《植物生理学第三章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物生理学第三章.ppt（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第三章第三章 植物的矿质营养植物的矿质营养第一节第一节第一节第一节 植物必需元素及其作用植物必需元素及其作用植物必需元素及其作用植物必需元素及其作用一一一一.植物体内的元素及其含量植物体内的元素及其含量植物体内的元素及其含量植物体内的元素及其含量挥发性元素挥发性元素 灰分元素灰分元素二二二二.植物必需元素的标准与确定方法植物必需元素的标准与确定方法植物必需元素的标准与确定方法植物必需元素的标准与确定方法植物必需元素的标准：植物必需元素的标准：植物必需元素的标准：植物必需元素的标准：（1 1）完全缺乏时，植物不能正常生长发育。）完全缺乏时，植物不能正常生长发育。（2 2）完全缺乏时，植物出现的缺
2、素症状是专一的，不能被其它元素替代。）完全缺乏时，植物出现的缺素症状是专一的，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条件所产生的）元素的功能是直接的，而不是由于改善土壤或微生物条件所产生的间接效应。间接效应。必需元素的确定方法：必需元素的确定方法：必需元素的确定方法：必需元素的确定方法：溶液培养法溶液培养法溶液培养法溶液培养法 （水培法）（水培法）（水培法）（水培法）（18591859，Sachs Sachs ；Knop Knop）砂基培养法（砂基培养法（砂基培养法（砂基培养法（砂培法）砂培法）砂培法）砂培法）溶液培养法在生产上的应用溶液培养法在生产上的应
3、用:间歇水培或气培法间歇水培或气培法间歇水培或气培法间歇水培或气培法（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,Zn,Cl,Mo,Cu，Ni 稀土元素稀土元素：镧系元素和钇钪，共镧系元素和钇钪，共1717种种有益元素有益元素有益元素有益元素：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豆科植物根瘤菌固氮所必需需)三三.植物必需元素的作用植物必需元素的作用1.1.植物必需元素的一般作用植物必需元素的一般作用（1 1）细胞结构物质的组分）细胞结构物质的组分（2 2）生命活动的调节者）生命活动的调
4、节者（3 3）参与植物体内的醇基化）参与植物体内的醇基化（4 4）电化学作用）电化学作用2.大量元素的作用大量元素的作用N吸收态：硝态氮和铵态氮；有机氮（尿素）吸收态：硝态氮和铵态氮；有机氮（尿素）作作作作 用：用：用：用：生命元素生命元素生命元素生命元素.核酸核酸(DNA,RNA),DNA,RNA),细胞核的结构物质细胞核的结构物质;蛋白质蛋白质(酶酶),),是原生质的主要组成成分是原生质的主要组成成分;磷脂磷脂,是生物膜的主要组成成分是生物膜的主要组成成分;叶绿素、光敏素叶绿素、光敏素,维生素维生素(B B1 1,B,B2 2,B,B6 6,PP,PP等等)激素激素(IAA,CTK),IA
5、A,CTK),生物碱等生物碱等;结构物质成分结构物质成分调节生命活动调节生命活动参与能量代谢参与能量代谢ADP,ATP,NAD,CoAADP,ATP,NAD,CoA等等.缺缺缺缺 乏乏乏乏 症：症：症：症：植株矮小，叶小，色淡或发红植株矮小，叶小，色淡或发红植株矮小，叶小，色淡或发红植株矮小，叶小，色淡或发红.发病部位：发病部位：发病部位：发病部位：老叶老叶老叶老叶(易转移易转移易转移易转移)N N 过过 多多:徒长徒长,叶片大，茎柔软叶片大，茎柔软,易倒伏易倒伏,成熟晚成熟晚,抗性差抗性差,易受病虫害易受病虫害.-N -N -N -N CKP吸收态吸收态:H2PO4-,H2PO42-缺素症：
6、缺素症：缺素症：缺素症：植株矮小、茎叶暗绿色或紫红色；分枝分蘖少，成熟晚，果实、植株矮小、茎叶暗绿色或紫红色；分枝分蘖少，成熟晚，果实、植株矮小、茎叶暗绿色或紫红色；分枝分蘖少，成熟晚，果实、植株矮小、茎叶暗绿色或紫红色；分枝分蘖少，成熟晚，果实、种子小、不饱满。种子小、不饱满。种子小、不饱满。种子小、不饱满。过过 多：影响其它元素吸收。多：影响其它元素吸收。发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）形成糖的磷酸酯形成糖的磷酸酯磷的转运器工作磷的转运器工作作用作用:核酸核酸 磷脂的组成成分磷脂的组成成分,-生物膜、原生质、细胞膜生物膜、原生
7、质、细胞膜 ATP,ADP,AMPADP,AMP组分组分-能量代谢能量代谢(氧化磷酸化、光合磷酸氧化磷酸化、光合磷酸化化)促进碳水化合物的运输促进碳水化合物的运输 P+植酸植酸+Ca+Mg 植酸钙镁植酸钙镁 许多辅酶的组分许多辅酶的组分 液胞内含有磷酸盐（维持细胞渗透势，缓冲液胞内含有磷酸盐（维持细胞渗透势，缓冲PH值）值）-PK吸收态：吸收态：K+作作 用：用：酶的活化剂酶的活化剂 影响物质运输影响物质运输 调节水分代谢（促进气孔张开，控制蒸腾）调节水分代谢（促进气孔张开，控制蒸腾）提高抗性（增加原生质水合度，提高保水力）提高抗性（增加原生质水合度，提高保水力）能量代谢（参与光合磷酸化和氧化
8、磷酸化）能量代谢（参与光合磷酸化和氧化磷酸化）缺素症：缺素症：缺素症：缺素症：叶片缺绿，茎柔弱易倒伏，抗逆性差叶片缺绿，茎柔弱易倒伏，抗逆性差叶片缺绿，茎柔弱易倒伏，抗逆性差叶片缺绿，茎柔弱易倒伏，抗逆性差过过 多：多：果实出现灼伤病、苦陷病果实出现灼伤病、苦陷病发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）-KCa 吸收态：吸收态：Ca+某些酶的活化某些酶的活化剂剂 Ca+钙调蛋白（钙调蛋白（CaM）Ca+CaM作作 用：用：解毒解毒 细胞结构组分细胞结构组分 P+植酸植酸+Ca+Mg 植酸钙镁植酸钙镁 参与氧化磷酸化（作为参与氧化磷酸化（作
9、为H+的对应离子）的对应离子）提高植物适应干旱和干热的能力（降低原生质的水合提高植物适应干旱和干热的能力（降低原生质的水合度）度）CaM CaM CaM CaM：是一种热稳定的小分子蛋白质。由是一种热稳定的小分子蛋白质。由是一种热稳定的小分子蛋白质。由是一种热稳定的小分子蛋白质。由148148148148个氨基酸构成单链，不含个氨基酸构成单链，不含个氨基酸构成单链，不含个氨基酸构成单链，不含 半胱氨酸和脯氨酸，所以空间结构有较大的灵活性。因为其有四个部位能束半胱氨酸和脯氨酸，所以空间结构有较大的灵活性。因为其有四个部位能束半胱氨酸和脯氨酸，所以空间结构有较大的灵活性。因为其有四个部位能束半胱氨
10、酸和脯氨酸，所以空间结构有较大的灵活性。因为其有四个部位能束 缚钙，所以叫钙调蛋白（缚钙，所以叫钙调蛋白（缚钙，所以叫钙调蛋白（缚钙，所以叫钙调蛋白（CaM CaM CaM CaM）。发现：发现：1970年，年，Chenng 最先发现是在牛脑中，而后在心脏中得到。最先发现是在牛脑中，而后在心脏中得到。1978年年Anderson等首先证实植物细胞中存在钙调蛋白。等首先证实植物细胞中存在钙调蛋白。钙调蛋白的存在部位：细胞质和细胞器钙调蛋白的存在部位：细胞质和细胞器作用机理作用机理作用机理作用机理：胞外信号胞外信号质膜质膜Ca通道打开通道打开Ca进入进入4 Ca+CaMCaMCa+Ca+Ca+Ca
11、+ECaMCa+Ca+Ca+Ca+E生理效应生理效应CaM CaM 对光敏素作用图解：对光敏素作用图解：PrPfr10-6 MCa10-6 MCaMCaMCaMCaMECaM CaM E光光 -Ca -N CKMg吸收态：吸收态：Mg+腺苷腺苷OPO P-O P-OH OHOOOOOMgNE Pr作作 用：用：缺缺 素素 症：脉间缺绿症：脉间缺绿发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）与光合作用有关与光合作用有关（叶绿素组成、促光合磷酸化、（叶绿素组成、促光合磷酸化、RUBP羧化酶）羧化酶）某些酶的活化剂，或组分某些酶的活化剂，或组分（转移磷酸基的酶类，如（转移磷酸基的酶类，如ATP酶
12、）酶）植酸钙镁植酸钙镁 Mg MgS吸收态：吸收态：吸收态：吸收态：SOSO4 42-2-作作作作 用：用：用：用：含硫氨基酸成分（参与蛋白质与生物膜的组成）含硫氨基酸成分（参与蛋白质与生物膜的组成）含硫氨基酸成分（参与蛋白质与生物膜的组成）含硫氨基酸成分（参与蛋白质与生物膜的组成）参与生化反应（参与生化反应（参与生化反应（参与生化反应（CoACoA的成分）的成分）的成分）的成分）参与光合作用（光合链成员的组分）参与光合作用（光合链成员的组分）参与光合作用（光合链成员的组分）参与光合作用（光合链成员的组分）参与氮代谢（铁氧还蛋白，固氮酶）参与氮代谢（铁氧还蛋白，固氮酶）参与氮代谢（铁氧还蛋白，
13、固氮酶）参与氮代谢（铁氧还蛋白，固氮酶）影响其它元素的吸收影响其它元素的吸收影响其它元素的吸收影响其它元素的吸收缺素症：植株矮小（蛋白质合成受阻），叶片小而黄，缺素症：植株矮小（蛋白质合成受阻），叶片小而黄，缺素症：植株矮小（蛋白质合成受阻），叶片小而黄，缺素症：植株矮小（蛋白质合成受阻），叶片小而黄，一脱落。一脱落。一脱落。一脱落。发病部位：幼叶（不易转移）发病部位：幼叶（不易转移）发病部位：幼叶（不易转移）发病部位：幼叶（不易转移）微量元素微量元素FeFeFe吸收态：吸收态：Fe2+作作作作 用：用：用：用：酶的组成成分（细胞色素氧化酶）酶的组成成分（细胞色素氧化酶）合成叶绿素的必要条件合
14、成叶绿素的必要条件合成叶绿素的必要条件合成叶绿素的必要条件（MgMg-原卟啉原卟啉原卟啉原卟啉 原叶绿素酸酯）原叶绿素酸酯）原叶绿素酸酯）原叶绿素酸酯）光合链成员组分（铁氧还蛋白）光合链成员组分（铁氧还蛋白）生物固氮生物固氮（固氮酶组分）（固氮酶组分）（固氮酶组分）（固氮酶组分）硝酸盐还原、磷酸盐同化硝酸盐还原、磷酸盐同化（铁氧还蛋白）（铁氧还蛋白）（铁氧还蛋白）（铁氧还蛋白）缺缺 素素 症：幼叶浅黄绿色症：幼叶浅黄绿色发病部位：幼叶（不易转移）发病部位：幼叶（不易转移）-Fe -Fe CK玉米玉米 -Fe大大 豆豆-Fe CK CK-Mn亚亚 麻麻 CK -B大大 豆豆吸收态：吸收态：Mn2
15、+作作 用：用：酶的活化剂酶的活化剂参与光合作用（水的光解）参与光合作用（水的光解）维持叶绿体结构维持叶绿体结构缺素症：脉间失绿，有坏死斑点。缺素症：脉间失绿，有坏死斑点。根系不发达，结实少。根系不发达，结实少。发病部位：幼叶（不易转移）发病部位：幼叶（不易转移）MnMnB吸收态：吸收态：H3 BO 3抑制酚酸抑制酚酸（咖啡酸、绿原酸等）（咖啡酸、绿原酸等）形成形成，保护根尖、茎保护根尖、茎尖不受伤害尖不受伤害。作作 用：用：影响生殖影响生殖（促进花粉萌发、花粉管伸长）（促进花粉萌发、花粉管伸长）促进糖的运输促进糖的运输：B糖复合物糖复合物 -影响蛋白质的合成影响蛋白质的合成（B U合成合成
16、RNA 蛋白质蛋白质 ）影响激素合成影响激素合成（缺（缺B，CTK合成受阻；合成受阻；IAA积累）积累）缺素症：花而不实；生长点坏死。缺素症：花而不实；生长点坏死。发病部位：幼嫩器官（不易转移）发病部位：幼嫩器官（不易转移）CK-Mn大大 豆豆Zn吸收态：吸收态：Zn2+作作 用：用：IAA生物合成（色氨酸合成酶的组分）生物合成（色氨酸合成酶的组分）碳酸苷酶的组分碳酸苷酶的组分某些酶的活化剂（某些酶的活化剂（羧肽酶、脱氢酶、激酶羧肽酶、脱氢酶、激酶）缺缺 素素 症：症：叶片小，植株生长受阻；阔叶作物脉间失绿叶片小，植株生长受阻；阔叶作物脉间失绿。发病部位：老叶（易转移）发病部位：老叶（易转移）
17、CKCK-Zn-Zn大大 豆豆亚亚 麻麻Cl吸收态吸收态：Cl-作作 用：用：光合作用（水的光解）光合作用（水的光解）电位平衡（光合磷酸化）电位平衡（光合磷酸化）参与气孔运动（参与气孔运动（Cl-、K+）缺素症：生长缓慢，叶片小，易萎蔫。缺素症：生长缓慢，叶片小，易萎蔫。Mo作作 用：用：吸收态：吸收态：Mo+固氮酶组分固氮酶组分硝酸还原酶成分硝酸还原酶成分参与氮代谢参与氮代谢缺素症：脉间失绿，叶片小缺素症：脉间失绿，叶片小发病部位：幼叶（不易转移）发病部位：幼叶（不易转移）Cu吸收态：吸收态：Cu+作作 用：用：某些酶的成分某些酶的成分（抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶）（抗坏血酸氧化酶、多酚氧化
18、酶）光合电子传递体系成员（质体兰素）光合电子传递体系成员（质体兰素）超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）的组分：的组分：（消除超氧自由基的伤害）消除超氧自由基的伤害）缺素症：脉间失绿，缺素症：脉间失绿，叶片叶片 坏死坏死发病部位：幼叶（不转移）发病部位：幼叶（不转移）光合电子传递体系成员（质体兰素）光合电子传递体系成员（质体兰素）超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）的组分：的组分：（消除超氧自由基的伤害）消除超氧自由基的伤害）缺素症：脉间失绿，缺素症：脉间失绿，叶片叶片 坏死坏死发病部位：幼叶（不转移）发病部位：幼叶（不转移）Cu-Mo玉玉 米米Ni吸收态：吸收态：Ni 2+作作作作
19、用：用：用：用：维持脲酶结构和功能所必须维持脲酶结构和功能所必须提高呼吸酶活性提高呼吸酶活性:（过氧化物酶、多酚氧化酶、（过氧化物酶、多酚氧化酶、（过氧化物酶、多酚氧化酶、（过氧化物酶、多酚氧化酶、抗坏血酸酶）抗坏血酸酶）抗坏血酸酶）抗坏血酸酶）增加叶绿素和类胡罗卜素含量。增加叶绿素和类胡罗卜素含量。利于萌芽种子吸氧利于萌芽种子吸氧中毒症：叶片失绿中毒症：叶片失绿,脉间出现褐色坏死。脉间出现褐色坏死。CK-N -P -K-Ca小小 麦麦 CK-N-P-Ca大大 豆豆1.参与光合作用的元素有那些参与光合作用的元素有那些2.引起叶片失绿的元素引起叶片失绿的元素3.参与循环及不参与循环的元素参与循环
20、及不参与循环的元素4.参与参与N代谢的元素代谢的元素5.参与有机物运输的元素参与有机物运输的元素作作 业业溶液培养法溶液培养法(solution culture method)和砂基培养法和砂基培养法(sand culture)搅搅拌拌器器封盖封盖营养液营养液气雾室气雾室营养液营养液气气 栽栽（aeroponics）法法营营 养养 膜膜(nutrient film)法法第二节第二节 植物对矿质元素的吸收与运转植物对矿质元素的吸收与运转一、植一、植 物物 细细 胞胞 对对 矿矿 质质 元元 素素 的的 吸吸 收收被动吸收被动吸收主动吸收主动吸收胞饮作用胞饮作用简单扩散简单扩散杜南平衡杜南平衡载体
21、学说载体学说离子泵学说离子泵学说正负离子平衡学说正负离子平衡学说离子通道学说离子通道学说载体学说：载体学说：RMPiMRMRPiPiATPADP膜膜外外细胞质细胞质内内磷酸酯酶磷酸酯酶磷酸激酶磷酸激酶证明载体存在的依据证明载体存在的依据：饱和效应；离子竞争饱和效应；离子竞争缬氨霉素缬氨霉素（环状多肽）（环状多肽）人工合成的载离子体人工合成的载离子体拉拉吸吸原生质体原生质体膜片膜片电电 极极 尖尖吸管液吸管液片钳技术示意图片钳技术示意图离子泵学说离子泵学说：ATPE 阴离子载体阴离子载体ATPADP-+Pi H+ADP-+H2O ADP+OH-OH-阴离阴离子子PH Pmf质质质质 膜膜膜膜胞内
22、胞内胞外胞外阴离阴离子子K+K+正负离子平衡学说正负离子平衡学说 植物体内阴阳离子的总量存在平衡，即植物体内阴阳离子的总量存在平衡，即C CA A平衡平衡C C K K+、NaNa+、Mg Mg+、CaCa2+2+等（总量）等（总量）A AClCl-、NO NO 3 3 -、H H2 2POPO4-4-、SO SO4 4 2-2-等（总量等（总量)因代谢使某些离子被同化或利用，因代谢使某些离子被同化或利用，C CA A平衡被破坏，平衡被破坏，同时某些羧酸量变化，建立新的同时某些羧酸量变化，建立新的C CA A平衡。平衡。例如，例如，NONO3-3-的还原。通过的还原。通过MALMAL的合成、分
23、解、运的合成、分解、运输，控制输，控制 K K+和和NONO3-3-的吸收与迁移。的吸收与迁移。离子通道学说离子通道学说 由多亚基组合的蛋白，即通道蛋白，可通过构由多亚基组合的蛋白，即通道蛋白，可通过构象变化产生跨膜通道。通道的孔径大小制约进出离子的象变化产生跨膜通道。通道的孔径大小制约进出离子的种类于速度，使离子有选择性地作跨膜运转，并且呈现种类于速度，使离子有选择性地作跨膜运转，并且呈现饱和效应。运转离子所需能量来自质子泵饱和效应。运转离子所需能量来自质子泵ATPATP酶，产生酶，产生PmfPmf。所以离子通道学说和离子载体学说共同用于解释离所以离子通道学说和离子载体学说共同用于解释离子跨
24、膜运转的主动吸收机理。子跨膜运转的主动吸收机理。类型：类型：受膜电势调控受膜电势调控受外部因素调控：光照、激素等受外部因素调控：光照、激素等胞饮作用胞饮作用:被吸收的物质吸附于质膜上，质膜下陷将物质被吸收的物质吸附于质膜上，质膜下陷将物质包裹于细胞内。包裹于细胞内。矿质元素在细胞内的运转矿质元素在细胞内的运转 VVVVERERC导导 管管表皮表皮 皮层皮层内皮层内皮层木薄壁细胞木薄壁细胞凯氏带凯氏带外外外外界界界界溶溶溶溶液液液液 二、植物根系对矿质元素的吸收二、植物根系对矿质元素的吸收1.1.根系吸收矿质元素的特点根系吸收矿质元素的特点（1）根系吸盐的区域性）根系吸盐的区域性（2）吸盐与吸水
25、的相对性）吸盐与吸水的相对性（3）吸盐的选择性）吸盐的选择性（4）单盐毒害与离子拮抗）单盐毒害与离子拮抗平衡溶液平衡溶液生理中性盐生理中性盐生理酸性盐生理酸性盐生理碱性盐生理碱性盐2、根系吸收矿质元素的过程、根系吸收矿质元素的过程根对溶液中矿质元素的吸收根对溶液中矿质元素的吸收根对吸附在根对吸附在土壤胶体上离子的吸收土壤胶体上离子的吸收根对难溶于水的矿质元素的吸收根对难溶于水的矿质元素的吸收 3、土壤状况对根系吸收矿质元素的影响、土壤状况对根系吸收矿质元素的影响（2）土壤通气状况）土壤通气状况（1）土壤温度状况）土壤温度状况（3）土壤）土壤PH状况状况（4）土壤离子相互作用）土壤离子相互作用（
26、5）土壤溶液浓度状况）土壤溶液浓度状况（6）土壤有毒物质）土壤有毒物质 三、植物叶片对矿质元素的吸收三、植物叶片对矿质元素的吸收 根外追肥应注意根外追肥应注意 根外追肥的优点根外追肥的优点 根外营养根外营养 根外追肥根外追肥 四、矿质元素在植物体内的分配四、矿质元素在植物体内的分配矿质元素的运输形式矿质元素的运输形式(离子、小分子有机物离子、小分子有机物)矿质元素的矿质元素的运输途径运输途径矿质元素在植物体内的分配与再分配矿质元素在植物体内的分配与再分配 再利用元素：再利用元素：N N、P P、K K、MgMg 非再利用元素：非再利用元素：CuCu、FeFe、MnMn、CaCaS1S3S2AB
27、S6S5木质部木质部蜡纸蜡纸树皮树皮42K处理处理 IS4处理处理 II放射性钾（放射性钾（4242K K ）在柳树茎中向上运输的实验）在柳树茎中向上运输的实验第三节第三节 植物体内氮素同化植物体内氮素同化一、硝酸盐的同化一、硝酸盐的同化1.硝酸盐还原为亚硝酸盐硝酸盐还原为亚硝酸盐2.亚硝酸盐还原为氨亚硝酸盐还原为氨NO2-NO2-NH 3 根根硝酸还原酶硝酸还原酶亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶+2 e+6 e-3+3+5细胞质细胞质叶（叶绿体）叶（叶绿体）3.氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成 (1)还原氨基化过程：还原氨基化过程：(2)谷酰胺合成酶谷酰胺合成酶 谷氨酸合成酶途径：谷氨酸合成酶途径：
28、谷氨酸谷氨酸+NH 3 谷酰胺谷酰胺 谷酰胺合成酶谷酰胺合成酶ATPADP谷酰胺谷酰胺 +a 酮戊二酸酮戊二酸 2 谷氨酸谷氨酸 NADPH+H+谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶铁氧还蛋白铁氧还蛋白（H）第四节第四节 作物合理施肥的生理基础作物合理施肥的生理基础 二二、合理施肥的指标、合理施肥的指标一一、作物的需肥规律作物的需肥规律追肥的追肥的形态形态指标：指标：相貌、相貌、叶色叶色追肥的追肥的生理生理指标：指标：叶绿素叶绿素酶类活性酶类活性营养元素含量营养元素含量酰胺含量酰胺含量淀粉含量淀粉含量三三、合理施肥增产的原因、合理施肥增产的原因根根H+HCO3-土粒土粒K K+HCO3-CO2H2OK K+K植物根部通过土壤溶液和土粒植物根部通过土壤溶液和土粒进行离子交换进行离子交换根根土粒土粒K K+H+土粒土粒K K+根根H+接接 触触 交交 换换