普通生物学植物的营养培训课件

普通生物学植物的营养（二）（二）根细胞控制养分的吸收根细胞控制养分的吸收根吸水的部位主要位于根尖，以根吸水的部位主要位于根尖，以根吸水的部位主要位于根尖，以根吸水的部位主要位于根尖，以根毛区根毛区根毛区根毛区吸水能力最强。吸水能力最强。吸水能力最强。吸水能力最强。根毛区有许多根毛，扩大了吸收面积，同时由于根毛细胞壁根毛区有许多根毛，扩大了吸收面积，同时由于根毛细胞壁根毛区有许多根毛，扩大了吸收面积，同时由于根毛细胞壁根毛区有许多根毛，扩大了吸收面积，同时由于根毛细胞壁的外部被果胶物质覆盖，粘性强且亲水性好，有利于和土的外部被果胶物质覆盖，粘性强且亲水性好，有利于和土的外部被果胶物质覆盖，粘性强且亲水性好，有利于和土的外部被果胶物质覆盖，粘性强且亲水性好，有利于和土壤颗粒粘着和吸水，而且根毛区输导组织发达。壤颗粒粘着和吸水，而且根毛区输导组织发达。壤颗粒粘着和吸水，而且根毛区输导组织发达。壤颗粒粘着和吸水，而且根毛区输导组织发达。n n水分进入根木质部的通路：水分进入根木质部的通路：水分进入根木质部的通路：水分进入根木质部的通路：表皮表皮表皮表皮皮层皮层皮层皮层内皮层内皮层内皮层内皮层木质部木质部木质部木质部n n路径：路径：路径：路径：质外体途径（胞外途径）质外体途径（胞外途径）质外体途径（胞外途径）质外体途径（胞外途径）共质体途径（胞内途径）共质体途径（胞内途径）共质体途径（胞内途径）共质体途径（胞内途径）2普通生物学植物的营养n nA A 质外体途径质外体途径质外体途径质外体途径(apoplast path):apoplast path):：质外体是指没有原：质外体是指没有原：质外体是指没有原：质外体是指没有原生质的部分，包括细胞壁、细胞间隙和导管的空腔。生质的部分，包括细胞壁、细胞间隙和导管的空腔。生质的部分，包括细胞壁、细胞间隙和导管的空腔。生质的部分，包括细胞壁、细胞间隙和导管的空腔。由于根中内皮层的分隔，质外体就分为两个区域：由于根中内皮层的分隔，质外体就分为两个区域：由于根中内皮层的分隔，质外体就分为两个区域：由于根中内皮层的分隔，质外体就分为两个区域：一个在内皮层外，一个在内皮层内。水分在质外体一个在内皮层外，一个在内皮层内。水分在质外体一个在内皮层外，一个在内皮层内。水分在质外体一个在内皮层外，一个在内皮层内。水分在质外体中可以自由扩散，因此，水分在质外体中运输较迅中可以自由扩散，因此，水分在质外体中运输较迅中可以自由扩散，因此，水分在质外体中运输较迅中可以自由扩散，因此，水分在质外体中运输较迅速。速。速。速。n nB B 共质体途径共质体途径共质体途径共质体途径(symplast path):symplast path):共质体是指原生质体，细胞与细胞之间通过胞间连丝共质体是指原生质体，细胞与细胞之间通过胞间连丝共质体是指原生质体，细胞与细胞之间通过胞间连丝共质体是指原生质体，细胞与细胞之间通过胞间连丝连结，整个根部的共质体成为一个连续系统，把从连结，整个根部的共质体成为一个连续系统，把从连结，整个根部的共质体成为一个连续系统，把从连结，整个根部的共质体成为一个连续系统，把从根外吸收的水分等运送到根内部，水分在共质体内根外吸收的水分等运送到根内部，水分在共质体内根外吸收的水分等运送到根内部，水分在共质体内根外吸收的水分等运送到根内部，水分在共质体内进行渗透性运输，速度较慢。进行渗透性运输，速度较慢。进行渗透性运输，速度较慢。进行渗透性运输，速度较慢。n n必须至少穿过一次细胞膜，对离子可以进行选择性吸收。必须至少穿过一次细胞膜，对离子可以进行选择性吸收。必须至少穿过一次细胞膜，对离子可以进行选择性吸收。必须至少穿过一次细胞膜，对离子可以进行选择性吸收。3普通生物学植物的营养水和无机盐进入根的两条途径水和无机盐进入根的两条途径共质体共质体质外体质外体皮层皮层内皮层与凯氏带内皮层与凯氏带维管柱维管柱4普通生物学植物的营养（三）蒸腾作用使水分和养分在木质部中上运（三）蒸腾作用使水分和养分在木质部中上运n n使水分和溶于其中的离子上运是植物使水分和溶于其中的离子上运是植物重要的适应特征。重要的适应特征。5普通生物学植物的营养The structure of xylems木质部结构Water-conducting cells of the xylems 木质部水分运输木质部水分运输导管导管 vessel 管胞管胞tracheid6普通生物学植物的营养n n植物根系吸水主要依靠两种方式：植物根系吸水主要依靠两种方式：植物根系吸水主要依靠两种方式：植物根系吸水主要依靠两种方式：主动吸水主动吸水主动吸水主动吸水(active water absorption)(active water absorption)另一种是被动吸水另一种是被动吸水另一种是被动吸水另一种是被动吸水(passive water absorption)(passive water absorption)n n主动吸水主动吸水主动吸水主动吸水是由于根系的代谢活动引起的植物吸水是由于根系的代谢活动引起的植物吸水是由于根系的代谢活动引起的植物吸水是由于根系的代谢活动引起的植物吸水现象，现象，现象，现象，吐水和根压吐水和根压吐水和根压吐水和根压是根系主动吸水的表现。是根系主动吸水的表现。是根系主动吸水的表现。是根系主动吸水的表现。n n被动吸水被动吸水被动吸水被动吸水是由于枝叶的蒸腾作用而引起的根系吸是由于枝叶的蒸腾作用而引起的根系吸是由于枝叶的蒸腾作用而引起的根系吸是由于枝叶的蒸腾作用而引起的根系吸水。水。水。水。7普通生物学植物的营养n n吐水吐水(guttation)guttation)现象：完整的植物在土壤现象：完整的植物在土壤水分充足、土温较高、空气湿度大的早晨，水分充足、土温较高、空气湿度大的早晨，从叶尖或叶边缘排水孔吐出水珠的现象。从叶尖或叶边缘排水孔吐出水珠的现象。n n由由水孔和通水组织水孔和通水组织水孔和通水组织水孔和通水组织构成。构成。构成。构成。8普通生物学植物的营养9普通生物学植物的营养10普通生物学植物的营养n n伤流伤流(bleeding)：假如将一株健壮的作物：假如将一株健壮的作物在近地面的基部切断，不久就会有水液从在近地面的基部切断，不久就会有水液从伤口流出，这种从受伤或折断的植物组织伤口流出，这种从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。溢出液体的现象。n n流出的汁液叫伤流液流出的汁液叫伤流液(bleeding sap)。n n若在切口处连接一压力计，可测出一定的若在切口处连接一压力计，可测出一定的压力，这种靠根系的生理活动，使液流由压力，这种靠根系的生理活动，使液流由根部上升的压力叫做根部上升的压力叫做根压根压。11普通生物学植物的营养1 根压（root pressure）n n能将木质部汁液向上推动。n n产生原因产生原因：根对矿物质的吸收：根对矿物质的吸收n n大小大小：100 KPa-200 KPa100 KPa-200 KPa不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升1-21-21-21-2米。米。米。米。12普通生物学植物的营养n n现象现象：损伤的树皮不流出液体，但却可以：损伤的树皮不流出液体，但却可以吸水。吸水。n n大小大小：小于：小于100 KPa100 KPa不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升不足以解释水在木质部上升的原因，只能上升10.410.410.410.4米。米。米。米。2 蒸腾作用（transpiration）13普通生物学植物的营养n n内聚作用内聚作用内聚作用内聚作用（cohesion cohesion cohesion cohesion）：）：）：）：同一种分子彼此粘连在一起。同一种分子彼此粘连在一起。同一种分子彼此粘连在一起。同一种分子彼此粘连在一起。n n产生的原因产生的原因产生的原因产生的原因：水的物理特性，即水分子之间氢键产：水的物理特性，即水分子之间氢键产：水的物理特性，即水分子之间氢键产：水的物理特性，即水分子之间氢键产生的表面张力。生的表面张力。生的表面张力。生的表面张力。n n结构基础：连续的传输管道和强大的蒸腾作用。结构基础：连续的传输管道和强大的蒸腾作用。结构基础：连续的传输管道和强大的蒸腾作用。结构基础：连续的传输管道和强大的蒸腾作用。n n大小大小大小大小：估算为：估算为：估算为：估算为1.5 GPa1.5 GPa1.5 GPa1.5 GPa，实际测量值为，实际测量值为，实际测量值为，实际测量值为30.4 Mpa30.4 Mpa30.4 Mpa30.4 Mpa，远远大于水分上升的阻力，可以使水分运输到较高远远大于水分上升的阻力，可以使水分运输到较高远远大于水分上升的阻力，可以使水分运输到较高远远大于水分上升的阻力，可以使水分运输到较高的部位。的部位。的部位。的部位。n n1 GPa=101 GPa=103 3 MPa=10MPa=109 9PaPa内聚力学说（cohesion theory）14普通生物学植物的营养黏附作用（黏附作用（adhesion）n n黏附作用黏附作用（adhesionadhesion）：）：）：）：不同种类分子粘连在一起。不同种类分子粘连在一起。不同种类分子粘连在一起。不同种类分子粘连在一起。n n木质部分子中的木质部分子中的木质部分子中的木质部分子中的水分子水分子水分子水分子与细胞壁中的与细胞壁中的与细胞壁中的与细胞壁中的纤维素分子纤维素分子纤维素分子纤维素分子通通通通过过过过氢键氢键氢键氢键而黏附在一起。而黏附在一起。而黏附在一起。而黏附在一起。15普通生物学植物的营养解释水分在木质部的运输n n蒸腾作用蒸腾作用-内聚力内聚力-黏附力机制黏附力机制n n蒸腾作用：蒸腾作用：拉动一长串水分子拉动一长串水分子n n内聚力：内聚力：使这串水分子连在一起使这串水分子连在一起n n黏附力：黏附力：有助于其向上的移动有助于其向上的移动16普通生物学植物的营养气孔的控制气孔的控制n n结构基础结构基础:保卫细胞和表皮细胞相连的一面保卫细胞和表皮细胞相连的一面细胞壁比较薄，其余各方的细胞壁都比较细胞壁比较薄，其余各方的细胞壁都比较厚。厚。n n过程过程:保卫细胞弯曲或变直。保卫细胞弯曲或变直。n n气孔一般在早晨张开，夜间关闭，中午以气孔一般在早晨张开，夜间关闭，中午以后缺水时，气孔也会关闭。后缺水时，气孔也会关闭。17普通生物学植物的营养18普通生物学植物的营养（四）糖分在韧皮部中的运输（四）糖分在韧皮部中的运输n n糖源和糖壑糖源和糖壑n n运输的特点运输的特点：就近收集，就近供应：就近收集，就近供应n n有机物的变化有机物的变化：浓度逐渐降低。：浓度逐渐降低。19普通生物学植物的营养n n1 吸收的机制吸收的机制：主动运输主动运输n n筛管分子通过主动运输吸收蔗糖，其它物质顺筛管分子通过主动运输吸收蔗糖，其它物质顺浓度梯度进入筛管。浓度梯度进入筛管。20普通生物学植物的营养n2 运输的机制运输的机制：压力流压力流(pressure-flow)学说学说 P235n n产生的原因产生的原因：渗透压：渗透压n n方向：方向：源源壑壑n n影响因素影响因素：光合作用的强弱。：光合作用的强弱。21普通生物学植物的营养n3 营养物质的储存营养物质的储存n n一年生：储存在果实和种子中。一年生：储存在果实和种子中。n n二年生和多年生：根、茎、果实、种子，二年生和多年生：根、茎、果实、种子，往往以淀粉的形式储存。往往以淀粉的形式储存。22普通生物学植物的营养二、植物的营养和土壤二、植物的营养和土壤（一）植物需要（一）植物需要1717种必需元素种必需元素n n水培法是研究植物所需元素的方法。水培法是研究植物所需元素的方法。n n9 9种大量元素种大量元素：C C、N N、O O、H H、P P、S S；钾、钙、镁钾、钙、镁n n8 8种微量元素种微量元素：铁、氯、铜、锰、锌、钼、：铁、氯、铜、锰、锌、钼、硼和镍。硼和镍。n n常缺少的是常缺少的是N N、P P、K K23普通生物学植物的营养（二）土壤对植物的生活十分的重要（二）土壤对植物的生活十分的重要n n土壤的表层对植物非常的重要：土壤的表层对植物非常的重要：保水、保留养分、通气和腐殖质。保水、保留养分、通气和腐殖质。n n根吸收的是环绕它的一层水膜中的氧、离根吸收的是环绕它的一层水膜中的氧、离子和水。子和水。阳离子交换阳离子交换阴离子交换阴离子交换24普通生物学植物的营养n n保持可持续发展：保持可持续发展：正确滴灌、正确施肥、防止土壤被侵蚀正确滴灌、正确施肥、防止土壤被侵蚀n n漫灌漫灌喷灌和滴灌喷灌和滴灌n n土壤被侵蚀（土壤板结、腐殖质减少、农土壤被侵蚀（土壤板结、腐殖质减少、农药的使用）药的使用）田边种树、坡地营造梯田田边种树、坡地营造梯田n n化学肥料化学肥料农家肥、垃圾肥（生活垃圾和农家肥、垃圾肥（生活垃圾和污泥肥）污泥肥）25普通生物学植物的营养（三）（三）真菌和细菌对植物营养有真菌和细菌对植物营养有特殊作用特殊作用n n两种高等植物与微生物两种高等植物与微生物共生共生的现象。的现象。植物与真菌植物与真菌植物与真菌植物与真菌 植物与细菌植物与细菌植物与细菌植物与细菌菌根菌根菌根菌根26普通生物学植物的营养n菌根菌根(mycorrhiza)：许多植物的根与：许多植物的根与真菌真菌共生而获得更大的表面积，这种共生而获得更大的表面积，这种共生体共生体的双方的双方是是互惠互惠的，的，植物供应真菌以光合产物植物供应真菌以光合产物，真菌帮真菌帮助植物吸收更多的水分和养分助植物吸收更多的水分和养分，这种共生体称，这种共生体称为菌根。为菌根。1 真菌与植物共生27普通生物学植物的营养n n菌根有菌根有外生菌根、内生菌根和内外生外生菌根、内生菌根和内外生菌根菌根。n外生菌根外生菌根：幼根的表面，形成菌根鞘，：幼根的表面，形成菌根鞘，只有少数菌丝侵入表皮和皮层细胞的间隙只有少数菌丝侵入表皮和皮层细胞的间隙中。中。许多木本植物如松、水杉、山毛榉。许多木本植物如松、水杉、山毛榉。28普通生物学植物的营养n n内生菌根内生菌根：通过表皮进入皮层的细胞通过表皮进入皮层的细胞通过表皮进入皮层的细胞通过表皮进入皮层的细胞腔内，菌丝在细胞内盘腔内，菌丝在细胞内盘腔内，菌丝在细胞内盘腔内，菌丝在细胞内盘旋扭结。旋扭结。旋扭结。旋扭结。n n促进根内的物质运输、促进根内的物质运输、促进根内的物质运输、促进根内的物质运输、加强根的吸收机能。加强根的吸收机能。加强根的吸收机能。加强根的吸收机能。如兰科、桑属、银杏。如兰科、桑属、银杏。如兰科、桑属、银杏。如兰科、桑属、银杏。30普通生物学植物的营养2 细菌与植物共生n n有机物和有机物和N N2 2 硝酸离子或铵离子硝酸离子或铵离子(NH(NH4 4+)n n固氮菌固氮菌：N N2 2 NH NH4 4+n n氨化细菌氨化细菌：有机物：有机物 NH NH4 4+31普通生物学植物的营养固氮菌固氮菌n n豆科植物豆科植物（大豆、苜蓿）：（大豆、苜蓿）：固氮菌属固氮菌属（RhizobiumRhizobium）的固氮细菌的固氮细菌n n非豆科植物非豆科植物：放线菌：放线菌（ActinomyceteActinomycete）32普通生物学植物的营养苜蓿（三叶草）苜蓿（三叶草）大豆大豆33普通生物学植物的营养n根瘤根瘤（root nodule）：根瘤菌（细菌）根瘤菌（细菌）根瘤菌（细菌）根瘤菌（细菌）自根毛侵入，自根毛侵入，自根毛侵入，自根毛侵入，存在于根的皮层薄壁细胞中，存在于根的皮层薄壁细胞中，存在于根的皮层薄壁细胞中，存在于根的皮层薄壁细胞中，并在皮层细胞中迅速分裂增殖，并在皮层细胞中迅速分裂增殖，并在皮层细胞中迅速分裂增殖，并在皮层细胞中迅速分裂增殖，并刺激皮层细胞进行细胞分裂，并刺激皮层细胞进行细胞分裂，并刺激皮层细胞进行细胞分裂，并刺激皮层细胞进行细胞分裂，结果皮层细胞数量增加，体积膨结果皮层细胞数量增加，体积膨结果皮层细胞数量增加，体积膨结果皮层细胞数量增加，体积膨大，形成根瘤。大，形成根瘤。大，形成根瘤。大，形成根瘤。34普通生物学植物的营养细菌细菌(根瘤菌根瘤菌)根毛根毛感染腔感染腔类菌体类菌体(根瘤菌根瘤菌)泡囊泡囊根瘤根瘤根分泌物质吸引根瘤菌根分泌物质吸引根瘤菌根分泌物质吸引根瘤菌根分泌物质吸引根瘤菌根瘤菌入侵：根瘤菌入侵：根瘤菌入侵：根瘤菌入侵：产生分泌物使根毛卷曲、膨胀，产生分泌物使根毛卷曲、膨胀，产生分泌物使根毛卷曲、膨胀，产生分泌物使根毛卷曲、膨胀，并使根毛顶端细胞壁溶解，并使根毛顶端细胞壁溶解，并使根毛顶端细胞壁溶解，并使根毛顶端细胞壁溶解，根瘤菌经此处侵入根毛，根瘤菌经此处侵入根毛，根瘤菌经此处侵入根毛，根瘤菌经此处侵入根毛，并在根毛中滋生，并在根毛中滋生，并在根毛中滋生，并在根毛中滋生，根瘤菌沿侵入线侵入根的皮层，根瘤菌沿侵入线侵入根的皮层，根瘤菌沿侵入线侵入根的皮层，根瘤菌沿侵入线侵入根的皮层，并迅速在该处繁殖。并迅速在该处繁殖。并迅速在该处繁殖。并迅速在该处繁殖。皮层细胞受刺激，迅速分裂，皮层细胞受刺激，迅速分裂，皮层细胞受刺激，迅速分裂，皮层细胞受刺激，迅速分裂，形成根瘤。形成根瘤。形成根瘤。形成根瘤。35普通生物学植物的营养36普通生物学植物的营养（四）植物的异养生活方式（四）植物的异养生活方式n n寄生植物：寄生植物：菟丝子和槲寄生，有的无光合菟丝子和槲寄生，有的无光合作用能力，因遮光或吸收营养太多，而对作用能力，因遮光或吸收营养太多，而对寄主造成伤害。寄主造成伤害。n n食虫植物：食虫植物：猪笼草、茅膏菜和捕蝇草，发猪笼草、茅膏菜和捕蝇草，发展精巧的结构来获得氮源。展精巧的结构来获得氮源。37普通生物学植物的营养中国菟丝子中国菟丝子中国菟丝子中国菟丝子日本菟丝子日本菟丝子日本菟丝子日本菟丝子38普通生物学植物的营养猪笼草猪笼草39普通生物学植物的营养茅膏菜茅膏菜40普通生物学植物的营养捕蝇草捕蝇草41普通生物学植物的营养本章重点本章重点n n水分进入根木质部的两条路径包括水分进入根木质部的两条路径包括 和和 。n n研究植物所需元素的方法是研究植物所需元素的方法是 。植物需要植物需要17种必需元素，包括种必需元素，包括9种大量元素种大量元素 和和8种微量元素种微量元素 。42普通生物学植物的营养n n质外体途径（胞外途径）质外体途径（胞外途径）质外体途径（胞外途径）质外体途径（胞外途径）(apoplast path)(apoplast path)n n共质体途径（胞内途径）共质体途径（胞内途径）共质体途径（胞内途径）共质体途径（胞内途径）(symplast path)(symplast path)n n内聚力学说（内聚力学说（内聚力学说（内聚力学说（cohesion theorycohesion theory）n n黏附作用（黏附作用（黏附作用（黏附作用（adhesionadhesion）n n菌根菌根菌根菌根(mycorrhiza)(mycorrhiza)n n根瘤（根瘤（根瘤（根瘤（root noduleroot nodule）n n如何解释水分在木质部的运输。如何解释水分在木质部的运输。如何解释水分在木质部的运输。如何解释水分在木质部的运输。n n解释根瘤的形成过程。解释根瘤的形成过程。解释根瘤的形成过程。解释根瘤的形成过程。43普通生物学植物的营养