酸钙消除过量草酸的毒）结合草酸成草酸钙消除过量草酸的毒害害。（5）作为细胞内的第二信使，传递信息。）作为细胞内的第二信使，传递信息。在体内在体内难移动难移动，不易被再利用。缺，不易被再利用。缺Ca2时，壁形成受阻，影响细胞分裂，嫩叶卷曲，时，壁形成受阻，影响细胞分裂，嫩叶卷曲，根尖，茎尖溃烂、坏死。根尖，茎尖溃烂、坏死。第31页，共114页，编辑于2022年，星期一第32页，共114页，编辑于2022年，星期一5.5.铁的主要生理作用铁的主要生理作用 以铁的螯合物、以铁的螯合物、Fe2O3吸收，在体内
14、还原吸收，在体内还原为二价铁。为二价铁。（1 1）酶的辅基：细胞色素氧化酶，）酶的辅基：细胞色素氧化酶，过氧过氧化氢酶，过氧化物酶等。化氢酶，过氧化物酶等。（2 2）呼吸电子传递链和光合作用电子传递链）呼吸电子传递链和光合作用电子传递链中含铁蛋白。中含铁蛋白。第33页，共114页，编辑于2022年，星期一（3）固）固N酶成分酶成分（4）叶绿素生物合成需要）叶绿素生物合成需要 Fe 一般认为不可再利用，但也有研究一般认为不可再利用，但也有研究表明有一定程度的移动性。缺表明有一定程度的移动性。缺FeFe时，时，幼叶发黄，如华北地区果树的幼叶发黄，如华北地区果树的“黄叶黄叶病病”。第34页，共114
15、页，编辑于2022年，星期一第35页，共114页，编辑于2022年，星期一6.6.锌的主要生理作用锌的主要生理作用根系吸收形式Zn2+色氨酸合成酶的必要成分叶绿素的合成缺锌缺锌植物失去合成色氨酸的能植物失去合成色氨酸的能力，植物的吲哚乙酸含量力，植物的吲哚乙酸含量低；低；植株茎部节间短，莲丛状，植株茎部节间短，莲丛状，叶小且变形，叶缺绿。叶小且变形，叶缺绿。第36页，共114页，编辑于2022年，星期一华北地区果华北地区果树树“小叶病小叶病”第37页，共114页，编辑于2022年，星期一7.7.硫的主要生理作用硫的主要生理作用根的吸收形式SO42-蛋白质 辅酶硫不易移动，一般幼叶缺绿，新叶失绿
16、，呈黄白色，易脱落。第38页，共114页，编辑于2022年，星期一生长在不同硫含量（低硫和高硫）条件下的小麦所制的面包第39页，共114页，编辑于2022年，星期一8.8.镍的主要生理作用镍的主要生理作用脲酶的必需组分。脲酶的作用脲酶的必需组分。脲酶的作用是催化是催化尿素水解成尿素水解成CO2和和NH4+。缺镍，叶尖会积累尿素而对缺镍，叶尖会积累尿素而对植物产生毒害，使叶尖出现坏植物产生毒害，使叶尖出现坏死。死。第40页，共114页，编辑于2022年，星期一第41页，共114页，编辑于2022年，星期一四、植物的缺素诊断（一）、病症诊断法（一）、病症诊断法（二）、化学分析诊断（二）、化学分析诊
17、断第42页，共114页，编辑于2022年，星期一一、生物膜一、生物膜第二节第二节 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收第43页，共114页，编辑于2022年，星期一二、植物细胞吸收溶质的方式二、植物细胞吸收溶质的方式根据是否需要能量：根据是否需要能量：被动运输被动运输主动运输主动运输第44页，共114页，编辑于2022年，星期一根据运输蛋白不同：根据运输蛋白不同：1 1）扩散扩散（简单扩散和易化扩散）（简单扩散和易化扩散）2 2）离子通道运输离子通道运输 3 3）载体运输载体运输（单向载体，同向，反向载体）（单向载体，同向，反向载体）4 4）离子泵运输离子泵运输（质子泵和钙泵）（质
18、子泵和钙泵）5 5）胞饮作用胞饮作用第45页，共114页，编辑于2022年，星期一1）扩散）扩散l简单扩散：溶质从浓度高的区域跨膜简单扩散：溶质从浓度高的区域跨膜移动，决定因素为内外浓度梯度移动，决定因素为内外浓度梯度（非极（非极性溶质如性溶质如O2,CO2)l易化扩散：又称协助扩散。是指膜转易化扩散：又称协助扩散。是指膜转运蛋白易让溶质顺浓度梯度或者电化运蛋白易让溶质顺浓度梯度或者电化学梯度跨膜转运。学梯度跨膜转运。不需细胞提供能量，两不需细胞提供能量，两种膜转运蛋白：通道蛋白和载体蛋白种膜转运蛋白：通道蛋白和载体蛋白第46页，共114页，编辑于2022年，星期一2）、离子通道（ion ch
19、annel）K通道通道内向钾离子通道（内向钾离子通道（K+in）外向钾离子通道（外向钾离子通道（K+out）生物膜上的离子运输蛋白，其氨基酸序列生物膜上的离子运输蛋白，其氨基酸序列中的若干疏水区域在膜上形成跨膜孔道结构，中的若干疏水区域在膜上形成跨膜孔道结构，具门控特性，多种因素调节其开放、关闭状态，具门控特性，多种因素调节其开放、关闭状态，对离子具有选择性，离子顺电化学势梯度跨膜对离子具有选择性，离子顺电化学势梯度跨膜运输。运输。第47页，共114页，编辑于2022年，星期一电压门控K通道模型第48页，共114页，编辑于2022年，星期一3）、载体（）、载体（carrier）亦称：载体蛋白，
20、转运体，透过酶或运输酶亦称：载体蛋白，转运体，透过酶或运输酶 生物膜上的一些有跨膜区域结构的生物膜上的一些有跨膜区域结构的 特殊蛋白。特殊蛋白。具有活性结合部位，选择性地结合物质，结具有活性结合部位，选择性地结合物质，结合后构象发生变化，再将物质释放于膜的另合后构象发生变化，再将物质释放于膜的另一侧。一侧。第49页，共114页，编辑于2022年，星期一不具门控特性，由底物或其它化学信号不具门控特性，由底物或其它化学信号激活。载运物质的动力是跨膜的电化学势激活。载运物质的动力是跨膜的电化学势梯度。梯度。具有饱和效应具有饱和效应类型：类型：单向运输载体单向运输载体通向运输载体通向运输载体反向运输载
21、体反向运输载体第50页，共114页，编辑于2022年，星期一离子通过载体从膜的一侧运到另一侧示意图离子通过载体从膜的一侧运到另一侧示意图第51页，共114页，编辑于2022年，星期一通过载体的次级共运输过程示意。在质子电化学势梯度的驱动下，溶质通过载体的次级共运输过程示意。在质子电化学势梯度的驱动下，溶质 S 被逆着其电化学势梯度运送过膜。（引自被逆着其电化学势梯度运送过膜。（引自Taiz+Zeiger,1998）第52页，共114页，编辑于2022年，星期一第53页，共114页，编辑于2022年，星期一4）、离子泵）、离子泵(Ion pumps)生物膜上的运输蛋白，具生物膜上的运输蛋白，具A
22、TPase活性，活性，靠水解靠水解ATP提供能量将离子逆电化学势梯提供能量将离子逆电化学势梯度跨膜运输。度跨膜运输。类型：类型：H+-ATPase（电致泵）（电致泵）Ca2+-ATPase H+-焦磷酸酶焦磷酸酶第54页，共114页，编辑于2022年，星期一ATP酶第55页，共114页，编辑于2022年，星期一液泡膜上的H+-ATPase第56页，共114页，编辑于2022年，星期一ATPATP酶逆电化学势梯度运送酶逆电化学势梯度运送阳离子到膜外去的假设步骤阳离子到膜外去的假设步骤第57页，共114页，编辑于2022年，星期一5）胞饮作用）胞饮作用l物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折物质吸附在
23、质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的获取物质的过程。而转移到细胞内的获取物质的过程。第58页，共114页，编辑于2022年，星期一跨膜运转蛋白的类型第59页，共114页，编辑于2022年，星期一中文名称中文名称英文名称英文名称基因家族数基因家族数量量基因数基因数量量ATP结合跨膜运输复合体ABCTransporters894反向运转载体Antiporters1370水孔蛋白水孔蛋白Aquaporins235无机溶质共运转载体InorganicSoluteCotransporters1684离子通道离子通道IonChannels761有机溶质共运转载体OrganicSoluteCotrans
24、porters35279泵泵（ATP酶酶）PrimaryPumps(ATPases)1283氨基酸/生长素通透酶AminoAcid/AuxinPermease(AAAP)143主要内在蛋白MajorIntrinsicProtein(MIP)138拟南芥中各种跨膜运输蛋白分类一览表拟南芥中各种跨膜运输蛋白分类一览表 第60页，共114页，编辑于2022年，星期一第三节植物体对矿质元素的吸收及运输一、根系吸收矿质元素的区域和过程（一）、区域根系！第61页，共114页，编辑于2022年，星期一（二）、吸收过程离子吸附至根系表面经共质体和质外体进入导管在蒸腾拉力和根压作用下运至地上部分第62页，共11
25、4页，编辑于2022年，星期一（1)1)经内部空间经内部空间（inner spaceinner space）进入）进入细胞质。细胞质。（2)2)跨过内皮层。跨过内皮层。（3)3)进入导管，向地进入导管，向地上部运输。上部运输。第63页，共114页，编辑于2022年，星期一1、矿质元素被吸附在根组织细胞表面土壤颗粒表面阳离子交换法则土壤颗粒表面阳离子交换法则同荷等价第64页，共114页，编辑于2022年，星期一（二）、矿质元素在根组织内的质外体和共质体运输途径离子吸附离子吸附在根系表面在根系表面离子交换离子交换接触交换接触交换共质体途径共质体途径进入根部导管进入根部导管根部自根部自由空间由空间质
26、外体途径质外体途径第65页，共114页，编辑于2022年，星期一根毛区离子吸收的共质体和质外体途径根毛区离子吸收的共质体和质外体途径第66页，共114页，编辑于2022年，星期一二、植物吸收矿质元素的特点（一）、根系吸收矿质营养与吸收水分的关系植物对水分和矿质的吸收既相互联系又相互独立。第67页，共114页，编辑于2022年，星期一（二）、根系对离子吸收具有选择性生理酸性盐：如生理酸性盐：如(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4 生理碱性盐：如生理碱性盐：如NaNONaNO3 3或或Ca(NOCa(NO3 3)2 2 生理中性盐：如生理中性盐：如 NH NH4 4NONO3 3 第68页，共
27、114页，编辑于2022年，星期一（三）、单盐毒害与离子拮抗将植物培养在某一单盐溶液中（只含单一盐类）,不久,植株呈现不正常状态甚至枯死，这种现象称为单盐毒害单盐毒害（toxicityofsinglesalt）。离子拮抗离子拮抗(ion antagonism)：若在单盐溶液中加入少量其它盐类，单盐毒害现象就会消除，这种离子间能够互相消除毒害的现象，称离子拮抗。第69页，共114页，编辑于2022年，星期一三、影响根系吸收矿质元素的因素（一）、土壤温度2.62.21.81.4110203040温度（）每克鲜重对K+吸收量（mg）温度对小麦幼苗吸收钾的影响第70页，共114页，编辑于2022年，星
28、期一（二）、土壤通气状况（三）、土壤溶液中各种矿质元素的浓度“烧苗”（四）、土壤酸碱度0.20.150.10.0502345678456782520151005K+吸收速率（mmolh-1）O3吸收速率（molh-1）左：对燕麦吸收K+的影响右：对小麦吸收NO-3的影响pH 对矿质元素吸收的影响第71页，共114页，编辑于2022年，星期一多数植物最适生长的pH为67；马铃薯的最适pH为4.85.4，甘薯、花生、烟草pH5.06.0；甘蔗pH7.07.3，甜菜7.07.5。第72页，共114页，编辑于2022年，星期一四、植物地上部分对矿质元素的吸收 植物除根以外，地上部分也植物除根以外，地上
29、部分也可以吸收矿质营养，这一过程称可以吸收矿质营养，这一过程称为为根外营养根外营养。地上部分吸收矿物。地上部分吸收矿物质的器官主要是叶片，所以也称质的器官主要是叶片，所以也称为为叶片营养叶片营养(foliar(foliar nutrition)nutrition)第73页，共114页，编辑于2022年，星期一角质层是多糖和角质的混合物，其上角质层是多糖和角质的混合物，其上有裂缝，呈细微的孔道有裂缝，呈细微的孔道溶液溶液角质层孔道角质层孔道 表皮细胞外壁表皮细胞外壁 外连丝外连丝 表皮细胞的质膜表皮细胞的质膜细胞内细胞内部部第74页，共114页，编辑于2022年，星期一第四节、矿质元素在体内的运
30、输和分布第四节、矿质元素在体内的运输和分布（一）、矿质元素运输的形式（一）、矿质元素运输的形式（二）、矿质元素运输的途径（二）、矿质元素运输的途径（三）、矿质元素的分布（三）、矿质元素的分布第75页，共114页，编辑于2022年，星期一(一)、矿质元素运输的形式K+、Ca2+、Mg+2、Fe2+等根系吸收N素根部转化为有机含N物e.gAsp,Asn,Glu,Gln,Val,Ala,Met地上部磷酸盐无机离子少量先合成有机物e.g磷酸胆碱,ATP,6-P-G,6-P-F地上部离子地上部第76页，共114页，编辑于2022年，星期一矿质元素木质部导管向上运输横向运输（二）、矿质元素运输的途径叶片吸
31、收矿质元素韧皮部双向运输横向运输第77页，共114页，编辑于2022年，星期一（三）、矿质元素的分布参与循环的元素不参与循环的元素第78页，共114页，编辑于2022年，星期一一种元素在植物体内进行一次或多次再一种元素在植物体内进行一次或多次再分配再利用。这些元素在植物体内可反分配再利用。这些元素在植物体内可反复多次的被利用，叫复多次的被利用，叫可再利用元素。如：可再利用元素。如：N N、P P、K K、MgMg、ZnZn。另一些元素（另一些元素（FeFe、S S、CaCa、MnMn、B B等）等）在植物体内形成稳定的化合物，不易移在植物体内形成稳定的化合物，不易移动，不易被循环利用，叫动，不
32、易被循环利用，叫不可再利用元不可再利用元素。素。第79页，共114页，编辑于2022年，星期一第五节植物对氮、硫、磷的同化一、氮的同化二、硫的同化三、磷的同化第80页，共114页，编辑于2022年，星期一一、氮的同化（一）、植物的氮源自自然然界界中中N N素素循循环环第81页，共114页，编辑于2022年，星期一（二）、硝酸盐的还原1.硝酸还原酶2.亚硝酸还原酶3.硝酸盐的还原部位和途径第82页，共114页，编辑于2022年，星期一1.硝酸还原酶硝酸还原酶NO3NO2NH4+硝酸还原酶亚硝酸还原酶第83页，共114页，编辑于2022年，星期一核黄素腺嘌呤核苷酸第84页，共114页，编辑于202
33、2年，星期一高等植物硝酸还原酶的模型高等植物硝酸还原酶的模型第85页，共114页，编辑于2022年，星期一NR基因表达的调控硝酸还原酶是一种诱导酶硝酸还原酶是一种诱导酶第86页，共114页，编辑于2022年，星期一2.亚硝酸还原酶硝酸还原酶光合反应光照亚硝酸盐还原酶血红素第87页，共114页，编辑于2022年，星期一3.硝酸盐的还原部位和途径硝酸盐的还原部位和途径第88页，共114页，编辑于2022年，星期一在叶中的硝酸还原在叶中的硝酸还原第89页，共114页，编辑于2022年，星期一在根中的硝酸还原在根中的硝酸还原第90页，共114页，编辑于2022年，星期一（三）、氨的同化（三）、氨的同化
34、 主要由谷氨酰胺合成酶（叶绿体和胞质中）主要由谷氨酰胺合成酶（叶绿体和胞质中）和谷氨酸合酶（质体、叶绿体中）催化将氨和谷氨酸合酶（质体、叶绿体中）催化将氨转移到氨基酸上。转移到氨基酸上。也有谷氨酸脱氢酶（线粒体中）参与，但也有谷氨酸脱氢酶（线粒体中）参与，但不是主要的。不是主要的。第91页，共114页，编辑于2022年，星期一氨的同化第92页，共114页，编辑于2022年，星期一转氨作用第93页，共114页，编辑于2022年，星期一（四）、生物固氮（四）、生物固氮生物固氮作用生物固氮作用是指在生物体内将大气中是指在生物体内将大气中的的N2转变为转变为NH3或或NH+4的过程。的过程。能固氮的生
35、物都是原核微生物，分为共生的和非共生的二大类.固氮微生物体内含有固氮酶：由铁蛋白和钼铁蛋白由铁蛋白和钼铁蛋白构成的复合体构成的复合体第94页，共114页，编辑于2022年，星期一大大豆豆根根瘤瘤菌菌第95页，共114页，编辑于2022年，星期一豌豆的根瘤第96页，共114页，编辑于2022年，星期一固氮酶催化的反应固氮酶产物底物第97页，共114页，编辑于2022年，星期一固氮酶复合体第98页，共114页，编辑于2022年，星期一根瘤和非根瘤植物对氮的吸收根瘤氨基化合物酰胺共生体第99页，共114页，编辑于2022年，星期一二、硫酸盐的同化腺苷磷酸硫酸（腺苷磷酸硫酸（APS）磷酸腺苷磷酸硫酸（
36、磷酸腺苷磷酸硫酸（PAPS）SOSO4 42-2-+8e+8H+8e+8H+S S2-2-+4H+4H2 2O O第100页，共114页，编辑于2022年，星期一 ATPATP硫酸化酶硫酸化酶硫酸盐硫酸盐+ATP +ATP 腺苷磷酸硫酸（腺苷磷酸硫酸（APSAPS）+焦磷酸焦磷酸 APS APS激酶激酶APS+ATP APS+ATP 磷酸腺苷磷酸硫酸（磷酸腺苷磷酸硫酸（PAPSPAPS）+ADP+ADP APS SH APS SH载体复合物载体复合物 S S 被被FdFd还原还原AMP CarAMP CarS SS SOH CarOH CarS SSH SH 乙酰丝氨酸乙酰丝氨酸 半胱氨酸半胱
37、氨酸 其他含硫氨基酸其他含硫氨基酸 活化过程活化过程还原过程还原过程合成过程合成过程OASCYS第101页，共114页，编辑于2022年，星期一三、磷酸盐的同化 植物以磷酸盐的形式从土壤中吸收磷。植物以磷酸盐的形式从土壤中吸收磷。少量磷酸盐以游离状态存在于体内，大部少量磷酸盐以游离状态存在于体内，大部分同化为有机物。分同化为有机物。第102页，共114页，编辑于2022年，星期一 磷酸盐进入同化途径最主要的磷酸盐进入同化途径最主要的起点是形成起点是形成ATPATP（氧化磷酸化，光（氧化磷酸化，光合磷酸化及底物水平的磷酸化）。合磷酸化及底物水平的磷酸化）。形成形成ATPATP后，磷酸可以通过各种
38、后，磷酸可以通过各种代谢过程转移到糖的酸酯、磷脂和代谢过程转移到糖的酸酯、磷脂和核苷酸等含磷有机物中。核苷酸等含磷有机物中。第103页，共114页，编辑于2022年，星期一第六节第六节 合理施肥的生理基础合理施肥的生理基础1.1.促进光合作用，增加有机营养，扩大光促进光合作用，增加有机营养，扩大光合面积，提高光合能力，延长光合时间。合面积，提高光合能力，延长光合时间。一、施肥增产的生理基础一、施肥增产的生理基础2.2.调节代谢，控制生长发育调节代谢，控制生长发育3.3.改善土壤条件，满足植物生长需要。改善土壤条件，满足植物生长需要。第104页，共114页，编辑于2022年，星期一二、作物的需肥
39、规律二、作物的需肥规律 1.1.不同作物所需要的肥料不同不同作物所需要的肥料不同2.2.同一作物不同生育期对肥料的吸同一作物不同生育期对肥料的吸 收不均衡。收不均衡。3.3.不同生育期，施肥作用不同不同生育期，施肥作用不同 需肥临界期需肥临界期 植物营养最大效率期植物营养最大效率期第105页，共114页，编辑于2022年，星期一三、施肥指标三、施肥指标1.1.土壤营养指标土壤营养指标2.2.作物形态指标作物形态指标3.3.生理生化指标生理生化指标体内养分状况体内养分状况叶绿素含量叶绿素含量酰胺和淀粉含量酰胺和淀粉含量酶活性酶活性第106页，共114页，编辑于2022年，星期一四、发挥和提高肥效
40、的措施四、发挥和提高肥效的措施1.1.肥水适当配合，以水控肥，以肥济水肥水适当配合，以水控肥，以肥济水 2.2.适当深耕，改善土壤条件适当深耕，改善土壤条件3.3.改善光照条件，充分发挥肥水的增产作用改善光照条件，充分发挥肥水的增产作用 4.4.改善施肥方式改善施肥方式第107页，共114页，编辑于2022年，星期一五、无土栽培五、无土栽培 Soilless culture第108页，共114页，编辑于2022年，星期一第109页，共114页，编辑于2022年，星期一矿质营养矿质营养离子通道离子通道载体载体植物体内元素植物体内元素必需元素必需元素三标准三标准缺素症缺素症吸收部位吸收部位方式方式
41、被动被动主动主动扩散作用扩散作用协助扩散协助扩散离离子子泵泵第110页，共114页，编辑于2022年，星期一植物细胞膜上的离子运输蛋白植物细胞膜上的离子运输蛋白离子通道离子通道离子载体离子载体离子泵离子泵初级共初级共转运转运次级共转运次级共转运传递体单向单向共向共向反向反向第111页，共114页，编辑于2022年，星期一植物对矿质的吸收植物对矿质的吸收选择吸收选择吸收单盐毒害单盐毒害离子拮抗离子拮抗部位部位特点特点过程过程影响因子影响因子交换交换同荷等价同荷等价导管导管质质外外体体共共质质体体温度温度通气状况通气状况土壤溶液土壤溶液土壤土壤pH第112页，共114页，编辑于2022年，星期一氮
42、的同化氮的同化无机氮化合物无机氮化合物铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐氨基酸氨基酸氨同化氨同化部位部位关键酶关键酶NRNiR还原还原组成组成/部位部位/细胞器细胞器第113页，共114页，编辑于2022年，星期一作业作业l名词解释：名词解释：灰分、单盐毒害灰分、单盐毒害、离子拮抗、离子拮抗、胞饮作用、胞饮作用、根、根外营养外营养、诱导酶、诱导酶、生物固氮、生物固氮l问答：问答：1.1.什么是必需元素的三个条件，以及必需元素的主什么是必需元素的三个条件，以及必需元素的主要生理生化作用是什么？要生理生化作用是什么？2.2.简要叙述植物细胞吸收矿质元素的主要方式和相关简要叙述植物细胞吸收矿质元素的主要方式和相关原理。原理。3.3.影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些？影响植物根部吸收矿质的主要因素有哪些？第114页，共114页，编辑于2022年，星期一