植物生理學講座·第五卷·物質交換與運輸內容簡介

此書是日本出版的《植物生理學講座》（共五卷）的第五卷，共分5章．第1章討論了細胞的結構與透性以及莖、根、葉的結構與功能；在葉子部分，對葉子與外界環(huán)境間氣體交換的途徑與機理以及氣孔的開閉運動等方面的討論特別詳盡。第2章為水分的交換與運輸，強調水分勢這一概念的應用。第3章為根對無機離子的吸收，著重研究細胞水平及組織水平上無機離子的吸收情況．第4章說明葉子的二氧化碳交換、實即光合作用，內容與農業(yè)生產實踐關系較大．第5章討論根部吸收的水分及無機離子以及植物體內的同化產物的運輸．關于各種因素對一些生理過程的影響，本書也作了深度不等的討論，其中有些與生產實踐具有較大的關系。本書還著重從植物的分類位置及生態(tài)性質來分析水分、光合作用等生理特性，特別著眼于分析對比C₃－植物及C₄－植物間各種生理特性的差別，取材較新穎，資料也較多．

本書適合于農林院校及大學生物科學專業(yè)師生的閱讀參考；也可供農林科技人員及其他生物科學工作者參閱．

• 目錄

• 序

• 1． 物質交換和能量交換的器官以及輸導組織的結構和功能

• 2．水分的交換與運輸

• 3．根對無機離子的吸收 （平田）

• 4．葉子的CO₂交換

• 5．植物體內物質的運輸 （熊澤）

• 譯后記

• 索引

植物生命活動中所需的多種物質是由其組成部分（器官、組織等）分別吸收和合成的。因此，植物體內各部分間必須有物質的相互交換，才能維持整體的生存。細胞是植物體各部分的構成單位，是外面由膜包圍的相對獨立的系統(tǒng)。物質交換可以通過細胞膜的轉移和細胞間的運輸進行。高等植物由于具有由根、莖、葉所組成的高大軀體，單靠細胞間物質運輸不足以應付不同器官間的物質交換，它們在進化中發(fā)展形成輸送效率較高的通道維管系統(tǒng)，以進行體內的長距離運輸。

物質通過細胞膜的轉移 　細胞膜由脂類物質組成，中間鑲嵌有少量蛋白質類物質，還有許多小孔。膜不僅使細胞內含物與外界分開，從而保持了自身成分的特點和穩(wěn)定性，而且也是細胞內外進行有選擇的物質交換的通道。高分子顆粒以及帶有電荷的親水性強的分子通常都難于通過細胞膜。

植物生理學定義

植物生理學（plant physiology）是研究植物生命活動規(guī)律及其與環(huán)境相互關系、揭示植物生命現(xiàn)象本質的科學。

植物生理學意義

植物生理學是植物學的一部分。但它同時也可看作普通生理學的一個分支。植物的基本組成物質如蛋白質、糖、脂肪和核酸以及它們的代謝都與其他生物（動物、微生物）大同小異。但是，植物本身又有一些獨特的地方，如：①能利用太陽能 ，用來自空氣中的CO2和土壤中的水及礦物質合成有機物，因而是現(xiàn)代地球上幾乎一切有機物的原初生產者。②植物扎根在土中營固定式生活，趨利避害的余地很小，必須能適應當?shù)丨h(huán)境條件并演化出對不良環(huán)境的耐性與抗性。③植物的生長沒有定限，雖然部分組織或細胞死亡，仍可以再生或更新，不斷地生長。④植物的體細胞具全能性，在適宜的條件下，一個體細胞經過生長和分化，就可成為一棵完整的植株。因此植物生理學在實踐上、理論上都具有重要的意義。

高等植物器官間物質的長距離運輸在維管系統(tǒng)中進行。水分、礦質元素和有機物質各有其主要的運輸通道，如導管、篩管等。水分和礦質元素主要由木質部的導管運輸。導管由一連串已失去原生質和細胞壁端壁的細胞空腔連接而成，是質外體的主要組成部分。根系從土壤中吸收水分和礦質元素以后，靠根壓和由于葉片蒸騰失水而造成的蒸騰拉力將其運送至地上部分。導管空腔口徑較大,因而對液流的阻力小,蒸騰流的速度可以高達每小時幾十米。有機物質主要由韌皮部的篩管從有機物質的“源”向“庫”運輸?！霸础蓖ǔＶ改苓M行光合作用的葉片；“庫”指消耗光合產物的器官，包括正在生長中的營養(yǎng)體的尖端以及正在形成中的果實、塊莖等。組成篩管的細胞內尚有原生質存在，端壁則特化為具有篩孔的篩板。篩孔內時常有一些纖絲結構（P-蛋白）。有機物質經由篩孔的纖絲結構運送時，阻力較大，除靠“源”與“庫”兩端間的膨壓差推動外，還可能需要輸導組織附近活細胞的中間推動作用。篩管運輸速度遠低于導管，每小時僅幾十厘米。一個器官是“源”還是“庫”，隨植物生長發(fā)育的情況而變。如葉片衰老時，光合功能漸趨微弱，將細胞內含物降解輸出至其他新生部位后,不再能合成新的有機物質,“源”的作用就逐漸消失。種子在形成期是消耗有機物的“庫”，到了萌發(fā)期就成為供應有機物的“源”。稻麥子粒在成熟后期,不僅調運營養(yǎng)體當時的同化產物,甚至會動員營養(yǎng)體長期積累的細胞內含物使之降解并向子粒集中。人工調節(jié)繁殖器官與營養(yǎng)器官之間的源、庫關系，可對作物產量發(fā)生重要影響。除了維管系統(tǒng)外，不少高等植物如橡膠樹還有乳管系統(tǒng)，乳汁在其中轉移。

一方面是質外體和導管，另一方面是共質體和篩管，構成了植物體內物質運輸途徑的兩大網(wǎng)絡，分別承擔水分、礦物質和有機物質的運輸。但二者之間并不完全隔離。根部從土壤中吸收的水分和無機離子經由質外體向根的木質部進行橫向運輸時，由于內皮層有凱氏帶的阻礙，常要經過共質體，才能抵達導管。相反,葉肉細胞的光合產物除主要通過共質體外,也部分通過質外體移向篩管。

另外，在維管束中的導管和篩管之間，還摻雜著機械組織和包括形成層、轉移細胞和伴胞等在內的多種薄壁組織。被運輸?shù)奈镔|還常通過這些組織，從一個系統(tǒng)向另一個系統(tǒng)轉移。因而不同的運輸途徑常交錯發(fā)揮運輸作用。植物體內的縱向運輸?shù)淖枇Ρ葯M向運輸?shù)淖枇π?。葉的光合產物一般主要供應同側器官。只有當縱向運輸受阻時，橫向運輸才加強。