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植物的营养
第七章
植物的水分代谢
植物的矿质营养
光合作用
第一节 植物的水分代谢
植物吸水
土壤水分
蒸腾作用
大气降水
H2O
一、 根系对水分的吸收
吸水的部位：根毛区
吸水的方式： 主动吸水—— 根压
被动吸水——蒸腾拉力
主动吸水
动力：根压（根系的生理活动使液流从根部上升的压力）
证据： 吐水
伤流
根 压
伤 流
途径：
共质体：各细胞的原生质体通过胞间连丝形成的整体。
质外体：原生质体以外的部分（细胞壁、细胞间隙、导管）。
主动吸水
A
B
ER
V
V
V
皮层
内皮层
木质部 薄壁细胞
导管
机制：与根系的生理活动和导管内外的水势差有关
被动吸水
动力：蒸腾拉力
实质：水势梯度
土壤 → 根毛→ 皮层、内皮层、中柱鞘 → 根的导管和管胞 → 茎的导管和管胞 → 叶柄的导管和管胞→ 叶脉的导管和管胞 →叶肉细胞→ 叶细胞间隙 →气孔下腔 → 气孔→ 大气
水分运输的途径和速度
经过活细胞：速度慢
经过死细胞：速度快，适合长距
离运输
二、植物体内水分的运输
动力：
内聚力
张力——蒸腾拉力和重力的作用
内聚力>>张力
水分子与导管壁之间的强大的附着力
二、植物体内水分的运输
水分沿导管上升的机制
根压、蒸腾拉力
水柱的连续性：
——内聚力学说（狄克逊）
三、蒸腾作用
气孔运动的实质：保卫细胞的吸水膨胀、失水收缩
保卫细胞的结构:
1）内壁厚，外壁薄
2）纤维丝
保卫细胞内K＋的积累量与气孔开度呈正相关。
照光时， K＋浓度增高，气孔张开；
黑暗时， K＋浓度降低，气孔关闭。
气孔运动的机理:
三、蒸腾作用
第二节 植物的矿质营养
土壤养分
植物营养
营养吸收
作物施肥
有机肥料
化学肥料
植物体
水分10~95%
干物质5~90%
挥发部分
灰分元素
有机物90%
无机物10%
小部分氮
大部分硫
全部的磷
全部的金属元素
燃烧
一、植物体内的矿质元素
C→ CO2 ↑
H、O →H2O↑ N →NOx ↑
S → H2S 、SO2↑
水培法和砂培法
二、植物的必需元素及其生理作用
确定必需元素的方法
溶液培养法:亦称水培法,是在含有全部或部分营养元素的溶液
中培养植物的方法；
砂基培养法:
是在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入营养液来培养植物的方法。
植物必需的矿质元素
大量元素：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni
必需元素的生理功能
1）细胞结构物质的组成成分；
2）作为酶、辅酶的成分或激活剂，参与酶活性的调节；
3）参与渗透调节、电荷的中和等。
肥料三要素
缺氮症：植株矮小，叶片发黄，老叶先发病。
缺磷症：植株矮小，根少，叶红，老叶先发病。
缺钾症：叶片变黄，叶缘出现褐色烧焦状，形成
“杯状叶”。
氮缺乏
磷缺乏
钾缺乏
三、根系对矿质元素的吸收
吸收部位：根毛区
吸收过程：
土壤中离子被吸附在根系细胞表面
离子经过内皮层进入根部导管
共质体途径
质外体途径
运输形式
金属：离子
非金属：离子或小分子有机化合物
运输途径
导管 —— 主要方式
木质部横向到韧皮部 —— 次要方式
四、植物体内矿质元素的运输
绿色植物在光下利用光能，把CO2和H2O同化成有机物，并释放出O2。
CO2 + H2O 光能 （ CH2O）+ O2
绿色植物
CO2 + H2O* 光能 （ CH2O）+ O2*
第三节 光合作用
叶绿体
种类
叶绿素： 叶绿素a、叶绿素b
类胡萝卜素： 叶黄素、 胡萝卜素
吸收高峰：
叶绿素：红光区、蓝紫光区
类胡萝卜素：蓝紫光区
一、光合色素
实质：光能转变为化学能
阶段：
1. 光能的吸收、传递和转换——原初反应
2. 电能 活跃的化学能 ——电子传递和光合磷酸化
3. 活跃的化学能 　稳定的化学能 ——碳同化 ——
二、光合作用的机理
光反应
（类囊体膜）
　　暗反应
（叶绿体基质）
（一）原初反应
光合色素的功能
　　聚光色素：大部分chla、全部chlb、类胡萝卜素
　　　　　　　——吸收、传递光能
　　作用中心色素：少数chla
　　　　　　　——吸收光能，光化学反应
光化学反应——光合作用中心
作用中心色素分子 P
原初电子受体 A
原初电子供体 D
最终电子受体：NADP+
最终电子供体：H2O
（一）原初反应
（二）电子传递和光合磷酸化
光系统
能够吸收光能并引起光化学反应的蛋白质复合体，由多个亚基组成，包括聚光色素和作用中心色素。
　　　　位　置　　作用中　　原初电　　原初电　　光反应　　　作　　用
　　　　　　　　　心色素　　子供体　　子受体　
　
PSⅠ　 膜外侧　　 P700 　　 PC 　　 　 A0　　 长波光　　　NADP+的还原
PS Ⅱ 　膜内侧　　 P680 　 Y z 　　 　Ph　　　短波光　　 水的光解，放O2
H2O
Mn Yz P680
P680*
Ph
PQ(PQH2)
Cytb6/f
PC
P700
2H+
2H+
P700*
A0
Fd
NADP+
2H+ + 1/2O2
NADPH
光合链电子传递
（二）电子传递和光合磷酸化
产物：O2、NADPH、ATP
光合链电子传递
（二）电子传递和光合磷酸化
光合磷酸化
光下叶绿体在光合电子传递的同时，使ADP和Pi形成ATP的过程
通过电子传递和光合磷酸化，由光能转变来的电能进一步形成了活跃的化学能，暂时贮存在ATP、NADPH中，两者将用于CO2的同化———同化力
（三）碳同化
植物利用ATP和NADPH将CO2 转换成稳定的碳水化合物的过程。
场所：叶绿体基质
途径： C3途径
C4途径
CAM途径
（三）碳同化
C3途径（卡尔文循环）
1）CO2固定阶段
受体：RuBP
酶：RuBP羧化酶
产物：3-PGA
反应式：
H2O + CO2 + RuBP
RuBP羧化酶 2×3-PGA
2）还原阶段：
3- PGA ATP、NADPH GAP
3）RuBP再生阶段：
GAP ATP RuBP
4）总反应式：
3CO2 + 3RuBP + 3H2O + 9ATP + 6NADPH
GAP + 6NADP+ + 9ADP + 9Pi
特点： 1）每固定3分子CO2，产生1分子GAP
2）1CO2 ：3ATP：2NADPH
C3途径（卡尔文循环）
高梁
甘蔗田
粟(millet)的穗形,
“谷子”，去皮后称“小米”
苋菜
玉米
C4途径——C4植物
C4途径——C4植物
1）CO2固定：
受体：PEP
反应式：PEP + HCO3- PEP羧化酶 OAA
2）CO2转移
苹果酸 CO2 C3途径
OAA 运至维管束鞘细胞
天冬氨酸 丙酮酸
3）PEP再生
丙酮酸 运回叶肉细胞 PEP
2ATP
酶：PEP羧化酶
叶肉细胞 维管束鞘细胞
CO2 HCO3- OAA C4酸 C4酸 CO2 C3途径
PEP
C3酸 C3酸
ATP
特点：1CO2：5ATP：2NADPH
C4途径——C4植物
C3、C4植物光合特征比较
C4 植物 C3植物
花环结构 无花环结构
鞘细胞中叶绿体多且大 不含叶绿体或很少
PEPcase、RuBPcase RuBPcase
光合速率快 慢
光呼吸弱 强
CAM途径
夜间：固定CO2 有机酸
白天：有机酸 CO2
CO2的受体：PEP
不合成有机物，为C3途径的
附加过程。
瓦松属
CAM途径——CAM植物
剑麻
芦荟
落地生根
龙舌兰
绯牡丹
昙花
鸡冠掌
红司
锦晃星
静夜
（四） 光呼吸
植物的绿色细胞在光照下吸收O2、释放CO2的反应。
Rubisco：1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶
CO2/O2高： RuBP + CO2 PGA
CO2/O2低： 乙醛酸 + O2 乙醇酸 CO2 + H2O
生理功能： 保护光合器官
防止O2对光合碳同化的抑制
羧化酶
加氧酶
运输的形式
蔗糖为主（90%）
运输方向和速度
双向运输：糖源 糖壑
速度约为100cm/h
三、植物体内有机物的运输
运输的机制——压力流动学说
动力：渗透作用产生的压力差
装载：蔗糖-质子同向运输
S0
S1
装入溶质
移走溶质
1. 裸子植物是靠（ ）输导水分的。
A. 导管和管胞 B. 管胞 C. 筛胞 D. 筛管
2. 茎中初生射线是指（ ）。
A. 髓射线 B. 维管射线 C. 木射线 D. 韧皮射线
3. 具有变态根的植物是（ ）。
A. 马铃薯 B. 生姜 C. 大蒜 D. 红薯
4. 被子植物中，具有功能的死细胞是（ ）。
A．导管分子和筛管分子 B．筛管分子和纤维
C．导管分子和纤维 D．纤维和伴胞
5. 组成雌蕊的基本单位称为（ ）。
A. 细胞 B. 组织 C. 心皮 D. 胚珠
6. 下列细胞中属配子的细胞是（ ）。
A. 小孢子 B. 精子 C. 生殖细胞 D. 营养细胞

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