[科普中国]-植物细胞水势

体系中每偏摩尔体积水的自由能与每偏摩尔体积纯水的自由能的差值。典型植物细胞水势（Ψw）由衬质势、渗透势、压力势组成。1

简介成熟的植物细胞中央有大的液泡，其内充满着具有一定渗透势的溶液，所以渗透势肯定是细胞水势的组成之一，它是由于液泡中溶质的存在而使细胞水势的降低值，因此又称为溶质势，用ψs表示。由于纯水的水势最大，并规定为0，所以任何溶液的水势都比纯水要小，而渗透势却高于纯水，全为负值。当细胞处在高渗透势溶液中时，细胞吸水，体积扩大，由于细胞原生质体和细胞壁的伸缩性不同，前者大于后者，所以细胞的吸水肯定会使细胞的原生质体对细胞壁产生一种向外的推力，即膨压。反过来细胞壁也会对细胞原生质体、对细胞液产生一种压力，这种压力是促使细胞内的水分向外流的力量，这就等于增加了细胞的水势。这个由于压力的存在而使细胞水势的增加值就称为压力势，用ψp表示。其方向与渗透势相反，一般情况下为正值。重力势是水分因重力下移与相反力量相等时的力量，它是增加细胞水分自由能，提高水势的值，以正值表示。重力势依赖参比状态下水的高度（h）、水的密度（ρw）和重力加速度（g）而定，即用公式ψg=ρwgh计算。当水高1m时，重力势是0.01MPa。此外，细胞质为亲水胶体，能束缚一定量的水分，这就等于降低了细胞的水势。这种由于细胞的胶体物质（衬质）的亲水性而引起的水势降低值就称为细胞的衬质势，以ψm表示。所以说，植物细胞的吸水不仅决定于细胞的渗透势ψs，压力势ψp，而且也决定于细胞的衬质势ψm。一个典型的植物细胞的水势应由三部分组成，即ψw=ψs+ψp+ψm。1

组成部分典型植物细胞水势（Ψw）组成为：Ψw=Ψm+Ψs+Ψp（ψm为衬质势，Ψs为渗透势，Ψp为压力势）。

衬质势、渗透势、压力势：

衬质势（Ψm）是由于细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值，对已形成中心大液泡的细胞含水量很高，Ψm只占整个水势的微小部分，通常一般忽略不计。
渗透势（Ψs） 由于溶质的存在而使水势降低的值称为渗透势或溶质势（ψs），溶液渗透势决定于溶液中溶质颗粒总数，以负值表示。 如果溶液中含有多种溶质，则其渗透势是各种渗透势的总和。
压力势（Ψp）：由于细胞吸水膨胀时原生质向外对细胞壁产生膨压，而细胞壁向内产生的反作用力——壁压使细胞内的水分向外移动，即等于提高了细胞的水势。由于细胞壁压力的存在而引起的细胞水势增加的值称为压力势，一般为正值。当细胞失水时，细胞膨压降低，原生质体收缩，压力势则为负值。当刚发生质壁分离时压力势为零。
细胞的水势不是固定不变的，Ψs、Ψp、Ψw随含水量的增加而增高；反之，则降低，植物细胞颇似一个自动调节的渗透系统。1

水势梯度水总是从水势较高之处通向水势较低之处。白天土壤中的水被植物根收，通过维管束中的导管到达叶片，并经过气孔散失到空气中去（即进行蒸腾），就是由于白天大气中水势为很低的负值，处于大气与土壤之间的植物体内形成水势梯度。达到恒态时，各阶段的梯度与那一阶段的输送阻力成正比。一般最大的阻力是气孔阻力，而茎中木质部的输送阻力很小。因而最大的水势降发生在气孔内外。在土壤干旱时，水势下降，同时土壤中水的输送阻力升高，根中与土壤主体间的水势差加大，植株内水势下降加甚。至大约-1.5MPa时，发生萎蔫。

水势测定植物体内水势的高低反映水分供求关系，即受水分胁迫的轻重。最常用的测定水势(ψW)的方法是：①压力室法，将待测的叶片或枝条倒置于压力室内，用橡皮或塑料塞夹紧叶柄或茎。当向压力室加压至与其水势相抵并略为超过时，水即自导管中流出，形成水珠；②细液流法（或称染料法）；③热电偶干湿球湿度计法或露点湿度计法，测定与被测材料平衡的空气中的水蒸气分压，以水蒸气饱和时水势为0而计算水势。

在水势的各组分中，ψs常用测定其相反量渗透压的方法测定，有：①质壁分离法，求得恰好引起质壁分离时所需的渗透质溶液的浓度；②冰点降低法，测定细胞质中渗透质的浓度。ψp可以：①从ψp=ψW-ψs公式求得；②用压力探针技术测定；③用压力室制作压力－容积曲线（p-V曲线）。此法可同时测得ψW，ψs，ψp等多种度量，但手续较繁。1

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学