导图社区 植物的矿质元素
关于植物生理学第二章总结的思维导图,主要内容有必须矿质元素、合理施肥、运输、作物缺素的诊断等。
编辑于2022-12-08 19:58:00 云南植物的矿质营养
必须矿质元素
灰分:植物体燃烧后无法挥发的部分,矿质元素又叫灰分元素(N除外)
必需元素标准:1.完成植物整个生长周期不可缺少的2.在植物体内的功能不可替代,植物缺乏时会出现专一性的形状且只有补充相应元素才会消失3.该元素对植物提的作用是直接的 大量元素:C O H N P K Ga Mg S Si 微量元素:Cl Fe B Mn Na Zn Cu 镍 钼 有益元素:铝 Ga Co Ti V Li Cr I
必需元素作用:1.细胞结构物质组成部分 2.植物生命活动调节者,参与酶的活动 3.电化学作用 4.细胞信号转导的第二信使
N吸收:无机-氨态氮 硝态氮 有机-尿素 寡肽 N充足:叶大而肥,叶片功能期延长,分枝多,营养体健壮,花朵,产量高 N过多:叶色深绿,营养体陡长,细胞质丰富而壁薄,容易受病虫侵害,易倒伏,抗逆性差成熟期延长 N缺乏:植株矮小,根冠比增加,叶小色淡或发红,分枝少,花少,籽粒不饱满,产量低
P吸收:磷酸根或磷酸氢二根 P作用:A磷酸根存在于糖磷酸 核酸 核苷酸 辅酶等中 BATP反应 糖代谢 蛋白质代谢和脂肪代谢起作用 P充足:促进代谢正常进行,植株发育良好,提高抗旱抗寒能力,提早成熟。 P缺乏:蛋白质合成受阻,新的细胞质和细胞核形成较少,影响细胞分裂,生长缓慢,叶小分枝减少,植株矮小,促进根毛和侧根的形成,叶色暗绿。某些植物有时呈现红色或紫色,由于阻碍了糖分转运,叶片积累的大量糖分,有利于花色素苷的形成。开花期和成熟期延迟,产量降低,抗逆性下降。
K:可溶性K盐,以离子形式存在 集中在植物生命活动最活跃的部位 作用:活化呼吸光合的酶,促进蛋白质合成 K充足:糖类合成充分,纤维素和木质素含量增加,茎秆坚韧,抗倒伏;促进糖分转运,促进蛋白质 多糖合成,促进氧化磷酸化和光合磷酸化 K缺乏:茎秆柔弱易倒伏,抗旱抗逆性差,易受病虫害 叶片症状:叶尖或叶缘坏死黄斑--焦枯--生长缓慢但中部依然生长较快,呈现卷曲叶
S:硫酸根 作用:参与蛋白质合成,含硫氨基酸和硫脂的成分 参与代谢 缺乏:幼叶失绿直至黄白色并易脱落。植株矮小,茎秆细小
Ca:钙离子 作用:细胞壁胞间层含有钙,纺锤体形成需要 酶活化剂 第二信使 稳定生物膜 提高植株抗干旱抗热能力 中和有机酸 缺乏:细胞壁合成受阻,影响细胞分裂,出现多核细胞·,生长受抑制,幼嫩器官坏死溃烂,幼叶却刻状,茎间出现典型的钩状,根短,分枝多
B:硼酸形式,植物体内分布不均,含量低 作用:与糖结合,促进糖的运输,参与生殖过程,参与细胞壁中果胶的形成 缺乏:油菜花而不实 大小麦穗而不实 生长点停止甚至萎缩死亡
Mg:镁离子 作用:叶绿素组成部分,促进光合磷酸化 没得活化剂 稳定核糖体结构 和蛋白质代谢有关 缺乏:从老叶开始,脉间失绿有时呈现紫红色,网状脉和条状脉,严重形成坏死斑
Cl:作用:光合中水的光解放氧必须 调节细胞渗透势 维持细胞电荷平衡 缺乏:植株矮小,叶尖干枯,黄化,最终坏死,根生长缓慢根尖粗
Mn:锰离子 作用:维持叶绿体泪囊体结构 参与光合作用放氧过程 酶活化剂 缺乏:新叶脉间缺绿 有坏死小斑点
Na:作用:可代替部分钾离子的功能 活化碳四植物NAD-苹果酸酶活性和PEP羟激酶活性,促进光和;提高质膜Na-K ATP酶活性 缺乏:黄化坏死甚至不能开花
Fe:亚铁离子 作用:一些氧化酶的辅基 叶绿素、细胞色素等合成的必须元素,光合中起电子传递作用 固氮酶中构成铁蛋白、钼铁蛋白的元素 缺乏:幼叶脉间失绿,严重时整片新叶变为黄白甚至灰白,叶片薄而柔软,表面茸毛少
Zn:锌离子 SOD、RNA聚合酶、谷氨酸脱氢酶等酶的活化剂;碳酸酐酶的辅基,催化水和作用,参与光合中二氧化碳的供应 参与生长素合成 缺乏:不能合成IAA使植物幼叶与茎的节间生长受到抑制。节间短,莲座状,叶小且变形,叶缺绿
Cu:铜离子 作用:氧化酶成分 存在质体蓝素(PC)中,参与光合电子传递 稳定叶绿体 缺乏:叶片生长缓慢,呈蓝绿色,幼叶脉间失绿,植物吸水受阻,易萎蔫。树皮、果皮粗糙而后裂开,引起树胶外流
Ni:脲酶的金属成分,脲酶可以催化尿素水解 缺乏:叶尖积累较多脲,出现坏死
Mo:钼酸 硝酸还原酶组成部分,固氮酶中钼铁蛋白的组成部分 参与氮代谢 缺乏:老叶先出现脉间失绿,进而向幼叶发展,十字花科植物产生尾鞭病,禾谷类作物自立皱缩
合理施肥
指标
形态指标:相貌+叶色
生理指标:营养元素判断 酰胺含量 酶活性
措施
适当灌溉 适当深耕 改善施肥方式
运输
形式及速度
N:氨基酸和酰胺,少量硝态氮等形式向上运输 P:正磷酸,也有在根部转变为有机磷化物向上运输 S:硫酸根离子,少数甲硫氨酸及谷胱甘肽
运输途径
木质部:由下而上 韧皮部:双向运输
作物缺素的诊断
病症诊断法
化学分析法
加入诊断法
植物对N、S、P的同化
N
硝酸盐
吸收:硝酸根 亚硝酸根和铵根 吸收铵盐可直接利用,吸收硝酸根需要代谢还原后才可以利用
硝酸还原酶(NR):含三个辅基:FAD+细胞色素b557+钼辅因子 供氢体一般为NADH NR是一类诱导酶,植物吸收硝酸根时产生 亚硝酸还原酶:存在于叶绿体、前质体中,含两个辅基:Fe4S4(下标)+特化血红素:西罗红素 电子来自铁氧还蛋白(FD)
氨的同化
谷氨酰胺合成途径 GS:谷氨酰胺合成酶
谷氨酸脱氢酶途径 GOGAT:谷氨酸合成酶
氨基交换作用
生物固氮:某些微生物将空气中的游离氮转化为含氮化合物的过程
非共生微生物
自养:蓝藻
异养:固氮菌、梭状芽孢杆菌
共生微生物
根瘤菌
放线菌
鱼腥藻
固氮生化过程
S
P
少数以离子形式存在,大多数同化为有机物,如磷酸糖,磷脂和核苷酸等
对矿质元素的吸收
细胞
生物膜:细胞中所有膜的统称
吸收机制
吸收方式:扩散 通道运输 载体运输 泵运输 胞饮作用
被动吸收:因扩散作用或其他物理化学过程引起的矿质元素吸收,又称非代谢性吸收 简单扩散:高浓-低浓 取决于电化学势梯度(化学势梯度+电势梯度) 能斯特方程:Z:离子所带电荷 F:法拉第常数 C:胞内/外离子浓度 易化扩散:小分子物质借助跨膜转运蛋白顺电化学势梯度跨膜运转 通道+载体
离子通道:细胞膜中一类内在蛋白构成的孔道 根据孔开闭机制分类:对跨膜电势发生反应与对外界刺激发生反应 形成的孔的大小及孔内表面电荷等性质决定了通道转运溶质的选择性
膜内在蛋白:有选择性的与膜一侧的分子或离子结合,使载体发生构象变化,将被运物质暴露于膜另一侧并释放(主动+被动) 与离子通道相比有饱和效应和离子竞争效应 饱和:载体结合位点有限 竞争:结构相似的可竞争结合位点
主动吸收:细胞利用ATP水解释放的能量,实现离子逆电化学势梯度转运的过程 离子泵:质膜内在蛋白既水解ATP,又充当载体利用能量转运离子 协同转运:脂膜上的ATP酶使ATP水解,将氢离子释放到膜外侧,形成跨膜电化学势梯度,造成阳离子通过通道内流
质子泵:P与V、F区别:钒酸盐离子、洛素酶A或高浓度硝酸根抑制 质子泵可引起膜内外正负电荷分布不均,形成跨膜电势差,又被称为致电泵 Ca泵:PM、V与ER区别:是否需要钙调蛋白 氢离子-焦磷酸酶 钾离子泵
胞饮作用:通过质膜内折将物质装运到胞内的方式 (非选择性 非主要方式)
植物体
植物吸收矿质元素的特点
对盐分和水分的吸收 相关又独立
相关:盐分要溶解在水里才可被吸收 无关:两者吸收机制不同,根吸水是由于蒸腾引起的被动过程;吸收盐分则是消耗能量的主动吸收
离子的选择性吸收
对同一溶液中的不同离子吸收不同或同一盐分中的阴阳离子吸收比例不同的现象
单盐毒害和离子拮抗
单盐毒害:植物体在单盐溶液中出现受毒害甚至死亡的现象(即使是必需元素的盐溶液)
离子拮抗:单盐溶液中,加入另一种盐,植物能正常生长,消除单盐毒害
平衡溶液:对植物生长无毒害作用的含有适当比例的各种植物必需元素和pH值使植物生长良好的溶液
根对矿质元素的吸收
离子吸附在根部细胞表面
交换吸附:细胞吸附离子具有交换性 根吸附原因:根部细胞质膜表层具有阴阳离子 吸附不耗能
离子进入根内部
质外体途径扩散方式,速度快,至凯氏带被阻止,但根尖的凯氏带还不成熟,故离子与水可以进入 共质体途径:运输速度慢,因为需要胞间连丝
离子通过内部空间进入木质部
离子进入导管或管胞?
被动扩散
主动运输
影响根部吸收矿石元素的条件
温度
通气情况
溶液浓度
pH值
离子间的相互作用:促进或抑制
地上部分的吸收:叶片为主(叶片营养):气孔--外连丝--表皮细胞质膜--叶肉细胞--其他部位