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第18章.植物的营养


第3篇 植物的形态与功能 共分为3章——
17.植物的结构、生殖和发育√ 18.植物的营养 19.植物的调控系统

第18章 植物的营养
第一节 植物对养分的吸收和运输 第二节 植物的营养与土壤

18.1.1 植物的空气营养和土壤营养
土壤营养:土壤中的水和矿物质是植物必需的 N-蛋白质,核酸,植物激素,辅酶 P-核酸,磷脂,ATP …… 空气营养:植物从空气中吸收CO2进行光合作 用,光合作用所产生的糖类是建造 植物体的物质基础 6 CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

18.1.2 根细胞控制养分的吸收
根的解剖结构(横切)
表皮:根毛—表面积极大,利于吸收 土壤中的水分和溶于水 的无机离子 皮层 内皮层:凯氏带 中柱鞘 中柱 木质部 韧皮部 薄壁细胞(髓)

玉米根横切(示初生结构)
1.根毛 2.表皮 3.外皮层 4.皮层 5.内皮层 6.髓 7.中柱鞘 8.韧皮部 9.木质部 10.通道细胞

蚕豆幼根横切(示初生结构)
1.表皮 2.皮层 3.内皮层 4.中柱鞘 5.初生木质部 6.初生韧皮部 7.薄壁细胞

凯氏带

根是如何吸收水分和无机盐的?
进入根的所有物质都是溶于水的,根实际吸收 的是可溶性矿质元素和水分组成的稀溶液 木质部是水分在植物体内运输的“管道” 水分进入根的木质部的一般通路是: 表皮 皮层 内皮层 木质部 水分进入木质部有2条路径: 胞外途径:溶液-表皮和皮层细胞的细胞壁-
内皮层凯氏带阻断-内皮层质膜-木质部 胞内途径:溶液透过根表皮细胞、皮层和内皮层细 胞的质膜到达木质部,根各个细胞之间 有胞间连丝相连通

根细胞何以能够控制养分的吸收?
Key: 溶质至少必须有一次通过质膜
质膜允许水分自由通过,但对 离子或分子等溶质的透过有选择 性,只有某些溶质能进入木质部。

空气营养-叶中制造的有机物质

运输机制?
土壤营养-根吸收的水分和无机盐

北美红杉高可达110m

木质部的两种细胞——导管和管胞

叶的气孔
气孔是植物表皮上一对特化 的细胞保卫细胞和由其围绕 形成的开口的总称,是植物 进行体内外气体交换的门户 双子叶植物和大多数单子叶 植物的保卫细胞呈肾形,靠气 孔口一侧的腹壁厚,背气孔口 一侧的背壁薄

禾本科植物的保卫细胞呈哑 铃形,中间部分细胞壁厚, 两端薄,吸水膨胀时,两端 薄壁部分膨大,使气孔张开

肾形气孔(A)和哑 铃形气孔(B)的保 卫细胞和表皮细胞中 纤维素的基本排布

影响气孔开闭的因素
K+在气孔开闭中的作用 光:通常气孔在光下张开,暗中关闭 CO2:低浓度促进张开,高浓度下关闭 高浓度CO2使 质膜透性增 加,K+泄漏。 生物钟

18.1.3 蒸腾作用使水分和养分在木质部中上运
蒸腾作用(transpiration) : 植物体内的水分以气态散失到 大气中去的过程。 陆生植物在耗水量很大。一株 玉米一生需耗水200kg以上。其中 只有极少数(约1.5%~2%)用于体 内物质代谢,绝大多数都散失到体 外。水分散失的方式,除了少量以 液态通过吐水的方式外,大多以气 态,即以蒸腾作用的方式散失。 与一般的蒸发不同,蒸腾作用是一个生理过程,受到植物体 结构和气孔行为的调节。

水分沿导管上升的机制
高大的乔木可达100m以上,水分上升 的动力是根压和蒸腾拉力。 根压 p211 蒸腾拉力 叶内潮湿的细胞间隙与外界干燥的空 气之间形成扩散梯度,水分以气态散失到 大气中,产生蒸腾拉力

上升的水柱会中断吗?

如何保持导管中水柱的连续性 ——内聚力学说
植物叶片蒸腾失水后,便向导管吸水,而水本身又 有重量,会受到向下的重力影响,这样,一个上 拉的力量和一个下拖的力量共同作用于导管水柱 上就会产生张力。 -张力:垂直于两相邻部分接触面上的相互作用力。 但由于水分子内聚力远大于水柱张力。同时,水 分子与导管(或管胞)壁的纤维素分子间还有强 大的黏附力,因而维持了输导组织中水柱的连续 性,使得水分不断上升。
-内聚力:同种分子彼此粘连 -黏附力:不同种类的分子彼此粘连

韧皮部的筛管和伴胞

18.1.4 糖分在韧皮部中的运输
糖源:能产生可溶性糖的部位。 如:绿叶或绿色的茎。 糖壑:接受糖的部位, 即贮存或消耗糖的部位。 如:根尖,茎尖,非绿色组织。 运输机制:压流模型

韧皮部和木质部的比较
韧皮部 木质部
导管和管胞, 死细胞 运输水分和矿物质
木质部汁液只能自下 而上,从根到地上运 输 蒸腾作用-内聚力- 张力机制

细胞组成 功能
运输方向 运输机制

筛管和伴胞, 活细胞 运输糖分等有机物
韧皮部汁液可沿 各种方向流动 压流或集流模型

18.2.1 植物必需元素
植物的必需元素: 从种子萌发开始到 产生下一代种子为止所 必需的元素。 确定植物必需元素的方 法——水培法 目前已确定植物的17种 必需元素:9种大量元 素,8种微量元素

草莓叶片 的缺素症状

缺N

缺P

缺K

甜菜叶

18.2.2 土壤对植物的生活十分重要
土壤颗粒:沙,黏土 土壤表层 腐殖质:正在分解的有机物质 生物:细菌,真菌,蚯蚓…… 土壤溶液:溶解的氧,无机离子

植物的根毛、土壤水分和 土壤颗粒之间关系密切, 根吸收的是环绕它的一层 水膜中的氧、离子和水

根毛获得阳离子和阴离子的机制
阳离子交换: 土壤颗粒带负电,无 机阳离子粘附其上; 根毛释放氢离子H+到 土壤溶液中,H+与土壤颗 粒上的阳离子发生交换, 根毛吸收从土壤颗粒上交 换下来的阳离子 阴离子:不能粘附在土 壤颗粒上,易 被植物吸收但 也易被淋失

正确灌溉 正确施肥 防止土壤被侵蚀

18.2.3 真菌和细菌对植物营养有特殊作用
真菌与植物
“菌根”

细菌与植物
固氮细菌:“根 瘤” 氨化细菌 硝化细菌

18.2.4 异养植物
寄生植物 菟丝子,槲寄生 食虫植物 猪笼草,捕蝇草

18.2.5 植物营养与农业有密切关系
提高粮食作物中蛋白质含量 改良品种 转基因作物

第18章复习题
根吸收的水分和养分通过木质部上运的机制 是什么?简述其过程和原理。 “压流模型”是如何解释韧皮部运输糖分的 过程的?糖分在韧皮部中的运输有什么特点? 列举植物的17种必需元素。

根吸收土壤中无机阳离子和阴离子的机制。
举例说明细菌与植物的共生现象。


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