植物的矿质营养专家讲座.pptx

【重、难点提醒】5课时讲授必需元素种类、生理作用；植物细胞及根系吸收、利用矿质元素原理、过程与特点；氮素同化尤其是硝酸盐还原过程。矿质营养（mineralnutration）：植物对矿物质（包含氮）吸收、运转和同化通称为矿质营养。植物材料）完全缺乏某种元素，植物不能正常生长发育(不可缺乏性)）完全缺乏某种元素，植物出现专一缺素症状(不可替换性））该元素对植物功效必须是直接（直接功效性）植物必需元素确实定方法-人工培养法（溶液培养法、气培法、砂培法等）注意事项：（1）选择适当培养液；（2）定时更换培养液,调整pH；（3）通气；(4)根系遮光。应用：功效和吸收机制研究，大棚蔬菜、花卉甚至粮食生产。1）大量元素(majorelement)（10种）：含量>0.1%碳、氧、氢、氮、钾、钙、镁、磷、硫、硅表2-1陆生高等植物必需元素1）细胞结构物质组分，如：磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，钙是细胞壁主要元素。2）生命活动调整者，参加酶活性调整，如：钾是40各种酶辅助因子，还可促进糖类合成和运输。3）起电化学作用及渗透调整作用，如：铁在呼吸、光合和氮代谢等方面氧化还原过程中起着主要作用。课件2缺硫柑桔叶黄化花椰菜缺钙叶缘干枯花椰菜缺镁下位叶失绿褐斑部分为水稻缺硅缺硼心叶扭曲畸形柑桔缺铜果面产生很多褐斑点梨缺锰叶黄绿脉仍绿草莓叶片缺素症状缺N小麦缺素症状图集小麦缺素症状图集小麦缺素症状图集小麦缺素症状图集矿质元素主要作用及缺素症状（其它同学课下完成）元素吸收状态主要作用缺素症N无机：铵态、硝态结构组分（蛋白、核酸）植株矮小有机：尿素酶组分，催化叶绿素少，黄白主要化合物组分（叶绿素、根系细、分枝少激素、ATP、NAD等）花少，子粒不饱满（老叶症）P正磷酸盐结构组分（蛋白、核酸）植株矮小主要化合物组分（ATP、CoA、叶深绿或发红NAD等）成熟期延迟参加糖代谢光合呼吸糖运输产量下降参加N代谢硝酸还原抗性减弱参加脂代谢脂肪分解（老叶症）一生物膜（一）离子通道运输---被动吸收（二）载体运输---被动吸收或主动吸收3载体蛋白有三种类型：单向运输载体模型—被动运输Cl-、NO3-、蔗糖4特点：载体运输既能够顺电化学梯度进行—被动运输；又能够逆电化学梯度进行---主动运输。1理论内容：质膜上存在离子泵，催化ATP水解释放能量并驱动离子逆电化学梯度跨膜运输。实质：离子泵运输与其它运输方式结合图3-8ATP酶逆电化学势梯度运输阳离子到膜外去假设步骤A.B.ATP酶与细胞内阳离子M+结合并被磷酸化；C.磷酸化造成酶构象改变，将离子暴露于外侧并释放出去；D.释放Pi恢复原构象留于细胞质或进入液泡胞饮作用土壤养分2、吸附态矿质元素3、难溶性盐表观自由空间:AFS(%)=根系吸收矿质元素过程总结三、影响根部吸收矿质元素条件图示：温度对小麦幼苗吸收钾影响四植物地上部对矿质元素吸收§4矿物质在植物体内运输1运输路径:根表皮到导管径向运输（质外体、共质体）根向上运输（木质部）叶向上、向下运输（韧皮部）：可横向运输到木质部2运输速度：30~100cm/h三、运输动力：离子进入导管后，主要靠水集流而运到地上器官，其动力为蒸腾拉力和根压。棉花叶片吸收32P下运情况1可再利用元素：存在状态为离子态或不稳定化合物可屡次利用多分布在生长旺盛处缺乏症先表现在老叶2不可再利用元素：以难溶稳定化合物存在只能利用一次、固定不能移动器官越老含量越大缺乏症先表现在幼叶植物氮源：三个问题：1、NO3-中氧化态N怎样还原为Pr中NH4+态N2、NH4+态N怎样参加Pr底物氨基酸组成3、土壤中N怎样再生一、NO3-中氧化态N怎样还原为Pr中NH4+态N1、硝酸盐还原1)NO3-——NO2–催化酶：硝酸还原酶（(nitratereductase，简称NR)——含FAD,Cytb557,MoCo。诱导酶(inducedenzyme)：植物体本身不含有，但在一定外来物质(如底物)影响下可形成酶。反应位置：叶或根细胞质中供氢体和电子供体：NAD（P）H图3-18高等植物硝酸还原酶模型A)硝酸盐还原酶结构域结构。一个NR单体有三个主要结构域，分别与钼辅因子、血红素和FAD相连。FAD连接区从NAD（P）H接收电子；血红素结构域运输电子到MoCo连接区，它传递电子给硝酸盐，hⅠ和hⅡ指铰链1和铰链2，分离功效结构域。(B)硝酸盐还原酶条带图解。血红素辅基用紫色表示，FAD用蓝色表示，MoCo用黑色表示，2个单体之间界面用黄色表示硝酸还原酶催化反应示意图2)NO2-——NH4+催化酶：亚硝酸还原酶(nitritereductase,NiR)----由一个铁硫原子簇和一个血红素组成反应位置：叶绿体(叶中），前质体（根中）供氢体和电子供体：Fdred（还原型铁氧还蛋白）叶绿体中亚硝酸还原酶催化作用示意图图示：硝酸在叶内