导图社区 植物生理学第五章
大学生命科学学课专业课植物学复习资料,有利于高效、简单的复习。内容包括:同化物运输的途径和方法、同化物的韧皮部装载、韧皮部卸出等。
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植物同化物的运输
同化物运输的途径和方法
运输途径
短距离运输
细胞内
原生质环流
扩散作用
膜囊泡转移
胞间运输
通过细胞细胞间连丝进行的共质体运输
质外体内主要依靠扩散作用的转移
长距离运输
共质体运输
质外体运输
运输速度
50—100cm/h
运输方向
方向(从源到库)向上,向下,双向,横向
源:代谢源(metabolic source)制造同化物的器官或部位。
库:代谢库(metabolic sink)需要同化物的器官或部位。
定向运输:有机物总是从制造部位向消耗或贮藏养料部位定向运输
双向运输:有机物在韧皮部内运输不受组织本身极性的影响,可同时向相反方向运输
而对某一个筛管来说,通常认为同化物在其中的运输是单向的,而不是双向的。
运输形式
主要是蔗糖,少量寡糖。
运输途径研究方法:环割法,蚜虫吻刺法和同位素示踪法
同化物的韧皮部装载
概念:指讲光合产物从韧皮部周围的叶肉细胞转运到筛分子—伴胞复合体的过程
韧皮部装载的形式和步骤
白天:光合作用形成的磷酸丙糖从叶绿体到达叶肉细胞,再转变为蔗糖
晚上:叶绿体内的淀粉可转化为葡糖,再转运至叶肉细胞
叶肉细胞内的糖转运至叶片细脉附近
糖转运至筛管—伴胞
装载途径:
质外体装载途径
共质体装载途径
交替途径
装载机制:主动过程
糖-质子协同运输模型
筛管分子或伴胞的质膜.上存在H+-ATP酶,不断将H+泵到细胞壁(质外体),使质外体中H+浓度较共质体高,形成跨膜的电化学势差
当H+回流到共质体时,通过质膜上的蔗糖/H+共向运转器,H+和蔗糖一同进入筛管分子
聚合物-陷阱模型
装载的机理,特点,糖的形式
机理:逆浓度梯度的主动过程,由载体完成
特点
对装入的物质有选择性
必须提供能量
具有饱和动力学特性
形式:蔗糖(二糖)棉子糖(三糖)水苏糖(四糖)
韧皮部卸出
概念:韧皮部的同化物从筛管—伴胞复合体输出到同化物到库细胞的过程
卸出途径:
质外体途径:胞间连丝,通过扩散或集流方式进行
共质体途径:被动扩散或通过载体的主动运输,将光合产物转运至质外体,在进入库细胞
卸出机制
光合产物依赖代谢进入库细胞:糖—质子协同转运和逆向转运模型
步骤:1,这糖从质外体进入库细胞质基质是通过库细胞质膜上的氢离子/蔗糖共转运体 2,再从细胞质进入液泡通过液泡膜上的氢离子/蔗糖逆向转运体
韧皮部运输的机理
压力流学说
内容:同化物在筛管内随着液流移动,液流靠筛管源库两端的由渗透作用产生的压力势差来推动。
支持依据:筛管接近源库两端存在压力势差。蚜虫吻刺法证明筛管汁液的确存在正压力
不能解决的问题:筛管内的阻力问题,物质的双向运输问题,运输系统的代谢问题
胞质泵动学说
要点:筛管分子内腔的细胞质呈几条长丝,形成胞纵连束,纵跨筛管分子,束内呈环状的蛋白质丝反复地、有节奏地收缩和张弛,产生蠕动,把细胞质长距离泵走,糖分随之流动。
可以解释双向运输问题
问题:对胞纵连丝的存在有怀疑
收缩蛋白学说
筛管内存在韧皮蛋白(P-蛋白) ,并呈空心管状成束贯穿于筛孔,P-蛋白的收缩可以推动集流运动。
P-蛋白组成的空心管壁上有大量的由P-蛋白组成的微纤丝(毛),一端固定,一端游离于筛管细胞质内,似鞭毛一样颤动,驱动空心管内的物质脉冲状流动。
同化物的分配和再分配
同化物的分布
配置
源叶片合成的同化产物有三种命运
代谢利用
合成暂时的贮存化合物
分配到植株其他部位:蔗糖磷酸合酶(SPS)活性上升可能是决定叶片从库转变为源的关键因子
分配
不同叶位的叶片:就近供应,同侧运输
不同生育期:优先供应生长中心
功能叶之间:无同化物功能供应关系
影响的三要素
供应能力(源强) :源器官同化物形成和输出能力。(Pn是最直观的指标之一)
竞争能力(库强) :库器官接纳和转化同化物的能力。库强度=库容量x库活力
运输能力:源、库之间输导系统联系、畅通程度和距离远近。
同化物分配与产量的关系:经济系数=经济产量/生物产量
构成作物经济产量的物质来自三个方面
功能叶制造的有机物输入
某些经济,经济器官(如穗)自身的合成
其他器官储存物质的再利用
根据源,库关系影响作物产量形成的因素有三种类型
源限制型:原小库大,供不应求,空粒率,瘪粒率高;通常通过疏花疏果等措施减少库容量
库限制型:库小源大,供大于求,颗粒饱满,但总粒数少,产量低
源库互作型:可塑性大,高产潜力较大。
外界条件对同化物运输的影响
温度
影响源、库器官代谢活性及容量。影响运输速度
矿质元素
B: B与糖能结合成复合物,有利于通过质膜 P:促进光合;促进蔗糖转变;运输过程的能量供应等 K:促进糖转变为淀粉,维持源、库两端压力差
水分
影响源的活性(光合作用) ;影响蔗糖的合成速率;影响源的装载和库的卸出等
光照
间接:光↓,光合↓, S↓,输出↓ 直接:光照叶柄,运转↑,暗下,运输↓。运输:昼>夜
代谢调节
细胞内蔗糖浓度
<阈值,非运态 >阈值,可运态。S↑,输出↑ K/Na比值低,有利于淀粉→蔗糖,输出率提高。菠菜、甜菜等K/Na↑,淀粉↑, S↓,运转↓
能量代谢
作为直接的动力;通过提高膜透性而起作用。ATP↑、Pi↑, TP↑,输出↑
植物激素
IAA、 GA、CTK等促进同化物运转。如生长素提高库器官代谢活性;影响蔗糖酶活性;抑制筛管胼胝质合成;影响ATP酶活性等。
库大小
需求量↑,运转↑