第四节矿质代谢

第四节矿质代谢第一节植物的必需元素及生理作用

Section1physiologicalfunctionsofmineralelements一、植物体内的元素

Elementsinplants小部分氮大部分硫全部的磷全部的金属元素植物体水分10~95%干物质5~90%C、H、O、N以气体形式散失如CO2，CO，N2，水蒸汽，NH3，氮的氧化物等，小部分的硫以H2S和SO2的形式散失挥发部分灰分元素有机物90%无机物10%燃烧除N以外，灰分元素都是地球岩石的组分，是由岩石风化产生的，因此称为矿质元素。植物的灰分含量变化很大，因植物类型，器官，年龄和生长环境而变化。目前人类已经发现100多种元素，其中植物体内含有70多种。这些元素都是植物必需的吗？二、植物必需元素的标准及方法Standardsforessentialmineralelements1、缺乏该元素，植物生育发生障碍2、除去该元素，表现出可预防和恢复的专一缺乏症；3、该元素在植物营养上表现直接的效果。（一）植物必需元素的标准确定植物必需元素常用的方法是水培法和砂培法水培法，也称为溶液培养法，指在含有植物全部或部分营养元素的溶液中培养植物。均衡的含有全部营养元素能够满足植物正常生长发育的需要的溶液叫做完全培养液或平衡溶液。土壤溶液基本上属于平衡溶液。缺少某种元素，含有部分营养元素的培养液，称为缺素培养液。（二）植物必需元素的确定方法砂培法，也称为砂基培养法，就是在水培法溶液中加入石英砂、蛭石，或玻璃球等来支撑植物，支撑物本身不向植物提供营养。在确定植物必需元素时，将植物培养在缺素溶液中，与培养在完全培养液中的植物进行比较。缺素培养根据植物必需元素的标准，目前确定19种元素对植物生活是必需的。C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Si、Fe、Mn、Cu、Na、Zn、B、Mo、Cl、Ni。除C、H、O、N外，其它１５种都是矿质元素。（三）植物必需元素的种类根据必需元素在植物体内的存在数量，又分为两类，大量元素和微量元素。在植物体内含量超过干重千分之一的元素称为大量元素，大量元素有10种，C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Si。在植物体内含量低于干重的万分之一的元素称为微量元素，微量元素有9种，Fe、Mn、Cu、Na、Zn、B、Mo、Cl、Ni。微量元素在植物体内的含量很低，但稍有缺乏就会影响植物的发育，然而微量元素过多，也会对植物产生毒害。三、植物必需的矿质元素的生理作用（一）生理作用l、结构作用2、催化作用3、电化学作用（二）各元素的生理作用大量元素：（Macroelement）(10种):N、P、K、S、Ca、Mg、Si

微量元素(Microelement)〔9种）:Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、NaFigure2.Nitrogendeficiencysymptoms缺氮症状NitrogenDeficiencies:Yellowcolorationina‘V’shapedpattern

缺氮的症状PhosphorousDeficiencies:Purplecolorationoflowerleaves

叶片缺磷症状Yellowandbrowncolorationofleafmargins

PotassiumDeficiencies:缺钾：叶缘变黄和棕色

TypicalKdeficiencysymptomsforrice(California)水稻典型的缺钾症状Potassiumdeficiencysymptomsincorn玉米缺钾的症状FoliarsymptomsofmagnesiumdeficiencyonVine葡萄缺镁叶片症状FoliarsymptomsforMgdeficiencyonyoungappletree苹果幼树缺镁的叶片症状GingerplantinTaiwanshowingtypicalsymptomsofirondeficiencyintheyoungleaves,whicharelightyellowtopalegreenincolor生姜的缺铁症状Yellowcolorationinbroadbands

ZincDeficiencies:玉米的缺锌症状Cudeficiencysymptoms

缺铜的症状：缺钼症状Foliarsymptomsofchloridedeficiencyforwheat小麦缺氯的叶片症状四、作物缺乏矿质元素的诊断

1、化学分析诊断法2、病症诊断法3、加入诊断法第二节植物细胞对矿质元素的吸收

一、生物膜l、膜的特性和化学成分特性：选择透过性成分：蛋白质（内在蛋白、外在蛋白）、脂质（磷脂、糖脂、硫脂、固醇类）、糖类等（小量的多糖，微量的核酸，微量的金属离子和水分）2、膜的结构流动镶嵌模型

二、细胞吸收溶质的方式和机理

（一）、单离子通道运输（二）、载体运输（单离子载体运输，同、反向载体运输）（三）、离子泵运输（四）、胞饮作用

运输蛋白第三节植物对矿质元素的吸收

一、植物吸收矿质元素的特点（一）、对盐分和水分的相对吸收盐分和水分两者被植物吸收是相对的，既有关，又无关。植物的吸水量和吸盐量之间不存在依赖关系。（二）、离子的选择吸收1、对同一溶液中不同离子吸收的差异2、对同一盐的阴阳离子吸收的差异（不同性质的生理性盐的列表对比）〔三）单盐毒害和离子对抗1、单盐毒害（toxicityofsinglesalt)2、离子对杭（ionantagonism）3、平衡溶液（balaneedsolution)1、单盐毒害（toxicityofsinglesalt)溶液中只有一种离子对植物起有害作用．2、离子对杭（ionantagonism）在发生单盐毒害的溶液中，若再加入其他金属离子，即能减弱这种单盐毒害，离子间的这种作用称离子对抗．3、平衡溶液（balaneedsolution)含有多种矿质元素，对植物的生长有良好的作用而无毒害的溶液〔三）单盐毒害和离子对抗二、根部对浓液中的矿质元素的吸收过程

（一）离子吸附在根部细胞表面（二）离子进入根部内部具体过程：*离子吸附在根部细胞的表面（交换吸附）*离子进入根皮层（质外体或共质体途径）*离子进入胞间连丝进入中柱*离子进入导管或管胞

三、根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收C02+H20一H2C03——H++HC03–四、影响根部吸收矿物质的条件1、温度2、通气状况3、溶液浓度4、氢离子浓度五、植物地上部分对矿质元素的吸收1、叶片营养（foliarnutrition)2、根外追肥的优点第四节无机养料的同化

一、硝酸盐的代谢还原

二、氨的同化

1、还原氨基化

2、氨基交换作用

3、氨甲酰磷酸的生成

4、酰氨的生成

四、硫酸盐的同化1、硫酸根离子的活化

2、硫酸根离子的进一步活化：3、活化硫酸盐进一步被还原：

五、磷酸盐的同化

磷酸盐大多数细胞中都是通过氧化磷酸化同化为ATP第五节矿物在植物体内的运输

一、矿物质运输的形式、途径和速度l、形式：

N：氨基酸、酰胺和硝酸P：正磷酸S：硫酸根离子金属：金属离子2、途径：

上行运输以木质部为主下行运输以韧皮部为主3、速度：3