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1、植物的矿质营养 第二章 植物的矿质营养第一节植物必需的矿质元素第二节植物细胞对矿质元素的吸收第三节植物体对矿质元素的吸收第四节矿物质在植物体内的运输和分布第五节植物对氮,硫,磷的同化第六节合理施肥的生理基础 第二章 植物的矿质营养矿质营养:植物对矿物质的吸收,转运和同化.它作为植物体组成成分,又有调节植物生理功能第一节 植物必需的矿质元素历史远古时代Van.Helmont 荷兰人桶 土壤 柳树 雨水 称重-重量是从水中得到1699Woodward 英国人各种水+土 培养薄荷加了土的水中生长较单一水中生长好构成植物体的组成不仅是水,也有土中的某些特殊物质1804De Saussure 瑞士种子
2、蒸馏水 -死亡种子+ 蒸馏水(加入植物燃烧后灰分)+硝酸盐=正常生长灰分元素是植物生长的必需的Boussingault 布森格 定量分析法 C,H,O是从空气中和水中获得肥料仅供给植物所必需的矿质元素1840Liebig 李比西 德国人 建立了矿质营养学说1860Sachs Knop已知的成分无机盐培养植物获得成功自养型或无机营养型确定了一,植物体内的元素灰分:将植物体(105)烘干,燃烧,则有机物中的碳素变成CO2,氢变成水蒸汽,一部分氮变为N2,NH3,或氮的氧化物,小部分S变成H2S,SO2散失到空气中. 剩余的是大部分硫,可能有小部分氮,全部的磷等非金属和全部的金属元素-剩下的残渣灰分
3、元素(矿质元素):二,植物必需元素及其确定19世纪中叶 J Sach和W Knop 溶液培养法 适量的氮 磷 钾 钙 镁 硫 和微量的铁 -正常生长二十世纪 锰 铜 锌 硼 钼 氯 和钠溶液培养法(水培法) 砂基培养法1939 国际植物营养学会 Arnon AND Stout三条标准1,在其完全缺乏时,植物不能进行正常生长和生殖2,其必需性是很特异的,而不能为任何其它元素所代替,在其缺乏时所产生的特殊缺乏症,只有加入这种元素才能使植物恢复正常.3,此元素的作用必需是直接的,即不是由于它使其它元素更易利用,或简单地对另一元素的毒害发生拮抗作用等间接的原因. 19种元素为必需的大量元素:碳 氧 氢
4、 氮 钾 钙 镁 磷 硫 硅 10微量元素:氯 铁 硼 锰 钠 锌 铜 镍 钼 9根据生化功能,分4组第一组 作为碳水化合物部分营养氮硫第二组 能量贮存和结构完整性的营养磷硅硼第三组 保留离子状态的营养钾钙镁氯锰钠第四组 参与氧化还原反应的营养铁锌铜镍钼三,作物缺乏矿质元素的诊断病症诊断法化学分析法诊断法第二节 植物细胞对矿质元素的吸收一,生物膜膜的特性和化学成分具有选择透性 越容易于脂质的物质,透性越大基本成分 蛋白质 脂类和糖蛋白质 糖蛋白 脂蛋白 30-40%起着结构,运输及传递信息作用脂类 磷脂-磷脂酰胆碱,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇 40-60%磷脂有一个易于水的极性头部,
5、两条溶于脂类的非极性尾巴起着膜的骨架作用,有调控细胞多种功能的作用.糖类 糖脂10-20% 类囊体膜 膜的结构1972S.Singer G.Nicolson 流动镶嵌模型:膜由一个磷脂双分子层镶嵌蛋白质组成.磷脂分子的亲头部位于膜的表面,疏水性尾部在膜的内部.有外在蛋白,内在蛋白,蛋白质在膜上分布不均匀,膜的结构是不对称的,膜脂和膜蛋白可以运动.二,细胞吸收溶质的方式和机制通道运输 载体运输 泵运输和胞饮作用通道运输扩散方式,被动运输是指膜上的内在蛋白所构成的通道.横跨膜的两侧,它对离子具有选择性,通道闸门的开关由不同信号决定.已知的离子通道有K+,CL-,Ca2+,NO-3通道每秒可运输10
6、7-108离子,载体运输质膜上的载体蛋白(内在蛋白),它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合,形成载体-物质复合物.通过载体蛋白构象的变化,透过质膜,把分子或离子释放到质膜的另一侧.单向运输载体:催化分子或离子单方向地跨膜运输 Fe2+,Zn2+,Mn2+,Cu2+载体同向运输器：运输器与质膜外侧的H+结合的同时，又与另一分子或离子（如CL-，K+，NO-3 和NH+4，PO3-4 SO2-4，氨基酸，肽，蔗糖及已糖）结合，同一方向运输。反向运输器：运输器与质膜外侧的H+结合的同时，又与质膜内侧的分子或离子（Na+）结合，两者朝相反方向运输载体运输可顺着电化学势梯度跨膜运输，也可以逆电化学势梯度
7、进行 每秒运输104-105离子泵运输质膜上的ATP酶催化ATP水解释放能量，驱运离子的转运 质子泵和钙泵1，质子泵生电质子泵-H+-泵ATP酶（H+-ATP酶）ATP驱动质膜上的H+-ATP酶将细胞内侧的H+向细胞外侧泵出，外侧的H+浓度增加，膜两侧产生了质子浓度梯度和膜电位梯度（电化学势梯度），外侧的阳离子利用电化学势梯度经过膜上的通道蛋白进入细胞，由于膜外侧的H+要顺着浓度扩散到膜内侧，外侧的阴离子就与H+一起经过蛋白同向运输到细胞内。主动运输，需能量，逆浓度2，钙泵 Ca2+-ATP酶 （Ca2+-Mg2+）-ATP酶胞饮作用通过膜的内折从外界直接摄取物质的过程。内陷，内折，小囊泡，转
8、移给细胞质非选择性的吸收。第三节 植物体对矿质元素的吸收一，根部对溶液中矿质元素的吸收过程1,离子吸附在根部细胞表面2,离子进入根的内部植物吸收矿质盐的特点1,对盐分和水分的相对吸收2,离子选择性吸收生理酸性盐 (NH4)2SO4生理碱性盐 NaNO3 KNO3生理中性盐(NH4)NO3 单盐毒害离子的拮抗作用平衡溶液二,根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收三,影响根部吸收矿质元素的条件温度通气状况溶液浓度氢离子浓度四,植物地上部对矿质元素的吸收根外营养-叶片营养是透过角质层进入叶内优点根吸肥力衰退时某些元素(铁 锰 铜)易被土壤固定补充一些微量元素喷施除草剂,抗蒸腾剂等第四节 矿物质在植物体内
9、的运输和分布一,矿物质运输的形式,途径和速率无机氮化物-有机氮化物-氨基酸酰胺 少量的氨化物-硝态氮肥磷酸正磷酸,有机磷化物硫-硫酸根离子 少量的以蛋氨酸及胱甘肽金属离子-离子向上运输是通过韧皮部和木质部韧皮部和木质部可以横向运输运输速率为30-100cm.h-1二,矿物质在植物体内的分布是否参与循环.参与循环:氮 磷 镁不参与循环:钙 铁 锰 硫 硼分布缺乏病第五节 植物对氮 硫 磷的同化一,氮的同化硝酸盐的代谢还原氨的同化生物固氮N2在空气中占79%10%通过闪电完成90%微生物生物固氮:微生物把空气中的游离氮转化成含氮化合物非共生微生物:好气性细菌(以固氮菌属为主.),嫌气性细菌(以梭菌
10、属为主)共生微生物-与其他植物(宿主)共生根瘤菌与豆科放线菌与非豆科蓝藻(鱼腥藻)-与水生蕨类红萍N2+8e-+8H+16ATP 2NH3 +H2+16ATP+16Pi固氮酶复合物固氮酶复合物铁蛋白(固氮酶还原酶) 含铁 由两个37-72103的亚基组成,通过铁参与氧化还原反应,水解ATP,还原钼铁蛋白钼铁蛋白(固氮酶) 含钼和铁由4个180-225103亚基组成还原N2为NH3.上述两者同时存在时才起作用.铁氧还蛋白为电子供体图固氮酶复合物Fe蛋白固氮酶还原酶MoFe蛋白固氮酶16ATP16ADP16PiN2+8H+2NH3+H28FdOX8FDredFeOXFeredMoFeoxMoFered固氮酶复合物催化的反应过程二,硫的同化三,磷酸盐的同化第六节 合理施肥的生理基础一，作物的需肥规律二，合理追肥的指标追肥的形态指标相貌叶色追肥的生理指标营养元素酰胺酶活性三，发挥肥效的措施作业n名词解释n矿质营养 必需元素 大量元素 胞饮作用n离子交换 离子拮抗作用 主动(被动)吸收 微量元素 氮素代谢n问答题n植物必需的矿质元素要具备哪些条件?n试述根吸收矿质元素的基本过程n简述植物吸收矿质元素有哪些特点n试述载体运输,质子泵运输,离子通道运输,胞饮作用的机理
