土壤成为根系吸水的主要限制因子。 1、3土壤溶液的浓度和成分
土壤溶液浓度过高,其水势降低。若土壤溶液水势低于根系水势,植物不能吸水,反而要丧 失水分。但当施用化肥过多或过于集中时,可使根部土壤溶液浓度急速升高,阻碍 了根系吸水,引起“烧苗”。盐碱地土壤溶液浓度太高,植物吸水困难,形成一种生理干旱 。 1、4土壤养分亏缺
1、5土壤温度 、土壤通气 、菌根 等 低温影响根系吸水的原因是:
(1)原生质粘性增大,对水的阻力增大,水不易透过生活组织 ,植物吸水减弱。
(2)水分子运动减慢,渗透作用降低。(3)根系生长受抑,吸收面积减少。
(4)根系呼吸速率降低,离子吸收减弱,影响根系吸水。高温加速根的老化过程,使根的木 质化部位几乎到达根尖端,根吸收面积减少,吸收速率也下降。
在通气良好的土壤中,根系吸水性强;土壤透气状况差,吸水受抑制。 菌根有外生的和内生的或小囊泡丛状菌根(VA菌根)。菌根存在增加了吸收面积。
影响根系对水分收的内部因素 2、根自身的内部因素
根系的有效性决定于根系的范围和总表面积以及表面的透性,而
透性又随根龄和发育阶段而 变化。根系密度大的吸水能力强。同时影响植物对水分吸收还包括其 径向阻力和轴向阻力。 2、
植物AQP可分为几类?
答:植物AQP根据其氨基酸序列的同源性以及其他结构特征可以分为4类:
质膜膜内蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIPs)、 液泡膜膜内蛋白(tonoplast membrane intrinsic proteins,TIPs)、 类Nodulin26(NOD26)膜内蛋白(Nodulin26一like MIPs,NIPs) 小的基本膜内蛋白(small and basic intrinsic proteins,SIPs) 。 3、
植物水通道蛋白的功能?
答:水通道蛋白,又名水孔蛋白,是一种位于细胞膜上的蛋白质。功能有以下几个方面: 1、促进水分的跨膜快速运输
植物体内的水分运输有3种不同的途径:质外体途径、共质体途径和跨 细胞途径。
根据植物种类、生长状况、发育阶段的不同,不同的途径对整体各个部分的水分运输的贡献也不一样。AQPs参与共质体和跨细胞途径运输,负责水分的快速跨膜转运。 2、 促进水分在植物体内的长距离运输
水分在植物体内的大量运输是通过维管系统长距离运输实现的,根吸收的水分经凯氏带进入根的导管、茎的导管、叶脉导管及叶肉细胞,都有水孔蛋白的参与。
3、调节细胞的渗透压及细胞的胀缩
植物细胞都有一个体积较大的液泡,细胞质被挤压在质膜与液泡膜之间,在整个细胞中只占很小的体积,这 种结构很容易使细胞质处于急剧的渗透变化之中。 4、运输其他小分子物质
水孔蛋白对水具有高度选择性,一般不允许其他物质通过,但目前发现少量的水孔蛋白可同时运输其他小分子物质。
5、 参与气孔运动 水孔蛋白对保卫细胞的生长、分化有作用,同时在调节水分进出保卫细胞及气孔运动中有重要作用。 6、在植物逆境应答中的作用
大量研究表明,植物通过控制AQPs通道蛋白的活性来抵御各种逆境胁迫。
在逆境条件下,转录水平及蛋白质水平上大多数AQPs表达下降,AQPs通道活性下降甚至消失。AQPs的关闭能限制植物体内水分流失,维持水分平衡,因而可以增加植物对胁迫因子的耐受能力。 逆境条件下植物细胞的水孔蛋白活性会有较大的变化。如: 在干旱时,根系细胞的水孔蛋白活性消失,以限制水分流失到土壤中,增强植物对干早的耐受能力;冷害时,叶片水孔蛋白的表达受到了抑制,说明水孔蛋白基因表达的变化对耐冷反应很重要。 7、在种子成熟、萌发及开花中的作用
研究表明,在种子萌发及幼苗初期,α-TIP消失,与幼苗初期细胞伸长生长有关的?-TIP却大量积累;而种子成熟晚期则有大量α-TIP
积累,说明α-TIP 与? -TIP在种子萌发、成熟过程中协同调控细胞的渗透。 4、
植物水通道蛋白活性调节途径有几种?
答:水孔蛋白的活性调节分为转录水平的调节和转录后水平的调节。 1、激素对水孔蛋白活性的调节
如油菜素内酯在拟南芥中通过调控下胚轴细胞质的渗透势来调节水孔蛋白的活性;
赤霉素和脱落酸可使水孔蛋白基因表达受到激活。 2、磷酸化对水孔蛋白活性的调节
磷酸化是调节水孔蛋白活性的重要手段,如大豆NOD26的Ser262磷酸化后,无论是在活体中还是在爪蟾卵母细胞中表达都能促进水分的运输。
3、Ca2+对水孔蛋白活性的调节
水孔蛋白的种类不同,水分运输的方向也不同,有些水孔蛋白负责向胞外运输水分,而另一些则负责向胞内运输,但两者均可为细胞质中高浓度的Ca2+激活。 4、 pH对水孔蛋白活性的调节
水孔蛋白的水分通透性在pH 6.5时大大增加,中性时允许水分、甘油通过,pH<6时关闭,pH<5.5时可选择性地透过水分与Cl-。 5、 重金属对水孔蛋白活性的调节
HgCl2能抑制水孔蛋白的活性,降低导水率,原因是Hg2+与水孔蛋白的半胱氨酸结合导致水孔蛋白的构象发生改变,所以, HgCl2常
被作为水孔蛋白的抑制剂。 6、其他因素对水孔蛋白活性的调节
干旱、高盐、光质、低温及营养亏缺等都能影响水孔蛋白的活性,从而影响水分的代谢。如干旱时水孔蛋白活性减弱或关闭,减少细胞的水分外流,使植物有时间来合成积累渗透物质以适应胁迫。 5、
干旱对植物生长及生理过程的影响?
答:干旱是一种气候状况,主要特点是土壤缺水,大气干燥,因此导致植物耗水大于吸收时,体内缺水。这种导致植物过度水分亏缺的复合气候状况。 1、
对膜透性的影响 水分导致原生质脱水,首先破坏膜的完整
性,使膜透性增加,内容物外渗,同时使细胞内酶的空间间隔破坏,多种代谢过程受到影响。2、 2、
对生长的影响 缺水时细胞膨压降低,细胞分裂减慢或停止,
细胞伸长受到抑制。使老叶过早的衰老脱落。
3、对光合作用的影响 a、对二氧化碳同化的气孔性限制, 干旱胁迫导致气孔关闭。b、对二氧化碳同化的非气孔性限制 严重水分胁迫可观察到叶绿体变形和片层结构受到破坏。
4、对内源激素的影响:主要表现为ABA大量增多,CTK减少,刺激乙烯产生,并通过这些变化来影响其他生理过程。
5、对氮代谢的影响:蛋白质含量降低,游离氨基酸含量增多,特别是脯氨酸和甜菜碱,可增高10~100倍。脯氨酸积累的意义: 参于渗透调节; 增大细胞内生物大分子对水的亲和力; 贮存氨,起解毒作