1、( (一一) ) 水在植物生命活動中的意義水在植物生命活動中的意義束縛水束縛水 與細胞組分緊密結合不能自由移動的水。束縛水含量較為穩定，不易蒸發散失，也不作為溶劑或參與化學反應。自由水自由水 與細胞組分之間吸附力較弱,可以自由移動的水。自由水含量變化較大，可參與各種代謝活動。當自由水/束縛水比值高時,細胞原生質呈溶膠狀態，植物的代謝旺盛，生長較快，抗逆性弱；反之，細胞原生質呈凝膠狀態，代謝活性低，生長遲緩，但抗逆性強。2010年考研題 簡答題：冬季到來之前，樹木發生了哪些適應低溫的生理變化？（8分）（1）含水量降低，束縛水的相對含量增高（2）呼吸減弱，整個代謝強度降低（3）ABA含量增多，生長

2、停止，進入休眠（4）保護物質增多，細胞液濃度增大，冰點降低植物細胞原生質的含水量為70%90%。1.水是細胞原生質的主要組分 2.水在植物的生理活動中有著重要的作用(1)(1)水是代謝過程的反應物質水是代謝過程的反應物質(2)(2)水是物質運輸吸收及生化反應的介質水是物質運輸吸收及生化反應的介質 (3)(3)水使細胞維持膨壓促進生長水使細胞維持膨壓促進生長 (4)(4)水使植物保持固有的姿態水使植物保持固有的姿態 3.水對植物生存有著重要的生態意義(1)(1)水對植物體溫的調節水對植物體溫的調節 (2)(2)水對植物生存環境的調節水對植物生存環境的調節 水分可以增加大氣濕度、改善土壤及土壤表面

3、大氣的溫度、改善田間小氣候等。(3)(3)水的透光性使水生植物的需光反應正常進行水的透光性使水生植物的需光反應正常進行 水的透光性使水生植物的植物色素和光受體能吸收到可見光和紫外光，有利于光合作用和光形態建成。生理需水生理需水是指用于植物生命活動和保持植物體內水分平衡所需要的水分。生態需水生態需水是指利用水的理化特性,調節植物生態環境所需要的水分。( (二二) ) 植物細胞的水分關系植物細胞的水分關系水勢水勢(water potential)是美國水分生理學家克雷默從物理化學中的化學勢引導出并運用于植物生理學的。 植物生理學上采用的水勢的概念并不就是水的化學勢差，而是“每偏摩爾體積的水的化學勢

4、差”: w (w-wo)/ (Vw,m) . w0=0 1MPa=106Pa=10bar=9.87atm 海水為-2.5M Pa、 1M NaCl為4.46MPa水分是由水勢高處流到水勢低處水分是由水勢高處流到水勢低處，直到兩處水勢差為0為止(1)(1)集流集流集流集流 液體中成群的原子或分子在壓力梯度作用下共同移動的現象。依靠水的集流能使土壤中的無機養分和葉片制造的光合產物運往植物體的各個部分。尼亞加拉瀑布尼亞加拉瀑布黃果樹瀑布黃果樹瀑布(2)(2)擴散擴散擴散擴散(diffusion)是物質分子從高化學勢區域向低化學勢區域轉移，直到均勻分布的現象。水的蒸發、葉片的蒸騰作用都是水分子擴散現象

5、。半半透透性性膜膜 (3)(3)滲透滲透滲透作用滲透作用 是指溶液中的溶劑分子通過半透膜半透膜的擴散現象。半透膜也稱選擇透性膜選擇透性膜(1)(1)植物細胞的水勢組分植物細胞的水勢組分1.細胞的溶質勢 溶質勢溶質勢 由于溶質顆粒的存在而引起體系水勢降低的數值。為負值。溶液的溶質愈多，其溶質勢愈低。溶質勢又可稱為滲透勢滲透勢。一般陸生植物葉片細胞的溶質勢是-2-1 MPa，旱生植物葉片細胞的溶質勢可以低到-10 MPa。 2.細胞的壓力勢 原生質體吸水膨脹，對細胞壁產生的壓力稱為膨壓膨壓。細胞壁在受到膨壓作用的同時會產生與膨壓大小相等、方向相反的壁壁壓壓。壓力勢壓力勢 細胞壁對細胞的壓力而使細胞

6、水勢改變的值。壓力勢一般為正值。在特殊情況下，壓力勢也可為負值或等于零。p膨壓膨壓 .襯質勢 表面能夠吸附水分的物質稱為襯質襯質，如細胞中的纖維素、蛋白質、染色體屬于襯質,由于襯質的存在引起體系水勢降低的數值稱為襯質勢襯質勢。干燥種子的m可達-100MPa； 4.細胞的水勢組成細胞=細胞質=s+m+p v已形成液泡的細胞液泡s+p 2009年考研題干種子的吸水力取決于種子的（ ）A重力勢；B壓力勢；C襯質勢；D滲透勢2010年考研題將一植物細胞放入0.1mol.L-1的蔗糖溶液中，水分交換達到平衡時該細胞的w值A.等于0.1MPa B.大于0.1MPaC.等于0 MPa D.小于0 MPa將將

7、W=-1MPa的植物細胞置于下列溶液中，會導致細胞吸的植物細胞置于下列溶液中，會導致細胞吸水的溶液是水的溶液是 A. -1MPaNaCl溶液溶液 B. -1MPaNaCl2溶液溶液 C. -0.6MPa葡萄糖溶液葡萄糖溶液 D. -1.5MPa蔗糖溶液蔗糖溶液2012年考研題1.滲透吸水 指由于s的下降而引起的細胞吸水。含有液泡的細胞吸水，如根系吸水、氣孔保衛細胞的吸水主要為滲透吸水。2.吸脹吸水 指依賴于低m而引起的吸水。襯質吸引水分子的力量稱為吸脹力，襯質吸水膨脹的現象稱為吸脹作用吸脹作用吸脹作用是細胞吸水的方式之一。3.降壓吸水因p的降低而引發的細胞吸水。 細胞吸水過程中水勢組分的變化細

8、胞吸水過程中水勢組分的變化w (Mpa)Cell volume(times) 初始質初始質壁分離壁分離 3、充分吸水細胞、充分吸水細胞 w=0，p= -s特例特例 1、強烈蒸騰下細胞、強烈蒸騰下細胞 p為負值 充充分分吸吸水水 2、初始質壁分離細胞、初始質壁分離細胞 p=0, w= s把一發生質壁分離的植物細胞放入純水中，細胞的體積、水勢、滲透勢、壓力勢如何變化？（簡答題，8分） 答案要點： 初始質壁分離細胞的壓力勢為0，水勢等于其滲透勢且小于0，放在純水中，細胞吸水。隨著細胞吸水的進行，細胞的體積、水勢、滲透勢、壓力勢逐漸增大； 達到平衡后，細胞水勢等于純水水勢，此時壓力勢和滲透勢絕對值相等

9、，細胞體積、水勢、滲透勢、壓力勢都達到最大。(1)液體交換法2011年考研題用小流液法測定某種植物葉片的水勢，得到下列實驗數據試管編號123456蔗糖溶液濃度00.200.400.600.801.0小液流方向（1）R=0.0083Mpa L-1K-1,t=27,解離素數i=1。請計算出被測植物葉片的水勢。如果要獲得更精確的結果，仍然采用小液流法應該怎樣進行進一步的實驗？（寫出簡要實驗思路即可）（2）小液流測定植物組織水勢的原理是什么？參考答案（1） w=-iCRT=-1.245106Pa，濃度梯度設置為0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6（2）原理：植物體內細胞間和植物與外界環境

10、間的水分移動方向都由水勢差來決定。當植物細胞或組織放在外界環境中時，會發生水分交換。即組織水勢大于外界水勢時，組織失水，外液濃度降低 （2)蒸氣壓法(3)壓力室法(4)壓力探針法測定膨壓(6)質壁分離法測滲透勢(5)冰點下降法測定滲透勢（三）植物根系對水分的吸收（三）植物根系對水分的吸收物理狀態毛管水毛管上升水、毛管懸著水 -植物吸水的主要來源束縛水重力水土壤膠體吸附，不能利用 水分飽和的土壤中，由于重力，自上而 下滲漏出來的水分1.1.土壤的水分狀況土壤的水分狀況根系吸水:土土 根根土壤中水的流動取決于水勢梯度水勢梯度和土壤導水率土壤導水率根系是陸生植物吸收水分的主要器官。根尖端的根毛區是吸

11、水的主要部位. 根部吸水主要在根尖進行，根尖吸水能力最大根部吸水主要在根尖進行，根尖吸水能力最大的部位是的部位是 A.分生區分生區 B.伸長區伸長區 C.根毛區根毛區 D.根冠根冠根部吸取的水分通過根毛、皮層、內皮層、中柱薄壁細胞進入導管。水分在根內的徑向運轉有質外體途徑、共質體途徑和跨膜途徑 。圖圖2-10 2-10 植物根部吸收植物根部吸收水分途徑示意圖水分途徑示意圖水分可以經過質外體、共質體和跨膜途徑通過皮層。水分到達內皮層時被凱氏帶阻斷，必須通過跨膜運輸才能進出內皮層(1)(1)主動吸水主動吸水由于根系代謝活動而引起的根系吸水的過程稱為主動主動吸水吸水。傷流傷流和吐水吐水都是主動吸水的

12、表現。1.根壓根壓是木質部中的正壓力。根壓可使根部吸進的水分沿導管輸送到地上部分，同時土壤中的水分又不斷地補充到根部，這樣就形成了根系的主動吸水。傷流和吐水是證實根壓存在的兩種生理現象。(1)(1)傷流傷流 是從植物傷口溢出液體的現象（圖2-11A）。把絲瓜莖在近地面處切斷后，傷流現象可持續數日。如果在切斷部位用橡皮管連接一個壓力計，可以測量到一個正壓力值，這就是根壓。圖圖2-11 2-11 傷流和根壓傷流和根壓示意圖示意圖A.傷流液從莖部切口處流出 B.用壓力計測定根壓(2)(2)吐水吐水 是從植株的葉片尖端或邊緣的水孔向外溢出液滴的現象。在土壤水分充足、潮濕溫暖、蒸騰很弱的環境中，易觀察到

13、植株吐水現象。根系的生理活動及內皮根系的生理活動及內皮層內外的水勢差有關層內外的水勢差有關(3)(3)產生根壓的機制產生根壓的機制(2)(2)被動吸水被動吸水由于蒸騰拉力而引起的根系吸水稱為被動吸水。蒸騰拉力是指因葉片蒸騰作用而產生的水勢梯度使植物體內水分上升的力量。其大小與根系活力無關，物理過程.正在蒸騰著的植株，尤其是高大的樹木，吸水的主要方式是被動吸水。1.土壤水分狀況 土壤中水分按物理狀態可分為束縛水、和重力水。2.土壤溫度 “午不澆園”是指在中午的烈日下不要用冷水澆灌作物，驟然降溫會使根系吸水減少，引起萎蔫。吸水速率溫度低溫高溫適溫 3.土壤通氣狀況 O2 CO24.土壤溶液濃度 “

14、燒苗”現象。 鹽堿地 可以采用灌水、洗鹽等措施來降低土壤溶液濃度。 ( (四四) ) 植物蒸騰作用植物蒸騰作用物體內的水分以氣態散失到大氣中去的過程稱為蒸騰作用蒸騰作用。蒸騰作用是一個生理過程，受到植物體結構和氣孔行為的調節，比一般的物理蒸發要復雜得多。植物蒸騰作用主要是靠葉片進行。蒸騰方式：一是通過角質層的蒸騰，稱為角角質層蒸騰質層蒸騰；二是通過氣孔的蒸騰，稱為氣孔氣孔蒸騰蒸騰。氣孔是表皮組織上的兩個保衛細胞保衛細胞和由其圍繞形成的孔隙的總稱。保衛細胞四周環繞著表皮細胞表皮細胞，毗連的表皮細胞如在形態上和其它表皮細胞相同，就稱之為鄰近細胞鄰近細胞，如有明顯區別，則稱為副衛細副衛細胞胞。(1)

15、(1)氣孔的形態結構及生理特點氣孔的形態結構及生理特點植物類型氣孔數/葉面積（ mm2）氣孔口徑氣孔面積占葉面積(%)長（m）寬（m）陽性植物1002001020450.81.0陰性植物401001520560.81.2禾本科植物501002030340.50.7冬季落葉樹100500715160.51.2表表2-1 2-1 不同類型植物的氣孔數目和大小不同類型植物的氣孔數目和大小1.1.不同植物氣孔的數目、大小及分布不同不同植物氣孔的數目、大小及分布不同氣體通過多孔表面擴散的速率,不與小孔的面積成正比，而與小孔的周緣長度成正比，這就是小孔律。在一定范圍內，孔越小, 邊緣效應越明顯，擴散的速率

16、就越快。 2.2.氣孔的面積小，蒸騰速率高氣孔的面積小，蒸騰速率高A.雙子葉植物煙草一對保衛細胞的電子顯微照片(與葉面垂直) 3.3.保衛細胞具有多種細胞器保衛細胞具有多種細胞器葉綠體葉綠體4.4.保衛細胞具有不均勻加厚的細胞壁及微纖絲結構保衛細胞具有不均勻加厚的細胞壁及微纖絲結構(2)(2)氣孔運動的機理氣孔運動的機理( (調節機制調節機制) )氣孔運動氣孔運動 由于保衛細胞的膨壓（水勢）變化引起的。保衛細胞的水勢變化是由K+及蘋果酸等滲透調節物質進出保衛細胞引起的。關于氣孔運動的機理有多種學說，如：K+泵學說、蘋果酸代謝學說、淀粉與糖轉化學說等。圖圖2-16 光下氣孔開啟的機理光下氣孔開啟

17、的機理保衛細胞滲透調節的主要途徑:鉀離子在質子梯度的驅動下，從周圍細胞進入保衛細胞，帶相反電荷的氯離子也伴隨進入；由淀粉降解生成蘋果酸；蔗糖的積累：來自淀粉等光合產物的轉化，也可能從質外體或其它細胞輸入2010年考研題下列學說中，不屬于解釋氣孔運動機制的是A.K+累積學說； B.壓力流動學說；C.淀粉-糖互變學說； D.蘋果酸代謝學說(3)(3)影響氣孔運動的外界因素影響氣孔運動的外界因素1.光 光是影響氣孔運動的主要環境因素。多數植物的氣孔光下張開,暗中關閉。引起氣孔張開所需的光強很低，只相當于全日照的1/10001/30。光促進氣孔開啟的效應有兩種：一種是通過光合作用發生一種是通過光合作用

18、發生的間接效應的間接效應，這種效應可被光合電子傳遞抑制劑二氯苯基二甲脲（DCMU）所抑制；另一種是通過光受體感受光信號而發生的另一種是通過光受體感受光信號而發生的直接效應直接效應，這種效應不被DCMU抑制。紅光和藍光都可引起氣孔張開，紅光是通過間接效應；藍光是調控氣孔開放最為有效的光質。藍光活化質膜H+-ATP酶，將質子泵出細胞，直接對氣孔開啟起作用。另外，光可以提高大氣與葉子溫度，增加葉內外蒸氣壓差，加快蒸騰速率。簡述光促進氣孔開放的機制。簡述光促進氣孔開放的機制。 (8分分)2012年考研題2.二氧化碳 低濃度CO2促進氣孔張開,高濃度CO2促使氣孔關閉。3.溫度 氣孔開度氣孔開度 一般隨

19、溫度的上升而增大。在30左右氣孔開度最大，超過30或低于10，開度變小或關閉。氣孔運動是與酶促反應有關的生理過程。4.水分 植物含水量降低時，氣孔開度減小，嚴重失水時，即使在光下，氣孔也會關閉。5.植物激素 細胞分裂素細胞分裂素促進氣孔張開，而脫落酸脫落酸促進氣孔關閉。1.蒸騰速率又稱蒸騰強度。指植物在單位時間內、單位葉面積上蒸騰散失的水量。2.蒸騰效率 又稱蒸騰生產率。指植物每蒸騰1kg水所形成的干物質的克數。常用單位：g（干物質）kg-1（水）。3.蒸騰系數 又稱需水量。指植物每制造1克干物質所蒸騰水分的克數g（水）g-1（干物質）。4.蒸騰比率蒸騰比率指植物光合作用每固定1摩爾CO2所需

20、蒸騰散失的摩爾水量。2008年考研題某植物制造100g干物質消耗了75kg水，其蒸騰系數為（ ）A.750；B.75；C.7.5；D.0.75蒸騰速率的測定方法蒸騰速率的測定方法 1. 植物離體部分的快速稱重法植物離體部分的快速稱重法 切取植物體的一部分(葉、苗、枝或整個地上部分)迅速稱重，23min后再次稱重，兩次重量差即為單位時間內的蒸騰失水量。. 測量重量法測量重量法 把植株栽在容器中，莖葉外露進行蒸騰作用，容器口適當密封，使容器內的水分不發生散失。在一定間隔的時間里，用電子天平稱得容器及植株重量的變化，就可以得到蒸騰速率。 3.氣量計測定法氣量計測定法 應用靈敏的濕度敏感元件測定蒸騰室

21、內的空氣相對濕度的短期變化。 4. 紅外線分析儀測定法紅外線分析儀測定法 紅外線分析儀可測定水的濃度，即濕度，并用來計算蒸騰速率。1.光照 光照光照,蒸騰速率蒸騰速率。氣孔開度。氣孔開度，氣孔阻力；氣溫和葉溫；葉內外的蒸汽壓梯度 。2.溫度 一定范圍，溫度一定范圍，溫度，蒸騰，蒸騰。溫度過低過高，。溫度過低過高，蒸騰蒸騰。 3.濕度 RH，蒸騰大，蒸騰大；RH太低太低，氣孔關閉，蒸騰蒸騰反而又下降反而又下降。4.風速 微風能帶走氣孔外邊的水蒸氣,加速蒸騰;風速過大時會引起氣孔關閉,降低蒸騰速率。5.土壤狀況 凡是影響根系吸水的土壤狀況，如土壤水分、溫度、氣體、溶液濃度等均可間接影響蒸騰作用。溶

22、液濃度溶液濃度水分水分溫度溫度氣體氣體2009年考研題簡述環境因素對蒸騰作用的影響(簡答題,每小題8分)答案要點:(1)光照:光能促進氣孔開放,提高大氣和葉片溫度,蒸騰加快;(2)大氣濕度:濕度越小,蒸騰速率越快;(3)大氣溫度:溫度越高,葉片氣孔下腔與外界大氣的蒸汽壓越大,蒸騰速率越快;(4)風:微風能帶走氣孔外邊的水蒸氣,加速蒸騰;風速過大時會引起氣孔關閉,降低蒸騰速率。( (五）植物體內水分的運輸五）植物體內水分的運輸土壤根毛根皮層內皮層中柱鞘根導管或管胞莖導管葉柄導管葉脈導管葉肉細胞葉細胞間隙氣孔下腔氣孔大氣。 根皮層內皮層根中柱以及葉脈葉肉細胞葉細胞間隙，距離短，阻力大，運輸速度僅為1010-3-3cmcmh h-1-1; ; 導管的運輸