第二章 植物的矿质营养课件

第二章植物的矿质营养第二章植物的矿质营养植物对矿物质的吸收、转运和同化，称为矿质营养（mineralnutrition）

。第二章植物的矿质营养第一节植物必需的矿质元素

※一、植物体内的元素二、植物必须的矿质元素三、植物必须矿质元素的生理作用四、作物缺乏矿质元素的诊断第二章植物的矿质营养一、植物体内的元素植物材料水分干物质有机物灰分105°C600°C（10%—95%）（90%—95%）挥发残留（5%—90%）矿质元素以氧化物的形式存在于灰分中，因而，也称为灰分元素（ashelement）。第二章植物的矿质营养二、植物必需的矿质元素

植物必需元素的三条标准是:1、不可缺少性；2、不可代替性；3、直接功能性。第二章植物的矿质营养确定植物必需矿质元素的方法

1.溶液培养法(solutionculturemethod)亦称水培法（waterculturemethod）是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法；

2.砂基培养法（sandculturemethod）

是在洗净的石英砂或玻璃球等中，加入全部或部分营养元素的溶液来栽培植物的方法。第二章植物的矿质营养植物必需的矿质元素※

1.大量元素（macroelement）或大量营养（macronutrient）植物对此类元素需要的量较多。

C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si。

2.微量元素（microelement）或微量营养（micronutrient）Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni、Na。植物需要量极微，但缺乏时植物不能正常生长；若稍有过量，反而对植物有害，甚至致其死亡。第二章植物的矿质营养三、植物必需矿质元素的生理作用①结构组分；②调节生命活动；③电化学作用；④细胞信号转导的第二信使。第二章植物的矿质营养1、氮吸收方式：NH4+或NO3-

；尿素、氨基酸。生理作用：缺素症状：植株矮小，叶小色淡或发红，分枝（分蘖）少，花少，籽实不饱满，产量低。缺N老叶发黄枯死，新叶色淡,生长矮小，根系细长，分枝（蘖）减少缺NCK萝卜缺N的植株老叶发黄缺N第二章植物的矿质营养2、磷吸收方式：H2PO4-、HPO42-生理作用：缺素症状：生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株矮小。叶色暗绿或呈红色或紫色，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱。第二章植物的矿质营养3、钾吸收方式：

K+生理作用：缺素症状：植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差；叶色变黄，逐渐坏死。

第二章植物的矿质营养4、硫吸收方式：SO42-生理作用：缺素症状：缺绿、矮化、积累花色素苷等。从成熟叶和嫩叶发起。第二章植物的矿质营养5、钙

吸收方式：Ca2+生理作用：缺素症状：生长受抑制，严重时幼嫩器官（根尖、茎端）溃烂坏死。

第二章植物的矿质营养6、镁吸收方式：Mg2+生理作用：缺素症状：叶脉仍绿而叶脉之间变黄，有时呈红紫色。若缺镁严重，则形成褐斑坏死。

第二章植物的矿质营养7、硅吸收方式：硅酸（H4SiO4）生理作用：缺素症状：蒸腾加快，生长受阻，植物易受真菌感染和易倒伏。第二章植物的矿质营养8、铁吸收方式：

Fe3+、Fe2+生理作用：缺素症状：叶片叶脉间缺绿，严重时全株白化。第二章植物的矿质营养9、锰

吸收方式：Mn2+

生理作用：缺素症状：叶脉间缺绿，伴随小坏死点的产生。第二章植物的矿质营养

10、硼吸收方式：H3BO3，B(OH)4-生理作用：缺素症状：植株中酚类化合物（如咖啡酸、绿原酸）含量过高，嫩芽和顶芽坏死，丧失顶端优势，分枝多。第二章植物的矿质营养11、锌吸收方式：Zn2+生理作用：缺素症状：植株茎部节间短，莲丛状，叶小且变形，叶缺绿。

第二章植物的矿质营养12、铜吸收方式：Cu2+生理作用：缺素症状：叶黑绿，其中有坏死点，叶也会卷皱或畸形。缺铜过甚时，叶脱落。第二章植物的矿质营养四、作物缺乏矿质元素的诊断（一）病征诊断法缺少任何一个必需的矿质元素都会引起特有的生理病征。（二）化学分析诊断法一般以叶片为材料来分析病株内的化学成分，与正常植株的化学成分进行比较。第二章植物的矿质营养草莓叶片的缺素症状

第二章植物的矿质营养第二节植物细胞对矿质元素的吸收一、生物膜二、细胞对溶质的吸收三、液泡膜上的运输蛋白第二章植物的矿质营养一、生物膜（biomembranes）

细胞的外周膜和内膜系统统称为生物膜。(一)膜的特性和化学成分膜的特性：具有选择透性（selectivepermeability）。

膜基本成分：蛋白质、脂质和糖类。

(二)膜的结构流动镶嵌模型（fluidmosaicmodel）

第二章植物的矿质营养二、细胞对溶质的吸收被动运输（passivetransport）主动运输（activetransport）扩散（diffusion）离子通道（ionchannel）载体（carrier）离子泵（ionpump）胞饮作用（pinocytosis）是否需要能量运输蛋白第二章植物的矿质营养（一）扩散（diffusion）1、简单扩散（simplediffusion）浓度高浓度较低的邻近区域O2、CO2、NH3等。2、易化扩散（facilitateddiffusion）又称协助扩散，膜转运蛋白通道运输：通道蛋白载体运输：载体蛋白第二章植物的矿质营养第二章植物的矿质营养（二）离子通道（ionchannel）是细胞膜中由通道蛋白控制的孔道，控制离子通过细胞膜。第二章植物的矿质营养（三）载体（carrier）载体蛋白（carrierprotein）、转运体（transporter）载体—物质复合物、构象变化。单向运输载体（uniportcarrier）同向运输器（symporter）

反向运输器（antiporter）第二章植物的矿质营养第二章植物的矿质营养（四）离子泵（ionpump）膜内在蛋白，是质膜上的ATP酶。逆着电化学势梯度进行跨膜运输。H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶、H+-焦磷酸酶第二章植物的矿质营养1、H+-ATP酶ATP磷酸水解酶（ATPphosphorhydrolase），简称为ATP酶（ATPase）致电，致电泵（electrogenicpump）主动运输P型、V型、F型第二章植物的矿质营养2、Ca2+-ATP酶亦称钙泵（calciumpump）它催化质膜内侧的ATP水解，释放出能量，驱动细胞内的Ca2+泵出细胞。（Ca2+，Mg2+）-ATP酶。Ca2+/H+-ATP酶PM型（plasmamembrane）ER型（endoplasmreitculum）V型（vacuole）第二章植物的矿质营养3、H+-焦磷酸酶（pyrophosphates）位于液泡膜上的H+泵利用焦磷酸（PPi）中的自由能量（不是ATP)，主动把H+泵入液泡内，造成膜内外化学势梯度，从而使养分主动跨膜运输。第二章植物的矿质营养（五）胞饮作用(pinocytosis)细胞从外界直接摄取物质进入细胞的过程，称为胞饮作用。第二章植物的矿质营养三、液泡膜上的运输蛋白通道反向运输器H+泵ABC运输器（ATP-bindingcassettetransporter，结合ATP盒式结构域运输器）第二章植物的矿质营养第三节植物体对矿质元素的吸收※一、根部对溶液中矿质元素的吸收过程二、根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收三、影响根部吸收矿质元素的条件四、植物地上部分对矿质元素的吸收第二章植物的矿质营养一、根部对溶液中矿质元素的吸收过程根尖：根毛区过程：离子吸附在根部细胞表面

交换吸附离子进入根的内部

质外体途径、共质体途径离子进入导管或管胞被动扩散、主动过程第二章植物的矿质营养二、根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收第二章植物的矿质营养三、影响根部吸收矿质元素的条件（一）温度（二）通气状况（三）溶液浓度（四）氢离子浓度(pH)第二章植物的矿质营养四、植物地上部分对矿质元素的吸收植物地上部分也可以吸收矿物质和小分子有机物质，这个过程称为根外营养，也称叶片营养（foliarnutrition）。途径：气孔和表皮细胞。要保证溶液能很好吸附在叶面上。营养元素进入叶片的数量与叶片的内外因素有关。第二章植物的矿质营养根外施肥的优点：

补充营养。不被固定，且用量少。补偿微量元素用量少，效果快。注：根部营养是作物吸取养分的主要形式，叶面施肥只是一种补充形式。第二章植物的矿质营养第四节矿质元素在植物体内的运输和分布一、矿质元素运输的形式二、矿质元素长距离运输的途径二、矿质元素在植物体内的分布第二章植物的矿质营养一、矿质元素运输的形式元素主要形式其他形式氮氨基酸（天冬氨酸）和酰胺（天冬酰胺和谷氨酰胺）硝态氮肥磷酸正磷酸有机磷化物硫硫酸根离子蛋氨酸及谷胱甘肽之类金属离子离子状态第二章植物的矿质营养二、矿质元素长距离运输的途径（一）木质部运输——由下而上运输（二）韧皮部运输——双向运输第二章植物的矿质营养三、矿物质在植物体内的分布离子状态（钾）

；不稳定的化合物（氮、磷、镁）

：参与循环生长点和嫩叶等稳定化合物（硫、钙、铁、锰、硼）：不能参与循环器官越老含量越大第二章植物的矿质营养第五节植物对氮、硫、磷的同化一、氮的同化※二、硫酸盐的同化三、磷酸盐的同化第二章植物的矿质营养氮的同化（一）硝酸盐的代谢还原（二）氨的同化（三）生物固氮

第二章植物的矿质营养

（一）硝酸盐的代谢还原

（metabolicreduction）主要存在于高等植物的根和叶子中。硝酸还原酶（nitratereductase）NO3-+NAD(P)H+H++2e-→NO2-+NAD(P)++H2O诱导酶（inducedenzyme）或适应酶（adaptiveenzyme）。亚硝酸还原酶（nitritereductase）NO2-+6Fdred+8H++6e-→NH4++6Fdox+2H2O第二章植物的矿质营养（二）氨的同化

（Assimilationofamino）1、谷氨酰胺合成酶途径

（glutaminesynthasepathway）2、谷氨酸合酶途径

（glutamatesynthasepathway）3、谷氨酸脱氢酶途径

（glutamatedehydrogenasepathway）4、氨基交换作用（transamination）

第二章植物的矿质营养1、谷氨酰胺合成酶

(glutaminesynthase，GS)NH4+

++H2OATPADP+PiGS

COOHCNH2CH2CH2CNH2O谷氨酸谷氨酰胺

COOHHCNH2CH2CH2C

O-O第二章植物的矿质营养2、谷氨酸合酶

(glutamatesynthase，GOGAT)

COOHHCNH2CH2CH2C

O-ONADH+H+Fdred

NAD+FdoxGOGAT+

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHHCNH2CH2CH2CNH2O

COOHHCNH2CH2CH2C

O-O+谷氨酰胺α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸+

COOHCOCH2CH2CO-Oα-酮戊二酸

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHCOCH2CH2CO-O第二章植物的矿质营养3、谷氨酸脱氢酶

(glutamatedehydrogenase)NAD(P)HNAD(P)+GDH

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHHCNH2CH2CH2C

O-ONH4+

++H2Oα-酮戊二酸谷氨酸第二章植物的矿质营养4、天冬氨酸转氨酶

(aspartateaminotransferase，ASP-AT)

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHCOCH2CH2CO-O

COOHHCNH2CH2CH2C

O-O

COOHCOCH2CO-O

COOHHCNH2CH2C

O-OASP-AT++α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸第二章植物的矿质营养（三）生物固氮

（biologicalnitrogenfixation）某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程，称为生物固氮。好气性细菌嫌气性细菌蓝藻非共生微生物（asymbioticmicroorganism）共生微生物