四、植物的矿质营养

1.植物必需元素及确定方法(1)植物必需的矿质元素必需元素是指对植物生长发育必不可少的元素。三条规范:(1)不可短少性缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成生活史(2)不可替代性表现专注的病症，只需参与该元素才干涉防或消除(3)直接功能性在植物生理上的作用是直接的，而不是经过改善土壤的理化性质等产生的间接作用。(一)植物体内的必需元素植物必需元素19种：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、铜、硼、锌、锰、钼、氯、硅、镍、钠。后15种为矿质元素。大量元素和微量元素。大量元素：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si，占植物体干重的10-2%～10%；微量元素：Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、Na等，占干重的10-5%～10-2%。2021年考研题确定植物必需元素的规范是什么？根据该规范已确定的必需元素有哪些？〔8分〕(2)确定植物必需矿质元素的方法溶液培育法或砂基培育法2.植物必需元素的主要生理功能及缺素症(一)植物必需元素的普通作用1.细胞构成物质的组分2.生命活动的调理者3.电化学作用4.作为信使物质钙元素1.氮Nitrogen(N)生命元素吸收形状：NH4+和NO3-，尿素。生理功能：(1)细胞中许多重要化合物的组成成分蛋白质和酶、核酸、磷脂的主要成分植物激素、维生素、光敏素、生物碱的成分叶绿素的成分(2)在物质代谢和能量转化中起重要作用高能磷酸化合物、辅酶和辅基和铁卟啉等的成分(二)大量元素的作用缺氮病症：(1)生长受抑植株矮小,分枝少,叶小而薄；(2)黄化失绿枝叶变黄,叶片早衰甚至干枯，老叶先发黄油菜缺NCKCK小麦缺N氮过多：1)植株徒长叶大浓绿,柔软披散，茎柄长，茎高节间疏；2)机械组织不兴隆易倒伏和被病虫害损害。3)贪青迟熟，生育期延迟。2.磷Phosphorus(P)吸收形状：H2PO４-或HPO４2-缺磷病症(1)生长受抑植株瘦小,成熟延迟；(2)叶片暗绿色或紫红色糖运输受阻有利于花青素的构成。生理作用1)细胞中许多重要化合物的组成成分核酸、核蛋白和磷脂的主要成分。2)物质代谢和能量转化中起重要作用AMP、ADP、ATP、UTP、GTP等能量物质的成分，也是多种辅酶和辅基如NAD+、NADP+等的组成成分。磷参与各种代谢。缺P大麦生长矮小，叶色深绿老叶发红油菜老叶呈紫红色玉米植株矮小茎叶发红3.钾Potassium(K)吸收形状：以K+的方式吸收烟草缺K生理功能1)酶的活化剂2)促进蛋白质的合成3)促进糖类的合成与运输4)调理水分代谢缺钾病症1)茎杆懦弱2)叶色变黄而逐渐坏死叶缘(双子叶)或叶尖(单子叶)先失绿焦枯，有坏死斑点，构成杯状弯曲或伸展。病症首先出如今下部老叶。烟草缺K豌豆缺钾小麦缺K茎秆懦弱,易倒伏；大麦缺K从坏死黄斑→逐渐呈褐色烧焦状斑点－“焦边〞棉花缺钾老叶呈褐色烧焦状枯死,根少4.钙Calcium(Ca)吸收形状：以Ca2+的方式吸收生理作用1)细胞壁等的组分2)提高膜稳定性3)提高植物抗病性4)一些酶的活化剂5)具有信使功能Ca2+—CaM复合体,行使第二信使功能，钙在植物体内主要分布在老叶或其它老组织中。缺钙病症：(1)幼叶淡绿色(2)生长点坏死首先表如今幼茎幼叶上。水稻缺Ca，新叶发黄，生长点坏死玉米生长点坏死幼叶有缺刻状大白菜“干心病〞番茄“脐腐病〞辣椒果实腐烂

2021年考研题以下元素缺乏时,导致植物幼叶首先出现症的元素是A.NB.PC.CaD.K5.镁Magnesium(Mg)吸收形状：以Mg2+的方式吸收缺镁病症缺镁最明显的病症是叶片失绿,其特点是首先从下部叶片开场,往往是叶肉变黄而叶脉仍坚持绿色,这是与缺氮病症的主要区别。生理功能1)参与光协作用叶绿素的成分，RuBP羧化酶、5-磷酸核酮糖激酶等酶的活化剂2)酶的激活剂或组分3)参与核酸和蛋白质代谢油菜脉间失绿发红缺镁棉花葡萄网状脉6.硫Sulfur(S)吸收形状：以SO４2-的方式吸收缺硫病症硫不易挪动,缺乏时幼叶先表现病症,新叶平衡失绿，黄化。生理作用：1)蛋白质和生物膜的成分2)酶与生活活性物质的成分辅酶A、维生素、硫氧还蛋白、铁硫蛋白与固氮酶的组分3)构成体内复原体系蛋白质中-SH基与-S-S-相互转变大豆植株矮小,新叶均一失绿发黄缺硫豇豆新叶失绿发黄7.硅Silicon(Si)吸收形状：以H4SiO4的方式吸收生理功能：添加细胞壁的刚性和弹性对生殖器官的构成有促进作用硅能缓解多种金属〔包括铝和镁〕对植物的毒害缺硅病症容易倒伏或受真菌感染，特别是水稻缺硅对病虫害抵抗力和抗倒伏才干明显下降。木贼科、禾本科植物中硅含量很高,特别是水稻茎叶干物质中含有15%～20%SiO２。集中在表皮细胞内，使细胞壁硅质化，加强水稻对病虫害的抵抗力和抗倒伏的才干1.氯Chlorine(Cl)吸收形状：以Cl－缺氯病症叶片萎蔫,失绿坏死,最后变为褐色；番茄缺Cl叶易失水萎蔫(三)微量元素的作用生理作用：1)参与光协作用水的光解放氧2)参与浸透势的调理调理气孔开闭2.铁Iron(Fe)吸收形状：以Fe2+或螯合态铁的方式被植物吸收缺铁病症不易反复利用，最明显的病症是幼芽幼叶缺绿发黄,甚至变为黄白色。在碱性土或石灰质土壤中,铁易构成不溶性的化合物而使植物缺铁。生理作用：1)多种酶的辅基2)合成叶绿素所必需3)参与氮代谢硝酸及亚硝酸复原酶、豆科根瘤菌中固氮酶的血红蛋白缺Fe苹果，柑桔，大豆新叶脉间失绿到全叶发黄3.硼Boron(B)吸收形状：以以H３BO３的方式被植物吸收。生理作用：1)硼能促进花粉萌生与花粉管伸长与花粉构成、花粉管萌生和受精有亲密关系。2)促进糖的运输参与糖的运转与代谢,与细胞壁的构成有关缺硼病症(1)受精不良,籽粒减少油菜“花而不实〞、大麦、小麦“穗而不实〞、“亮穗〞，棉花“蕾而不花〞。油菜缺B“花而不实〞小麦缺B“亮穗〞(2)生长点停顿生长侧根侧芽大量发生,其后侧根侧芽的生长点又死亡,而构成簇生状。(3)易感病害甜菜的心腐病、花椰菜的褐腐病、马铃薯的卷叶病、萝卜“黑心病〞和苹果的缩果病等都是缺硼所致。玉米缺B结实不良缺B棉叶有褐色坏死斑，叶柄有绿白相间的环纹缺B甜菜“心腐病〞4.锰Manganese(Mn)吸收形状：主要以Mn2+方式被植物吸收。生理作用：1)参与光协作用光合放氧复合体的主要成员为构成叶绿素和维持叶绿素正常构造的必需元素2)酶的活化剂锰也是许多酶的活化剂,如一些转移磷酸的酶和三羧酸循环中的柠檬酸脱氢酶、草酰琥珀酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合成酶等,都需锰的活化，故锰与光合和呼吸均有关系。锰还是硝酸复原的辅助要素。缺锰病症:缺锰时植物不能构成叶绿素,叶脉间失绿褪色,但叶脉仍坚持绿色新叶脉间缺绿,有坏死小斑点(褐或黄)。大麦新叶有褐色小斑点苹果树缺锰新叶脉间失绿褪色,有坏死小斑点缺锰黄瓜叶片脉间失绿葡萄叶脉间失绿，果实成熟不一5.钠Sodium(Na)吸收形状：以Na+方式被植物吸收。缺钠病症缺钠时植物呈现黄化和坏死景象，甚至不能开花。生理功能：①钠离子能添加溶质势，使细胞膨胀从而促进生长；②在C4和CAM植物中钠能催化PEP的再生；③钠可以部分地替代钾的作用，提高细胞的浸透势。6.锌Zinc(Zn)吸收形状：以Zn2+方式被植物吸收。生理作用：1〕参与生长素的合成色氨酸合成酶的成分2〕锌是多种酶的成分和活化剂碳酸酐酶的成分，也是谷氨酸脱氢酶、RNA聚合酶及羧肽酶的组成成分,在氮代谢中也起一定作用缺锌病症老叶先出现病症果树“小叶病〞是缺锌的典型病症。缺Zn柑桔小叶症伴脉间失绿大田玉米有失绿条块7.铜Copper(Cu)吸收形状：以Cu2+方式被植物吸收。生理作用：1)一些酶的成分为多酚氧化酶、抗坏血酸、SOD、漆酶的成分,在呼吸的氧化复原中起重要作用。2)铜是质蓝素(PC)的组分铜是质蓝素的成分,参与光合电子传送。铜还有提高马铃薯抗晚疫病的才干,所以喷硫酸铜对防治该病有良好效果铜矿区可发生铜过剩症，根系短而粗，叶片失绿.缺铜病症幼叶先出现病症生长缓慢,叶片呈现蓝绿色,幼叶缺绿,随之出现枯斑,最后死亡零落。叶片栅栏组织退化,气孔下面构成空腔,因蒸腾过度而发生萎蔫树皮、果皮粗糙,而后裂开,引起树胶外流。柑桔缺Cu裂果。蚕豆缺铜,花瓣上黑色“豆眼〞退色。8.镍nickel(Ni)吸收形状：以Ni2+方式被植物吸收。生理功能：①镍是脲酶的金属成分。镍也是氢化酶的成分之一，它在生物固氮中产生氢起作用。③镍能激活大麦中α-淀粉酶的作用缺镍病症缺镍时，叶尖积累较多的尿素，使叶片异常甚至坏死。9.钼Molybdenum(Mo)吸收形状：以MoO42-方式被植物吸收。生理作用：1〕硝酸复原酶和豆科植物固氮酶钼铁蛋白的成分钼是硝酸复原酶的组成成分,缺钼那么硝酸不能复原,呈现出缺氮病症。豆科植物根瘤菌的固氮特别需求钼,固氮酶是由铁蛋白和铁钼蛋白组成的。2)钼还能加强植物抵抗病毒的才干

缺钼病症老叶先出现病征缺钼时叶较小,叶脉间失绿,有坏死斑点,且叶边缘焦枯,向内卷曲。番茄缺Mo、脉间失绿变得呈透明大豆缺Mo根瘤发育不良2021年考研题以下元素中，作为硝酸复原酶组分的是A.MnB.MoC.CuD.Zn不需求代谢来提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程称为离子的被动吸收。又称非代谢性吸收。利用代谢能量逆电化学势梯度吸收矿质，这种过程称为离子的自动吸收。〔二〕植物对矿质元素的吸收与运输1.植物细胞跨膜吸收离子的机制自动吸收胞饮作用离子泵共转运〔协同运转〕被动吸收载体离子通道分散作用协助分散被动吸收(1)分散作用(单纯分散〕分散作用分子或离子顺电化学势梯度转移的景象，经过膜脂。分子或离子经过通道的一方向分散表示图。高溶质浓度区低溶质浓度区分散方向〔2〕通道蛋白-离子通道K+K+K+K+质膜感应蛋白整合蛋白整合蛋白K+K+K+SO4-K+K+K+K+K+SO4-SO4-SO4-outerinnerK+,Cl-,Ca2+主要运输方式2021年考研题3.以下关于植物细胞离子通道的描画，错误的选项是〔〕A.离子通道是由跨膜蛋白质构成的B.离子通道是由外在蛋白质构成的C.离子通道的运输具有一定的选择性D.离子通道的运输只能顺电化学势梯度进展载体蛋白是一类跨膜转运物质的内在蛋白。载体蛋白有三种类型：单向转运体同〔共〕向转运体反〔异〕向转运体〔3〕载体蛋白2021年考研题以下膜蛋白，能转运离子并具有明显饱和效应的是：A通道蛋白B水孔蛋白C外在蛋白D载体蛋白自动吸收(1)原初自动转运1.离子泵ATP+H2OADP-+PiH+H+H+H+K+Ca+K+Ca+ADP-+H2OOH-+ADPOH-NO3-NO3-离子泵学说表示图ATPase阴离子载体H+-ATP酶:H+泵Ca2+-ATP酶:Ca2+泵outerinner把H+-ATP酶“泵〞出H+的过程,产生△μH+或质子动力的过程称为原初自动运转(初级自动运输〕。以△μH+或质子动力作为驱动力的离子运转称为次级自动运转。(2)次级共运转ATP+H2OADP-+Pi2H+CytosolpH=~7CellwallpH=~5H+NO3H+SucroseSymport同向运输H+2H+Na+Ca2+Countertransport反向运输Cotransport共转运ATPase2H+Na+Ca2+2021年考研题植物细胞中质子泵利用ATP水解释放的能量，逆电化学势梯度跨膜转运H+，这一过程称为〔〕A.初级自动运输；B.次级自动运输；C.同向共运输D.反向其运输被动吸收不需要代谢来直接提供能量的、顺电化学势梯度吸收矿质的过程主动吸收要利用呼吸释放的能量才能逆电化学势梯度吸收矿质的过程扩散作用(单纯扩散)

是指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象质膜ATP酶细胞质膜上的一种蛋白复合体能催化ATP水解释放能量并用于转运离子协助扩散(易化扩散)物质经膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学梯度跨膜的转运离子通道细胞膜中一类内在蛋白构成的孔道,可为化学或电学方式激活，允许离子顺电化学势通过细胞膜共转运把H+伴随其他物质通过同一传递体进行转运称为共转运或协同转运初级共运转或原初主动运转

H+-ATPase泵出H+的过程次级共运转以ΔμH+作为驱动力的离子运转有共向传递体、反向传递体、单向传递体载体蛋白

是一类能携带离子通过膜的内在蛋白(也可主动转运)植物细胞吸收矿质元素的方式2021年考研题论述植物细胞的离子跨膜运输机制(分析题,每题13分)被动吸收不需要代谢来直接提供能量的、顺电化学势梯度吸收矿质的过程主动吸收要利用呼吸释放的能量才能逆电化学势梯度吸收矿质的过程扩散作用(单纯扩散)

是指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象质膜ATP酶细胞质膜上的一种蛋白复合体能催化ATP水解释放能量并用于转运离子协助扩散(易化扩散)物质经膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学梯度跨膜的转运离子通道细胞膜中一类内在蛋白构成的孔道,可为化学或电学方式激活，允许离子顺电化学势通过细胞膜共转运把H+伴随其他物质通过同一传递体进行转运称为共转运或协同转运初级共运转或原初主动运转

H+-ATPase泵出H+的过程次级共运转以ΔμH+作为驱动力的离子运转有共向传递体、反向传递体、单向传递体载体蛋白

是一类能携带离子通过膜的内在蛋白(也可主动转运)2.植物根系对矿质元素的吸收根毛区是吸收矿质离子最快的区域。(1)根系吸收矿质元素的区域积累量输出量图3-12大麦根尖不同区域３２P的积累和运出(2)根系吸收矿质的过程1.土壤溶液中溶质向根部的运输2.离子进入根系外表细胞和皮层3.离子进入根部导管质外体运输：共质体运输：3.影响根系吸收矿质元素的要素(1)温度图3-15温度对小麦幼苗吸收钾的影响(2)通气情况土壤通气情况直接影响到根系的呼吸作用，通气良好时根系吸收矿质元素速度快。(3)土壤溶液浓度“烧苗〞景象。1.影响土壤中矿质元素浓度(4)土壤酸碱度图中阴影面积的宽度表示植物体根系利用营养的程度。在普通情况下pH在5.5～6.5的范围内，一切矿质元素都可以被植物吸收利用在一定的pH范围内，普通阳离子的吸收速率随土壤pH值升高而加速，而阴离子的吸收速率那么随pH值增高而下降。左：对燕麦吸收K+的影响；右：对小麦吸收NO３-的影响2.影响各种植物营养的吸收速率2021年考研题论述土壤要素对植物根系吸收矿质离子的影响。13分4.地上部分对矿质元素的吸收常把速效性肥料直接喷施在叶面上供应植物吸收的施肥方法称为根外施肥或叶面营养。(1)矿质进入地上部分的途径角质层外连丝表皮细胞的质膜叶肉细胞其他部位自动或被动吸收(1)叶构造嫩叶比老叶的吸收速率和吸收量要大。对角质层厚的叶片(如柑橘类)效果较差。(2)温度在30℃、20℃和10℃时,叶片吸收32P的相对速率分别为100、71和53。(3)保管时间由于叶片只能吸收溶解在溶液中的营养物质,所以溶液在叶面上保管时间越长,被吸收的营养物质的量就越多。(4)凡能影响液体蒸发的外界环境要素如光照、风速、气温、大气湿度等都会影响叶片对营养物质的吸收。追肥时间以傍晚或阴天为佳。(2)影响根外施肥效应的要素优点(1)用肥省普通大量元素浓度为1%(0.5%－2%),微量元素0.001%－0.1%为宜。叶面喷施只需0.1～0.2kg就足够(2)肥效快(3)补充养料的缺乏留意：根外施肥不能替代根部施肥，只能作根肥的补充。喷施浓度稍高,易呵斥叶片损伤，“烧苗〞。5.矿质元素在体内的运输和利用(1)矿质元素运输方式金属元素——离子;非金属元素——离子或小分子有机物;N——有机氮化物(氨基酸和酰胺)和NO3-;P——Pi和少量有机磷化物；S——SO42-，少部分蛋氨酸和谷胱甘肽。根吸收的矿质离子运输以木质部导管为主，韧皮部筛管为辅，两者间有广泛交换。42K处置1处置2A53S611.6S50.9S40.7S30.3S20.3S120B8458木质部蜡纸韧皮部4711912211298108113韧皮部木质部叶吸收的矿质离子以韧皮部筛管为主，木质部导管为辅。(2)矿质元素运输途径(3)矿质元素的利用作用：4个方面N、P、K、Mg易反复利用Cu、Zn有一定程度的反复利用S、Mn、Mo较难反复利用Ca、Fe不能反复利用氮的同化(1)植物的氮源〔三〕植物对氮、硫、磷的同化植物的氮源主要是无机氮化物,而无机氮化物中又以铵盐和硝酸盐为主.NO3—NO2—NH3++5+3-32e—6e—NRNiRNitratereductaseNitritereductase(2)硝酸盐的复原植物体内硝酸盐转化为氨的过程FADFe2+Mo5+2CytFADH2Fe3+Mo4+NADH2NADNO3—NO2—+H2O2H+NADH2中的电子经NR各组分传给NO3—的过程NR硝酸复原酶—钼黄素蛋白NO2—H2OHNO2OH—HNO2NH36Fdred6FdoxchloroplastNiRNiR在植物体内含量较高,白天比晚上复原才干快,光协作用产生的复原力能促进硝酸盐的复原。亚硝酸复原酶3.硝酸盐在根和叶中的复原在叶中的硝酸复原DT.双羧酸运转器；FNR.Fd-NADP复原酶；MDH:苹果酸脱氢酶；FRS.Fd复原系统；OAA.草酰乙酸；Mal.苹果酸；Fdred复原态铁氧还蛋白；Fdox.氧化态铁氧还蛋白2021年考研题植物叶片中进展亚硝酸复原的主要部位是〔〕A.线粒体；B.细胞基质；C.液泡；D.叶绿体图3-22在根中的硝酸复原(3).氨的同化glutaminesynthetase谷氨酰胺合成酶GSglutamatesyn