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【精品】分章總結(jié) 各章重點(diǎn)第1章植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能液晶態(tài)、伸展蛋白、胞間連絲、生物膜流動(dòng)鑲嵌模型第2章植物的水分代謝水勢(shì)、滲透勢(shì)、壓力勢(shì)、水分平衡、自由水與束縛水、共質(zhì)體與質(zhì)外體、蒸騰效率與蒸騰系數(shù)、水分臨界期、永久萎蔫系數(shù)、根壓、小孔律、SPAC;植物細(xì)胞對(duì)水分的吸收;植物對(duì)水分的吸收、運(yùn)輸和散失過程及其動(dòng)力;植物水分平衡;植物細(xì)胞的水分關(guān)系;水分沿導(dǎo)管或管胞上升的動(dòng)力;水分吸收與散失及氣孔運(yùn)動(dòng)機(jī)理;合理灌溉的形態(tài)與生理指標(biāo)。 第3章植物的礦質(zhì)與氮素營(yíng)養(yǎng)礦質(zhì)元素、載體、離子的選擇吸收、生理酸堿中性鹽、.單鹽毒害、離子拮抗、平衡溶液;N、P、K、Ca及Fe、B、Zn的重要生理功能及典型缺素癥;根系吸收礦質(zhì)的特點(diǎn);缺素癥診斷;細(xì)胞吸收礦質(zhì)的機(jī)理,植物生命活動(dòng)中的必需元素及其研究方法。 第4章植物的光合作用希爾反應(yīng)、紅降現(xiàn)象與愛默生效應(yīng)、PSI與PSII、Rubisco、熒光現(xiàn)象、水分利用效率(WUE)、光呼吸、光合速率、葉面積系數(shù)(leaf areaindx LAI)、凈同化率( assimilationrate NAR)或光合生產(chǎn)率、凈光合速率、光補(bǔ)償點(diǎn)、與光飽和點(diǎn)、CO2補(bǔ)償點(diǎn)(CO2與CO2飽和點(diǎn)。 影響葉綠素合成與分解的原因;光合碳同化的途徑及其特點(diǎn);影響光合的內(nèi)部因素;光照、二氧化碳、溫度、水分、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等因素對(duì)光合的影響(補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)、三基點(diǎn))及相互作用;植物光合作用與作物產(chǎn)量;植物對(duì)光能的利用率及提高辦法。 第5章植物的呼吸作用呼吸鏈、氧化磷酸化、呼吸商(RQ)、P/O比、末端氧化酶、無氧呼吸消失點(diǎn);EMP、TCAC、PPP途徑在細(xì)胞中的定位及其生理意義、呼吸代謝的多樣性及其生理意義、抗氰呼吸及其意義、影響呼吸作用的因素及其與作物采后貯藏的關(guān)系。 第6章植物體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)運(yùn)輸分配代謝源、庫、轉(zhuǎn)移細(xì)胞、生長(zhǎng)中心。 實(shí)驗(yàn)證明有機(jī)物質(zhì)運(yùn)輸途徑和方向;有機(jī)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)膲毫α鲃?dòng)學(xué)說內(nèi)容及其評(píng)價(jià);有機(jī)物分配的基本規(guī)律和內(nèi)在影響因素;源庫理論及其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義。 第7章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、第二信使(second messenger)、GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白(GTP)、CDPK、鈣調(diào)素(Calmodulin,CaM)、植物把環(huán)境刺激信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)反應(yīng)的途徑;Ca2+在細(xì)胞中的分布特點(diǎn)、鈣信使作用標(biāo)準(zhǔn)及分子基礎(chǔ);第8章植物激素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)極性運(yùn)輸、激素受體、五大植物激素主要的生理作用(注意它們之間的區(qū)別和聯(lián)系)及其在農(nóng)業(yè)上的主要應(yīng)用;生長(zhǎng)素的作用機(jī)理、赤霉素對(duì)大麥種子-淀粉酶的誘導(dǎo),細(xì)胞分裂素延緩葉片衰老的機(jī)理,乙烯促進(jìn)果實(shí)成熟的機(jī)理;五大激素合成途徑(不記過程)及前體物質(zhì),乙烯生物合成的調(diào)節(jié)。 簡(jiǎn)單了解多胺、水楊酸、茉莉酸、油菜素內(nèi)脂。 第9章植物的生長(zhǎng)與分化植物細(xì)胞的全能性、細(xì)胞的分化、脫分化、再分化、植物的再生、極性、生長(zhǎng)協(xié)調(diào)最適溫度、溫周期現(xiàn)象、光形態(tài)建成、光受體、頂端優(yōu)勢(shì)、根冠比、生長(zhǎng)大周期、生物鐘及其特點(diǎn);細(xì)胞發(fā)育三個(gè)時(shí)期的生理特點(diǎn);種子萌發(fā)的條件及生理生化變化;植物生長(zhǎng)相關(guān)性;影響植物生長(zhǎng)的因素;光敏色素及其生理功能。 簡(jiǎn)單了解組織培養(yǎng)和應(yīng)用。 第10章植物的生殖生長(zhǎng)春化作用和春化處理、光周期現(xiàn)象、光周期誘導(dǎo)、春化解除、再春化現(xiàn)象、臨界日長(zhǎng)、臨界夜長(zhǎng)、識(shí)別蛋白、群體效應(yīng)、花熟狀態(tài)、花發(fā)端、CN比學(xué)說;春化作用與光周期理論及其農(nóng)業(yè)應(yīng)用;授粉受精需要的條件及生理生化變化;光敏素在開花中的作用。 同源異型第11章植物的成熟和衰老生理深沉休眠、單性結(jié)實(shí)、生長(zhǎng)素梯度學(xué)說、生物自由基(biological radicals)和活性氧、呼吸躍變和呼吸高峰;保護(hù)酶及抗氧化劑。 種子果實(shí)成熟時(shí)的生理生化變化;種子的休眠原因及破除方法;衰老時(shí)的生理生化變化及激素調(diào)節(jié);器官脫落與離層的形成及激素調(diào)控。 第12章植物的抗性生理抗寒鍛煉、滲透調(diào)節(jié);冷害生理凍害生理及抗寒性;干旱對(duì)植物生理過程的影響;嚴(yán)重干旱致死的原因植物的抗旱性;交叉適應(yīng)現(xiàn)象;逆境條件下植物激素水平的變化與抗逆性的關(guān)系第一章植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能1植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與動(dòng)物細(xì)胞相比,植物細(xì)胞的突出特征是植物細(xì)胞有細(xì)胞壁、質(zhì)體和大液胞。 胞間層(果膠酸、果膠酯酸和原果膠)細(xì)胞壁(纖維素-骨架;果膠質(zhì)、半纖維素、糖蛋白、酶類及次生物-填充物)初生壁(纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和少量果膠質(zhì)、伸展蛋白)次生壁(纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和少量果膠質(zhì))植物細(xì)胞質(zhì)膜(細(xì)胞質(zhì)的外表層)注質(zhì)膜以內(nèi)、功能上連續(xù)統(tǒng)一的膜結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為內(nèi)膜系統(tǒng),不包括葉綠體和線粒體的膜細(xì)胞漿-胞質(zhì)溶膠核膜原生質(zhì)細(xì)胞核(真核細(xì)胞所特有的、最大的細(xì)胞器)核仁雙層膜細(xì)胞器線粒體核液葉綠體質(zhì)體(是一類與碳水化合物合成與貯藏有關(guān)的細(xì)胞器,植物特有,按含色素分、有色體)細(xì)胞質(zhì)白色體(胞間連絲-細(xì)胞間物質(zhì)、能量和信息交換通道)溶酶體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,具有溶解和消化功能的顆粒狀小體。 微體過氧物酶體-常與葉綠體和線粒體一起參與光呼吸細(xì)胞器單層膜細(xì)胞器乙醛酸循環(huán)小體-液泡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-合成脂類、固醇,運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-合成蛋白質(zhì)、脂類、固醇高爾基體-細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸系統(tǒng)核蛋白體無膜細(xì)胞器微梁系統(tǒng)-微絲、微管中間纖維2細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。 纖維素交織而成,堅(jiān)固-維持細(xì)胞穩(wěn)定形狀;彈性-維持滲透性,調(diào)節(jié)水分進(jìn)出;親水但不溶于水-維持細(xì)胞水環(huán)境;含水解酶、伸展蛋白參與活動(dòng)。 3質(zhì)膜的生理功能參與物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞識(shí)別。 (注生物膜或叫細(xì)胞膜,是指構(gòu)成細(xì)胞的所有膜的總稱,可粗分為質(zhì)膜和內(nèi)膜系統(tǒng)。 主要萬分是蛋白質(zhì)、脂類和少量糖。 其中脂類主要是磷脂,其次為膽固醇和其它脂類。 膜上的蛋白可分外圍蛋白或外在蛋白,及整體蛋白也中內(nèi)在蛋白)4原生質(zhì)膠體特性及其在生命活動(dòng)中的重要作用及實(shí)例。 膠體顆粒可形成雙電層,并有水化作用,可穩(wěn)定膠體系統(tǒng);分散度高,內(nèi)界面大,活性強(qiáng),有利于生化反應(yīng)進(jìn)行;存在可逆的溶膠與凝膠兩種狀態(tài),有利于適應(yīng)環(huán)境變化;實(shí)例種子萌發(fā)時(shí)大量吸水,使凝膠態(tài)的貯存物水解而提高生命活性,此時(shí)的原生質(zhì)膠體呈溶膠態(tài),酶被激活或誘導(dǎo),物質(zhì)運(yùn)輸增強(qiáng),萌發(fā)。 第二章水分生理1.植物體內(nèi)的水1水的生理作用原生質(zhì)組成成分;維持細(xì)胞及組織的緊張度(吸足水的細(xì)胞稱之為“緊張”狀態(tài)),提供生長(zhǎng)動(dòng)力;代謝活動(dòng)的最好介質(zhì);作為原料參與代謝反應(yīng);調(diào)節(jié)體溫;改善小環(huán)境。 2植物體內(nèi)的水分狀態(tài)束縛水被原生質(zhì)膠體顆粒吸附或存在于大分子結(jié)構(gòu)空間的水,不易流動(dòng),不起溶劑作用。 自由水不被原生質(zhì)膠體顆粒吸附、能自由移動(dòng)并起溶劑作用的水。 二者沒有明顯界線。 束縛水/自由水-這一比值高,表明植物代謝弱,而抗逆性強(qiáng);比值低,代謝旺,而抗性弱。 2.植物細(xì)胞的吸水1細(xì)胞的滲透吸水11滲透現(xiàn)象在有水勢(shì)差存在條件下,水分子通過半透性膜的擴(kuò)散。 (植物細(xì)胞即為一個(gè)滲透系統(tǒng))12擴(kuò)散分子由高濃度向低濃度自發(fā)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),并最后達(dá)到均勻的系統(tǒng)的現(xiàn)象。 13水勢(shì)(w)每偏摩爾體積水的化學(xué)勢(shì)。 即水液與同溫同壓一系統(tǒng)中純水的化學(xué)勢(shì)的差。 單位是帕,Pa;或兆帕,M Pa(常用)=106Pa=10bar(巴),1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)=1.013105Pa=1.013bar14典型植物細(xì)胞水勢(shì)w=s+p+m(分生區(qū)細(xì)胞,未形成中心液泡以前的細(xì)胞水勢(shì))s:滲透勢(shì)又稱溶質(zhì)勢(shì),由于溶質(zhì)的存在而使細(xì)胞水勢(shì)降低的值,是負(fù)值;p:壓力勢(shì),由于細(xì)胞壁存在而使細(xì)胞水勢(shì)增加的值,是正值;m:襯質(zhì)勢(shì),細(xì)胞內(nèi)膠體物質(zhì)對(duì)水分的吸附作用而使細(xì)胞水勢(shì)降低的值,是負(fù)值;具有液泡的成熟細(xì)胞水勢(shì)w=s+p相鄰細(xì)胞(或組織)間水流動(dòng)方向決定于水勢(shì)的高低,總是“由高向低”。 細(xì)胞為水所飽各時(shí),水勢(shì)最大,是“0”,s=-p細(xì)胞脫水,質(zhì)壁分離后,w=s,p=0,細(xì)胞具有最大吸水潛力。 2細(xì)胞的吸漲吸水吸漲作用是指親水皎體的吸水膨脹現(xiàn)象。 干種子w=m,襯質(zhì)勢(shì)是其吸水動(dòng)力。 豆類種子吸水能力大于淀粉種子。 3.植物根系吸水1根系吸水的主要部位是根毛區(qū),有兩種吸水方式11主動(dòng)吸水動(dòng)力是根壓(由于根代謝活動(dòng)使液流上升的壓力),證明現(xiàn)象是傷流(液滴自傷口處流的現(xiàn)象)和吐水(液滴自葉尖或葉緣向外溢出的現(xiàn)象)。 早春葉未展開時(shí)或夜間,以主動(dòng)吸水為主。 12被動(dòng)吸水動(dòng)力是蒸騰拉力。 2影響根系吸水的環(huán)境因素21土壤可用水植物只能利用土壤中吸濕水與重力水之間的毛管水。 毛管水是由于毛細(xì)管作用存留在土壤顆??紫吨g的水。 土壤水不足時(shí),植物會(huì)萎蔫植物因水分虧缺,細(xì)胞失去緊張狀態(tài),葉片和幼嫩莖下垂的現(xiàn)象。 又可分為暫時(shí)萎蔫(減少蒸騰或補(bǔ)充水分后,可以恢復(fù)正常狀態(tài))和永久萎蔫(減少蒸騰或補(bǔ)充水分后,無法恢復(fù)正常狀態(tài))。 土壤水過多,超過田間持水量,通氣不良,根呼吸受阻,吸水不利。 土壤施肥過多或鹽分過多,濃度高,水勢(shì)低于根系水勢(shì),根無法吸水,會(huì)造成燒苗現(xiàn)象。 22土壤溫度因影響根系生理活動(dòng)和生長(zhǎng)而影響吸水。 溫度降低呼吸下降,生長(zhǎng)減弱,吸水慢;水分和原生質(zhì)的粘滯性增加,移動(dòng)慢,吸水慢。 溫度高酶鈍化,根衰老,吸水慢。 高溫時(shí),冷水澆灌,會(huì)因植物根系不適應(yīng),呼吸迅速下降,吸水不利,萎蔫、落花落果。 23土壤通氣正常呼吸是根吸水的保障,水過多,通氣不良,根進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精,同時(shí)厭氧微生物產(chǎn)生有毒物質(zhì),使根中毒。 因此,在管理上除灌溉補(bǔ)充土壤水,還應(yīng)注意排水。 24土壤溶液濃度土壤施肥過多或鹽分過多,濃度高,水勢(shì)低于根系水勢(shì),根無法吸水,甚至失水,會(huì)造成燒苗現(xiàn)象。 4。 蒸騰作用1蒸騰作用的意義是植物吸水和運(yùn)輸水分的重要?jiǎng)恿Γ唤档椭参矬w溫和葉溫;引起上升液流,有助于無機(jī)離子及根合成的物質(zhì)的運(yùn)輸。 2蒸騰指標(biāo)蒸騰強(qiáng)度-蒸騰速率、蒸騰率,植物單位時(shí)間,通過單位面積散失水量。 g?m-2?h-1蒸騰效率-蒸騰比率,植物蒸騰散失1000g水,所形成的干物質(zhì)的克數(shù)。 g?kg-1蒸騰系數(shù)-需水量,是蒸騰效率的倒數(shù),即植物形成1g干物質(zhì)所消耗的水的克數(shù)。 通常為1251000之間,值越小,植物利用水分的效率越高。 3蒸騰部位皮孔蒸騰-非常少,只占蒸騰總量的0.1%,常忽略不計(jì)。 葉片蒸騰-角質(zhì)蒸騰通過葉表皮角質(zhì)層蒸騰(幼葉多,成葉少)氣孔蒸騰通過葉表皮氣孔蒸騰-植物蒸騰的主要形式(幼小時(shí)地上全部表面均可進(jìn)行蒸騰。 )4氣孔擴(kuò)散的小孔律水蒸氣通過氣孔擴(kuò)散的速率,不與小孔面積成正比,而是與小孔的周長(zhǎng)成正比。 5氣孔運(yùn)動(dòng)機(jī)理參見課本中的圖示。 6影響蒸騰的環(huán)境因素61光照-光照是蒸騰的主要能源,提高大氣及植物體溫,增加葉內(nèi)蒸氣壓差,引起氣孔開放。 62氣溫-溫度升高,增加胞間飽和蒸氣壓,促進(jìn)蒸騰,溫度過高,葉過度失水,氣也會(huì)關(guān)閉。 63大氣濕度-影響大氣與氣孔下腔的蒸氣壓差,差值越大,蒸騰越快。 所以晴天蒸騰快。 64風(fēng)-微風(fēng)促進(jìn)蒸騰,強(qiáng)風(fēng)蒸騰減弱。 7植物水分平衡的維持增加吸水-如移栽時(shí)保護(hù)根系,帶土移栽,及時(shí)灌水(提高移栽成活率)減少失水-減少蒸騰,選陰天或傍晚移栽,適當(dāng)剪部分葉,及時(shí)遮蔭,用騰抑制劑5.植物體內(nèi)水分運(yùn)輸土壤-植物大氣三者之間的水分構(gòu)成一個(gè)連續(xù)體系(SPAC)。 1植物體內(nèi)水分運(yùn)輸?shù)耐緩酵寥栏又兄繉?dǎo)管(或管胞)莖的導(dǎo)管(或管胞)葉的導(dǎo)管(或管胞)葉肉細(xì)胞葉細(xì)胞間隙氣孔腔氣孔大氣。 由土壤至大氣水勢(shì)逐漸降低,各級(jí)水勢(shì)差或蒸氣壓差,是運(yùn)輸動(dòng)力。 這一途徑可分為兩大類質(zhì)外體-植物體中的死細(xì)胞(導(dǎo)管或管胞)、細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙組成,運(yùn)輸阻力小,適于長(zhǎng)距離運(yùn)輸。 共質(zhì)體-細(xì)胞原生質(zhì),是細(xì)胞中所有活的部分,運(yùn)輸阻力大,適合短距離運(yùn)輸2水分在根中運(yùn)輸阻力大于葉。 因?yàn)?,根中活?xì)胞多;皮層有凱氏帶,而葉無有;葉中輸導(dǎo)組織多,且末端臨近氣孔下腔,水易散失;因此根吸水不及葉失水快時(shí),常發(fā)生萎蔫。 3水分沿導(dǎo)管上升動(dòng)力根壓-下端原動(dòng)力;蒸騰拉力-上端原動(dòng)力。 4蒸騰流內(nèi)聚力張力學(xué)說導(dǎo)管中有水分子的內(nèi)聚力、蒸騰拉力和導(dǎo)管水柱受重力影響英明產(chǎn)生水柱張力,同時(shí)水分子與導(dǎo)管壁的纖維素分子間還附著力,因而維持了輸導(dǎo)組織維持水柱的連續(xù)性。 6.植物對(duì)水分的需求1水分臨界期作物對(duì)水分不足最敏感的時(shí)期,一旦缺水,產(chǎn)量明顯下降。 (不是需水量最大的時(shí)期)小麥(水稻等禾本科)的第一個(gè)水分臨界期孕穗期(從四分體到花粉粒形成階段);第二個(gè)水分臨界期開始灌漿到乳熟末期棉花是花鈴期和勱花期;大豆是花芽分化至開花期;果樹是開花和果實(shí)生長(zhǎng)初期。 根據(jù)水分臨界期,水源充足,及時(shí)灌溉,水源不足,應(yīng)在水分臨界期灌溉。 2耗水量作物一生(或某一生長(zhǎng)時(shí)期、或某一天內(nèi))消耗水的總量稱為該作物該時(shí)期的耗水量。 3合理用水意義與根據(jù)。 31合理灌溉根據(jù)氣候特點(diǎn)、土壤墑情和作物長(zhǎng)勢(shì)來科學(xué)地制定灌溉量和灌溉時(shí)期的合理方案。 32意義促進(jìn)生理活動(dòng)旺盛進(jìn)行;促進(jìn)根系生長(zhǎng),擴(kuò)大吸收面積;促進(jìn)莖葉生長(zhǎng),增加光合面積,生產(chǎn)更多有機(jī)物;促進(jìn)有機(jī)物運(yùn)輸;適當(dāng)降低呼吸消耗,有利于光合產(chǎn)物積累。 所以可以增產(chǎn)。 33根據(jù)土壤墑情;形態(tài)指標(biāo)(幼葉萎蔫、葉色暗綠或變紅、生長(zhǎng)速率下降);生理指標(biāo)(葉水勢(shì)、細(xì)胞滲透勢(shì)、氣孔開度)。 除此之外,在滿足生理需水(直接影響生理活動(dòng)所需的水)的同時(shí),還應(yīng)考慮生態(tài)需水(通過改善環(huán)境、間接對(duì)作物發(fā)生影響的水)。 第三章礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)1.植物必需元素及其生理功能1.必需元素植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需,缺少生長(zhǎng)發(fā)育不正常甚至不能完成生活史,除去該元素,表現(xiàn)專一缺素癥,加入該元素可以預(yù)防或恢復(fù);該元素的生理作用是直接的。 常用溶液培養(yǎng)法(水培與砂培)來確定。 2.必需元素共16種大量元素9種C、H、O(空氣和水)N、P、K、Ca、Mg、S源于土壤,礦質(zhì)元素(植物體灰分微量元素7種Fe、B、Cu、Zn、Mn、Cl、Mo中的元素),其中N不是礦質(zhì)元素。 3.氮的生理功能及缺素癥被稱為生命元素,蛋白質(zhì)、核酸、磷脂的組成元素;是酶及許多輔酶和輔基的組分;維生素B 1、B2及生長(zhǎng)素等的組分;葉綠素的組分。 缺氮植株矮小、分枝分蘗少,葉小而黃,老葉先黃,花果少而易落。 氮過多,葉大而肥厚,深綠,貪青徒長(zhǎng)抗性差,蟲害多。 4.磷的生理功能及缺素癥磷脂、核酸、核蛋白的組成元素;核苷酸的組分;與細(xì)胞分裂、有機(jī)物合成、轉(zhuǎn)化、運(yùn)輸和呼吸關(guān)系密切;調(diào)節(jié)氮代謝;增強(qiáng)抗寒與抗旱性。 磷不足葉小、分枝分蘗少,花果少,葉發(fā)紅或紫,癥狀先出現(xiàn)在老葉。 P過多,葉上有小焦斑(磷酸鈣沉淀)。 5.鉀的生理功能及缺素癥鉀主要以離子態(tài)存在于植物體內(nèi)。 是篩管中含量最高的離子。 生理功能是許多酶的激活劑;促進(jìn)蛋白質(zhì)合成;促進(jìn)糖的合成與運(yùn)輸;構(gòu)成滲透勢(shì)的重要成分,維持細(xì)胞膨壓;增強(qiáng)原生質(zhì)保水能力;參與氣孔運(yùn)動(dòng)。 缺鉀機(jī)械組織不發(fā)達(dá),易倒伏,葉片邊緣黃化、焦枯、葉脈間有壞死斑點(diǎn)。 6.鈣果膠酸鈣的組成成分;穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu);一些酶的活化劑;參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);誘導(dǎo)花粉管定向生長(zhǎng);與草酸結(jié)合成草酸鈣消除草酸毒害;增強(qiáng)植物抗病性。 缺鈣頂芽淡綠,進(jìn)而葉尖呈鉤狀,最后壞死。 7.鎂是葉綠素的成分,酶的激活劑,參與碳水化合物及氮代謝;8.硫是輔酶A(CoA)、(半)胱氨酸、蛋氨酸、固氮酶的成分;9.鐵是合成葉綠素所必需的,細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶、POD、CAT等的成分;光合鏈中鐵硫蛋白、鐵氧還蛋白成分;是血紅蛋白的成分,與固氮有關(guān);缺鐵幼葉發(fā)黃,果樹黃葉病;10.銅是呼吸中多酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶、細(xì)胞色素氧化酶、光合鏈中質(zhì)藍(lán)素(PC)的成分;11.硼的生理功能及缺素癥促進(jìn)花粉粒萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng);促進(jìn)碳水化合物運(yùn)輸。 缺硼油菜花而不實(shí);蘿卜黑心;花椰菜干心;甜菜心腐;影響固氮。 12.鋅的生理功能及缺素癥是生長(zhǎng)素全成前體色氨酸合成(酶成分)所必需的;是碳酸酐酶(存在于葉綠體中)、多肽酶組成成分。 缺鋅生長(zhǎng)素合成受阻,果樹“小葉病”、叢枝癥。 13.鉬是硝酸還原酶、固氮酸的金屬成分;14.錳、氯參與水的光解和氧的釋放。 Mn還是酶的活劑,與硝酸還原有關(guān)。 15.作物缺素診斷調(diào)查研究分析病癥判斷是生理病害還是病蟲害,若是生理病害,則根缺素檢索表結(jié)合土壤理化性狀及施肥情況加以分析;作物組織及土壤成分進(jìn)行測(cè)定;在初步確定缺乏的元素后,補(bǔ)充某一元素,如缺素癥消失,即可確定缺乏該元素。 16.氮、磷、鎂等可再利用,鉀可移動(dòng)性非常強(qiáng),所這些元素缺時(shí)先從老葉出現(xiàn)病癥;鈣、鐵、錳、鉬、硫、硼、鋅等難再利用,缺時(shí)先從幼葉或幼嫩莖尖出現(xiàn)病癥。 17.植物缺綠的可能原因葉片失綠的可能原因有生理的、病理的、遺傳的以及環(huán)境條件不適等因素都影響葉綠素合成與分解,導(dǎo)致葉綠素含量的降低或消失,引起葉片失綠。 缺乏礦質(zhì)元素N、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn等元素都參與葉綠素的生物合成,因而缺乏這些元素時(shí)不能形成葉綠素而表現(xiàn)缺綠的癥狀。 其中,N、Mg是葉綠素分子的成分,N也是色素蛋白復(fù)合體的成分;Fe、Mn、Cu、Zn等可能是葉綠素合成過程中某些酶的激活劑,起催化作用或其它間接作用;Mg、K還與類囊體垛疊有關(guān),缺乏時(shí)不能形成基粒。 光照不足、溫度過低或過高都會(huì)使原葉綠素酸酯無法還原為葉綠素酸酯,影響葉綠素的生物合成;但類胡蘿卜素的合成不受光的影響,葉色則變黃。 氧氣不足葉綠素合成受阻,葉片變黃。 缺水會(huì)影響葉綠素合成速度,且促進(jìn)已形成的葉綠素分解導(dǎo)致葉片變黃。 秋天和葉片衰老葉綠素的合成減慢(或停止),分解加快葉子呈黃色。 病蟲害能破壞葉綠體、葉綠素或抑制葉綠素合成,導(dǎo)致植物出現(xiàn)缺綠癥。 遺傳因素一些遺傳因素的變異而也會(huì)使葉綠素的合成受阻,葉片失綠。 總之,葉綠素在植物體內(nèi)與其他物質(zhì)一樣處于不斷更新狀態(tài)。 在正常情況下總是合成過程占優(yōu)勢(shì),使葉片保持綠色。 當(dāng)葉片衰老或遇干旱、低溫等逆境時(shí),其合成減慢,分解加速,數(shù)量減少,使原來被葉綠素掩蓋的類胡蘿卜素、花色素的顏色逐漸顯露出來,因而葉色變黃。 2.植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收1植物根細(xì)胞吸收礦質(zhì)元素的方式有11主動(dòng)吸收(主要方式)-也稱為代謝吸收,利用呼吸作用產(chǎn)生能量而作功,逆濃度差吸收。 12被動(dòng)吸收-也稱為非代謝吸收,無需能量,順濃度差而進(jìn)行。 主要有擴(kuò)散和道南平衡(細(xì)胞內(nèi)可擴(kuò)散離子的積與細(xì)胞外可擴(kuò)散離子的積相等的平衡關(guān)系)13細(xì)胞吸收溶質(zhì)的方式和機(jī)理1.3.1.離子通道運(yùn)輸細(xì)胞質(zhì)膜上有內(nèi)在蛋白構(gòu)成的孔道,橫跨膜的兩側(cè),離子通道可由化學(xué)方式及電化學(xué)方式激活,控制離子順著濃度梯度和膜電位差,即電化學(xué)勢(shì)梯度,被動(dòng)和單方向地跨質(zhì)膜運(yùn)輸。 這是一種簡(jiǎn)單的擴(kuò)散方式,是一種被動(dòng)運(yùn)輸(passive trasport).目前質(zhì)膜上已知的離子通道有K+、Cl+、Ca2+、NO-3離子通道。 一個(gè)表面積為4000um2的保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上約有250個(gè)K+離子通道。 1.3.2.載體運(yùn)輸這一學(xué)說認(rèn)為,質(zhì)膜上的載體蛋白屬于內(nèi)在蛋白,它有選擇地與質(zhì)膜一側(cè)的分子或離子結(jié)合,形成載體物質(zhì)復(fù)合體,通過載體蛋白構(gòu)象的變化,透過質(zhì)膜,把分子或離子釋放至另一側(cè)。 有離子競(jìng)爭(zhēng)和飽和效應(yīng)。 載體蛋白有3類單向運(yùn)輸載體(Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+)、同向運(yùn)輸載體(在與H+結(jié)合的同時(shí)又與Cl+、NO- 3、NH+ 4、PO3- 4、SO2- 4、氨基酸、肽、蔗糖結(jié)合進(jìn)行同一方向運(yùn)輸)和反向運(yùn)輸載體(在與H+結(jié)合的同時(shí)又與其它陽離子結(jié)合,進(jìn)行反向運(yùn)輸)。 載體運(yùn)輸即可以順電化學(xué)勢(shì)梯度跨膜運(yùn)輸(被動(dòng)運(yùn)輸)也可以逆電化學(xué)勢(shì)梯度跨膜運(yùn)輸(主動(dòng)運(yùn)輸)。 1.3.3.離子泵運(yùn)輸ion pumptransport主要有質(zhì)子泵和鈣泵;形成H+梯度,再在傳遞體(porter,有共向傳遞體symport,反向傳遞體antiport、單向傳遞體uniport三種.1.3.4.胞飲作用pinocytosis2礦質(zhì)元素吸收特點(diǎn);與水分吸收是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生理過程二者都主要是根毛區(qū)吸收,水分吸收以蒸騰為主,被動(dòng)吸收,而礦質(zhì)吸收以主動(dòng)吸收為主。 礦質(zhì)溶解才能被吸收,但吸收的多少與吸水不成比例。 植物對(duì)礦質(zhì)吸收有選擇性對(duì)同一溶液中不同離子或同一鹽陰、陽離子吸收比例不同。 因此產(chǎn)生了生理酸性鹽因植物對(duì)施入鹽的選擇吸收,而造成土壤溶液呈酸性的鹽,如(NH4)2SO4;生理堿性鹽施入后,因植物的選擇吸收,而造成土壤溶液呈堿性的鹽,如NaNO3;生理中性鹽施入后對(duì)土壤pH值不改變的鹽,如NH4NO3。 存在單鹽毒害和離子拮抗現(xiàn)象單鹽毒害-用只含一種鹽的溶液培養(yǎng)植物,即使這鹽對(duì)植物生活是必需的,也會(huì)引起植物生長(zhǎng)不正常,產(chǎn)生毒害作用。 離子拮抗-在發(fā)生單鹽毒害的溶液中加少量其它鹽類,毒害現(xiàn)象消失,這種離子間能夠相互消除毒害的現(xiàn)象。 植物只有處于具有一定濃度、一定比例的多種鹽混合液中才正常生長(zhǎng),(平衡溶液)。 3植物地上部也可對(duì)溶解的物質(zhì)吸收-根外營(yíng)養(yǎng),經(jīng)過外連絲、氣孔或角質(zhì)層裂隙吸收。 4土壤條件對(duì)根系吸收礦質(zhì)元素的影響41土壤溫度影響呼吸及根生長(zhǎng)而影響對(duì)礦質(zhì)的吸收。 低根生長(zhǎng)慢,呼吸放能少,土壤溶液流動(dòng)慢,礦質(zhì)溶解性低,影響吸收;高原生質(zhì)、膜被破壞,根老化,酶鈍化,吸收受阻。 42土壤通氣影響呼吸而影響吸收。 43土壤水影響通氣,礦質(zhì)溶解、土壤溶液濃度而影響礦質(zhì)吸收。 44土壤溶液濃度過高,土壤水勢(shì)低,根細(xì)胞脫水,影響吸收。 45土壤pH值影響根細(xì)胞原生質(zhì)的選擇吸收及無機(jī)鹽的溶解度。 3.氮代謝植物主要利用土壤中的含氮化合物(尿素、氨基酸;銨鹽;硝酸鹽),其中硝酸鹽是主要的氮源。 硝酸鹽吸后由硝酸還原酶(一種誘導(dǎo)酶,可存在于葉細(xì)胞質(zhì)中)還原為亞硝酸鹽(這一過程主要在葉中進(jìn)行),再由亞硝酸還原酶(葉綠體中)還原為氨。 氨在谷氨酸脫氫酶(根、葉線粒體中)、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶(葉綠體中)三種主要酶的催化下形成氨基酸。 多余的氨以谷氨酰胺形式暫時(shí)貯存。 4.施肥生理基礎(chǔ)1合理施肥增產(chǎn)的原因(意義)施肥增產(chǎn)原因是間接的,主要是改善了作物的有機(jī)營(yíng)養(yǎng),表現(xiàn)11促進(jìn)光合作用,增加作物積累擴(kuò)大葉面積,延長(zhǎng)葉片壽命,增加葉綠素含量,因此增加了光合面積,延長(zhǎng)光合時(shí)間,提高光合效率,增加光合產(chǎn)物積累;促進(jìn)有機(jī)物運(yùn)輸,改善再分配。 12調(diào)節(jié)代謝,控制生長(zhǎng)發(fā)育不同肥料配施調(diào)節(jié)控制生長(zhǎng)發(fā)育。 13改良土壤狀況,如有機(jī)肥可改良土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)根生長(zhǎng)和吸收。 2需肥規(guī)律:不同作物,需肥特性不同禾谷類多施磷鉀肥以利籽粒飽滿;葉菜類多施氮肥以利葉片肥大;根莖類多施鉀肥以利淀粉積累。 不同發(fā)育期需肥不同3施肥生理依據(jù)形態(tài)指標(biāo)-葉色、莖色、生長(zhǎng)速率、株型與葉型;生理指標(biāo)-葉片元素含量、葉綠素含量、酰胺含量、酶活性。 第四章光合作用1.光合作用意義概念:綠色植物(被稱為自養(yǎng)生物)利用日光能將CO2和H2O同化為有機(jī)物并放O2的過程。 釋放的O2來于H2O而不是CO2。 意義將無機(jī)物同化為有機(jī)物,是異養(yǎng)生物直接或間接食物;將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,為異養(yǎng)生物提供能源;凈化空氣。 2.光合作用部位-葉綠體1葉綠體結(jié)構(gòu)與功能外被膜雙層膜類囊體由單層膜圍成的囊狀體(又稱為片層)。 分為基質(zhì)片層和基粒片層兩種。 其膜是光吸收轉(zhuǎn)化的場(chǎng)所。 基粒由基粒片層垛疊在一起形成。 基質(zhì)(間質(zhì))葉綠體內(nèi)部的水溶性物質(zhì),含卡爾文循環(huán)(C3途徑)所需的酶。 基質(zhì)中還有一些小顆粒,如淀粉粒、嗜鋨顆粒(脂肪滴)等。 2葉綠體色素種類與光學(xué)性質(zhì)葉綠體75%是水,25%干物質(zhì)。 干物質(zhì)中色素815%、10%礦質(zhì)、3045%蛋白質(zhì)、2040%脂肪、淀粉10%葉綠素a C55H72O5N4Mg藍(lán)綠色葉綠素吸收紅光和藍(lán)紫光,呈綠色葉綠素b C55H70O6N4Mg草綠色高等植物葉綠體中的色素(均不溶于水,溶于酒精、胡蘿卜素C40H56橙黃色丙酮、石油醚)類胡蘿卜素吸收藍(lán)紫光,呈黃色葉綠素/類胡蘿卜素3葉黃素C40H56O2粉黃色由于太陽直射光中紅光多,散射光中藍(lán)紫光多,所以植物可以在陰天或閉蔭處也可進(jìn)行一定光合作用。 熒光現(xiàn)象葉綠素提取液在透射光下呈綠色,反射光下呈紅色磷光現(xiàn)象葉綠素提取液在中斷光源后立即用靈敏的光學(xué)儀器可測(cè)得出葉綠素輻射出極微弱的紅光現(xiàn)象。 3.光合作用過程原初反應(yīng)光能吸收、傳遞、電荷分離的過程。 光能電能光反應(yīng)電子傳遞原初反應(yīng)產(chǎn)生的高能電子在光合電子傳遞鏈上的流動(dòng)。 (在光合膜上進(jìn)行)光合電子傳遞鏈由電子傳遞體組成的傳遞電子的軌道。 活躍化學(xué)能光合磷酸化光合電子傳遞偶聯(lián)把無機(jī)磷和ADP轉(zhuǎn)為ATP暗反應(yīng)利用光反應(yīng)中形成的同化力把CO2還原成有機(jī)物的過程主要有C3途徑(CO2固定在葉綠體間質(zhì))和C4途徑(CO2固定在葉肉細(xì)胞間質(zhì))穩(wěn)定化學(xué)能有機(jī)物(同化力ATP和NADPH+H+)1原初反應(yīng)中幾個(gè)概念中心色素少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a分子,具有光化學(xué)活性,進(jìn)行電荷分離。 光系統(tǒng)(PS)中心色素吸收峰在700nm處,特征還原NADP;光系統(tǒng)(PS)中心色素吸收峰在680nm處,特征H2O水解、O2釋放、電子傳遞給PS這兩個(gè)系統(tǒng)是通過紅降現(xiàn)象與雙光增益現(xiàn)象(愛默生效應(yīng))而證明存在。 2電子傳遞與光合磷酸化NADP+2e-+2H+NADPH+H+ADP+PiATP+H2O2.1電子傳遞:光合鏈(photosynthetic chain)即光合電子傳遞鏈,由PSII和PSI以及一系列電子傳遞體組成的使水中的電子最終傳給NADP+的電子傳遞軌道。 特征是兩個(gè)光系統(tǒng)以串聯(lián)的方式分布在類囊體膜上,通過吸收光能共同驅(qū)動(dòng)電子傳遞過程,最終供體是水,最終受體是NADP+;兩個(gè)光系統(tǒng)間有一系列電子載體;偶聯(lián)生成ATP;各電子電子載體以氧化還電位高低成“Z”形排列。 傳遞途徑三種非環(huán)式光合電子傳遞開放的,可形成ATP、NADPH+H+及O2。 主要,占70%;環(huán)式光合電子傳遞閉合的,只產(chǎn)生ATP;假環(huán)式光合電子傳遞可產(chǎn)生超氧自由基,傷害細(xì)胞。 2.2光合磷酸化(photophosphorylation)葉綠體的類囊體膜在光下進(jìn)行電子傳遞的同時(shí),將無機(jī)磷和ADP合成ATP的過程稱為光合磷酸化。 化學(xué)滲透學(xué)說,通過CF0-CF1偶聯(lián)因子復(fù)合體完成。 光合磷酸化有環(huán)式、非環(huán)式二種。 3二氧化碳固定植物類型C3途徑所有植物C4途徑C4植物反應(yīng)部位葉綠體間質(zhì)葉肉細(xì)胞間質(zhì)烯醇式丙酮酸磷酸(PEP)草酰乙酸CO2受體核酮糖二磷酸(RuBP)甘油酸磷酸產(chǎn)物主要酶核酮糖二磷酸羧化酶(RuBP羧化酶)烯醇式丙酮酸磷酸羧化酶(PEP羧化酶)4C4植物與C3植物比較二者葉片解剖結(jié)構(gòu)C4植物有花環(huán)結(jié)構(gòu);葉肉細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞間存在大量胞間邊絲;C4植物葉肉細(xì)胞葉綠體正常,但少而小,維管束鞘細(xì)胞中也含葉綠體但沒有基粒或發(fā)育不良;而C3植物只在葉肉細(xì)胞中含葉綠體(正常);C4植物形成的淀粉維管束鞘簿壁細(xì)胞中,而C3植物淀粉形成在葉肉細(xì)胞中。 光合特性C4植物的C4途徑起CO2泵作用,提高了維管束鞘細(xì)胞中的濃度,CO2,抑制了光呼吸,提高了光合效率;C4植物葉肉細(xì)胞中催化CO2初次固定的PEP羧化酶活性強(qiáng)且對(duì)CO2的親合力高于Rubisco;C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)明顯降低(010ppm);C4植物的光飽和點(diǎn)高。 *C4植物的高光合效率在溫度相對(duì)高、光照強(qiáng)的條件下才能明顯表現(xiàn)出來;在光弱、溫度低的條件下C4植物的光合效率反不如C3植物。 5光呼吸光合作用同時(shí)(必須有光)吸入CO2放出O2的過程。 被氧化的低物乙醇酸,RuBP羧化酶/加氧酶催化(在光下,氧多加氧,CO2多時(shí)羧化),在葉綠體(吸O2)、過氧物酶體(吸O2)、線粒體(放CO2)三個(gè)細(xì)胞器共同中完成。 5光合作用指標(biāo),測(cè)定方法光合速率單位時(shí)間內(nèi)單位葉面積同化二氧化碳的量,mg(CO2)?dm-2?h-1或mol(CO2)?m-2?s-1通常所講的光合速率是凈光合速率=真光合速率-呼吸速率測(cè)定方法半葉法g(干物質(zhì))?dm-2?h-1。 紅外線CO2分析法,氧電極法凈同化率又稱光合生產(chǎn)率,是在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)單位葉面積所累積的干物質(zhì)重量。 (干物質(zhì))g?m-2?d-14.影響光合作用的外界條件1光照是光合能量;活化RuBP羧化酶所必需;誘導(dǎo)氣孔開放;誘導(dǎo)葉綠素合成及基粒垛疊;光強(qiáng)影響植物有光飽和點(diǎn)(光強(qiáng)增加到某一點(diǎn),光合速率不隨光強(qiáng)增加而增加時(shí)的光強(qiáng))和光補(bǔ)償點(diǎn)(光合吸收CO2的與呼吸放出的O2相等時(shí)的光強(qiáng))。 據(jù)對(duì)光強(qiáng)要求植物可分為陽性植物和陰性植物(色深、葉綠素含量高、基粒發(fā)達(dá)、集光能力強(qiáng));光質(zhì)一般紅光下光合速率高、藍(lán)光下次之、綠光下最低。 2CO2是光合原料;活化RuBP羧化酶所必需;存在CO2飽和點(diǎn)(CO2濃度增加到某一點(diǎn),光合速率不隨CO2濃度增加而增加時(shí)的外界CO2濃度)和CO2補(bǔ)償點(diǎn)(光合吸收CO2的與呼吸放出的O2相等時(shí)的外界CO2濃度)。 *改善通風(fēng)條件及施有機(jī)肥可提高田間CO2濃度,提高光合速率。 CO2與光強(qiáng)對(duì)光合影響有相關(guān)性低CO2濃度時(shí)光飽和點(diǎn)低,增加CO2濃度光飽和點(diǎn)也升高;反之,弱光下CO2飽和點(diǎn)低,增加光強(qiáng),CO2飽和點(diǎn)也升高。 3溫度因光合中CO2的固定是酶促反應(yīng),所以與溫度關(guān)系密切。 低溫氣孔關(guān)、酶鈍化、膜受害、葉綠素合成受阻。 高溫酶失活、膜受害、呼吸消耗多。 低溫下,光飽和點(diǎn)、CO2飽和點(diǎn)均低;強(qiáng)光下及高CO2濃度下,光合最適溫度升高。 4水光合的原料與介質(zhì);是氣開放、有機(jī)物運(yùn)輸、生長(zhǎng)(葉面擴(kuò)張)所必需;其影響主要是間接的。 5礦質(zhì)元素與葉綠素合成(N、Mg、Fe、Mn)、基粒垛疊(Mg、K)有關(guān);光合電子傳遞鏈成分;光合酶的成分及活化劑;光合磷酸化必需;光合產(chǎn)物運(yùn)輸所必需(P、K、B);K與氣孔運(yùn)動(dòng)有關(guān)。 所以N、P、K被稱為肥料三要素。 5.光合作用與作物產(chǎn)量1光合作用與作物產(chǎn)量生物學(xué)產(chǎn)量光合積累的總量,根、莖、葉、花、果全部。 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量=(光合面積*光合時(shí)間*光合效率-呼吸消耗)*經(jīng)濟(jì)系數(shù)。 是經(jīng)濟(jì)器官的產(chǎn)量。 經(jīng)濟(jì)系數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物學(xué)產(chǎn)量所以產(chǎn)量決定于光合面積-與葉面積指數(shù)(單位土地面積作物葉面積與土地面積之比)、有關(guān);光合時(shí)間-葉壽命、高光合效率功能時(shí)期長(zhǎng)短、生育期長(zhǎng)短等;光合效率-受光、CO 2、溫、水等外界條件及葉綠素等內(nèi)因影響。 呼吸消耗-光呼吸及外界條件影響,就減?。唤?jīng)濟(jì)系數(shù)-有機(jī)物分配。 2光能利用率概念、光能利用率低的原因及提高途徑光能利用率單位時(shí)間內(nèi)單位土地面積上的光合作用積累的能量與同一時(shí)間內(nèi)同一面積土地上光能的比。 光能利用率計(jì)算=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)系數(shù)(1-含水量)單位干物質(zhì)所含能量總輻射能100%單位干物質(zhì)所含能量約為1.67107J?Kg-1光能利用率低的原因葉綠體只以吸收47%左右的光能用于光合;有漏光、透光、反射損失;吸收的光能轉(zhuǎn)化率也較低;呼吸消耗存在;供肥不足、水分虧缺、病蟲害、環(huán)境不適、光飽和點(diǎn)以上光強(qiáng)損失等原因存在。 提高途徑擴(kuò)大光合面積、合理密植、水肥調(diào)控、選擇株型緊葉挺立的高產(chǎn)品種;延長(zhǎng)光合時(shí)間提高復(fù)種指數(shù)、間作套種、水肥調(diào)控、選擇生育長(zhǎng)的品種;提高光合效率水肥調(diào)控增強(qiáng)葉光合能力,增施CO2肥或有機(jī)肥、通風(fēng)透光;減少呼吸消耗防治病蟲害,傍晚噴灌降溫等。 提高整個(gè)國(guó)土面積光能利用率的途徑保護(hù)耕地、擴(kuò)大綠色種植面積。 第五章呼吸作用-植物生理活動(dòng)的生長(zhǎng)發(fā)育的能量1.呼吸作用的概念及其指標(biāo)1根據(jù)是否有氧分子的參與,植物呼吸分為有氧呼吸生活細(xì)胞在氧氣的參與下,把有機(jī)物無氧呼吸在無氧條件下生活細(xì)胞將某些有機(jī)物分解成徹底氧化分解成CO2和H2O,同時(shí)釋放大量能量的過程;不徹底的氧化產(chǎn)物,同時(shí)釋放少量能量的過程,其產(chǎn)物可以是乙醇或乳酸。 (微生物稱為發(fā)酵)中間產(chǎn)物多中間產(chǎn)物少有氧呼吸與無氧呼吸的關(guān)系最初階段相同,即都經(jīng)過EMP過程,這一過程的中間產(chǎn)物是共同的;不同有氧條件下,丙酮酸沿TCA生成CO2和H2O及大量能。 在無氧條件下,丙酮酸進(jìn)行不徹底氧化生成酒精和或CO2其它產(chǎn)物如乳酸。 2長(zhǎng)期無氧呼吸對(duì)植物的危害消耗物質(zhì)多,放出能量少;酒精、乳酸累積,傷害植物;中間產(chǎn)物少,不能為其它生物大分子合成提供碳架。 3呼吸意義為生命活動(dòng)提供能量,以ATP為主;為生物合成提供碳架,如甘油酸磷酸、丙酮酸、-酮戊二酸等,是合成蛋白質(zhì)、核酸、脂肪的碳架原料;增強(qiáng)植物抗病力,呼吸中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為植保素等,阻止病菌感染。 4呼吸速率一定溫度下,單位重量植物組織單位時(shí)間內(nèi)吸收的氧或釋放的CO2量。 mg(CO2)?g(干重)-1?h-15呼吸商植物呼吸時(shí)釋放的二氧化碳與吸收氧的摩爾數(shù)的比。 R.Q.=釋放的CO2(mol)/吸收的O2(mol)呼吸商大小與下列幾因素有關(guān)呼吸性質(zhì)以糖為底物時(shí),氧充足,有氧呼吸,R.Q.=1,氧不足,兩種呼吸均有,R.Q.1;完全缺氧,無氧呼吸,R.Q.無窮大;呼吸底物性質(zhì)在供氧充足時(shí),以糖為呼吸底物R.Q.=1,以油脂或脂肪酸為呼吸底物,R.Q.1。 與物質(zhì)轉(zhuǎn)化有關(guān)油料種子萌發(fā)時(shí),由脂轉(zhuǎn)化為糖,R.Q.1。 6呼吸的場(chǎng)所-線粒體。 動(dòng)力工廠2.有氧呼吸1有氧呼吸的主要途徑糖酵解(EMP)-三羧酸循環(huán)(TCA)。 2EMP在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行,是葡萄糖在一系列酶的催化下,脫氫氧化成為丙酮酸的過程。 不需要游離氧參與,是有氧與無氧呼吸的共同途徑。 1分子葡萄糖經(jīng)EMP可產(chǎn)生2分子丙酮酸和2分子ATP。 3TCA在線粒體襯質(zhì)中進(jìn)行,是丙酮酸在有氧條件下逐步氧化,并逐步放能的過程。 產(chǎn)物是CO2(底物脫羧釋放的)和H2O(底物脫氫,經(jīng)呼吸鏈傳遞與游離氧結(jié)合而生成)。 1分子葡萄糖經(jīng)EMP,再經(jīng)TCA徹底氧化可產(chǎn)38分子ATP。 呼吸鏈?zhǔn)欠植荚诰€粒體內(nèi)膜上的呼吸酶類、電子傳遞體和多種輔助因子的復(fù)+)和電子(e-),最終與氧結(jié)合生成水(末端氧化)。 TCA過程中利用有合體,主要功能是傳遞質(zhì)子(H機(jī)酸氧化脫下的氫,在經(jīng)過呼吸鏈傳遞給氧的過程中釋放的能量來形成ATP的作用,稱為氧化磷酸化。 4PPP和EMP一樣是在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行的。 可分為glucose的直接氧化脫羧階段和非氧化的分子重排階段。 反應(yīng)中的輔酶是NADP,在EMP中是NAD。 其意義是該途徑產(chǎn)生的大量NADPH+H是細(xì)胞質(zhì)合成其它重要物質(zhì)(如脂肪等)的供氫體(或還原力)。 該途徑產(chǎn)生的中間產(chǎn)物在代謝上十分活躍,參與多種代謝反應(yīng)。 如該途徑產(chǎn)生的核糖是合成核酸以及各種核苷酸、輔酶等的原料;C3C7糖與Calvin循環(huán)中間產(chǎn)物相同,把光合作用和呼吸作用聯(lián)系起來;該途徑在植物的抗病免疫方面具有特別重要的意義。 植物染病不僅呼吸作用增強(qiáng),呼吸途徑也發(fā)生改變,PPP途徑明顯增強(qiáng)。 該途徑產(chǎn)生的E-4-P和S-7-P可進(jìn)入莽草酸途徑,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化合成綠原酸、咖啡酸等多種酚類物質(zhì)以及植保素和木質(zhì)素等抗病物質(zhì),增強(qiáng)植物對(duì)傷、病的抵抗能力。 5呼吸鏈電子傳遞系統(tǒng)呼吸電子傳遞鏈respiratory chain位于線粒體內(nèi)膜(脊膜)上的由一系列電子傳遞體按氧化還原電位由低到高的順序排列起來組成的呼吸電子傳遞軌道。 電子傳遞體是一些氧化還原迅速而可逆的分子,其在電子傳遞鏈中是依次排列的。 呼吸底物氧化分解過程中脫出的電子經(jīng)呼吸電子傳遞鏈最終傳遞給分子氧,將氧還原成水。 氫傳遞體傳遞H+和e,是一些脫氫酶和輔酶和輔基,主要有NAD+、NADP+、FP、UQ(輔酶Q,ubiquinone,是脂溶性化物,在電子傳遞鏈上外于中心地位,是一個(gè)和蛋白質(zhì)結(jié)合不緊密的酶,從而在FD和Cyt之間作為一種特殊靈活載體而起作用)電子傳遞體細(xì)胞色素體系等,只傳遞電子。 6抗氰呼吸(Cyanide resistatrespiration,CRR)又稱氰不敏感呼吸。 在呼吸電子傳遞鏈中,細(xì)胞色素氧化酶可被K、NaN,、CO等強(qiáng)烈抑制,但對(duì)有些植物的呼吸不起抑制作用,甚至有時(shí)起促進(jìn)作用。 這些植物組織中呼吸電子傳遞不經(jīng)過細(xì)胞色素氧化酶,而是通過對(duì)氰化物不敏感的交替氧化酶(也稱抗氰氧化酶)直接將電子傳遞給分子氧。 因此其呼吸對(duì)氰化物不敏感,稱為抗氰呼吸或交替途徑(alterive pathway,AP)。 在抗氰呼吸中,電子是從主路的UQ(或Cytb)處分離出來,經(jīng)交替氧化酶直接傳遞給氧分子,因而在電子傳遞過程中只有一個(gè)磷酸化部位,其能量大都以熱的形式釋放。 意義它與細(xì)胞分化、生理和果實(shí)成熟有關(guān);抗氰呼吸是一個(gè)放熱呼吸,當(dāng)
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