必需元素的教案

必需元素的教案第1页/共57页1、一般植物体内含钾量约占干物重的0.3～5.0%。2、植物体内的含钾量常因作物种类和器官的不同而有很大差异：含淀粉、糖等碳水化合物较多的作物含钾量较高。谷类作物种子中钾的含量要远小于茎秆中的钾；3、钾流动性强，能被反复利用。当植物缺钾时，优先分配到较幼嫩的组织。4、钾首先分布在细胞质内直达最适水平。过量的钾几乎全部转移到液泡中。5、钾在植物体内以离子状存在。(1)植物体内钾的含量、分布与特点第2页/共56页第2页/共57页主要农作物不同部位中钾的含量（%）作物部位含K2O作物部位含K2O小麦籽粒0.61水稻籽粒0.30茎秆0.73茎秆0.90棉花籽粒0.90马铃薯块茎2.28茎秆1.10叶片1.81玉米籽粒0.40糖用甜菜根2.13茎秆1.60块茎5.01谷子籽粒0.20烟草叶片4.10茎秆1.30茎2.80第3页/共56页第3页/共57页植物组织含钾量变化对细胞质和液泡中钾浓度影响干物质含钾量（%）细胞质液泡012345K+浓度(nmol/l)3002001000第4页/共56页第4页/共57页钾有高速度透过生物膜，且与酶促反应关系密切的特点。钾不仅在生物物理和生物化学方面有重要作用，而且对体内同化产物的运输，能量转变也有促进作用。

(2)钾的营养功能第5页/共56页第5页/共57页

钾能促进光合作用，提高CO2的同化率。钾对光合作用的影响是：a.钾能促进叶绿素的合成；b.钾能改善叶绿体的结构；c.钾能促进叶片对CO2的同化。

①钾与光合作用第6页/共56页第6页/共57页钾对叶绿体中ATP合成的影响作物蚕豆菠菜向日葵干物质中K2O（%）3.701.005.531.144.701.60ATP的数量（µmol/h/g.叶绿素）21614329518510268第7页/共56页第7页/共57页钾能促进光合作用产物向贮藏器官中的运输，增加“库”的贮存。对于没有光合作用功能的器官来说，它们的生长及养分的贮存，主要靠同化产物从地上部向根或果实中的运转。这一过程包括蔗糖由叶肉细胞扩散到组织细胞内，然后被泵入韧皮部，并在韧皮部筛管中运输。钾在此运输过程中有重要作用。Giaquinta曾用韧皮部负载的模式解释这一现象。②钾能促进光合作用产物的运输第8页/共56页第8页/共57页蛋白质的运转ATP酶+ATPADP+PiH+pH=8.5OH-K+H+蔗糖细胞质质外体膜蔗糖H+韧皮部负载模式图pH=5.5第9页/共56页第9页/共57页钾对甘蔗中14C光合产物运输的影响Hartt*总标记物为100％标记叶的叶片54.3

95.4

标记叶的叶鞘14.3

3.9

标记叶的节9.7

0.6标记叶上部的叶和节1.9

0.1

标记叶节以下的茎20.1

0.0414C涂抹部位占总标记物的％有钾无钾第10页/共56页第10页/共57页钾对14C的同化以及对同化产物在番茄各器官中分配率的影响-───────────────────────

低钾高钾

2.2％4.1％───────────────────────-每株每分钟脉冲数(cpm)12.3×10-711.1×10-7每克鲜重每分钟脉冲数(cpm)1.1×10-51.2×10-5

叶片52.749.6标记同化物在果实6.015.2器官中的分配茎37.732.6率（％）根3.72.6───────────────────────-叶片干物质中含钾量第11页/共56页第11页/共57页钾通过对酶的活化作用，从多方面对氮素代谢产生影响。钾促进蛋白质和谷胱甘肽的合成。因为钾是氨基酰－tRNA合成酶和多肽合成酶的活化剂。③钾与蛋白质合成第12页/共56页第12页/共57页

供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响───────────────────────

处理地上部重量单株根瘤数单株根瘤重固氮酶活性

(g/株)(g)(g)

───────────────────────-K9.0554.73.086.9+K12.5060.83.9109.9───────────────────────*单位为μmolC2H2/g根瘤/hr第13页/共56页第13页/共57页钾对调节植物细胞的水势有重要作用。钾能顺利进入植物细胞内，以离子的状态累积在细胞质的溶胶和液泡中。钾离子的累积能调节胶体的存在状态，也能调节细胞的水势。缺钾的情况下，细胞吸水能力差，胶体保持水分的能力也小，细胞失去弹性，植株和叶片易萎蔫。保持细胞正常的水势是细胞增长的驱动力，对调节细胞代谢有重要作用。④钾对细胞渗透作用的调节第14页/共56页第14页/共57页钾能调节气孔的运动，有利于作物经济用水。作物的气孔运动与渗透压、压力势有密切关系。⑤钾与气孔运动气孔张、闭时，蚕豆叶片表皮组织保卫细胞内各种离子的浓度张开424223512关闭200192气孔状态KCl-渗透压气孔孔径(10-14mol)bar*(µm)第15页/共56页第15页/共57页一些需要K+激活的酶及其催化的主要的反应果糖激酶IV谷胱甘肽合成酶琥珀酰CoA合成酶谷氨酰半胱氨酸合成酶NAD+合成酶ADP葡萄糖-淀粉合成酶甲酰四氢叶酸合成酶ADP葡萄糖焦磷酸化酶UDP葡萄糖焦磷酸化酶磷酸化酶焦磷酸盐磷酸水解酶ATP磷酸水解酶（Mg2+）ATP磷酸水解酶（Ca2+）酶类催化的主要的反应谷氨酰半胱氨酸+甘氨酸+ATP=谷胱甘肽+ADP+Pi琥珀酸盐+CoA+ATP=琥珀酰CoA+ATP+Pi谷氨酸盐+半胱氨酸+ATP=谷氨酰半胱氨酸+ATP+PiDcamido-NAD++谷氨酰胺+H2O+ATP=NAD++PPi+谷氨酸盐+AMPADP-葡萄糖+（1，4a-D-葡萄基）n=（1，4a-D-葡萄基）n+1+ADP甲酸+四氢叶酸+ATP=10-甲酰四氢叶酸+ADP+PiATP+a-D-葡萄糖-1-磷酸=PPi+ADP-葡萄糖UTP+a-D-葡萄糖-1-磷酸=PPi+UDP-葡萄糖（a1，4葡萄基）n+Pi

=（a1，4葡萄基）n+1+a-D-葡萄糖-1-磷酸H2O+PPi=2PiATP+H2O=ADP+PiATP+H2O=ADP+Pi⑥激活酶的活性第16页/共56页第16页/共57页一些需要K+激活的酶及其催化的主要的反应酶类催化的主要的反应磷酰基转移酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶催化排除过程的酶苏氨酸脱水酶果糖二磷酸醛缩酶乙醛脱氢酶磷酸烯醇丙酮酸+ADP=丙酮酸+ATP果糖-6-磷酸+ATP=果糖-1，6-磷酸盐+ADP苏氨酸·H2O=2氧代丁酸+NH3+H2O脱水酶果糖-1，6-磷酸=磷酸二羟丙酮+3磷酸甘油醛乙醛+NAD（P）+H2O=酸+NAD（P）H第17页/共56页第17页/共57页20阳离子浓度(mM)0.2K+4050301000.40.60.81.01.21.41.60Na+Li+Rb+Cs+NH+4酶活性(μmolADPmg蛋白-1h-1)1.8一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响第18页/共56页第18页/共57页⑦促进有机酸的代谢

钾参与植物体内氮的代谢，木质部运输中钾离子是硝酸根离子的主要陪伴离子。第19页/共56页第19页/共57页钾离子穿梭运输硝酸根离子和苹果酸根离子的模式图第20页/共56页第20页/共57页⑧增强植物的抗逆性

钾有多方面的抗逆功能，它能增强作物的抗旱、抗高温、抗寒、抗病、抗盐、抗倒等的能力，从而提高其抵御外界恶劣环境的忍耐能力。这对作物稳产、高产有明显作用。

第21页/共56页第21页/共57页抗旱性：增加钾离子的浓度，提高细胞的渗透势；提高胶体对水的束缚能力，使细胞膜保持稳定的透性；气孔的开闭随植物的生理需要而调节自如；促进根系生长，提高根冠比，增强作物吸水能力；抗高温：保持较高的水势和膨压，保证植物的正常代谢；促进植物的光合作用，加速蛋白质和淀粉的合成；调节气孔和渗透，提高作物对高温的忍耐能力；第22页/共56页第22页/共57页抗盐类：稳定质膜中蛋白质分子上的S-H基，避免蛋白质 变性；防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化；抗病性：增厚细胞壁提高细胞木质化程度；促进植物体内低分子化合物转变为高分子化合物；抗倒伏：促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔 变小，机械组织内细胞排列整齐。抗早衰：延长籽粒灌浆时间，增加千粒重；第23页/共56页第23页/共57页

施钾对玉米产量及茎腐病发病率影响──────────────────────施K2O量籽粒产量茎腐病发病率

(kg/ha)(t/ha)(％)──────────────────────04.48353006.91196008.738──────────────────────第24页/共56页第24页/共57页钾对冬小麦产量构成因素的影响从开花到成熟的天数每盆穗数每穗粒数千粒重（g）每盆产量（g）施钾量（mgK/Kg）项目06012046687558.865.261.336.337.642.617.433.034.437.281.089.9第25页/共56页第25页/共57页改善产品品质：提高产品的营养成分，延长产品的贮存期，耐搬运和运输；对蔬菜和水果类作物，能改善产品的外观，使水果的色泽更鲜艳，汁液含糖量增加。过量施用钾肥的后果：破坏养分平衡，造成品质下降；作物奢侈吸收，导致浪费；(3)、钾与作物品质第26页/共56页第26页/共57页

施钾对大麦品质的影响──────────────────────处理胱氨酸蛋氨酸酪氨酸色氨酸淀粉可溶性糖

(％)(％)(％)(％)(％)(％)-─────────────────────NP0.180.140.360.12144.99.36NPK0.200.200.420.13546.510.40──────────────────────第27页/共56页第27页/共57页钾在作物体内流动性很强，缺钾症状通常在作物生长发育的中后期才表现出来；严重缺钾时，植株下部叶片首先出现症状:双子叶植物叶脉间先失绿，沿叶缘开始出现黄化或有褐色的条纹或斑点，并逐渐向叶脉间蔓延，最后发展为坏死组织；单子叶植物叶间先黄化，随后逐渐坏死。坏死组织形成与腐胺积累有关。(4)、植物缺钾的一般症状第28页/共56页第28页/共57页植株组织中出现细胞解体，死细胞增多；根系生长不良，易出现根腐病；组织柔弱易倒伏；气孔开闭失调，抗旱能力下降。供氮过量而供钾不足，双子叶植物叶片常出现叶脉紧缩而脉间凹凸不平的现象。大豆结荚成熟后，植株仍保持绿色，是缺钾的典型症状。第29页/共56页第29页/共57页K第30页/共56页第30页/共57页第31页/共56页第31页/共57页第32页/共56页第32页/共57页第33页/共56页第33页/共57页K第34页/共56页第34页/共57页钾利于果实着色第35页/共56页第35页/共57页只有供钾充分的番茄才有诱人的色泽缺钾第36