植物生理学知识汇总

植物生理学矿质吸收的知识内容包括营养元素、对溶质的吸收方式、根系对矿质元素的吸收、地上部对矿质元素的吸收、矿质元素在体内的运输，适合农学考研！

矿质吸收

• 营养元素
  • 必须元素特点
    • 不可缺少性
      • 缺少该元素，植物的生长发育受阻，不能完成其生活史
    • 不可替代性
      • 缺少该元素，植物出现专一的缺素病症，只有加入该元素这种缺素病症才可被消除
    • 直接功能性
      • 该元素在植物营养生理上表现为直接效应，而不是改善了植物生长的环境条件
  • 确定必须元素的方法
    • 在配置营养液中加入或去除某一元素，观察植物的生长发育和生理变化。如果在植物生长发育正常的培养液中，除去某一元素，植物生长发育不良，并出现特有的病症，当加入该元素之后症状消失，说明该元素时必须元素
    • 营养液培养法
      • 含有植物生长必需的全部营养元素
      • 营养物质应是有效成分，且养分的数量和比例均能保证植物生长的所需
      • 在植物生长期内维持适于植物生长的PH
      • 营养液应是生理平衡溶液
    • 砂基培养法
  • 主要营养元素
    • 氮
      • 生理作用
        • 氮是蛋白质/核酸/磷脂的主要组分，三者是原生质，细胞核，生物膜等细胞结构物质的重要组成部分
        • 氮是酶，ATP，多种辅酶和辅基的成分，他们在物质和能量代谢中起到重要作用
        • 氮是某些植物激素，维生素等的成分，他们对生命活动起到调节作用
        • 氮是叶绿素的成分，与光合作用有密切关系
      • 缺素症
        • 植株矮小，叶色发黄或发红，分枝少，花少，籽粒不饱满，产量下降。老叶先出现病症
        • 过多，叶片徒长，叶色深绿，成熟期延迟，茎杆中的机械组织不发达，易造成倒伏和病虫害
    • 磷
      • 生理作用
        • 磷是核酸，核蛋白和磷脂的主要成分
        • 磷在物质代谢中起重要作用，参与糖，脂肪，蛋白质的代谢，促进糖类的运输
        • 植物细胞液中含有一定对的磷酸盐，构成缓冲体系，维持细胞渗透势
      • 缺素症
        • 植株瘦小，叶色暗绿或紫红，开花期和成熟期延迟，产量下降，抗性减弱。老叶先出现病症
        • 过多，产生小焦斑，阻碍对硅的吸收，引起植物缺锌，钙。
    • 钾
      • 生理作用
        • 钾作为丙酮酸激酶，苹果酸脱氢酶，果糖激酶等多种酶的激活剂参与植物体内重要的代谢
        • 钾能促进蛋白质和糖的合成，促进糖类的运输
        • 钾可以增加原生质的水合度，降低黏性，使细胞保水能力增强，抗旱性提高
        • 钾是构成细胞渗透势的重要成分，参与控制细胞吸水，气孔运动等生理过程
      • 缺素症
        • 抗旱，抗寒性降低，茎杆柔弱，易倒伏，叶色发黄，叶缘焦枯，生长缓慢，老叶先出现病症
• 对溶质的吸收方式
  • 被动吸收
    • 扩散作用
      • 顺电化学势梯度运输的现象，不消耗能量，可用微电极测定
    • 协助扩散
      • 经载体蛋白顺电化学势梯度运输
      • 蛋白质没有明显的孔道结构，与运输离子结合时会发生构象变化，将离子进行跨膜运输
      • 不需要消耗能量
      • 有选择性
    • 离子通道
      • 顺电化学势梯度
      • 有选择性
      • 由孔道结构
      • 可用膜片钳技术测定
    • 离子通道的运输速率比协助扩散快，原因载体蛋白数量有限，有饱和现象
  • 主动吸收
    • 原初主动转运
      • 离子泵
        • H-ATP酶利用ATP 将膜内的 H离子运出膜外，在膜内外建立质子浓度梯度形成质子驱动力
        • H-ATP 酶的类型
          • 质膜－P型
          • 液泡膜－F型
          • 线粒体内膜－V型
    • 次级主动转运
      • 利用原初主动转运产生的质子驱动力，实现离子逆浓度的跨膜运输
      • 转运体
        • 共向
        • 反向
• 根系对矿质元素的吸收
  • 特点
    • 根系对矿质你与水分的吸收不成正比
      • 植物对水分和矿质的吸收既相互依赖，又相互独立。相互依赖表现为矿质一定要溶于水才可以被根系吸收，随水流进入根部的质外体。矿质的吸收降低了细胞的渗透势，促进植物的吸水。相互独立表现在两者吸收比例和机理不同，水分吸收是靠蒸腾拉力的被动吸收，而矿质是消耗代谢能的主动吸收
    • 根系对离子吸收具有选择性
      • 中性盐 NH4NO3
      • 酸性盐 (NH4)2SO4
      • 碱性盐 NANO3\
    • 单盐毒害
      • 任何一种植物在单种盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡
      • 离子对抗，在单盐溶液中加入少量其他盐，可消除单盐毒害作用
  • 吸收过程
    • 土壤溶液中的溶质向根部运输
      • 土壤中的溶质可以集流或扩散的方式进入根系表面
    • 离子进入根系表面细胞
      • 根部细胞呼吸放出CO2 和H2O，CO2溶于水形成H 离子和HCO3,这些离子作为交换离子，同土壤中的离子进行交换而进入根系表皮和皮层细胞
    • 离子进入根部导管
      • 溶质进入根系可通过共质体或质外体的途径运输，当到达内皮层时，通过质外体运输的离子需要通过跨膜运输进入内皮层细胞，然后运送到导管。进入导管后随水的集流运送到地上部，其动力时蒸腾拉力
  • 影响根系吸收矿质元素的因素
    • 土壤温度
      • 在适宜的温度下，各种代谢加强，对矿质的需求增加，根系吸收多
      • 低温，增加原生质的黏性，透性减少，吸收少
      • 高温，导致根尖木质化，减少吸收面积；引起原生质透性增加，导致吸收的矿质漏渗；导致酶钝化，影响根部代谢
    • 土壤通气状况
      • 通气状况好，氧气充足，根系呼吸代谢旺盛，吸收矿质元素速率快
      • 土壤缺氧，根系生命活动受影响，降低对矿质的吸收
    • 土壤溶液浓度
      • 土壤溶液浓度很低时，根系对矿质的吸收速率随溶液浓度的增大而加快；当溶液浓度一定浓度时，根系对矿质的吸收不再加快，达到饱和；当溶液浓度过高时，会硬气水分的反渗透
    • 土壤酸碱度
      • 影响矿质元素的浓度
      • 影响吸收速率
        • 随 PH升高，阳离子吸收速率加快，阴离子吸收速率降低
• 地上部对矿质元素的吸收
  • 途径
    • 通过气孔或皮空或角质层进入
  • 根外施肥
    • 特点
      • 用量省，肥效快
      • 在作物后期根系活力降低，吸肥能力下降
      • 干旱土壤水分水少，施肥效果不好
      • 某些矿质元素在土壤施肥效果差，如Fe Mo
• 矿质元素在体内的运输
  • 运输形式
    • 金属离子 离子形式 Fe Ca Mg
    • 氮 NO3, 氨基酸
    • 磷 PO4
  • 途径
    • 根系吸收的矿质木质部运输到地上部
    • 叶部吸收的矿质通过韧皮部向下或横向运输
  • 矿质元素利用
    • N P K Mg 易被多次利用
    • Cu Zn 可部分被重新利用
    • S Mo Mn 比较难重复利用
    • Ca Fe 几乎不能被重复利用
• 同化
  • 氮
    • NH4>谷氨酰胺合酶，谷氨酸合成没> 氨基酸
    • NO3>硝酸还原酶>NO2>亚硝酸还原酶>NH4>氨基酸
  • 磷
    • PO4>ATP
  • 硫