植物細(xì)胞吸水方式的教學(xué)研究

梁喜龍，鞠世杰，王 偉，梁曉艷，馮乃杰，方淑梅

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319）

植物細(xì)胞吸水方式的教學(xué)研究

梁喜龍，鞠世杰，王 偉，梁曉艷，馮乃杰，方淑梅

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319）

關(guān)于植物細(xì)胞的吸水方式，傳統(tǒng)分類方法為滲透吸水、吸脹吸水和代謝性吸水。而目前在新版教材中出現(xiàn)了新的分類方式：擴(kuò)散、集流與滲透作用。對(duì)新舊兩種分類方式之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)與區(qū)別進(jìn)行總結(jié)，以便于加深學(xué)生對(duì)植物細(xì)胞吸水機(jī)制的理解，有利于教師全方位的教學(xué)。

植物細(xì)胞；吸水方式；植物生理學(xué);教學(xué)

隨著植物生理學(xué)教材的不斷發(fā)展，有關(guān)植物細(xì)胞吸水方式的問題出現(xiàn)了新的提法：擴(kuò)散、集流與滲透作用，這與舊版本教材中的滲透吸水、吸脹性吸水和代謝吸水存在很大的不同［1-3］。雖然教材內(nèi)容的更新是學(xué)科發(fā)展的必然，但舊版本教材中的提法曾被廣為接受，且當(dāng)前少數(shù)新書仍然沿用了舊版本教材的一些提法［4］。因此，這一知識(shí)點(diǎn)的突然改變必然給植物生理學(xué)的教學(xué)帶來難以跨越的障礙，即新的提法是否更為科學(xué)，新舊兩種提法具有怎樣的內(nèi)在關(guān)聯(lián)？

1 細(xì)胞吸水方式問題的深入思考

經(jīng)過近幾年的教學(xué)反思和對(duì)多部教材的總結(jié)，筆者針對(duì)前人的研究成果，初步認(rèn)為講解植物細(xì)胞的吸水方式應(yīng)從2個(gè)層面進(jìn)行。一個(gè)層面是植物細(xì)胞吸水的驅(qū)動(dòng)力，另一個(gè)層面是水分過膜的途徑。

從驅(qū)動(dòng)力的層面來講，根據(jù)水勢(shì)負(fù)差（△ψw）形成的不同，可將植物細(xì)胞的吸水方式分為滲透吸水（主要是由于細(xì)胞溶質(zhì)勢(shì)降低形成水勢(shì)差）、降壓吸水（主要是由于細(xì)胞壓力勢(shì)降低形成水勢(shì)差）和吸脹吸水（主要是由于細(xì)胞襯質(zhì)勢(shì)降低形成水勢(shì)差）［5］。由于前兩者與細(xì)胞的代謝活動(dòng)有關(guān)，而且細(xì)胞代謝也能形成并維持水勢(shì)負(fù)差，因此舊版教材中提到的代謝性吸水已不再作為獨(dú)立的吸水方式專門講解［6］。從水分過膜的途徑來看，植物細(xì)胞的吸水方式可以分為擴(kuò)散和集流，擴(kuò)散與集流的形成從本質(zhì)上講均由水勢(shì)負(fù)差所引起。單個(gè)水分子順著膜脂雙分子層的空隙進(jìn)入細(xì)胞即為擴(kuò)散，而多個(gè)水分子順著膜上的水通道蛋白（也稱水孔蛋白）進(jìn)入細(xì)胞即為集流［7-8］。植物根系的水分吸收大約有70%～90%是由水通道蛋白控制的，所以集流方式是水分過膜的重要途徑［9］。

集流概念的提出與學(xué)者對(duì)水通道蛋白功能的逐步解析密切相關(guān)［10］，因此，擴(kuò)散與集流吸水方式的提出并不是對(duì)先前廣為接受的吸水方式的否定，而是從另一層面對(duì)其認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步補(bǔ)充。該補(bǔ)充有利于加深師生對(duì)植物細(xì)胞吸水機(jī)制的廣泛認(rèn)識(shí)。所以關(guān)于這一知識(shí)點(diǎn)的講授，從兩個(gè)層面來講解更易于學(xué)生理解和接受。

2 細(xì)胞吸水方式問題的實(shí)踐應(yīng)用

學(xué)習(xí)植物生理學(xué)知識(shí)點(diǎn)對(duì)于解決實(shí)踐問題很重要。從驅(qū)動(dòng)力的層面來講解植物細(xì)胞的吸水方式有利于解釋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為什么不能一次性施肥過多，有利于解釋多數(shù)植物為什么在鹽堿地環(huán)境中生長(zhǎng)不良。而從水分的過膜途徑層面來講植物細(xì)胞的吸水方式則有利于解釋在基因工程技術(shù)中培育抗旱植物為什么要關(guān)注水通道蛋白基因，同時(shí)也使學(xué)生意識(shí)到植物體可能通過改變水孔蛋白的活性與在膜上的豐度來調(diào)節(jié)膜對(duì)水的通透能力。這樣從應(yīng)用的角度來說，分兩個(gè)層面來講植物細(xì)胞的吸水方式也應(yīng)成為一種必然。

［1］潘瑞熾.植物生理學(xué)［M］.4版．北京：高等教育出版社，2001：9-13.

［2］張繼澍.植物生理學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2006：32-37.

［3］潘瑞熾.植物生理學(xué)［M］.6版．北京：高等教育出版社，2008：9-14.

［4］王三根.植物生理學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2013：56-58.

［5］TAIZ L，ZEIGER E.植物生理學(xué)［M］.4 版．北京：科學(xué)出版社，2009：36-38.

［6］黃旭明．談?wù)劶?xì)胞代謝性吸水 ［J］.植物生理學(xué)通訊，1999，35（4）：312-313.

［7］鄭彩霞.植物生理學(xué)［M］.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2013：215-217.

［8］潘瑞熾.植物生理學(xué)［M］.7版．北京：高等教育出版社，2012：11-12．

［9］CHRISPEELSM J,MAURELC.Aquaporins:the molecular basis of facilitated water movement through living plant cells? ［J］.Plant Physiology，1994，105（1）：9.

［10］蔡慶生.植物生理學(xué)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2011：36-37.

Teaching Research on the Way of Water-absorbing of Plant Cell

LIANG Xi-long，JU Shi-jie，WANG Wei，LIANG Xiao-yan，F(xiàn)ENG Nai-jie，F(xiàn)ANG Shu-mei
（Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319，China）

In traditional classification method,the way of water-absorbing of plant cell is classified as osmosis water-absorbing,imbibition water-absorbing and metabolic water-absorbing.However,the novel classification method in the new version textbook,in which the way of water-absorbing are classified as diffusion,mass flow and osmosis,are introduced.In this paper,internal correlation and difference between the two ways were summarized,so as to make the students better understand the waterabsorbing mechanism of plant cell and contribute to full-dimensional teaching.

plant cell；way of water-absorbing；plant physiology；teaching

G642.0

A文章順序編號(hào)：1672-5190（2016）01-0079-01

2015－12－29

項(xiàng)目來源：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31201163）；黑龍江省高教學(xué)會(huì)項(xiàng)目 “高等農(nóng)業(yè)院校植物生理學(xué)綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的研究與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)”（GBC1211092）。

梁喜龍（1976—），男，副教授，博士，主要從事植物化學(xué)調(diào)控及抗逆基因工程方面的教學(xué)與科研工作。

方淑梅（1977—），女，副教授，主要從事生物化學(xué)與分子生物學(xué)方面的教學(xué)與科研工作。

（責(zé)任編輯：賈淑萍）