植物生理学中文版4-5transpiration transport

第四节蒸腾作用

Transpiration水分以气体状态通过植物体表面从体内扩散到大气中的过程（不同于自由水面的蒸发）一、蒸腾的部位和生理意义植物需要解决的一对矛盾：

截获光能&水分亏缺解决矛盾的方式覆盖角质层：

一层蜡样的不透水的膜，其中间杂有亲水的果胶质，并有孔隙，可使水分子透过气孔调节：通过调节叶片气孔的大小将水分散失到大气中角质层蒸腾/气孔蒸腾：成熟叶片，角质层蒸腾约占3－10％，主要形式为气孔蒸腾幼嫩叶片，角质层蒸腾约占30－50％遮阴、潮湿处，角质层蒸腾约占30％以上水生植物，角质层蒸腾为主要散失水分的方式蒸腾作用的生理意义为水分吸收与运输的主要动力促进植物对矿质元素的吸收降低叶片的温度二、气孔蒸腾

1气孔的大小和分布长7-40μm(H2O-0.54nm;CO2-0.46nm)主要分布于叶片，另也存在于花序、果实、叶柄、卷须及幼茎多数植物下表皮气孔数目多于上表皮，水生植物多位于上表皮上通常，气孔总面积为叶面积的1－2％扩散水的速率：气孔>>相同面积的自由水面叶面积：气孔/叶面积＝1-2/100蒸腾（发）量：气孔/相同于叶面积的自由水面>80/100即：某叶片（通过气孔）的蒸腾量为相同面积自由水面蒸发量的40－100倍小孔扩散原理（Seeyourtextbook）：

1水分从大表面上蒸发时，蒸发速率与表面积成正比2水分从很小表面上蒸发时，蒸发速率与表面的直径或周长成正比3叶片上众多气孔增加了扩散水分的总的周长2气孔运动植物气孔：2个保卫细胞保卫细胞2种类型：

哑铃型：有一对副卫细胞，禾本科及莎草科等单子叶植物肾型：无副卫细胞，多数植物wheatmaizeArabidopsisViciafaba保卫细胞运动的结构基础壁中存在径向排列的微纤丝微纤丝

难以伸长。以气孔口为中心，限制了保卫细胞沿短轴方向直径的扩大气孔运动调节蒸腾

保卫细胞吸水膨胀－气孔口张开

保卫细胞失水收缩－气孔口关闭

吸水后，作用于外壁上的（净）压力通过微纤丝传到内壁，成为作用于内壁、背离气孔口方向的拉力气孔运动的机理以张开过程为例

1质膜上H＋-ATP酶，被激活（光等），运出H＋，产生跨膜H＋梯度；2跨膜H＋梯度驱动K＋透过质膜和液泡膜进入液泡中（K＋通道〕；3细胞内由淀粉经代谢产生苹果酸，并从胞外运入Cl-,与液泡内K＋保持电学平衡；4液泡内K＋

浓度达0.5M,ψ降低至-2MPa左右，吸水张开三、影响气孔运动(蒸腾〕的因素（自学）

1光

2CO2一般植物由暗至光中，经数分钟滞后期，气孔开放；某些植物气孔昼夜开放，如甘蓝、马铃薯等；某些植物气孔夜间开放，如景天科等CAM植物；一般情况下，外界[CO2]下降，气孔开放，[CO2]上升，气孔关闭，3温度10℃以下，难以开放T升高，促进开放30－35℃，达最大开度温度（T）和相对湿度（RH）对叶片空气气压梯度的影响（假设大气中的水分含量保持稳定）4湿度20℃时不同的相对湿度（RH）对大气水势的影响大气中水蒸气含量越低，越有利于蒸腾的进行。5风速风速对蒸腾的影响

Boundarylayerthickness=lengthofwaterdiffusionpath(Triangles)Leavesfor1cmwide;

(Circles)Leavesfor5cmwide

6化学物质抑制开放物质（抗蒸腾剂）：脱落酸乙酰水杨酸黄腐酸阿特拉津（水光解抑制剂）促进开放物质：细胞分裂素四、蒸腾作用的指标蒸腾速率（强度）：

一定时间内单位叶面积散失的水量(g/dm2·h)蒸腾比例：

植物每消耗1Kg水所形成干物质的g数蒸腾系数：

植物生产1g干物质所消耗水的（千）克数（1/蒸腾比例）第五节植物体内水分的运输红杉树

生长在潮湿的雨林中，高80米韧皮部（薄壁）：输送光合产物等木质部（厚壁）：水分在植物体内的主要运输通道一、植物体内水分运输的途径单个微管束木质部中输送水的主要管状分子管状分子包括管胞和导管二者细胞壁增厚成熟后为不含细胞质的长型死细胞多个细胞并行排列向日葵茎部排列的管胞注：螺旋型加厚的壁右部的管胞未完全伸长直径10-50um;长1-3cm导管为独立的细胞大小差异显著，通常大于管胞。例：枫树，直径40－60um长4－30cm橡树，直径300－500um

长最高至10m导管比管胞更为进化导管的发育过程植物体内水分运输途径（总结）导管或管胞运输途径（死细胞途径）对水分运输的阻力小适合于长距离运输活细胞途径

根毛至根的微管束（导管或管胞）；叶部最小的微管束（叶脉）至气孔下室；阻力大，约2000倍于微管组织适合于短距离运输二、水分运输的动力成熟植株、蒸腾作用强的白昼，以蒸腾拉力为主幼苗、空气潮湿及蒸腾作用弱的夜晚，以根压为主水分运输的动力＝根系吸水动力1蒸腾拉力2根压水分运输的维持蒸腾拉力>水的重力

1据测定，温带植物中，木质部导管中维持-0.5至-2.5MPa