第二章植物的礦質(zhì)營養(yǎng)

1、植物的礦質(zhì)營養(yǎng),第二章 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)第一節(jié)植物必需的礦質(zhì)元素第二節(jié)植物細(xì)胞對(duì)礦質(zhì)元素的吸收第三節(jié)植物體對(duì)礦質(zhì)元素的吸收第四節(jié)礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的運(yùn)輸和分布第五節(jié)植物對(duì)氮,硫,磷的同化第六節(jié)合理施肥的生理基礎(chǔ),第二章 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)礦質(zhì)營養(yǎng):植物對(duì)礦物質(zhì)的吸收,轉(zhuǎn)運(yùn)和同化.它作為植物體組成成分,又有調(diào)節(jié)植物生理功能第一節(jié) 植物必需的礦質(zhì)元素歷史遠(yuǎn)古時(shí)代Van.Helmont 荷蘭人桶 土壤 柳樹

2、 雨水 稱重----重量是從水中得到Woodward 英國人,各種水+土 培養(yǎng)薄荷加了土的水中生長較單一水中生長好構(gòu)成植物體的組成不僅是水,也有土中的某些特殊物質(zhì)De Saussure 瑞士種子 蒸餾水 ----死亡種子+ 蒸餾水(加入植物燃燒后灰分)+硝酸鹽=正常生長灰分元素是植物生長的必需的Boussingault 布森格 定量分析法 C,H,O是從空氣中和水中獲得肥料僅供給植物所必需的礦質(zhì)元

3、素,Liebig 李比西 德國人 建立了礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說Sachs Knop已知的成分無機(jī)鹽培養(yǎng)植物獲得成功自養(yǎng)型或無機(jī)營養(yǎng)型確定了一,植物體內(nèi)的元素灰分:將植物體(105℃)烘干,燃燒,則有機(jī)物中的碳素變成CO2,氫變成水蒸汽,一部分氮變?yōu)镹2,NH3,或氮的氧化物,小部分S變成H2S,SO2散失到空氣中. 剩余的是大部分硫,可能有小部分氮,全部的磷等非金屬和全部的金屬元素---剩下的殘?jiān)?灰分元素(礦

4、質(zhì)元素):二,植物必需元素及其確定19世紀(jì)中葉 J Sach和W Knop 溶液培養(yǎng)法 適量的氮 磷 鉀 鈣 鎂 硫 和微量的鐵 -----正常生長二十世紀(jì) 錳 銅 鋅 硼 鉬 氯 和鈉溶液培養(yǎng)法(水培法) 砂基培養(yǎng)法1939 國際植物營養(yǎng)學(xué)會(huì) Arnon AND Stout三條標(biāo)準(zhǔn),1,在其完全缺乏時(shí),植物不能進(jìn)行正常生長和生殖2,其必需性是很特異的,而不能為任何其它

5、元素所代替,在其缺乏時(shí)所產(chǎn)生的特殊缺乏癥,只有加入這種元素才能使植物恢復(fù)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,或簡單地對(duì)另一元素的毒害發(fā)生拮抗作用等間接的原因. 19種元素為必需的大量元素:碳 氧 氫 氮 鉀 鈣 鎂 磷 硫 硅 10微量元素:氯 鐵 硼 錳 鈉 鋅 銅 鎳 鉬 9,根據(jù)生化功能,分4組第一組 作為碳水化合物部分營養(yǎng)氮硫第二組 能量貯存和結(jié)構(gòu)完整性的營養(yǎng)磷硅硼第

6、三組 保留離子狀態(tài)的營養(yǎng)鉀鈣,鎂氯錳鈉第四組 參與氧化還原反應(yīng)的營養(yǎng)鐵鋅銅鎳鉬,三,作物缺乏礦質(zhì)元素的診斷㈠病癥診斷法㈡化學(xué)分析法診斷法,第二節(jié) 植物細(xì)胞對(duì)礦質(zhì)元素的吸收一,生物膜㈠膜的特性和化學(xué)成分具有選擇透性 越容易于脂質(zhì)的物質(zhì),透性越大基本成分 蛋白質(zhì) 脂類和糖蛋白質(zhì) 糖蛋白 脂蛋白 30-40%起著結(jié)構(gòu),運(yùn)輸及傳遞信息作用脂類 磷脂----磷脂酰膽堿,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油

7、和磷脂酰肌醇 40-60%磷脂有一個(gè)易于水的極性頭部,兩條溶于脂類的非極性尾巴,起著膜的骨架作用,有調(diào)控細(xì)胞多種功能的作用.糖類 糖脂10-20% 類囊體膜 ㈡膜的結(jié)構(gòu)S.Singer G.Nicolson 流動(dòng)鑲嵌模型:膜由一個(gè)磷脂雙分子層鑲嵌蛋白質(zhì)組成.磷脂分子的親頭部位于膜的表面,疏水性尾部在膜的內(nèi)部.有外在蛋白,內(nèi)在蛋白,蛋白質(zhì)在膜上分布不均勻,膜的結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的,膜脂和膜蛋白可以運(yùn)動(dòng).二,細(xì)胞吸收溶質(zhì)的

8、方式和機(jī)制通道運(yùn)輸 載體運(yùn)輸 泵運(yùn)輸和胞飲作用,,,㈠通道運(yùn)輸擴(kuò)散方式,被動(dòng)運(yùn)輸是指膜上的內(nèi)在蛋白所構(gòu)成的通道.橫跨膜的兩側(cè),它對(duì)離子具有選擇性,通道閘門的開關(guān)由不同信號(hào)決定.已知的離子通道有K+,CL-,Ca2+,NO-3通道每秒可運(yùn)輸107---108離子,㈡載體運(yùn)輸質(zhì)膜上的載體蛋白(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)合物.通過載體蛋白構(gòu)象的變化,透過質(zhì)膜,把分子,或離子釋放到質(zhì)膜

9、的另一側(cè).單向運(yùn)輸載體:催化分子或離子單方向地跨膜運(yùn)輸 Fe2+,Zn2+,Mn2+,Cu2+載體同向運(yùn)輸器：運(yùn)輸器與質(zhì)膜外側(cè)的H+結(jié)合的同時(shí)，又與另一分子或離子（如CL-，K+，NO-3 和NH+4，PO3-4 SO2-4，氨基酸，肽，蔗糖及已糖）結(jié)合，同一方向運(yùn)輸。反向運(yùn)輸器：運(yùn)輸器與質(zhì)膜外側(cè)的H+結(jié)合的同時(shí)，又與質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的分子或離子（Na+）結(jié)合，兩者朝相反方向運(yùn)輸載體運(yùn)輸可順著電化學(xué)勢梯度跨膜運(yùn)輸，

10、也可以逆電化學(xué)勢梯度進(jìn)行 每秒運(yùn)輸104-105離子,㈢泵運(yùn)輸質(zhì)膜上的ATP酶催化ATP水解釋放能量，驅(qū)運(yùn)離子的轉(zhuǎn)運(yùn) 質(zhì)子泵和鈣泵1，質(zhì)子泵生電質(zhì)子泵---H+-泵ATP酶（H+-ATP酶）ATP驅(qū)動(dòng)質(zhì)膜上的H+-ATP酶將細(xì)胞內(nèi)側(cè)的H+向細(xì)胞外側(cè)泵出，外側(cè)的H+濃度增加，膜兩側(cè)產(chǎn)生了質(zhì)子濃度梯度和膜電位梯度（電化學(xué)勢梯度），外側(cè)的陽離子利用電化學(xué)勢梯度經(jīng)過膜上的通道蛋白進(jìn)入細(xì)胞，由于膜外側(cè)的H+要順著濃度擴(kuò)散到膜內(nèi)側(cè)，外側(cè)的

11、陰離子就與H+一起經(jīng)過蛋白同向運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)。主動(dòng)運(yùn)輸，需能量，逆濃度,2，鈣泵 Ca2+-ATP酶 （Ca2+-Mg2+）-ATP酶㈣胞飲作用通過膜的內(nèi)折從外界直接攝取物質(zhì)的過程。內(nèi)陷，內(nèi)折，小囊泡，轉(zhuǎn)移給細(xì)胞質(zhì)非選擇性的吸收。,第三節(jié) 植物體對(duì)礦質(zhì)元素的吸收一，根部對(duì)溶液中礦質(zhì)元素的吸收過程1,離子吸附在根部細(xì)胞表面2,離子進(jìn)入根的內(nèi)部植物吸收礦質(zhì)鹽的特點(diǎn)1,對(duì)鹽分和水分的相對(duì)吸收2

12、,離子選擇性吸收生理酸性鹽 (NH4)2SO4生理堿性鹽 NaNO3 KNO3生理中性鹽(NH4)NO3,單鹽毒害離子的拮抗作用平衡溶液二,根部對(duì)被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收三,影響根部吸收礦質(zhì)元素的條件㈠溫度㈡通氣狀況㈢溶液濃度㈣氫離子濃度,四,植物地上部對(duì)礦質(zhì)元素的吸收根外營養(yǎng)---葉片營養(yǎng)是透過角質(zhì)層進(jìn)入葉內(nèi)優(yōu)點(diǎn)根吸肥力衰退時(shí)某些元素(鐵 錳 銅)易被土壤固定補(bǔ)充一些微量元素噴施除草劑

13、,抗蒸騰劑等,第四節(jié) 礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的運(yùn)輸和分布一,礦物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男问?途徑和速率無機(jī)氮化物---有機(jī)氮化物---氨基酸—酰胺 少量的氨化物---硝態(tài)氮肥磷酸—正磷酸,有機(jī)磷化物硫---硫酸根離子 少量的以蛋氨酸及胱甘肽金屬離子---離子向上運(yùn)輸是通過韌皮部和木質(zhì)部韌皮部和木質(zhì)部可以橫向運(yùn)輸,運(yùn)輸速率為30-100cm.h-1二,礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的分布是否參與循環(huán).參與循環(huán):氮 磷

14、 鎂不參與循環(huán):鈣 鐵 錳 硫 硼分布缺乏病,第五節(jié) 植物對(duì)氮 硫 磷的同化一,氮的同化㈠硝酸鹽的代謝還原㈡氨的同化㈢生物固氮N2在空氣中占79%10%通過閃電完成90%微生物生物固氮:微生物把空氣中的游離氮轉(zhuǎn)化成含氮化合物⑴非共生微生物:好氣性細(xì)菌(以固氮菌屬為主.),嫌氣性細(xì)菌(以梭菌屬為主),⑵共生微生物--與其他植物(宿主)共生根瘤菌—與豆科放線菌—與非豆科藍(lán)藻(魚腥藻)---與水生蕨類紅萍

15、N2+8e-+8H++16ATP 2NH3 +H2+16ATP+16Pi,,固氮酶復(fù)合物,固氮酶復(fù)合物⑴鐵蛋白(固氮酶還原酶) 含鐵 由兩個(gè)37--72×103的亞基組成,通過鐵參與氧化還原反應(yīng),水解ATP,還原鉬鐵蛋白⑵鉬鐵蛋白(固氮酶) 含鉬和鐵由4個(gè)180-225×103亞基組成還原N2為NH3.上述兩者同時(shí)存在時(shí)才起作用.鐵氧還蛋白

16、為電子供體,圖,固氮酶復(fù)合物,,Fe蛋白固氮酶還原酶,MoFe蛋白固氮酶,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,16ATP,16ADP,＋,16Pi,N2+8H+,2NH3+H2,8FdOX,8FDred,FeOX,Fered,MoFeox,MoFered,固氮酶復(fù)合物催化的反應(yīng)過程,,,二,硫的同化三,磷酸鹽的同化第六節(jié) 合理施肥的生理基礎(chǔ)一，作物的需肥規(guī)律二，合理追肥的指標(biāo)㈠追肥的形態(tài)指標(biāo)相貌葉色,㈡追肥的生理指