Transcript 根細胞與真菌菌絲共生
第三章 植物體內物質的運輸 在何種環境條件下植物葉片會產生 溢水作用（泌液作用）？ 在何種環境條件下植物葉片會產生 蒸散作用？ 請各位同學思考一下 各種生物負責物質運輸的構造為何？ 單細胞生物: 維管束植物: 無維管束植物： 動物: 第一節 水和礦物質的吸收與運輸 根的構造與功能：根的外型 1.【軸根系】 2.【鬚根系】 有主根支根之分 無主根支根之分 由主根長出許多支根 由莖基部叢生多細根 較粗的主根深入較深 土壤中 多見於雙子葉植物 （菠菜、豆科植物） 僅分布於很淺表土中 多見於單子葉植物 （水稻、蔥） 根的構造----縱切 根尖縱切面 細胞特性 a 成熟 部 b 延長 部 1 細胞分化 2 根吸收的最主要部 位 1 生長、體積加大 2 根伸長的主要部位 c 生長 點 1 細胞分裂 2 細胞數量增加 d 根冠 保護生長點 根的構造----橫切：（成熟部的橫切） 1.表皮 具保護和吸收功能，部分表皮細胞特化成 根毛(單細胞構造)。 2.皮層 由薄壁細胞構成，具儲存澱粉功能。 具調節水分進入中柱功能。卡氏帶富含木 3.內皮 栓質，可防止水分由木質部向外流失。 中 柱 4.周鞘 細胞可分裂長出支根。 雙子葉植物根具有形成層 5.維管束 單子葉植物根不具形成層→中央有髓（薄 壁細胞） 根橫切面的比較 雙子葉植物 是否具有髓 單子葉植物 否 是 是否具形成層 是 否 是否具皮層 是 是 有無次級生長 有 無 維管束排列 環狀 輻射狀 雞刀小試 1.根據附表對根的構造與功能的描述，請 問正確的配對？ 2.附圖為根橫切面圖，有關其敘述，下列 何者是錯誤的？ (A)加碘液呈藍色的部 位是乙 (B)甲外尚有角質層 (C)支根來 自丁的分化 (D)丙可向上輸送養分 植物吸收養分的方式 a. b. 水分:促進性擴散 礦物質: 主動運輸為主 促進性擴散為輔 16 根吸收養分的途徑 一、原生質體外運輸 二、共質體運輸 三、共生作用 17 必需元素:植物生長發育過程不可或缺的元素 a. b. 大量元素:C,H,O,N,P,K,S,Ca,Mg 微量元素:Fe,B,Zn,Mn,Cu,Mo,Cl,Ni,Na 註： 碳吸收自空氣中的CO2（葉氣孔）、 氫來自根部吸收的H2O、 氧則可從H2O和CO2中獲得、 其他的元素則必須自土壤中獲得，藉根部 吸收這些養分 18 一、原生質體外運輸 沿細胞壁運輸 根毛 表皮 周鞘 皮層 內皮細胞膜 (卡氏帶) 木質部 物質進入胞內的管控點在： 19 二、共質體運輸 沿原生質絲運輸 根毛細胞膜 周鞘 表皮 皮層 內皮 木質部 物質進入胞內的管控點在： 20 21 22 一、木質部的運輸(單向): (1)根壓------ 根 (2)毛細現象----- 莖 (3)蒸散作用----- 葉 二、韌皮部的運輸(雙向)：壓流學說 三、細胞質流：反向主動運輸 木質部組織：包括導管細 胞、管胞（假導館）、木 質纖維和薄壁細胞。 導管細胞和管胞皆為厚壁 細胞，具有初生細胞壁和 次生細胞壁，因厚薄不均 產生孔紋、螺旋紋、網紋 、環紋、梯紋等不同花紋 。壁孔處只具有初生細胞 壁、較薄，可使物質作橫 向運輸。 一、 (1)根壓 定義: 根細胞吸收離子後,木質部內溶質 增加,滲透壓加大,產生水分向上之推力 根壓的形成與何種構造關係密切？木質部 功能: 根壓越大,水分上升越高,但最高約 數呎而已 根壓大小：一般植物0.1~0.5MPa(約1-5atm) 1.如下圖：「將一株充分澆水的盆栽植物，如向日 葵，於距離土壤表面約十公分處將莖切斷，在莖 的切口處接上一條直徑約與莖同樣大小的透明橡 皮管，管中裝有適量的染料溶液，橡皮管另一端 再接上一支有刻度的玻璃管，染料溶液的液面與 玻璃管下方的刻度齊。澆水使土壤保持適當 溼度，數小時之後，玻璃管中的液 面就會逐漸上升。」試問：此液 面的上升，是由何種作用所導致的？ (A)根壓作用 (C)呼吸作用 (B)光合作用 (D)蒸散作用 (2)毛細現象 a. b. c. 水分子的內聚力 水分子的附著力 水分上升高度和管徑 成反比 (3)蒸散作用（葉） 水分從葉部氣孔蒸散，造成葉肉細胞缺水， 水分遂藉滲透作用從木質部進入葉肉細胞。 水分子離開木質部時，藉氫鍵與仍留在木質 部其他水分子連結，遂產生一種力量拉動木 質部內的水柱，而溶於水中的無機鹽亦伴隨 著水分往上運送,此即為蒸散作用。 蒸散-內聚力-拉力機制 (transpiration-cohesion-tension mechanism) 光 角質層 上表皮 葉肉 下表皮 角質層 CO2 O2 水 木 質 部 CO2 O2 水 影響蒸散作用因素 一、非環境因素： 1.葉片外部形態 2.氣孔的分布 3.氣孔的開關時間 二、環境因素： 1.光照 2.溫度 3.風速 4.土壤中的水分 5.相對溼度 6.鉀離子濃度 鉀離子在蒸散作用扮演何種角色？ 藍光→藍光受器→ 鉀離子通道開→ 鉀離子流入保衛細胞→ 保衛細胞滲透壓上升，水流 入→保衛細胞膨壓上升→ 氣孔開啟 植物保衛細胞開關會受藍光(有藍光受器)、水分(膨 壓)、鉀離子濃度、二氧化碳濃度、離層素...等影 響。 鉀離子藉由鉀離子通道進出細胞，使鉀離子濃度改變的原因： 1.藍光→藍光受器→鉀離子通道開→鉀離子流入保衛細胞→保衛 細胞滲透壓上升，水流入→保衛細胞膨壓上升→氣孔開啟 2. 缺水→葉肉細胞產生離層素(ABA)→ABA送到保衛細胞→鉀離子 及水流出保衛細胞(流入表皮細胞)→氣孔關閉 3. 二氧化碳濃度上升(夜晚)→鉀離子擴散進入鄰近表皮細胞→保 衛細胞萎縮 (反之→鉀離子累積) 泌溢作用(guttation)（特殊情況） 定義: 夜晚氣溫低,溼度高,氣孔關閉時,由 於根壓作用,水分由葉緣或葉尖端的 水孔排除 雞刀小試 1.葉脈即為葉部的維管束，試問：一般植 物的葉脈，其維管束排列情形何者較正 確？ （A） （B） （C） （D） 2.下列有關植物蒸散作用的敘述，何者正 確？ (A)植物體水分散失的過程，即稱之為蒸 散作用 (B)植物體水分經由蒸散作用散 失的比例並不太高 (C)植物體的蒸散作 用白天較晚上來得少 (D)蒸散作用與光 強度、溫度、風速均有密切的關係 3.水分子具有極性，它們是以何種鍵結方 式連結在一起，使得分子間能緊密連 結，在運輸時得以形成一連續水柱而不 斷向上輸送？ (A)氫鍵 (B)分子鍵 (C)離子鍵 (D)共 價鍵 4.「喬木常高達數十公尺，水和無機鹽還 是可以運輸到樹梢上；而大樓的水管亦 可用馬達將水抽到二、三十層高的水塔 上。」有關植物水分由下往上的輸送， 與下列何種因素有關？ (A)根壓 (B)大氣壓力 (C)蒸散作用 (D)水分子的內聚力 (E)主動運輸的耗能 5.下圖為植物體內物質的 運輸圖， 試問圖中～所輸送 的物質分別代表何種物 質？（請以代號回答） (A) O2 (B) CO2 (C) H2O (D)無機鹽 (E)醣類等有機物 三、共生作用 a. 菌根: 根細胞與真菌菌絲共生 外生菌根（ectomycorrhizae） 內生菌根（endomycorrhizae）。 b. 根瘤: 根細胞與根瘤菌共生 41 外生菌根 1.真菌的菌絲圍繞在木本植物根部的外面， 形成真菌外鞘並伸入最外層皮層的細胞間， 並不侵入細胞內。 2. 例如：臺灣地區的紅菇類與臺灣杜鵑，和 紅楠等形成外生菌根。 42 43 內生菌根 1. 真菌菌絲侵入植 物根部細胞內，形 成網狀分布且形成 吸盤與植物細胞直 接交換物質。 2. 95％的維管束植 物均有內生菌根， 植物缺乏菌根時生 長不良。 44 大豆栽培在缺真菌的土壤中時，植物發育不良，呈現缺乏磷素的症狀 45 菌根: 協助根部吸收無機養分 種植於沒有真 菌的土壤中 （土壤經消毒） 種植於含有真菌的 土壤中，有菌根的 形成 46 簡單的講 菌根是植物根部與真菌互利共生的構造 根瘤是植物根部與根瘤菌（細菌）互利共 生的構造 47 根瘤菌: 協助豆科植物根部固氮 (1)固氮作用: 8H+＋8e－＋N2＋16ATP→2NH3＋H2＋ 16ADP＋16Pi (2)根瘤菌與豆科植物的共生具專一性 (3)根瘤菌固氮基因的表現受豆科植物控制: 共生固氮 48 O2 C6H12O6 C6H12O6 O2 呼吸作用 NADH ATP N2 NH3 胺基酸 50 固氮作用 1. 單棲固氮：藍綠藻（念珠藻的異形細胞） 光合菌 2. 共生固氮：根瘤菌 51 試題演練 1. 根毛是在下列哪一項的表皮細胞向外突 出？ (A)根尖 (B)根冠 (C)成熟部 (D)延長部。 2. 支根是由下列哪一項細胞分裂而成？ (A)皮層 (B)木質部 (C)周鞘 (D)韌皮部。 52 3.下列有關菌根的敘述，何者有誤？ (A)許多陸生植物的根部，常有一些真菌生 活在一起 (B)菌根係由真菌菌絲與植物的 根共生所形成的構造 (C)真菌和植物的根 彼此間形成一種互利共生的關係 (D)菌根 的真菌菌絲和根部細胞雖曰共生，但細胞 卻是獨自存在的 53 4.根據下表對根的構造與功能的敘述，試問下列哪一組是正 確的配對？ 構造 功能 1 .皮 層 a.支 根 由 此 處 向 外 生 出 2 .木 質 部 b .輸 送 葉 部 製 造 的 養 分 3 .韌 皮 部 c.輸 送 根 部 吸 收 的 水 及 礦 物 質 4 .周 鞘 d .根 內 儲 藏 養 分 的 主 要 部 位 (A) 1-a，2-b，3-c，4-d (B) 1-b，2-d，3-a，4-c 2-d，3-b，4-a (D) 1-d，2-c，3-b，4-a (C) 1-c， 54 5.有關「綠肥」的敘述，何者正確？ (A)目前農人常用豆科植物充當綠肥，因其 常與根瘤菌共生，具有固氮的效能 (B)綠 肥主要作用是用來補充氮源，與一般化學 肥料的功能有所差別 (C)供做綠肥用的植 物因其具固氮作用可增加土壤中N2的含量 (D)種植豆科植物前的翻土動作，主要在使 土壤中O2含量足，有利於根部細胞的呼吸 55 6.下面是固氮作用的反應式：「8H+＋8e－＋ N2＋16ATP→2NH3＋H2＋16ADP＋ 16Pi」，請問關於此式，下列敘述何者正 確？ (A)行固氮作用是需要消耗能量的 (B)由此 式可知，根瘤菌可藉固氮作用獲取能量 (C)承(B)選項，由此可知根瘤菌屬於自營生 物 (D)固氮作用可將空氣中的氮氣轉變為 氨 (E)在此反應中，負責提供能量的是 ATP 56 第二節 韌皮部的有機養分運輸 a. b. c. 運輸部位: 篩管細胞-伴細胞複合體 運輸物質: 蔗糖、胺基酸、激素 運輸路徑: 供 需 韌皮部組織:包括篩管細胞 、伴細胞、韌皮纖維和薄 壁細胞。 1 裸子植物的運輸細胞為兩 端尖且長形的 篩管細 胞 。 2 成熟的篩管細胞無核， 胞器減少，只剩內質網 與粒線體。 蔗糖橫向運輸 蔗糖 蔗糖 蔗糖 共質體 質外體 壓流學說---縱向運輸 壓流學說的實驗證明 雞刀小試 1.下圖為有機養分在植物體的輸導作用的簡圖， 試判斷何過程的運輸須消耗能量？ (A) A (B) B (C) C (D) D (E) E 2.根據壓力流動說，篩管內蔗糖等有機養 分的輸導是： (A)整批流動運輸 (B)被動的運輸 (C) 主動運輸 (D)擴散作用 (E)通常不需消 耗能量 3.下列有關有機養分在植物體內運輸的敘 述，何者正確？ (A)係由韌皮部的篩管負責輸送 (B)篩管 是由篩細胞相接而成的，與導管相同， 上下完全相通 (C)光合作用的產物是 C6H12O6，也是篩細胞內所運輸的主要養 分 (D)無機鹽係完全由木質部的導管負 責輸送的 這個實驗證明了? 這個實驗證明了? 三、細胞質流：反向主動運輸 (需耗能) 1.細胞中的細胞質沿著細胞壁內緣流動 2.二相鄰細胞的細胞質流動方向是彼此 相反→二相鄰細胞間藉原生質絲流通物 質 3.細胞質流動需消耗ATP 4.未發育成熟的篩管細胞中有細胞質流 →成熟的篩管藉壓力流運輸物質（細胞質 流消失） 5.細胞質透明無色→無法直接觀察細胞 質流 可見葉綠體沿細胞壁內側流動→間接得 知細胞具有細胞質流動現象 試題演練 1. 下列有關植物吸收與運輸的敘述，何者正確？ (A)維持植物正常生長發育所需的元素都從土壤中吸收 (B)根部吸收無機鹽離子大都靠主動運輸而吸收 (C)根細胞內若有離子累積，水的滲透作用會加強 (D)光合作用合成的有機物質，僅能藉篩管輸送到其他部位 (E)木質部的物質輸送，需要消耗能量 【85大學聯招】 2.假如你是一隻蚜蟲，你所吸食的植物韌 皮部汁液中的糖分，可能是從植物的哪 個部位運來的？ (A)從葉來的，因為葉行光合作用會產生 醣類 (B)從根來的，因為根儲存了很多 糖分 (C)從葉來的，因為韌皮部是由上 往下運輸 (D)從根來的，因為韌皮部是 由下往上運輸 (E)從根來的，因為根會 吸收土壤中的糖分