植物生理學(xué)中文版4-5transpiration transport

第四節(jié)蒸騰作用

Transpiration水分以氣體狀態(tài)通過植物體表面從體內(nèi)擴(kuò)散到大氣中的過程（不同于自由水面的蒸發(fā)）一、蒸騰的部位和生理意義植物需要解決的一對(duì)矛盾：

截獲光能&水分虧缺解決矛盾的方式覆蓋角質(zhì)層：

一層蠟樣的不透水的膜，其中間雜有親水的果膠質(zhì)，并有孔隙，可使水分子透過氣孔調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)葉片氣孔的大小將水分散失到大氣中角質(zhì)層蒸騰/氣孔蒸騰：成熟葉片，角質(zhì)層蒸騰約占3－10％，主要形式為氣孔蒸騰幼嫩葉片，角質(zhì)層蒸騰約占30－50％遮陰、潮濕處，角質(zhì)層蒸騰約占30％以上水生植物，角質(zhì)層蒸騰為主要散失水分的方式蒸騰作用的生理意義為水分吸收與運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿Υ龠M(jìn)植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收降低葉片的溫度二、氣孔蒸騰

1氣孔的大小和分布長7-40μm(H2O-0.54nm;CO2-0.46nm)主要分布于葉片，另也存在于花序、果實(shí)、葉柄、卷須及幼莖多數(shù)植物下表皮氣孔數(shù)目多于上表皮，水生植物多位于上表皮上通常，氣孔總面積為葉面積的1－2％擴(kuò)散水的速率：氣孔>>相同面積的自由水面葉面積：氣孔/葉面積＝1-2/100蒸騰（發(fā)）量：氣孔/相同于葉面積的自由水面>80/100即：某葉片（通過氣孔）的蒸騰量為相同面積自由水面蒸發(fā)量的40－100倍小孔擴(kuò)散原理（Seeyourtextbook）：

1水分從大表面上蒸發(fā)時(shí)，蒸發(fā)速率與表面積成正比2水分從很小表面上蒸發(fā)時(shí)，蒸發(fā)速率與表面的直徑或周長成正比3葉片上眾多氣孔增加了擴(kuò)散水分的總的周長2氣孔運(yùn)動(dòng)植物氣孔：2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞2種類型：

啞鈴型：有一對(duì)副衛(wèi)細(xì)胞，禾本科及莎草科等單子葉植物腎型：無副衛(wèi)細(xì)胞，多數(shù)植物wheatmaizeArabidopsisViciafaba保衛(wèi)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)壁中存在徑向排列的微纖絲微纖絲

難以伸長。以氣孔口為中心，限制了保衛(wèi)細(xì)胞沿短軸方向直徑的擴(kuò)大氣孔運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)蒸騰

保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹－氣孔口張開

保衛(wèi)細(xì)胞失水收縮－氣孔口關(guān)閉

吸水后，作用于外壁上的（凈）壓力通過微纖絲傳到內(nèi)壁，成為作用于內(nèi)壁、背離氣孔口方向的拉力氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理以張開過程為例

1質(zhì)膜上H＋-ATP酶，被激活（光等），運(yùn)出H＋，產(chǎn)生跨膜H＋梯度；2跨膜H＋梯度驅(qū)動(dòng)K＋透過質(zhì)膜和液泡膜進(jìn)入液泡中（K＋通道〕；3細(xì)胞內(nèi)由淀粉經(jīng)代謝產(chǎn)生蘋果酸，并從胞外運(yùn)入Cl-,與液泡內(nèi)K＋保持電學(xué)平衡；4液泡內(nèi)K＋

濃度達(dá)0.5M,ψ降低至-2MPa左右，吸水張開三、影響氣孔運(yùn)動(dòng)(蒸騰〕的因素（自學(xué)）

1光

2CO2一般植物由暗至光中，經(jīng)數(shù)分鐘滯后期，氣孔開放；某些植物氣孔晝夜開放，如甘藍(lán)、馬鈴薯等；某些植物氣孔夜間開放，如景天科等CAM植物；一般情況下，外界[CO2]下降，氣孔開放，[CO2]上升，氣孔關(guān)閉，3溫度10℃以下，難以開放T升高，促進(jìn)開放30－35℃，達(dá)最大開度溫度（T）和相對(duì)濕度（RH）對(duì)葉片空氣氣壓梯度的影響（假設(shè)大氣中的水分含量保持穩(wěn)定）4濕度20℃時(shí)不同的相對(duì)濕度（RH）對(duì)大氣水勢(shì)的影響大氣中水蒸氣含量越低，越有利于蒸騰的進(jìn)行。5風(fēng)速風(fēng)速對(duì)蒸騰的影響

Boundarylayerthickness=lengthofwaterdiffusionpath(Triangles)Leavesfor1cmwide;

(Circles)Leavesfor5cmwide

6化學(xué)物質(zhì)抑制開放物質(zhì)（抗蒸騰劑）：脫落酸乙酰水楊酸黃腐酸阿特拉津（水光解抑制劑）促進(jìn)開放物質(zhì)：細(xì)胞分裂素四、蒸騰作用的指標(biāo)蒸騰速率（強(qiáng)度）：

一定時(shí)間內(nèi)單位葉面積散失的水量(g/dm2·h)蒸騰比例：

植物每消耗1Kg水所形成干物質(zhì)的g數(shù)蒸騰系數(shù)：

植物生產(chǎn)1g干物質(zhì)所消耗水的（千）克數(shù)（1/蒸騰比例）第五節(jié)植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸紅杉樹

生長在潮濕的雨林中，高80米韌皮部（薄壁）：輸送光合產(chǎn)物等木質(zhì)部（厚壁）：水分在植物體內(nèi)的主要運(yùn)輸通道一、植物體內(nèi)水分運(yùn)輸?shù)耐緩絾蝹€(gè)微管束木質(zhì)部中輸送水的主要管狀分子管狀分子包括管胞和導(dǎo)管二者細(xì)胞壁增厚成熟后為不含細(xì)胞質(zhì)的長型死細(xì)胞多個(gè)細(xì)胞并行排列向日葵莖部排列的管胞注：螺旋型加厚的壁右部的管胞未完全伸長直徑10-50um;長1-3cm導(dǎo)管為獨(dú)立的細(xì)胞大小差異顯著，通常大于管胞。例：楓樹，直徑40－60um長4－30cm橡樹，直徑300－500um

長最高至10m導(dǎo)管比管胞更為進(jìn)化導(dǎo)管的發(fā)育過程植物體內(nèi)水分運(yùn)輸途徑（總結(jié)）導(dǎo)管或管胞運(yùn)輸途徑（死細(xì)胞途徑）對(duì)水分運(yùn)輸?shù)淖枇π∵m合于長距離運(yùn)輸活細(xì)胞途徑

根毛至根的微管束（導(dǎo)管或管胞）；葉部最小的微管束（葉脈）至氣孔下室；阻力大，約2000倍于微管組織適合于短距離運(yùn)輸二、水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力成熟植株、蒸騰作用強(qiáng)的白晝，以蒸騰拉力為主幼苗、空氣潮濕及蒸騰作用弱的夜晚，以根壓為主水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力＝根系吸水動(dòng)力1蒸騰拉力2根壓水分運(yùn)輸?shù)木S持蒸騰拉力>水的重力

1據(jù)測(cè)定，溫帶植物中，木質(zhì)部導(dǎo)管中維持-0.5至-2.5MPa