1、2 必需元素及其確定方法 1） 必需元素的判別準則 A）缺乏該元素植物生長發(fā)育發(fā)生障礙不能完成生活史； B）除去該元素則表現(xiàn)專一的缺乏癥，而且這種缺乏癥是可以預(yù)防和恢復(fù)的； C）該元素在植物營養(yǎng)生理上應(yīng)表現(xiàn)直接的效果而不是間接的。 2）確定方法 借助溶液培養(yǎng)法礦質(zhì)和砂基培養(yǎng)法，已證明K、Ca、Mg、S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na及C、H、O共19種元素為多數(shù)植物必需。,砂基培養(yǎng)法(sand culture),溶液培養(yǎng)法(簡稱水培法Water culture, solution culture, hydroponics),注意事項：（1）選擇合適的培養(yǎng)液；（

2、2）定期更換培養(yǎng)液,調(diào)節(jié)pH；（3）通氣； (4) 根系遮光。 應(yīng)用：功能和吸收機制研究，大棚蔬菜、花卉甚至糧食生產(chǎn)。,幾種營養(yǎng)液培養(yǎng)法 A.水培法:使用不透明的容器(或以錫箔包裹容器),以防止光照及避免藻類的繁殖,并經(jīng)常通氣; B. 營養(yǎng)膜(nutrient film)法:營養(yǎng)液從容器a流進長著植株的淺槽b,未被吸收的營養(yǎng)液流進容器c,并經(jīng)管d泵回a。營養(yǎng)液pH和成分均可控制。 C.氣培法：根懸于營養(yǎng)液上方，營養(yǎng)液被攪起成霧狀。,3）植物必需元素的種類 A）大量元素：在植物體內(nèi)含量較多，占植物體干重達萬分之一以上的元素。包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等9種元素。 Si B）微量元

3、素：植物體內(nèi)含量甚微，稍多即會發(fā)生毒害的元素包括：Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni等8種元素。Na,3 必需礦質(zhì)元素的生理生化作用及缺乏癥,A）是細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分。如：磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，鈣是細胞壁的重要元素。 B）是植物生命活動的調(diào)節(jié)者，參與酶的活動。如：鉀是40多種酶的輔助因子，還可促進糖類的合成和運輸。 C）起電化學(xué)作用及滲透調(diào)節(jié)。如：鐵在呼吸、光合和氮代謝等方面的氧化還原過程中起著重要作用。 D）與體內(nèi)其他物質(zhì)結(jié)合成脂化物等參與物質(zhì)代謝與運輸。,A) 許多重要化合物的組成 核酸、蛋白質(zhì)和酶、磷脂、葉綠素、光敏素、植物激素(如IAA、CTK)、維生素(如B1、

4、B2、B6、PP)、生物堿等都含有氮; B)參與物質(zhì)和能量的代謝。高能三磷酸化合物(ATP、UTP、GTP、CTP、ADP等)、輔酶(CoA、CoQ、NAD(P)、FAD、FMN等)和鐵卟啉等。,1）Nitrogen(N)生命元素 約占干物重的1-3%。吸收硝態(tài)氮(NO3-N)和銨態(tài)氮(NH4+-N); 尿素CO(NH2)2、氨基酸等。,N充足時枝葉繁茂,葉色濃綠,生長健壯,籽粒飽滿; N過多時導(dǎo)致莖葉徒長,易受病蟲危害和倒伏,貪青遲熟。,生長矮小，根系細長，分枝（蘗）減少。 老葉發(fā)黃枯死，新葉色淡,老葉發(fā)黃， 新葉色淡 大麥缺N,老葉發(fā)黃，新葉色淡基部發(fā)紅花色苷積累其中,生理功能 A)組成成

5、分：核酸、磷脂、輔酶、能量物質(zhì)等。 B）參與能量代謝：直接參與氧化磷酸化和光合磷酸化合成 ATP(ADP+Pi ATP)。 C) 參與糖的代謝和運輸。 D) 磷直接參與蛋白質(zhì),脂肪和淀粉的合成。 E) 組成緩沖體系。 缺磷時，分蘗分枝減少,幼芽、幼葉生長停滯,莖、根纖細,植株矮??；葉子呈現(xiàn)不正常的暗綠色或紫紅色。癥狀首先在下部老葉出現(xiàn),并逐漸向上發(fā)展。 磷過多，易產(chǎn)生缺Zn癥。,2） Phosphorus(P) 植物以H2PO4-和HPO42-形式吸收磷素。,水稻缺P：新葉色深，呈墨綠色, 俗稱“一枝香”，“鍋刷”,3) Potassium(K)。 鉀離子進入根部，只以離子形式存在植物體內(nèi),主

6、要集中于代謝旺盛部位。 A)調(diào)節(jié)水分代謝:滲透勢, 氣孔,蒸騰作用. B)酶的激活劑:60多種酶的激活劑,如丙酮酸激酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合酶等。 C)提高抗性:抗倒、抗病蟲。 D)參與物質(zhì)運輸:K+作為H+的反離子 E)鉀促進蛋白質(zhì)和多糖合成 。 F)參與能量代謝:促進氧化磷酸化;和光合磷酸化.,K的缺乏癥。 A）植株莖稈柔弱,易倒伏,抗逆性差。,B）老葉枯死有褐色燒焦狀斑點-焦邊。葉緣(雙子葉)或葉尖(單子葉) 從壞死黃斑逐漸呈褐色燒焦狀斑點-焦邊。,4) Calcium(Ca) 離子(Ca2+)形式吸收。 A)Ca是細胞壁等的組分。 B)Ca是某些酶類的活化劑。 (如ATP酶、琥珀酸脫

7、氫酶等)，Ca-CaM系統(tǒng)行使第二信使功能,C)Ca2+參與光合放氧。 D)鈣能提高膜穩(wěn)定性,提高植物適應(yīng)干旱與干熱的能力。,生長點壞死,大豆缺Ca,大白菜干心病,5) Magnesium (Mg) Mg2+形式被植物吸收。 A) 鎂參與光合作用:葉綠素的組分, 促進光合磷酸化;活化Rubisco. B） 酶的激活劑或組分。 轉(zhuǎn)移磷酸基酶類 C）促進蛋白質(zhì)合成。,Mg的缺乏癥 老葉脈間失綠,網(wǎng)狀脈(雙子葉植物)和條狀脈(單子葉植物)。葉脈有時呈紫紅色;嚴重缺鎂,形成壞死斑塊。,6) Sulfur(S) 1) 是蛋白質(zhì)和生物膜的成分。 含S氨基酸和硫脂的組分。 2) 酶的成分，參與多種生化反應(yīng)。

8、 CoA、鐵氧還蛋白、硫氧還蛋白、固氮酶 3) 構(gòu)成體內(nèi)還原體系。谷胱甘肽-SH。,1.3.2 Physiological functions and deficient symptoms of microelements 微量元素是指植物需要量較少, 在植物體中含量較低,常占干重的0.01%以下的元素。它們是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。,第二節(jié) 植物細胞對礦質(zhì)元素的吸收,1 生物膜的結(jié)構(gòu)與特性,植物細胞吸收溶質(zhì)的方式 1）離子通道運輸 2）載體運輸 3）離子泵運輸（質(zhì)子泵和鈣泵） 4）胞飲作用：物質(zhì)吸附在質(zhì)膜上，然后通過膜的內(nèi)折而轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)的獲取物質(zhì)的過程。,第三節(jié) 植物

9、對礦質(zhì)元素的吸收,1 植物吸收礦質(zhì)元素的特點 1）對水分和鹽分的相對吸收； 2）選擇性吸收； 3）單鹽毒害和離子對抗。 2 根部對溶液中礦質(zhì)元素的吸收過程 1）離子吸附在根部細胞表面； 2）離子進入根部內(nèi)部。,3 影響根部吸收礦物質(zhì)的因素 1）溫度：過低、過高都不利。如溫度過低，代謝弱，能量不足，主動吸收慢；胞質(zhì)粘性增大，離子進入困難。其中以對鉀和硅的吸收影響最大。 2）通氣狀況：影響呼吸作用。 3）溶液濃度：過低、過高都不利。,4）pH值：一般作物生育最適的pH值是6-7。在土壤溶液堿性的反應(yīng)加強時，F(xiàn)e、Ca、Mg、Zn呈不溶解狀態(tài)，能被植物利用的量極少。在酸性環(huán)境中P、K、Ca、Mg等溶

10、解，但植物來不及吸收易被雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。,4 根外營養(yǎng) 4.1 植物根外營養(yǎng)的吸收特點 A）根外營養(yǎng)的主要器官為葉片，故又稱為葉片營養(yǎng)； B）營養(yǎng)物質(zhì)可經(jīng)氣孔或角質(zhì)層進入葉內(nèi)，并經(jīng)胞壁中的外連絲抵達質(zhì)膜，再進入細胞，最后到達葉脈韌皮部。 外連絲：是葉片表皮細胞通道，它從角質(zhì)層的內(nèi)側(cè)延伸到表皮細胞的質(zhì)膜。,4.2 根外施肥的優(yōu)點 A）在生育后期根部吸肥能力衰退時或營養(yǎng)臨界期時，可根外施肥補充營養(yǎng)； B）某些肥料（如磷肥）易被土壤固定而根外施肥無此現(xiàn)象，且用量少； C）補充植物缺乏的微量元素，用量省、見效快。,4 植物氮代謝,1 植物的硝酸鹽還原 1.1

11、 植物硝酸鹽還原的主要過程 A) 硝酸還原 HNO3 HNO2 B) 亞硝酸還原 HNO2 NH3,1.2 植物硝酸鹽還原的主要特點 1）發(fā)生反應(yīng)的細胞器（硝酸還原在細胞質(zhì)；亞硝酸還原在葉綠體）； 2）參與反應(yīng)的酶種類及其性質(zhì)； 誘導(dǎo)酶：又稱適應(yīng)酶，指植物體內(nèi)本來不含有，但在特定外來物質(zhì)的誘導(dǎo)下可以生成的酶。如硝酸還原酶可為NO3-所誘導(dǎo)。 3）與光合作用的關(guān)系。,2 植物的氨同化 2.1 植物氨同化的主要方式 1）還原氨基化：氨與-酮酸結(jié)合生成相應(yīng)氨基酸； 2）氨基交換作用：一種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)到一種酮酸上形成另一種氨基酸和酮酸； 3）氨甲酰磷酸化：氨與二氧化碳、ATP結(jié)合形成氨甲酰磷酸； 4）酰胺化作用：氨與氨基酸結(jié)合形成酰胺。,2.2 植物氨同化的生理意義 1）解除氨毒； 2）形成新的物質(zhì)（如氨基酸等）； 3）酰胺化得到的谷氨酰胺和天冬酰胺在植物體內(nèi)氨不足時可釋放出氨。,第五節(jié) 礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的運輸,1 礦物質(zhì)運輸?shù)男问?、途徑和速?1.1 礦物質(zhì)運輸?shù)男问?金屬離子：以離子狀態(tài)運輸 （P：主要以正磷酸根離子向上運輸） （N：主要以氨基酸和酰胺形式向上運輸，少量以硝酸根離子運輸） （S：主要以硫酸根離子向上運輸）,1.2 礦物質(zhì)運輸?shù)耐緩?1）根部吸收的礦質(zhì)元素主要通過韌皮部向上運輸； 2）葉片吸收的礦質(zhì)元素的上行和下行運輸都以韌皮