マインドマップギャラリー 『植物生理学』第1章 植物の水生理学2
『Plant Physiology』は、章の主な内容と論理構造がよく整理されており、知識点の理解と記憶に役立ち、試験の復習にも最適です。
2024-03-21 20:31:42 に編集されました植物の水生理学
生命活動における水の役割
植物の水分含有量
さまざまな植物
水生植物>乾生植物
ハーブ>木本植物
異なる生息地
日陰と湿気 > 日光と乾燥
さまざまな臓器や組織
より活発な生命活動を行う部分、 より多くの水分含有量
植物に存在する水の状態
結合水:コロイド粒子の近くにあり、コロイド粒子によって結合されている水 自由に流れることができない水分を吸着して結合します。
一般に植物の代謝反応には関与しない
自由水:コロイド粒子から遠く離れたところ 自由に流れる水分
主に植物のさまざまな代謝反応に関与しています。
自由水/結合水: 植物の代謝力と抵抗力を測定する生理学的指標の 1 つ
植物の生命活動における水の役割
生理学的影響
1. 水は原形質の主成分です 2. 水は植物の重要な代謝プロセスに直接関与します 3. 水は物質の吸収と輸送に適した媒体です。 4. 水は植物本来の姿勢を保つ 5. 細胞の分裂と成長には十分な水分が必要です
生態学的役割
1. 植物の体温を調節する ①高い比熱:植物の体温を安定させる ②高い気化熱:体温を下げ、高温障害を回避します。 ③誘電率が高い:イオンを溶解しやすい 2. 水は可視光に対して良好な透過性を持っています 3. 水は植物の生育環境を整えることができる
植物細胞による水分の吸収
膜を通過する水の輸送経路
拡散 (膜貫通リン脂質二重層)
単一の水分子が通過します 速度が遅い
収束 (膜貫通型アクアポリン)
水分子の群れが通過する 線形拡散 速いスピード
膜を通した水輸送の原理
フリーエネルギー: 一定の温度で仕事をするために利用できるエネルギー 結合エネルギー:仕事に使用できないエネルギー
1. 化学ポテンシャル: 物質 1 mol の自由エネルギー 2. 水ポテンシャル:水の分モル体積あたりの化学ポテンシャル差(Pa) 3. 部分モル体積: 特定の温度および圧力下では、他の成分は変化せず、 1molの水の添加による体積増加(占有有効体積)
純水は最大の自由エネルギーと最も高い水ポテンシャルを持っています
濃度が増加し、水ポテンシャルが減少します (濃度ではなく、溶質粒子の数に直接関係します)
水ポテンシャル = 水の化学ポテンシャル/水の部分モル体積
浸透: 半透膜を通した、水ポテンシャルの高い系から水ポテンシャルの低い系への水の移動
細胞の水ポテンシャル
溶質電位(浸透電位)
水ポテンシャルは溶質粒子の存在により減少します。 常にネガティブ
圧力ポテンシャル
細胞壁圧の存在により 一般に正の値であり、質量壁が剥離するとゼロとなり、蒸散が激しい場合は負の値となります。
重力ポテンシャル
水分は重力によって存在します 正の値、通常は無視されます
ライニングの可能性
細胞コロイド物質の親水性と毛細管による自由水の結合によって引き起こされます。 負の値 形成された液胞の細胞基質電位は無視されます
細胞間の水の移動
隣接するセル: 水ポテンシャルの差に応じて、水は水ポテンシャルの高いセルから水ポテンシャルの低いセルに流れます。
複数のセル: 水ポテンシャルの勾配を形成し、水は水ポテンシャルの高い端から水ポテンシャルの低い端へ流れます。
植物の根による吸水
土壌中の水分
重力水、毛管水、結合水(土壌の有機コロイドおよび無機コロイド)
根による吸水(放射輸送)
主に根先の根毛部分
1.根毛部分の根毛の本数が多く、吸収面積が大きくなります。
2. 根有毛細胞壁
3. 根毛部分の導電組織はよく発達しており、水の動きに対する抵抗がほとんどありません。
根の水分吸収経路
1. アポプラスト経路 2. 膜貫通経路 3. 対称性経路
根の水を吸収する力
蒸散引力(受動的吸収)
根圧(能動的吸収)
怪我、水を吐く
根の水分摂取に影響を与える土壌条件
土壌中の利用可能な水分
土壌通気状況
土壌温度
土壌溶液濃度
水分は上方に輸送されます(軸方向輸送)
木部における水の輸送速度
血管または仮道管に沿って上昇する水の力
蒸散・凝集・張力理論
植物の蒸散
生理学的意義
水ポテンシャル勾配の形成:水の吸収と輸送を促進し、 ミネラルや有機物の吸収と輸送に役立ちます。
植物の体温を比較的安定に保つ
部品
1. 植物が若いとき:表皮全体が空気にさらされている 2. 植物が成長するとき:レンチセル蒸散(木本植物) 3. 葉:クチクラ膜からの蒸散、気孔からの蒸散(最も重要)
索引
1. 蒸散量:植物が一定期間内に単位葉面積あたりから蒸散する水の量 ※2 蒸散比(TR):植物の蒸散によって失われる水分と、光合成時にCO2を同化する物質の量の比。 3. 水使用効率 (WUE): TR の逆数
気孔蒸散
気孔の運動原理
カリウムイオン、リンゴ酸、ショ糖
浸透圧調節孔辺細胞、 水を吸うと膨らみ、水分を失うと縮む
例外: CAM 植物、内因性リズム、 葉の両面は外部条件に対して異なる反応をします。 ABA投与→気孔閉鎖
気孔の動きに影響を与える要因
光の強さ、光の質、気孔の閉鎖、温度、 ガス、湿気、化学薬品
細孔拡散率
小さな穴を通る拡散速度は、面積ではなく穴の周囲に比例します。
蒸散に影響を与える要因
外部条件
光 (最も重要)、相対湿度、温度、風
内部要因
気孔と気孔下腔
葉の内部領域
合理的な灌漑の生理学的基礎
作物用水の要件
作物が異なれば必要な水も異なります
同じ作物でも、成長段階が異なれば必要な水分も異なります。
合理的な灌漑指標
形態学的指標
成長速度や葉色など
生理学的指標
葉の水ポテンシャル、細胞液濃度または浸透ポテンシャル、 気孔の開口部、水分含有量
節水型の灌漑方法
スプリンクラー灌漑
点滴灌漑
規制された不足灌漑
制御された交互根灌漑
生産量を増やすために合理的な灌漑が必要な理由
1. さまざまな生理機能、特に光合成を向上させることができます。 2.栽培環境の土壌条件と気候条件を変更できる(生態学的水のニーズを満たすため) 3. 土壌の干ばつを防ぐ(生理学的水需要を満たす)
クラス 2 バイオテクノロジーの Li Mengwei 氏 学生ID: 22113386