植物生理学02矿质营养课件

1、? ? 第一节第一节 植物的必需元素植物的必需元素1 1 植物体内的元素植物体内的元素1.1 1.1 矿质元素与非矿质元素矿质元素与非矿质元素1 1）：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存在于灰分中的元素称为或或。2 2）：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、NN、S S等）。等）。 1） 必需元素的判别准则必需元素的判别准则A）缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史；缺乏该元素植物生长发育发生障碍不

2、能完成生活史；B）除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是可以预防和恢复的；可以预防和恢复的；C）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间接的。接的。 2）确定方法）确定方法 借助借助溶液培养法溶液培养法矿质矿质和和砂基培养法砂基培养法，已证明已证明K、Ca、Mg、S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na及及C、H、O共共19种元素为多数植物必需。种元素为多数植物必需。注意事项：注意事项：（1）选择合适的培养液；（）选择合适的培养液；（2）定期更换培养液）定期更换

3、培养液,调节调节pH；（3）通气；）通气； (4) 根系遮光。根系遮光。 应用：功能和吸收机制研究，大棚蔬菜、花卉甚至粮食生产。应用：功能和吸收机制研究，大棚蔬菜、花卉甚至粮食生产。几种营养液培养法几种营养液培养法A.水培法水培法:使用不透明使用不透明的容器的容器(或以锡箔包裹或以锡箔包裹容器容器),以防止光照及避以防止光照及避免藻类的繁殖免藻类的繁殖,并经常并经常通气通气;B. 营养膜营养膜(nutrient film)法法:营养液从容器营养液从容器a流进流进长着植株的浅槽长着植株的浅槽b,未被未被吸收的营养液流进容器吸收的营养液流进容器c,并经管并经管d泵回泵回a。营养。营养液液pH和成分

4、均可控制。和成分均可控制。C.气培法气培法：根悬于营养：根悬于营养液上方，营养液被搅起液上方，营养液被搅起成雾状。成雾状。A A）大量元素大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干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。包括重达万分之一以上的元素。包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等等9种元素。种元素。 Si B B）微量元素微量元素：植物体内含量甚微，稍多即会发生：植物体内含量甚微，稍多即会发生毒害的元素包括：毒害的元素包括：Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni等等8种元素。种元素。Na3 必需矿质元素的生理生化作用及缺乏症必需矿质元素的生理生化作用及缺乏症 A

5、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。如：如：磷磷存在于磷脂、存在于磷脂、核酸和核蛋白中，核酸和核蛋白中，钙钙是细胞壁的重要元素。是细胞壁的重要元素。 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。如：如：钾钾是是40多种酶的辅助因子，还可促进糖类的合成和运输。多种酶的辅助因子，还可促进糖类的合成和运输。 C C）起电化学作用及渗透调节。起电化学作用及渗透调节。如：如：铁铁在呼吸、光合和在呼吸、光合和氮代谢等方面的氧化还原过程中起着重要作用。氮代谢等方面的氧化还原过程中起着重要作用。 D D）与体内其他物质结合成脂化物等参与物质代谢与运与

6、体内其他物质结合成脂化物等参与物质代谢与运输。输。老叶老叶发黄，发黄， 新叶新叶色淡色淡 大麦大麦缺缺N老叶发老叶发黄，新黄，新叶色淡叶色淡基部发基部发红红花色苷花色苷积累其积累其中中 缺磷时，缺磷时，分蘖分枝减少分蘖分枝减少, ,幼芽、幼叶生长停滞幼芽、幼叶生长停滞, ,茎、根茎、根纤细纤细, ,植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现色。症状首先在下部老叶出现, ,并逐渐向上发展。并逐渐向上发展。磷过多，易产生缺磷过多，易产生缺Zn症。症。3) Potassium(K)。v钾离子进入根部，只以离子形式存在植物体钾离子进入根部，只

7、以离子形式存在植物体内内,主要集中于代谢旺盛部位。主要集中于代谢旺盛部位。 A)调节水分代谢调节水分代谢:渗透势渗透势, 气孔气孔,蒸腾作用蒸腾作用. B)酶的激活剂酶的激活剂:60多种酶的激活剂多种酶的激活剂,如丙酮酸如丙酮酸激酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合酶等。激酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合酶等。 C)提高抗性提高抗性:抗倒、抗病虫。抗倒、抗病虫。 D)参与物质运输参与物质运输:K+作为作为H+的反离子的反离子 E)钾促进蛋白质和多糖合成钾促进蛋白质和多糖合成 。 F)参与能量代谢参与能量代谢:促进氧化磷酸化促进氧化磷酸化;和光合磷和光合磷酸化酸化.K的缺乏症。的缺乏症。 A）植株茎秆柔弱）植株

8、茎秆柔弱,易倒伏易倒伏,抗逆性差。抗逆性差。B）老叶枯死有）老叶枯死有褐色烧焦状斑褐色烧焦状斑点点-焦边焦边。叶缘叶缘(双子叶双子叶)或叶尖或叶尖(单子叶单子叶) 从坏死黄斑从坏死黄斑逐渐呈褐色烧逐渐呈褐色烧焦状斑点焦状斑点-焦焦边边。4) Calcium(Ca) 离子离子(Ca2+)形式吸收。形式吸收。 A)Ca是细胞壁等的组分。是细胞壁等的组分。 B)Ca是某些酶类的活化剂。是某些酶类的活化剂。 (如如ATP酶、琥珀酶、琥珀酸脱氢酶等酸脱氢酶等)，Ca-CaM系统行使第二信使功能系统行使第二信使功能 C)Ca2+参与光合放氧。参与光合放氧。 D)钙能提高膜稳定性钙能提高膜稳定性,提高植物适

9、应干旱提高植物适应干旱与干热的能力。与干热的能力。v生长点坏死生长点坏死,大豆缺大豆缺Ca大白菜大白菜干心病干心病5) Magnesium (Mg) Mg2+形式被植物吸收。形式被植物吸收。 A) 镁参与光合作用镁参与光合作用:叶绿素的组分叶绿素的组分, 促进光合促进光合磷酸化磷酸化;活化活化Rubisco. B） 酶的激活剂或组分。酶的激活剂或组分。 转移磷酸基酶类转移磷酸基酶类 C）促进蛋白质合成。促进蛋白质合成。Mg的缺乏症的缺乏症 老叶脉间失绿老叶脉间失绿,网状脉网状脉(双子叶植物双子叶植物)和条和条状脉状脉(单子叶植物单子叶植物)。叶脉有时呈紫红色。叶脉有时呈紫红色;严重缺镁严重缺镁

10、,形成坏死斑块。形成坏死斑块。6) Sulfur(S)6) Sulfur(S) 1)1) 是蛋白质和生物膜的成分。是蛋白质和生物膜的成分。 含含S S氨基氨基酸和硫脂的组分。酸和硫脂的组分。 2)2) 酶的成分，参与多种生化反应。酶的成分，参与多种生化反应。 CoACoA、铁氧还蛋白、硫氧还蛋白、固氮、铁氧还蛋白、硫氧还蛋白、固氮酶酶 3)3) 构成体内还原体系。构成体内还原体系。谷胱甘肽谷胱甘肽-SH-SH。v1.3.2 Physiological functions and deficient symptoms of microelements v微量元素是指植物需要量较少微量元素是指植物

11、需要量较少, 在植物体中含量较低在植物体中含量较低,常占干常占干重的重的0.01%以下的元素。它们是以下的元素。它们是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。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1 1 生物膜的结构与特性生物膜的结构与特性v植物细胞吸收溶质的方式植物细胞吸收溶质的方式 离子通道运输离子通道运输 载体运输载体运输 离子泵运输（质子泵和钙泵）离子泵运输（质子泵和钙泵） 胞饮作用：胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的获取物质的过程。膜的内折而转移到细胞内的获取物质的过程。第三节第三节 植物对矿质元素的吸

12、收植物对矿质元素的吸收1 1 植物吸收矿质元素的特点植物吸收矿质元素的特点 1 1）对水分和盐分的相对吸收；）对水分和盐分的相对吸收； 2 2）选择性吸收；）选择性吸收； 3 3）单盐毒害和离子对抗。）单盐毒害和离子对抗。2 2 根部对溶液中矿质元素的吸收过程根部对溶液中矿质元素的吸收过程 1 1）离子吸附在根部细胞表面；）离子吸附在根部细胞表面； 2 2）离子进入根部内部。）离子进入根部内部。3 3 影响根部吸收矿物质的因素影响根部吸收矿物质的因素1 1）：过低、过高都不利过低、过高都不利。如温度过低，代谢。如温度过低，代谢弱，能量不足，主动吸收慢；胞质粘性增大，离弱，能量不足，主动吸收慢；

13、胞质粘性增大，离子进入困难。其中以对钾和硅的吸收影响最大。子进入困难。其中以对钾和硅的吸收影响最大。：影响呼吸作用影响呼吸作用。：过低、过高都不利过低、过高都不利。一般作物生育最适的一般作物生育最适的pH值是值是6-7。在土壤溶液碱性的反。在土壤溶液碱性的反应加强时，应加强时，Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态，能被植物利用的量极呈不溶解状态，能被植物利用的量极少。在酸性环境中少。在酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解，但植物来不及吸收易被等溶解，但植物来不及吸收易被雨水淋失，易缺乏。而雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。的溶解度加大，植物受害。4 4 根外营养根外营养4

14、.1 4.1 植物根外营养的吸收特点植物根外营养的吸收特点 A A）根外营养的主要器官为叶片根外营养的主要器官为叶片，故又称为故又称为叶片营养叶片营养；B B）营养物质可经气孔或角质层进入叶内，营养物质可经气孔或角质层进入叶内，并经胞壁中的并经胞壁中的外连丝外连丝抵达质膜，再进入细抵达质膜，再进入细胞，最后到达叶脉韧皮部。胞，最后到达叶脉韧皮部。 是叶片表皮细胞通道，它从角质层是叶片表皮细胞通道，它从角质层的内侧延伸到表皮细胞的质膜。的内侧延伸到表皮细胞的质膜。 4.2 4.2 根外施肥的优点根外施肥的优点 4 植物氮代谢植物氮代谢1 1 植物的硝酸盐还原植物的硝酸盐还原 1.2 1.2 植物

15、硝酸盐还原的主要特点植物硝酸盐还原的主要特点1 1）发生反应的细胞器（发生反应的细胞器（硝酸还原在细胞质；硝酸还原在细胞质；亚硝酸还原在叶绿体亚硝酸还原在叶绿体）；）；2 2）参与反应的酶种类及其性质；参与反应的酶种类及其性质； 诱导酶诱导酶：又称：又称适应酶适应酶，指植物体内指植物体内本来不含有，但在特定外来物质的诱导本来不含有，但在特定外来物质的诱导下可以生成的酶。如硝酸还原酶可为下可以生成的酶。如硝酸还原酶可为NONO3 3- -所诱导。所诱导。3 3）与光合作用的关系与光合作用的关系。 2 植物的氨同化植物的氨同化 1）还原氨基化还原氨基化：氨与：氨与-酮酸结合生成相应氨基酸；酮酸结合

16、生成相应氨基酸；2）氨基交换作用氨基交换作用：一种氨基酸的氨基转到一种酮一种氨基酸的氨基转到一种酮酸上形成另一种氨基酸和酮酸；酸上形成另一种氨基酸和酮酸；3）氨甲酰磷酸化氨甲酰磷酸化：氨与二氧化碳、：氨与二氧化碳、ATP结合形成结合形成氨甲酰磷酸；氨甲酰磷酸；4）酰胺化作用酰胺化作用：氨与氨基酸结合形成酰胺。：氨与氨基酸结合形成酰胺。 2.2 植物氨同化的生理意义植物氨同化的生理意义解除氨毒；解除氨毒；形成新的物质（如形成新的物质（如氨基酸氨基酸等）；等）；酰胺化得到的谷氨酰胺和天冬酰胺在植物酰胺化得到的谷氨酰胺和天冬酰胺在植物体内氨不足时可释放出氨。体内氨不足时可释放出氨。第五节第五节 矿物

17、质在植物体内的运输矿物质在植物体内的运输1 矿物质运输的形式、途径和速度矿物质运输的形式、途径和速度1.1 矿物质运输的形式矿物质运输的形式金属离子：金属离子：以离子状态运输以离子状态运输 （P：主要以正磷酸根离子向上运输主要以正磷酸根离子向上运输）（N：主要以氨基酸和酰胺形式向上运输，少量以主要以氨基酸和酰胺形式向上运输，少量以硝酸根离子运输硝酸根离子运输）（S：主要以硫酸根离子向上运输主要以硫酸根离子向上运输） 1.2 矿物质运输的途径矿物质运输的途径根部吸收的矿质元素主要通过韧皮部向上根部吸收的矿质元素主要通过韧皮部向上运输；运输；叶片吸收的矿质元素的上行和下行运输都叶片吸收的矿质元素的

18、上行和下行运输都以韧皮部为主；木质部中的矿质元素可横以韧皮部为主；木质部中的矿质元素可横向运输到韧皮部，韧皮部中的矿质元素也向运输到韧皮部，韧皮部中的矿质元素也可横向运输到木质部。可横向运输到木质部。 2 矿物质在植物体内的分布矿物质在植物体内的分布 以离子或不稳定化合物形式存在，可转移以离子或不稳定化合物形式存在，可转移至其他部位循环利用，如至其他部位循环利用，如N、P、Mg、K、Zn等，其中以等，其中以 、 最为典型。当植物缺乏这类元最为典型。当植物缺乏这类元素时，它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部素时，它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部位，从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛部位，位，从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛部位，所以衰老的叶片出现相应的缺素症。所以衰老的叶片出现相应的