《植物的水分生》課件

植物的水分生理植物的水分生理研究植物體內(nèi)的水分吸收、運(yùn)輸、利用和散失等過(guò)程課程導(dǎo)言1水分是生命之源植物的生命活動(dòng)離不開(kāi)水分，水分是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需物質(zhì)。2水分生理是基礎(chǔ)了解植物水分生理，有助于我們更好地理解植物的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。3課程內(nèi)容豐富本課程將深入淺出地講解植物水分吸收、運(yùn)輸和蒸騰等方面的知識(shí)。植物水分的重要性水分是植物細(xì)胞的重要組成部分，占植物體重的70%~90%。水分是光合作用的原料，參與植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成。水分可以調(diào)節(jié)植物的溫度，避免植物因高溫而灼傷。水分進(jìn)入植物的過(guò)程1土壤中的水分水分子在土壤中以兩種形式存在：結(jié)合水和自由水。2根毛吸水根毛通過(guò)滲透作用吸取土壤中的水分，并將其運(yùn)輸?shù)礁績(jī)?nèi)部。3根部吸收根部?jī)?nèi)的維管束通過(guò)水分運(yùn)輸系統(tǒng)將水分輸送到植物的各個(gè)部位。植物吸水機(jī)制根毛吸水根毛是根尖表皮細(xì)胞的突起，能夠極大地增加根系的表面積，從而提高吸水效率。滲透吸水由于根細(xì)胞液濃度高于土壤溶液濃度，水分子會(huì)通過(guò)滲透作用從土壤中進(jìn)入根細(xì)胞。主動(dòng)吸水植物可以通過(guò)消耗能量將水分子從土壤中逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)礁?xì)胞，這被稱(chēng)為主動(dòng)吸水。水分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸1木質(zhì)部主要運(yùn)輸水分和無(wú)機(jī)鹽2韌皮部主要運(yùn)輸有機(jī)物水分運(yùn)輸?shù)尿?qū)動(dòng)力根壓根部細(xì)胞主動(dòng)吸收水分，產(chǎn)生壓力，推動(dòng)水分向上運(yùn)輸。蒸騰拉力葉片蒸騰作用產(chǎn)生的負(fù)壓，將水分從根部拉向葉片。木質(zhì)部水分運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)單向運(yùn)輸從根部到地上部分，運(yùn)輸方向單一。連續(xù)水柱依靠木質(zhì)部細(xì)胞壁之間的空隙，形成連續(xù)水柱。被動(dòng)運(yùn)輸依靠蒸騰作用產(chǎn)生的拉力，水分被動(dòng)運(yùn)輸。韌皮部水分運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)雙向運(yùn)輸韌皮部可以同時(shí)進(jìn)行有機(jī)物和水分的雙向運(yùn)輸，從光合作用部位向其他部位運(yùn)輸有機(jī)物，同時(shí)也可以從根部向地上部分運(yùn)輸水分。壓力流學(xué)說(shuō)韌皮部水分運(yùn)輸主要遵循壓力流學(xué)說(shuō)，由源頭（光合作用部位）的高壓向庫(kù)（消耗部位）的低壓方向移動(dòng)。運(yùn)輸速度較快韌皮部水分運(yùn)輸?shù)乃俣缺饶举|(zhì)部快，能夠及時(shí)滿足植物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分的需求。水分運(yùn)輸受到的因素環(huán)境因素溫度、濕度、光照等環(huán)境因素會(huì)影響植物根系的吸水能力，從而影響水分運(yùn)輸速度。植物自身因素植物的種類(lèi)、生長(zhǎng)階段、根系的結(jié)構(gòu)和生理活性等因素都會(huì)影響水分運(yùn)輸?shù)男?。蒸騰作用的概念水分散失植物通過(guò)葉片、莖、花和果實(shí)等器官向大氣中散失水分的過(guò)程。氣孔蒸騰主要發(fā)生在葉片的氣孔，是蒸騰作用的主要方式。角質(zhì)層蒸騰通過(guò)葉片表皮的角質(zhì)層，蒸騰量較少。皮孔蒸騰通過(guò)樹(shù)皮上的皮孔進(jìn)行，在老樹(shù)皮上較常見(jiàn)。蒸騰作用的作用促進(jìn)水分的吸收和運(yùn)輸降低植物溫度提高空氣濕度蒸騰作用的影響因素環(huán)境因素光照強(qiáng)度、溫度、濕度和風(fēng)速等環(huán)境條件都會(huì)影響蒸騰速率。植物因素葉片的大小、氣孔的開(kāi)閉程度以及植物的種類(lèi)等都會(huì)影響蒸騰作用。土壤水分土壤水分充足時(shí)，蒸騰作用旺盛；土壤水分不足時(shí)，蒸騰作用減弱。蒸騰作用的調(diào)節(jié)機(jī)制氣孔開(kāi)閉植物通過(guò)氣孔開(kāi)閉調(diào)節(jié)蒸騰速率，氣孔開(kāi)放增加蒸騰，氣孔關(guān)閉減少蒸騰。葉片姿態(tài)改變?nèi)~片角度，減少葉片與陽(yáng)光的接觸面積，降低蒸騰速率。氣孔密度葉片氣孔密度越高，蒸騰速率越快，反之則越慢。葉片大小葉片越小，蒸騰速率越慢，反之則越快。葉片表面覆蓋物一些植物葉片表面覆蓋蠟質(zhì)或毛狀體，減少蒸騰速率。水分吸收、運(yùn)輸和蒸騰的平衡水分吸收和蒸騰之間的平衡對(duì)于植物的正常生長(zhǎng)和發(fā)育至關(guān)重要。如果水分吸收超過(guò)蒸騰，植物體內(nèi)水分積累，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膨脹甚至破裂。如果蒸騰超過(guò)水分吸收，植物則會(huì)發(fā)生水分虧缺，甚至枯萎死亡。植物缺水的危害生長(zhǎng)受阻植物缺水會(huì)影響光合作用和細(xì)胞生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)緩慢或停滯。葉片枯萎缺水會(huì)使植物葉片失去水分，出現(xiàn)萎蔫、枯黃甚至脫落。產(chǎn)量下降缺水會(huì)影響植物的開(kāi)花結(jié)果，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至造成植株死亡。植物的抗旱機(jī)制減少水分散失通過(guò)降低蒸騰速率，減少水分散失，例如葉片變小、氣孔關(guān)閉等。提高水分利用效率通過(guò)改善水分的吸收、運(yùn)輸和利用效率，最大限度地利用有限的水資源。耐受水分脅迫通過(guò)生理和生化機(jī)制來(lái)抵抗水分脅迫，例如細(xì)胞壁加強(qiáng)、滲透調(diào)節(jié)等。根系在抗旱中的作用吸水能力強(qiáng)根系發(fā)達(dá)，能深入土壤，有效地吸收水分。水分儲(chǔ)藏部分植物根系具有儲(chǔ)藏水分的能力，以備干旱時(shí)使用。調(diào)節(jié)水分吸收根系可以通過(guò)調(diào)節(jié)根系吸收水分的能力，來(lái)應(yīng)對(duì)土壤水分變化。葉片在抗旱中的作用減少蒸騰葉片可以通過(guò)減少表面積、增加角質(zhì)層厚度等方式降低蒸騰速率。增加水分利用效率通過(guò)提高光合作用效率或降低呼吸作用速率來(lái)提高水分利用效率。儲(chǔ)存水分一些植物的葉片可以儲(chǔ)存水分，以備干旱時(shí)使用。莖在抗旱中的作用水分儲(chǔ)存一些植物的莖具有儲(chǔ)存水分的功能，例如仙人掌，它們的莖膨大成肉質(zhì)莖，可以儲(chǔ)存大量水分，以備干旱時(shí)使用。水分運(yùn)輸莖是水分從根部運(yùn)輸?shù)饺~片的通道，莖的結(jié)構(gòu)和功能影響著水分運(yùn)輸?shù)男?，莖的導(dǎo)管越發(fā)達(dá)，水分運(yùn)輸越快。蒸騰調(diào)節(jié)莖可以通過(guò)調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)閉來(lái)控制蒸騰速率，減少水分散失，例如一些植物在干旱時(shí)，莖會(huì)脫落葉子，減少蒸騰面積。植物其他器官的抗旱機(jī)制莖某些植物的莖具有發(fā)達(dá)的皮層，可以儲(chǔ)存大量水分，以應(yīng)對(duì)干旱環(huán)境。葉一些植物的葉片演化出特殊的結(jié)構(gòu)，例如毛被、蠟質(zhì)層，以減少水分散失。種子種子具有堅(jiān)韌的外殼，可以保護(hù)內(nèi)部胚胎，使其能夠在干旱條件下保持休眠狀態(tài)。植物適應(yīng)干旱環(huán)境的策略降低蒸騰作用通過(guò)減少葉片面積，發(fā)展厚角質(zhì)層和氣孔下陷等方式減少水分散失。深根系深入地下尋找水分，增加土壤水分的利用率，并抵御干旱環(huán)境下的水分脅迫。儲(chǔ)水器官發(fā)展肉質(zhì)的莖葉或根，儲(chǔ)存大量水分以應(yīng)對(duì)干旱期。植物抗旱機(jī)制的分類(lèi)形態(tài)結(jié)構(gòu)植物形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng)干旱環(huán)境，例如深根系、小葉片等。生理生化植物生理生化調(diào)節(jié)，例如提高水分利用效率、增加抗氧化能力等。分子遺傳植物基因表達(dá)調(diào)控，例如抗旱基因的表達(dá)、基因突變等。多種抗旱機(jī)制的協(xié)同作用1根系深根系，擴(kuò)大吸水范圍2葉片減少蒸騰，提高水分利用率3莖儲(chǔ)存水分，抵抗干旱4其他代謝調(diào)整，減少水分消耗植物抗旱機(jī)制并非孤立存在，而是相互聯(lián)系、協(xié)同作用的。例如，深根系可以從土壤深處獲取水分，而葉片可以減少水分蒸騰，共同提高植物的抗旱能力。植物抗旱機(jī)制的生態(tài)學(xué)意義促進(jìn)生物多樣性，維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定適應(yīng)氣候變化，維持生態(tài)平衡保障糧食安全，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力植物抗旱機(jī)制的應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)抗旱植物品種的選育，可以提高作物在干旱地區(qū)的產(chǎn)量和抗逆性。生態(tài)修復(fù)抗旱植物可以用于干旱和半干旱地區(qū)的生態(tài)修復(fù)，改善土壤結(jié)構(gòu)和水土保持。園林綠化抗旱植物可以用于干旱地區(qū)的綠化，美化環(huán)境，改善城市生態(tài)環(huán)境。結(jié)論植物水分生理植物的水分生理是一個(gè)復(fù)雜而重要的過(guò)程，涉及吸水、運(yùn)輸和蒸騰，對(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和生存至關(guān)重要?？购禉C(jī)制植物通過(guò)多種抗旱機(jī)制適應(yīng)干旱環(huán)境，以維持水分平衡，保證生存和繁衍。應(yīng)用價(jià)值理解植物水分生理和抗旱機(jī)制，有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。思考與討論植物的水分生理是一個(gè)復(fù)雜而重要的過(guò)程，涉及多個(gè)因素的相互作用。通過(guò)本課件的學(xué)習(xí)，我們應(yīng)該對(duì)植物的水分生理有一個(gè)較為全面的了解。此外，還有一些值得我們深入思考的問(wèn)題，例如：植物抗旱機(jī)制的遺傳基礎(chǔ)如何？如何利用植物抗旱機(jī)制提高作物產(chǎn)量？氣候變化對(duì)植物水分生理的影響？參考文獻(xiàn)李合生.植物生理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2012.TaizL,Zeig