第五章 植物的碳、氢、氧营养

1、植物的碳、氢、氧营养植物的碳、氢、氧营养第第 五五 章章概述：概述：pC、H、O是植物有机体的主要组分，占干物重总是植物有机体的主要组分，占干物重总量的量的90以上以上pC：构成有机物骨架的基础构成有机物骨架的基础pC与与H、O：形成多种多样的形成多种多样的碳水化合物碳水化合物构成体内各种构成体内各种生活活性物质生活活性物质糖、脂肪、酚类化合物的组分糖、脂肪、酚类化合物的组分碳水化合物在代谢中转化为能量碳水化合物在代谢中转化为能量碳水化合物是植物营养的核心物质碳水化合物是植物营养的核心物质!第一节第一节 碳（碳（C C）一、碳的营养功能：一、碳的营养功能：光合作用必不可少的原料光合作用必不可少

2、的原料 吸收形态吸收形态：COCO2 2（主要来自空气）（主要来自空气） 空气中空气中COCO2 2含量：约为含量：约为0.030.03( (若提高至若提高至0.10.1，可明显提高，可明显提高光合强度光合强度(50(50) )，并增，并增 加作物产量加作物产量(20(204040) )。二、碳素养分的补充二、碳素养分的补充（ COCO2 2肥料的施用）肥料的施用）1. 1.栽培环境：栽培环境：温室和塑料大棚（温室和塑料大棚（COCO2 20.03 0.10.1NH4HCO3 + H2SO4 CO2第二节第二节 氢（氢（H H）一、氢的营养功能一、氢的营养功能（以氢键和质子起作用）（以氢键和质

3、子起作用）（一）氢键（一）氢键（H HH H）特点：特点：结合力弱、具弹性、易分易合结合力弱、具弹性、易分易合作用：作用：在许多重要生命物质的结构中占重要地位在许多重要生命物质的结构中占重要地位 如：蛋白质、酶空间结构的形成如：蛋白质、酶空间结构的形成 DNA DNA双螺旋形式中双螺旋形式中碱基之间碱基之间形成靠氢键来实现形成靠氢键来实现 DNA DNA的的复制和转录复制和转录利用了氢键的易分易合性利用了氢键的易分易合性（二）质子（二）质子（ H H ）H H2 2O O：体内一切生化反应的最好介质，也是许多生化反应的体内一切生化反应的最好介质，也是许多生化反应的参与者。参与者。水是植物体中氢

4、的基本来源：水是植物体中氢的基本来源：H H2 2O O H HOHOH H H2 2O O是最大而最安全的质子库是最大而最安全的质子库质子的作用：质子的作用：自发解离自发解离 在光合作用和呼吸作用中在光合作用和呼吸作用中维持膜内外质子梯度维持膜内外质子梯度所必需所必需 对能量代谢有重要作用对能量代谢有重要作用 在代谢作用中作为还原剂在代谢作用中作为还原剂 保持保持细胞内离子平衡和稳定细胞内离子平衡和稳定pHpH值值所必需所必需 调节调节酶促反应、膜运输酶促反应、膜运输以及其它调节系统活性以及其它调节系统活性 联络细胞内各个分室，在胞间运输中发挥重要作用联络细胞内各个分室，在胞间运输中发挥重要

5、作用二、氢离子过多对植物的毒害二、氢离子过多对植物的毒害1. 1. 直接影响直接影响 当介质当介质pH4pH4时，会伤害植物根系，表现为：时，会伤害植物根系，表现为： 影响酶的活性（如发生定位错误）影响酶的活性（如发生定位错误） 酶、蛋白质变性或破坏酶、蛋白质变性或破坏 改变生化反应的方向改变生化反应的方向2. 2. 间接影响间接影响 如：对如：对CaCa2+2+产生显著的拮抗作用，使植物吸钙不足而出产生显著的拮抗作用，使植物吸钙不足而出现现缺钙症状缺钙症状，如，如番茄的脐腐病番茄的脐腐病。3. 3. 体内调节体内调节 植物细胞原生质膜上的植物细胞原生质膜上的H H+ +-ATP-ATP酶酶在

6、细胞质在细胞质pHpH调节调节中起主中起主要作用要作用第二节第二节 氧（氧（O O）一、氧的营养功能一、氧的营养功能 1. 1. 有氧呼吸所必需有氧呼吸所必需 呼吸作用直接影响植物体内各种物质的合成与转化呼吸作用直接影响植物体内各种物质的合成与转化 2. 2. 供氧状况影响养分的吸收供氧状况影响养分的吸收 O O2 2 有氧呼吸有氧呼吸 ATPATP 促进养分吸收促进养分吸收 3. 3. 氧对豆科作物固氮有一定的影响氧对豆科作物固氮有一定的影响 使需氧性固氮微生物提高固氮酶的活性使需氧性固氮微生物提高固氮酶的活性二、活性氧的危害及其消除二、活性氧的危害及其消除1. 1. 活性氧的种类活性氧的种

7、类 超氧化物自由基超氧化物自由基(O(O2 2- -) )、羟自由基、羟自由基(OH(OH- -) )、过氧化氢、过氧化氢(H(H2 2O O2 2) )、单、单线态氧线态氧( (. .O O2 2) )、脂类过氧化物、脂类过氧化物(RO(RO- -、ROOROO- -) ) 。2. 2. 活性氧的特点活性氧的特点 化学性质比氧活泼，具有很强的氧化能力，对生物体有破坏化学性质比氧活泼，具有很强的氧化能力，对生物体有破坏作用。作用。3. 3. 对植物的毒害对植物的毒害氧化分解生物膜内的双分子层中所含有的氧化分解生物膜内的双分子层中所含有的不饱和脂肪酸链不饱和脂肪酸链，导致导致膜整体的破坏膜整体的

8、破坏，如膜透性增大、离子漏失，严重时造成植物，如膜透性增大、离子漏失，严重时造成植物死亡。死亡。 对对叶绿素、核酸叶绿素、核酸等有破坏作用等有破坏作用4. 4.活性氧的消除活性氧的消除（1）酶系统）酶系统 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SODSOD）：）：消除超氧化物自由基消除超氧化物自由基 过氧化氢酶（过氧化氢酶（CATCAT）：）：消除过氧化氢消除过氧化氢 过氧化物酶（过氧化物酶（PODPOD）：）：消除过氧化氢及有机氢过氧化物消除过氧化氢及有机氢过氧化物 三种酶协调一致，三种酶协调一致，维持自由基在低水平，防止毒害维持自由基在低水平，防止毒害（2）抗氧化剂系统）抗氧化剂系统 维生素维生

9、素E E：防止脂类过氧化、有效清除单线态氧防止脂类过氧化、有效清除单线态氧 谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH）：）：消除过氧化氢、修复有机化合物损伤、防护脂消除过氧化氢、修复有机化合物损伤、防护脂类过氧化造成的损伤类过氧化造成的损伤 抗坏血酸（抗坏血酸（ASAASA）：）：重要清除剂、维持体内维生素重要清除剂、维持体内维生素E E含量含量 细胞色素细胞色素f f、甘露糖醇、氢醌、胡萝卜素、甘露糖醇、氢醌、胡萝卜素等等 逆境条件下逆境条件下（如（如低温、缺水、低温、缺水、缺肥缺肥、大气污染、大气污染、重金属重金属污染污染、高温、盐渍、强光辐射、衰老、病害、高温、盐渍、强光辐射、衰老、病害等），使自由基等），使自由基产生和消除的平衡过程破坏，导致体内自由基的积累和膜透产生