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第一章植物水分生理一、名词解释（写出下列名词的英文并解释）自由水freewater：不与细胞的组分紧密结合，易自由移动的水分，称为自由水。其特点是参与代谢，能作溶剂，易结冰。所以，当自由水比率增加时，植物细胞原生质处于溶胶状态，植物代谢旺盛，但是抗逆性减弱。束缚水boundwater：与细胞的组分紧密结合,不易自由移动的水分，称为束缚水。其特点是不参与代谢，不能作溶剂，不易结冰。所以，当束缚水比率高时，植物细胞原生质处于凝胶状态，植物代谢活动减弱，但是抗逆性增加。生理需水：直接用于植物生命活动与保持植物体内水分平衡所需要的水称为生理需水生态需水：水分作为生态因子，创造作物高产栽培所必需的体外环境所消耗的水水势Waterpotential：水势是指在同温同压同一系统中，一偏摩尔体积（V）溶液（含溶质的水）的自由能(μw）与一摩尔体积（V）纯水的自由能(μ0w)的差值(Δμw)。Ψw=(μw/Vw)-（μ0w／Vw）=(μw-μ0w)／Vw=Δμw／Vw植物细胞的水势是由溶质势、压力势、衬质势来组成的。溶质势Solutepotential、渗透势Osmoticpotential：由于溶质的存在而降低的水势，它取决于细胞内溶质颗粒(分子或离子)总和。和溶液所能产生的最大渗透压数值相等，符号相反。压力势pressurepotential：由于细胞膨压的存在而提高的水势。一般为正值；特殊情况下，压力势会等于零或负值。如初始质壁分离时，压力势为零；剧烈蒸腾时，细胞的压力势会呈负值。衬质势matricpotential：细胞内胶体物质（如蛋白质、淀粉、细胞壁物质等）对水分吸附而引起水势降低的值。为负值。未形成液泡的细胞具有明显的衬质势，已形成液泡的细胞的衬质势很小（-0.01MPa左右）可以略而不计。扩散作用diffusion：任何物质分子都有从某一浓度较高的区域向其邻近的浓度较低的区域迁移的趋势，这种现象称为扩散。渗透作用osmosis：指溶剂分子（水分子）通过半透膜的扩散作用。半透膜semipermeablemembrane：是指一种具有选择透过性的膜，如动物膀胱、蚕豆种皮、透析袋等。理想的半透膜只允许水分子通过而不允许其它的分子通过。吸胀作用Imbibition：是亲水胶体吸水膨胀的现象。只与成分有关：蛋白质淀粉纤维素脂类。豆科植物种子吸胀现象非常显著。未形成液泡的植物细胞，如风干种子、分生细胞主要靠吸胀作用。代谢性吸水Metabolicabsorptionofwater：利用细胞呼吸释放出的能量，使水分通过质膜而进入细胞的过程——代谢性吸水。质壁分离Plasmolysis：高浓度溶液中，植物细胞液泡失水，原生质体与细胞壁分离的现象。质壁分离复原Deplasmolysis：低浓度溶液中，植物细胞液泡吸水，原生质体与细胞壁重新接触的现象。土壤有效水Soilavailablewater：指土壤中能被植物直接吸收利用，其含水量高于萎蔫系数以上的水。萎蔫wilting：植物体内水分不足时，叶片和茎的幼嫩部分下垂，这种现象称为萎蔫永久萎蔫Permanentwilting：土壤中缺少有效水，根系吸不到水而造成的萎蔫叫做永久萎蔫。暂时萎蔫Temporarywilting：当蒸腾作用过于强烈，根系吸水及转运水分的速度不足以弥补蒸腾失水，植物所产生的萎蔫现象称暂时萎蔫。萎蔫系数wiltingcoefficient：萎蔫系数是指当植物发生永久萎蔫时，土壤中尚存的水分含量(以占土壤干重的百分率计)。主动吸水Activeabsorptionofwater：根系本身生理活动而引起植物吸收水分的现象。被动吸水Passiveabsorptionofwater：被动吸水是指由于地上部的的蒸腾作用而引起根部吸水的现象。伤流Bleeding：汁液从伤口（残茎的切口）溢出的现象。由根压所引起。伤流液的成分和多少代表根生理活动的内容和强弱。吐水Guttation：土壤水分充足、大气温暖、湿润的环境中或清晨，未受伤叶尖或叶缘向外溢出液滴的现象。荷叶、草莓及禾本科吐水较多。可利用吐水作为选择壮苗的一种生理指标。根压Rootpressure：由于根系的生理活动使液流从根部沿木质部导管上升的压力。它的成分和大小代表根的生理活动及其强弱。水通道蛋白Waterchannelproteinsoraquaporins：指细胞膜或液泡膜上，可减少水分跨膜运输阻力，加快水分进出生物膜的一类蛋白质。共质体Symplast：是指活细胞内的原生质体通过胞间连丝及质膜本身互相连结成的一个连续的整体。水分在其间依次从一个细胞经过胞间连丝进入另一个细胞。质外体Apoplast：是指原生质以外的包括细胞壁、细胞间隙和木质部的导管等无生活物质互相连结成的一个连续的整体。水分子移动阻力小，移动速度快。蒸腾拉力transpirationpull：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使水分沿着导管上升的力蒸腾作用Transpiration：是指植物地上部分以水气状态向外界散失水分的过程。受植物结构和气孔行为的调控。气孔蒸腾stomataltranspiration：通过气孔的蒸腾。是一般中生和旱生植物蒸腾作用的主要形式。小孔定律Lawofmicroporediffusion：水蒸汽通过多孔表面扩散的速率不与小孔的面积成正比，而与小孔的周长成正比。气孔复合体Stomatalcomplex：保卫细胞与邻近细胞或副卫细胞共同组成。蒸腾速率Transpirationrate：单位面积单位时间内叶子蒸腾的水量。蒸腾效率transpirationratio：植物每消耗1kg的水所产生的干物质的克数蒸腾系数（需水量）Transpirationcoefficientorwaterrequirement：制造1克干物质所需的水分的克数。内聚力学说cohesiontheory：水分子由于蒸腾作用和水分子间的内聚力大于张力而使水分在导管内连续不断向上输送的学说。水分临界期Criticalperiodofwater：是指需水量不一定多，但植物对水分不足最敏感，最易受害的时期。如小麦从分蘖末期到抽穗期之间的孕穗期。水分利用效率Wateruseefficiency：生理学意义上定义叶片净光合速率(Pn)与蒸腾速率(E)的比值(Pn/E)。二、填空题1水分在植物细胞内以束缚水和自由水状态存在，自由水/束缚水比值大时，代谢旺盛。2细胞中的自由水越多，原生质粘性越低，代谢越旺盛，抗性越弱。3植物细胞自由水比束缚水比值低时，植物抗性提高，而代谢活动降低。4当植物体内自由水比值增加时，代谢活动增强，抗逆性减弱。5自由水比束缚水比值的大小，常作为衡量植物代谢活动和抗性强弱的指标。6当细胞内自由水比束缚水比值增高时，原生质胶体的粘性降低，细胞代谢活动变旺盛。7当细胞内束缚水比值上升时，原生质胶体呈凝胶态，代谢减弱，抗逆性增强。8植物细胞吸水的三种方式是胶体吸胀吸水、渗透性吸水和代谢性吸水。9植物细胞内起半透性膜作用的部位是指质膜、细胞质、液泡膜三个部分。10在相同温度压力下，一个系统中一偏摩尔容积的水溶液化学势（或称自由能）与一偏摩容积的纯水化学势（或称自由能）之间的差值，叫做水势。11在标准状况下，纯水的水势为0。加入溶质后其水势降低，溶液愈浓，其水势越低。12当相同质量的溶质加入水中时，溶质的分子量越大，其Ψs越大；溶质的分子量越小，其Ψs越小。（Ψs不是指绝对值，Ψs为负值）13把成熟的植物生活细胞放在高水势溶液中，细胞通常表现吸水保胀；放在低水势溶液中，细胞常表现失水萎缩（质壁分离）；放在与细胞水势相等的溶液中，细胞表现为既不吸水也不失水。14与纯水相比，含有溶质的水溶液的沸点较高，冰点较低，渗透势较小。15植物组织的水势由溶质势，压力势和衬质势组成。16植物细胞发生初始质壁分离时，其Ψw＝Ψs；当细胞吸水达到饱和时，其Ψw=0。17一般植物细胞ΨW=Ψs＋Ψp（指有液泡的细胞）；当细胞刚发生质壁分离时，其ΨW=Ψs。18液泡化的植物细胞，其水势主要由Ψs和Ψp组成，而Ψm可以忽略不计。19植物细胞处于临界质壁分离时其Ψw=Ψs；充分吸水后其Ψw=0。20当叶片失水出现萎蔫状态时，这时细胞的膨压呈下降趋势直至0，其水势比正常值低，直至与Ψs相等。（注：“萎蔫状态”这个词太含糊，此题答案不唯一）21在通常情况下，植物细胞的压力势总是呈正值，但在剧烈蒸腾时，其压力势可呈负值，这时其ΨwΨs。22植物细胞间水分移动的快慢，取决于它们之间的水势差和。23茎叶的水势比根的水势低；在同一根部，内侧细胞的水势比外侧细胞的水势低。24种子萌发时靠吸胀作用吸水，其吸水量与种子原生质凝胶分子（组成物质）有关。25分生组织主要依靠吸胀作用吸水，形成液泡的细胞主要靠渗透吸水。26种子萌发时，原生质胶体变溶胶状态，这时其代谢变旺盛，抗逆性降低。27下列吸水过程中水势的组分分别是:吸胀吸水Ψw=Ψm；渗透吸水Ψw=Ψs+Ψp；干燥种子吸水Ψw=Ψm；分生组织细胞吸水Ψw=Ψm；一个典型细胞水势组分，Ψw=Ψs＋Ψp+Ψm；成长植株的细胞吸水Ψw=Ψs+Ψp；28当细胞发生质壁分离时，压力势为0，细胞的水势等于溶质势，当细胞水势等于零时，细胞的溶质势和压力势相等，但方向相反。29当细胞处于质壁分离时，Ψp=0,Ψw=Ψs；当细胞充分吸水完全膨胀时，Ψp=－Ψs,Ψw=0；在细胞初始质壁分离与充分吸水膨胀之间，随着细胞吸水，Ψs=Ψw-Ψp,Ψp=Ψw-Ψs,Ψw=Ψs＋Ψp。30写出下列情况下，土壤溶液水势（Ψw土）与根细胞水势（Ψw细）之间的状况（采用、或=符号表示）。水分进入根毛细胞Ψw细Ψw土;水分外渗至土壤溶液，Ψw细Ψw土;细胞不吸水也不外渗水Ψw细＝Ψw土;施肥不当产生“烧苗”Ψw细Ψw土。31有两个相邻细胞，甲细胞的Ψs为-1.6Mpa，Ψp为0.9Mpa，乙细胞的Ψs为-1.3Mpa，Ψp为0.9Mpa。那么，甲细胞的Ψw是–0.7Mpa，乙细胞的Ψw是–0.4Mpa。水分的流向是由乙细胞向甲细胞。32有一个细胞的Ψs=-1.9Mpa,Ψp=1.8Mpa将其放入装有纯水的烧杯中,当达到水分平衡时，如细胞体积增加可忽略不计，该时细胞的Ψs为，Ψp为ΨW为。33一个细胞的Ψs=-1.9Mpa,Ψp=0.9Mpa将其放入装有纯水的烧杯中,当达到平衡时细胞体积增加了30%，该时细胞的Ψs为，Ψp为，ΨW为。34植物根部吸水能力最强的部位为根毛区，因为1、根毛区吸水表面积大；2、根毛细胞壁较薄，且含有丰富的果胶质，粘性和亲水性较强；3、根毛区的输导组织发达，对水分移动的阻力小。35植物以液体状态散失水分的过程叫做吐水，而以气体状态散失水分的过程叫做蒸腾作用。36植物从叶尖、叶缘分泌液滴的现象称为吐水，其动力是根压。37在土壤水分充足、大气温度湿度较高的环境条件下，比较容易见到草本植物的吐水现象，这时其吸水动力主要是根压（主动吸水）。38在暖湿天气条件下，植物吸水动力主要是主动吸水（根压），在干热天气下，植物吸水动力主要是被动吸水（蒸腾拉力）。39植物的伤流和吐水现象可以证明根压的存在。40一般说来，蒸腾强烈的植物，吸水主要是由被动吸水（蒸腾拉力）引起的，蒸腾程度很弱的植物，吸水主要由主动吸水（根压）引起。41比较容易在清晨见到吐水现象的植物，如荷、禾本科植物等。42永久萎蔫是土壤中缺少植物可利用的水引起的，暂时萎蔫则是蒸腾作用过于强烈引起的。43消除永久萎蔫可采用立即灌水，消除暂时萎蔫常用降低蒸腾作用。44根系吸水动力有主动吸水和被动吸水两种。前者与根系生理活动有关，后者则与蒸腾作用有关。45影响根系吸水的主要土壤因素是土壤可利用水分、土壤通气状况和土壤温度。46消除暂时萎蔫的方法有遮阴、降温和增大空气湿度等。47植物失水有吐水现象和蒸腾作用两种方式。48蒸腾可促进植物体内的水分和无机盐向上运输，又可避免叶面受到高温灼害。49气孔在叶面上所占的面积一般很小(1%左右)，但气孔蒸腾失去了植物内的大量水分，这是因为气孔蒸腾符合小孔原理，这个原