第三章植物营养

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1、CaMgS第三章第三章 中量营养元素中量营养元素第一节第一节一、植物体内钙的含量和分布一、植物体内钙的含量和分布植物体含钙量一般在植物体含钙量一般在0.1%-5%。不同植物种类、部位和器官的变幅很大。不同植物种类、部位和器官的变幅很大。一般规律为一般规律为：双子叶植物：双子叶植物单子叶植物；单子叶植物；地上部地上部根部；茎叶根部；茎叶 果实、籽粒。果实、籽粒。植物体内的含钙量受植物遗传特性的影植物体内的含钙量受植物遗传特性的影响很大，而受介质中钙供应量的影响较小。响很大，而受介质中钙供应量的影响较小。细胞壁细胞壁中胶层中胶层质膜质膜细胞质细胞质液泡液泡内质网内质网两个相邻细胞和细胞内两个相邻细

2、胞和细胞内Ca2+的分布图的分布图在在植物细胞植物细胞中，钙主要存在于细胞壁上中，钙主要存在于细胞壁上二、钙的营养功能二、钙的营养功能（一）稳定细胞膜（一）稳定细胞膜 钙能稳定细胞膜结构，保持细胞的完整钙能稳定细胞膜结构，保持细胞的完整性。性。 其作用机理：其作用机理：依靠依靠Ca2+把生物膜表面的把生物膜表面的磷酸盐、磷酸脂与蛋白质的羧基桥接起来。磷酸盐、磷酸脂与蛋白质的羧基桥接起来。钙对质膜稳定性的影响钙对质膜稳定性的影响膜内膜内膜内膜内膜外膜外膜外膜外+Ca2+-Ca2+CaCaCaCaCaCaCaCaATPATPH+H+Na+K+H3O+Mg2+等等Na+K+H3O+Mg2+等等 其它

3、阳离子不能代替钙在稳定细胞膜结构方面的其它阳离子不能代替钙在稳定细胞膜结构方面的作用。作用。 钙对生物膜的稳定作用在植物对离子的选择钙对生物膜的稳定作用在植物对离子的选择性吸收、生长、衰老、信息传递以及植物的抗性吸收、生长、衰老、信息传递以及植物的抗逆性等方面有重要作用。逆性等方面有重要作用。概括起来有以下四个概括起来有以下四个方面：方面： 1、提高生物膜的选择吸收能力、提高生物膜的选择吸收能力； 2、增强对环境胁迫的抵抗能力、增强对环境胁迫的抵抗能力（减轻重（减轻重金属及酸性毒害，对盐害、冻害、干旱、热害金属及酸性毒害，对盐害、冻害、干旱、热害和病虫害的抗性增强）；和病虫害的抗性增强）； 3

4、、防止植物早衰，维持细胞分隔化作、防止植物早衰，维持细胞分隔化作用，减弱乙烯的生物合成用，减弱乙烯的生物合成； 4、提高作物品质：、提高作物品质：储藏器官发育初储藏器官发育初期，期，Ca2+含量较低时，细胞原生质膜的通含量较低时，细胞原生质膜的通透性增加，有利于糖等有机物质经韧皮部透性增加，有利于糖等有机物质经韧皮部向储藏器官中转运；成熟期果实中含钙较向储藏器官中转运；成熟期果实中含钙较多，可防止成熟果实腐烂、利于储存。多，可防止成熟果实腐烂、利于储存。（二）稳定细胞壁（二）稳定细胞壁 大多数钙以构成细胞壁果胶质的结构成大多数钙以构成细胞壁果胶质的结构成分存在于细胞壁中。分存在于细胞壁中。 由

5、于细胞壁中有丰富的由于细胞壁中有丰富的结合位点结合位点，Ca2+的跨质膜运输受到限制，几乎完全依赖于的跨质膜运输受到限制，几乎完全依赖于质外体运输。质外体运输。 健全的植物细胞中，钙主要分布在中胶健全的植物细胞中，钙主要分布在中胶层和原生质膜的外测。层和原生质膜的外测。其生理意义在于：其生理意义在于： 1、增强细胞壁结构与细胞间的粘结作、增强细胞壁结构与细胞间的粘结作用用 ； 2、对膜的透性和有关的生理生化过程起、对膜的透性和有关的生理生化过程起调节作用。调节作用。 钙、镁离子连接果胶羧基的结构图示钙、镁离子连接果胶羧基的结构图示CaCaCaMgCaCaMgCa 缺钙，使苹果的细胞壁解体，细胞

6、壁和中缺钙，使苹果的细胞壁解体，细胞壁和中胶层变软，随后使细胞壁解体并出现粉斑胶层变软，随后使细胞壁解体并出现粉斑症、细胞破裂出现水心病和腐心病；症、细胞破裂出现水心病和腐心病；缺钙也降低了细胞壁的硬度，从而降低了缺钙也降低了细胞壁的硬度，从而降低了细胞对真菌浸染的抵抗力，导致裂果。细胞对真菌浸染的抵抗力，导致裂果。（三）促进细胞的伸长和根系生长（三）促进细胞的伸长和根系生长 缺钙缺钙破坏细胞壁的粘结联系，抑制细胞壁形成；破坏细胞壁的粘结联系，抑制细胞壁形成；而且使已有细胞壁解体、根系伸长停止。而且使已有细胞壁解体、根系伸长停止。 另外，钙是细胞分裂所必需的，在细胞核分裂另外，钙是细胞分裂所必

7、需的，在细胞核分裂后，分隔后，分隔2个子细胞的细胞核就是中胶层的初期形个子细胞的细胞核就是中胶层的初期形式，它是由果胶酸钙组成的。式，它是由果胶酸钙组成的。 缺钙不能形成细胞板，子细胞无法分隔，出现缺钙不能形成细胞板，子细胞无法分隔，出现双核细胞，因细胞无法正常分裂，最终导致生长双核细胞，因细胞无法正常分裂，最终导致生长点死亡。点死亡。（四）参与第二信使传递（四）参与第二信使传递钙能结合在钙调蛋白（钙能结合在钙调蛋白（ CAM）上，对）上，对植物体内的多种酶起活化作用，并对细胞代植物体内的多种酶起活化作用，并对细胞代谢有调节作用。谢有调节作用。钙调蛋白：钙调蛋白：由由148个氨基酸个氨基酸组成

8、的低分组成的低分子量的多肽，对子量的多肽，对Ca2+有很强的选择性和亲合有很强的选择性和亲合力，并能同四个力，并能同四个Ca2+可逆的可逆的结合，能激活多结合，能激活多种关键酶，如：磷脂酶、种关键酶，如：磷脂酶、NAD激酶激酶和和Ca2 +-ATP酶等。酶等。Ca-CAM复合体的形成与酶的激活复合体的形成与酶的激活植物细胞信息是通过细胞质中植物细胞信息是通过细胞质中Ca2+浓浓度的改变来传递的。度的改变来传递的。CAM对对Ca2+ 的亲合的亲合力正是它传递信息的基本特征。力正是它传递信息的基本特征。（五）调节渗透作用（五）调节渗透作用 在有液泡的叶细胞内，大部分在有液泡的叶细胞内，大部分Ca2

9、+ 存在于液泡中，对液泡内的存在于液泡中，对液泡内的阴阳离子平衡阴阳离子平衡有重要贡献。有重要贡献。（六）具有酶促作用（六）具有酶促作用 Ca2+对细胞膜上结合的酶（对细胞膜上结合的酶（Ca-ATP酶）非常重要，其主要功能是参与离子的酶）非常重要，其主要功能是参与离子的跨膜运输。跨膜运输。 CaCa2+2+也能提高也能提高 淀粉酶和磷酸脂酶的淀粉酶和磷酸脂酶的活性，还能抑制蛋白激酶和丙酮酸激酶的活性，还能抑制蛋白激酶和丙酮酸激酶的活性。活性。植物对钙的需求量因作物种类和遗传特植物对钙的需求量因作物种类和遗传特性的不同而有很大的差异。性的不同而有很大的差异。（一）植物对钙的需求（一）植物对钙的需

10、求最佳生长所需介质最佳生长所需介质Ca2+浓度浓度: 黑麦草黑麦草2.5mol/L，番茄，番茄100mol/L最佳生长时期植株含钙量：最佳生长时期植株含钙量：黑麦草黑麦草0.7mg/g，番茄，番茄12.9mg/g。一般认为，在土壤一般认为，在土壤交换性钙的含量交换性钙的含量10 mol/kg时，作物不会缺钙。时，作物不会缺钙。 钙的钙的缺乏症状首先表现在幼嫩组织上。缺乏症状首先表现在幼嫩组织上。 植株的幼叶、生长点（顶芽、侧芽、根尖）植株的幼叶、生长点（顶芽、侧芽、根尖）等分生组织生长减弱。等分生组织生长减弱。 叶片卷曲、畸形，叶缘变黄逐渐坏死；节间叶片卷曲、畸形，叶缘变黄逐渐坏死；节间较短，

11、植株矮小。细胞壁发生溶解作用，组织较短，植株矮小。细胞壁发生溶解作用，组织柔软。柔软。 缺钙使果实和贮藏组织生长发育不良。缺钙使果实和贮藏组织生长发育不良。 甘蓝、莴苣和白菜出现甘蓝、莴苣和白菜出现叶焦病叶焦病(叶缘呈烧叶缘呈烧灼状灼状) 番茄、辣椒和西瓜出现番茄、辣椒和西瓜出现脐腐病脐腐病(果实顶部果实顶部产生圆形病斑产生圆形病斑) 苹果出现苹果出现苦痘病苦痘病(果实表面有坏死斑点、果实表面有坏死斑点、病部微凹、味苦病部微凹、味苦)和和水心病水心病CaCa2+2+的运输与蒸腾作用紧密相关，水分的运输与蒸腾作用紧密相关，水分和钙的运输呈现明显的昼夜节律性变化，和钙的运输呈现明显的昼夜节律性变化