1、,第二章植物(zhw)的矿质与氮素营养第一节 植物体内的必需元素一、植物体内的元素,第一页，共八十五页。,二、植物(zhw)必需的矿质元素,1、确定(qudng)必需的矿质元素 的方法溶液培养法水培法：在含有矿质元素的营养液中培养植 物的方法。溶液培养法的意义：营养液中添加或除去某种或某些元素，通过观察分析植物生长发育情况，可准确 判断植物所必需的矿质元素的种类和数 量。,第二页，共八十五页。,营养液配方：Hoagland和Arnon溶液(rngy)；溶液培养法的类型：纯溶液培养、砂基培养法、气 栽法、营养液膜法等。无 土栽培法。溶液培养中应注意的事项：保证通气良好；容器应避 光；试剂、容器、
2、介质、水 均应非常纯洁；应及时更换 或补充营养液；应注意种子 中原有营养物的影响；种子 必须严格消毒。营养液补充方式：泼水培养；滴水培养等。,第三页，共八十五页。,第四页，共八十五页。,2、植物的必须(bx)元素,大量(dling)元素macroelement或大量营养macronutrient:碳、氧、氢、氮、钾、钙、镁、磷、硫、硅等10种微量元素microelement或微量营micronutrient：氯、铁、硼、锰、钠、锌、铜、镍和钼等9种,第五页，共八十五页。,三、植物必需矿质元素(yun s)的生理作用,第1组碳化合物局部的营养：氮、硫第2组能量贮存和结构完整性的营养：磷、硅、硼第
3、3组仍保存离子状态的营养：钾、钙、镁、氯、锰、钠第4组参与氧化(ynghu)复原反响的营养：铁、锌、铜、镍、钼,第六页，共八十五页。,1、氮a、氮的吸收形式：主要是无机态氮,即铵态氮和硝态氮，也可 吸收一局部有机态氮,如尿素。b、生理作用：是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分,而这三者又 是原生质、细胞核和生物膜的重要组成局部。酶以及许多辅酶和辅基如NAD+、NADP+FAD 等的构成也都有氮参与。氮还是某些植物激素(如生长素和细胞分裂素)、维生素(如B、PP等)的成分。氮是叶绿素的成分,与光合作用有密切关系。c、缺乏：植物生长矮小,分枝、分蘖很少,叶片小而薄,花果少且易 脱落；枝叶变黄,叶片早衰甚
4、至枯槁,从而 导致产量降 低。d、过多：叶片大而深绿,柔软披散，植株徒长；易造成倒伏(dof)和被 病虫害侵害。,第七页，共八十五页。,2、硫,a、吸收形式：硫酸根离子 b、生理作用(zuyng)硫也是原生质的构成元素。辅酶A和硫胺素、生物素等维生素也含有硫。硫在光合、固氮等反响中起重要作用。c、缺乏：幼叶表现缺绿病症,且新叶均衡失绿，呈黄白色并易脱落。,第八页，共八十五页。,3、磷,a、吸收形式：磷主要以2b、生理作用(zuyng)磷是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分。磷是许多辅酶如NAD+、NADP+等的成分。磷还参与碳水化合物的代谢和运输。磷对氮代谢也有重要作用。磷与脂肪转化也有关系。c、缺
5、乏：分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、根纤细,植株矮小,花果脱落,成熟 延迟；叶子暗绿色或紫红色。d、过多：叶上又会出现小焦斑；易招致水稻感病；易引起缺锌病。,第九页，共八十五页。,4、硅,a、吸收形式：硅酸H4SiO4形式b、生理作用：硅主要以非结晶水化合物形式SiO2nH2O沉积在细胞壁和细胞间隙中，它也可以与多酚类物质形成复合物成为细胞壁加厚的物质，以增加细胞壁刚性和弹性。c、缺乏：缺硅时，蒸腾加快，生长受阻，植物易受真菌感染和易倒伏(dof)。d、施用适量：可促进作物如水稻生长和受精，增加籽粒产量。,第十页，共八十五页。,5、硼,a、吸收形式：硼酸b、生理作用与花粉形成、花粉管萌发
6、和受精(shu jng)有密切关系。硼能参与糖的运转与代谢。能促进蔗糖的合成。对蛋白质合成也有一定影响。c、缺乏：缺硼时花药花丝萎缩,花粉母细胞不能向四分体分化。缺硼时,受精不良,籽粒减少。,第十一页，共八十五页。,6、钾,a、吸收形式：钾离子b、生理作用60多种酶的活化剂。钾能促进蛋白质的合成。钾与糖类的合成有关。钾也能促进糖类运输到贮藏器官，K+对韧皮部运输也有作用。钾是构成细胞渗透势的重要成分。c、缺乏：植株易倒伏，抗旱、抗寒性降低，叶色变黄而逐渐坏死。有时也会出现叶缘焦枯,生长缓慢(hunmn)的现象，叶子会形成杯状弯曲,或发生皱缩d、过多：叶上又会出现小焦斑；易招致水稻感病；易引起缺
7、锌病。,第十二页，共八十五页。,7、钙,a、吸收形式：钙离子 b、生理作用钙是植物细胞壁胞间层中果胶酸钙的成分。钙对植物抗病有一定作用。钙也是一些酶的活化剂。Ca2+与CaM结合形成Ca2+-CaM复合体,它在植物体内具有第二信使功能。c、缺乏：初期(chq)顶芽、幼叶呈淡绿色,继而叶尖出现典型的钩状,随后坏死。,第十三页，共八十五页。,8、镁,a、吸收形式：镁离子 b、生理作用镁是叶绿素的成分,又是RuBP羧化酶、5-磷酸核酮糖激酶等酶的活化剂。镁与碳水化合物的转化和降解以及氮代谢有关。镁还是核糖核酸(h tn h sun)聚合酶的活化剂 镁在核酸和蛋白质代谢中也起着重要作用。c、缺乏：叶片
8、贫绿,严重时可引起叶片的早衰与脱落。,第十四页，共八十五页。,9、氯 a、吸收形式：氯离子b、生理作用：在光合作用(gungh-zuyng)中参加水的光解，还与K+等离子一起参与渗透势的调节c、缺乏：缺氯时,叶片萎蔫,失绿坏死,最后变为褐色;同时根系生长受阻、变粗，根尖变为棒状。,第十五页，共八十五页。,10、锰,a、吸收形式：锰离子b、生理作用锰是光合放氧复合体的主要成员,。锰为形成叶绿素和维持叶绿素正常结构的必需元素。锰也是许多酶的活化剂。锰还是(hi shi)硝酸复原的辅助因素。c、缺乏：植物不能形成叶绿素,叶脉间失绿褪色,但叶脉仍保持绿色。,第十六页，共八十五页。,11、钠,a、吸收形
9、式：Na+b、生理作用：钠离子对许多C3植物的生长也是有益的，它使细胞膨胀从而促进生长。钠还可以局部地代替钾的作用，提高细胞液的渗透势。c、缺乏：缺钠时，这些植物呈现黄化(hun hu)和坏死现象，甚至不能开花。,第十七页，共八十五页。,12、铁,a、吸收形式(xngsh)：Fe2+的螯合物b、生理作用铁是许多酶的辅基。参与了光合作用中的电子传递。它还与固氮有关。c、缺乏：幼芽幼叶缺绿发黄,甚至变为黄白色,而下部叶片仍为绿色。,第十八页，共八十五页。,13、锌,a、吸收形式：锌离子b、生理作用锌是碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)的成分。锌也是谷氨酸脱氢酶及羧肽酶的组成成分
10、,因此它在氮代谢(dixi)中也起一定作用。锌是合成生长素前体-色氨酸的必需元素。c、缺乏：出现通常所说的“小叶病。,第十九页，共八十五页。,14、铜,a、吸收形式：铜离子b、生理作用呼吸的氧化复原中起重要作用。铜也是质兰素的成分(chng fn),它参与光合电子传递,故对光合有重要作用。铜还有提高马铃薯抗晚疫病的能力。c、缺乏：缺铜会导致叶片栅栏组织退化,气孔下面形成空腔,使植株即使在水分供给充足时也会因蒸腾过度而发生萎蔫。,第二十页，共八十五页。,15、镍,a、生理作用：镍是脲酶的金属成分(chng fn)，脲酶的作用是催化尿素水解成CO2和NH4+。镍也是氢化酶的成分之一，它在生物固氮中
11、产生氢气起作用。b、缺乏：缺镍时，叶尖积累较多的脲，出现坏死现象。,第二十一页，共八十五页。,16、钼,a、吸收形式：钼酸盐b、生理作用钼是硝酸复原酶的组成(z chn)成分c、缺乏：叶较小,叶脉间失绿,有坏死斑点,且叶边缘焦枯,向内卷曲,第二十二页，共八十五页。,四、植物缺乏矿质元素诊断(zhndun)1、病症诊断法2、化学分析诊断,第二十三页，共八十五页。,第二节 植物细胞对矿质元素的吸收一、生物膜1、膜的特性(txng)和化学成分2、膜的结构,第二十四页，共八十五页。,二、细胞吸收溶质的方式(fngsh)和机理,根据目前的资料，植物细胞吸收溶质的方式共有4种类型(lixng)：离子通道运
12、输载体运输离子泵运输胞饮作用,第二十五页，共八十五页。,1、离子通道运输(ynsh),a、结构：细胞膜中一类内在蛋白构成的孔道。b、开关控制：化学方式或电学方式 c、离子流向(li xin)：顺浓度梯度或电化学梯度跨膜 d、运输性质：简单扩散 e、举例：K+、Cl、a2+通道,离子通道运输(ynsh)离子的模式图,第二十六页，共八十五页。,第二十七页，共八十五页。,第二十八页，共八十五页。,第二十九页，共八十五页。,2、载体(zit)运输(carrier transport),机理：质膜上的载体蛋白属于内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合，形成载体物质复合物。通过载体蛋白构象的变化，
13、透过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。类型：单向运输载体uniport carrier、同向运输器symporter和反向运输器。性质：既可以顺着电化学势梯度跨膜运输被动运输，也可以逆着电化学势梯度进行(jnxng)主动运输。,第三十页，共八十五页。,单向运输载体模型 A.载体开口(ki ku)于高溶质浓度的一侧，溶质与载体结合B.载体催化溶质顺着电化学势梯度跨膜运输,第三十一页，共八十五页。,植物细胞质膜上的同向运输A和反向运输B模式(msh)X和Y分别表示分子或离子,第三十二页，共八十五页。,3、泵运输(ynsh)(pump transport),机理：泵运输pump transpor
14、t理论认为，质膜上存在(cnzi)着ATP酶，它催化ATP水解释放能量，驱动离子的转运。类型：植物细胞质膜上的离子泵ion pump主要有质子泵和钙泵。,第三十三页，共八十五页。,质子泵,生电质子泵亦称为H+-ATP酶：ATP驱动质膜上的H+-ATP酶将细胞内侧的H+向细胞外侧泵出，细胞外侧的H+浓度增加，结果使质膜两侧产生(chnshng)了质子浓度梯度和膜电位梯度，两者合称为电化学势梯度。,第三十四页，共八十五页。,质子泵作用的机理 A.初级(chj)主动运输 B、C.次级主动运输,K+(或其它(qt)阳离子)经通道蛋白进入,H+泵将H+泵出,细胞(xbo)内侧,阴离子与H+同向运输进入,
15、A,B,C,细胞外侧,第三十五页，共八十五页。,钙泵calcium pump,钙泵：亦称为Ca2+-ATP酶，它催化质膜内侧的ATP水解(shuji)，释放出能量，驱动细胞内的钙离子泵出细胞，由于其活性依赖于ATP与Mg2+的结合，所以又称为Ca2+，Mg2+-ATP酶。,第三十六页，共八十五页。,4、胞饮作用(pinocytosis),胞饮作用pinocytosis：细胞从外界直接摄取物质进入细胞的过程。胞饮过程：当物质吸附(xf)在质膜时，质膜内陷，液体和物质便进入，然后质膜内折，逐渐包围着液体和物质，形成小囊泡，并向细胞内部移动。囊泡把物质转移给细胞质。胞饮作用是非选择性吸收。,第三十七
16、页，共八十五页。,第三节 植物对矿质元素(yun s)的吸收与运输,一、植物吸收矿质元素的特点二、根系对溶液中矿质元素的吸收三、根系对土壤中非(zhn fi)溶解状态矿质 元素的吸收四、影响根系吸收矿质元素的条件,第三十八页，共八十五页。,一、植物吸收(xshu)矿质元素的特点,第三十九页，共八十五页。,第四十页，共八十五页。,第四十一页，共八十五页。,第四十二页，共八十五页。,4、平衡(pnghng)溶液,平衡溶液(balanced solution)：植物能良好生长比例适当的多盐溶液,这种溶液称平衡溶液。对于海藻来说，海水就是平衡溶液。对于陆生植物而言，土壤溶液一般也是平衡溶液，但并非理想(lxing)的平衡溶液。施肥的目的：就是使土壤中各种矿质元素到达平衡，以利于植物的正常生长发育。,第四十三页，共八十五页。,二、根系(gnx)对溶液中矿质元素的吸收,1、根系吸收矿质元素的区域 根毛区才是吸收矿质离子最快的区域,根毛区积累(jli)离子较少是由于离子能很快运出根毛区的缘故。,第四十四页，共八十五页。,2、根系吸收(xshu)矿质的过程abc,a、离子(lz)被吸附在根系细胞的外表
