[PPT模板]第七章植物的生长生理.ppt

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1、第七章 植物的生长生理,植物的生长与分化是植物各种生理与代谢活动的整合表现。植物营养生长是十分重要的过程，如以营养器官为收获物，则营养器官的生长直接影响产量。如以生殖器官为收获物，由于生殖器官的形成和发育所需要的养料，绝大部分是营养器官供给的，所以，营养器官的生长对生殖器官生长影响极大。这就需要我们掌握植物的生长生理。,开花植物的生长周期,生命周期（life cycle）:任何一种生物体，总是要有序地经历发生、发育和死亡等时期，人们把一生物体从发生到死亡所经历的过程。包括：器官的发端、形态建成、营养生长、生殖生长，以及个体最终走向成熟、衰老与死亡的过程。形态建成（morphogenesis）:

2、习惯上把生命周期中呈现的个体及其器官的形态结构的形成过程。即种子萌发、生根、形成幼苗、茎叶生长，继而开花、结实、种子形成等植物体及其器官的结构形成过程。,主要内容第一节 种子的萌发第二节 细胞的生长和分化第三节 植物的组织培养第四节 植株的生长第五节 植物生长的相关性第六节 外界条件对生长的影响第七节 植物的运动,第一节 种子的萌发,一、种子萌发的概念 种子的萌发是指种子吸水到胚根突破种皮种皮期间所发生的一系列的生理生化变化过程。一般以胚根突破种皮 作为萌发的标志。,二、种子的生活力与活力1.种子的生活力 概念：种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。种子生活力的测定方法：TTC法，红墨水法

3、等2.种子活力 概念：种子在田间状态下迅速而整齐地萌发并形成健壮幼苗的能力,三、影响种子萌发的外界条件1、水分 充足的水分是种子萌发的必要条件。种子吸水后，内部的酶和植物激素才能由钝化的状态变为活化状态，促进贮藏物质转化，加强呼吸作用与能量供给。同时，细胞吸胀以后产生的压力，为胚芽突破种皮提供了机械作用。种皮变软-胚根突破种皮，氧气透入-胚的呼吸上升，凝胶变溶胶-酶活性提高，大分子水解为可溶性小分子。激素由束缚型转化为游离型。*水分过多，只长芽，不长根，根系不发达。,2、温度 种子萌发是一系列酶催化的生化反应引起的，因而受温度的影响。温度对种子的萌发的影响可分为三个基点：最低温度、最适温度、最

4、高温度。一般播种期温度以稍高于最低温度为宜。发芽最适温度是指种子发芽率最高、发芽时间最短的温度。变温比恒温更有利于种子萌发，而且提高幼苗的抗寒能力。一般变温幅度至少要相差10。,3、氧气 休眠种子的呼吸作用很弱，需氧量很少，但种子萌发时，由于呼吸作用旺盛，就需要足够的氧气。一般作物种子需要氧浓度大于10%，才能正常萌发；小于5%，不能萌发。若播种后遇雨，要及时松土排水，改善土壤通气条件，否则会烂种。充分氧气旺盛的代谢 活跃的生长种子萌发供O2不足无氧呼吸贮藏物质消耗过多过快酒精引起中毒。无O2，只长芽鞘，不长根。油料（高脂肪或蛋白）种子(如大豆、花生、向日葵)比淀粉种子(如麦类、玉米)要求更多

5、的O2，RQ1。实践中要浅播？,4.光照 需光种子（如莴苣）萌发。红光（660nm）促进萌发，远红光(730nm)可解除红光的促进效应。与光敏色素有关。它吸收了R或FR后，分子结构发生可逆变化，引起生理生化反应。有些种子在光下才能萌发，称需光种子。如莴苣、胡萝卜、桦树以及多种杂草种子等。有些种子在光下萌发不好，而在暗处发芽很好，称为嫌光种子，又称喜暗种子。如葱、韭菜、番茄、南瓜等。大多数种子对光没有要求，称为中光种子。如水稻、小麦、大豆等,5.红光和远红光对需光种子萌发的影响,四、种子萌发的生理、生化特点1）种子吸水过程表现快-慢-快。第一阶段：吸胀吸水第二阶段：吸水停止期，此时活种子细胞代谢

6、旺盛，分裂加速第三阶段：迅速吸水阶段,种子萌发的三个阶段和生理转变过程示意图,2)呼吸作用快-慢-快第一阶段：活化的呼吸酶和线立体系统的完成第二阶段：新的呼吸酶和线立体系统尚未形成 萌发初期RQ1，有无氧呼吸存在。第三阶段：胚根突破种皮，氧气供应得到改善，新的呼吸酶和线立体系统已经形成,3）酶的活化与合成种子萌发时酶的来源4）种子中贮藏物质的动员1.淀粉的动员 淀粉水解酶2.脂肪的动员甘油三酯在脂肪酶的作用下水解为甘油和脂肪酸3.蛋白质的动员蛋白酶的作用下分解为游离的氨基酸，并主要以酰胺的形式运输4.植酸的动员是磷的主要贮藏形式，其常与钾、钙、镁等元素结合,干种子中酶的活化,种子吸水后重新合成

7、,5)新的核酸和蛋白质合成。长命mRNA量在种子成熟时预先形成的供种子萌发用的mRNA。萌发有新mRNA和蛋白质（水解酶）的合成。萌发后阶段与合成DNA有关。6)、贮藏有机物的转变。,第二节 生长和分化一、生长 是指植物在体积或重量的不可逆的增加的过程。是量变的过程。通过原生质的增加、细胞分裂和细胞体积的扩大和细胞壁的增加来实现的。二、分化 是指分生组织细胞转变为形态结构和功能上各不相同的细胞群的过程。是质变。三、发育在生命周期中，生植物的组织、器官或整体在形态结构和功能上的有序变化过程称为发育。例如，从叶原基的分化到长成一张成熟叶片的过程是叶的发育；从根原基的发生到形成完整根系的过程是根的发

8、育；,芽分化,愈伤组织形成,根分化,2.植物激素与细胞的分化,1.蔗糖与维管的分化低浓度的蔗糖有利于木质部分化，高浓度的蔗糖有利于韧皮部的分化,第三节 植物的组织培养一、组织培养的概念及意义1、概念和分类 植物组织培养(plant tissue culture)：是指在无菌的条件下将外植体接种到人工配制的培养基上培育成植株的技术。外植体(explant)：用于离体培养进行无性繁殖的各种植物的细胞、组织或器官。根据外植体类型，可将组织培养分为：器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养。2、意义a研究外植体在不受植物体其他部分干扰的条件下生长和发育的规律b可以改变外植体的培养条件去认

9、为地影响他们的生长和分化，研究器官、组织和细胞的生长、分化规律，解决形态建成的理论问题,二、组织培养的原理理论依据是植物细胞的全能性(totipotency)。植物细胞的全能性(totipotency)：指植物体的每一个具有核的细胞（含有植物生长发育的全套基因），在适当条件下都具有分化成一个完整植株的潜在能力。原理：利用植物细胞的全能性以及细胞极性和再生特性，将其从植物体中分离出来并给予一定的条件，使这些已分化的细胞脱分化然后在一定条件下再分化。脱分化：已经分化的植物器官、组织或细胞在离体培养时，又恢复细胞分裂能力并形成与原有状态不同细胞的过程。新形成的细胞群被成为愈伤组织再分化：脱分化形成的

10、愈伤组织细胞在适宜的条件下又分化为胚状体，或直接分化出根和芽等器官形成完整的植株,三、组织培养的基本过程,四、植物组织培养的技术条件1、技术条件：培养基制备、无菌条件和培养条件 2、培养基制备（关键步骤）培养基的成分：一般是由无机营养物、碳源、维生素、生长调节剂和有机附加物等五类组成。1)无机营养物：大量和微量元素。2)碳源。2-4%蔗糖（也用葡萄糖），还具有维持渗透压的作用。3)维生素：硫胺素。4)有机附加物：氨基酸(甘氨酸)、水解酪蛋白、椰子乳等。5)生长调节物质：常用2,4-D、NAA、KT、BA、GA、玉米素等。培养方式：固体培养和液体培养,3.无菌条件外植体消毒培养基及接种用的工具必

11、须高温高压灭菌。4.培养条件水分、氧气较易满足，植物培养时的主要是光照、温度,五、组织培养的应用1、无性快速繁殖及脱毒 培养出甘蔗试管苗，应用于生产；从马铃薯茎尖培育出无毒植株，得到无毒种薯。2、花粉培养及单倍体育种 诱导出小麦、玉米和杨树等的花粉植株，并培育出小麦“花粉一号”、烟草“单育一号”等优良品种3、人工种子4、药用植物工业化生产 药用植物三分三茎诱导愈伤组织中，提取有效药物成份莨菪碱及东莨菪碱。5、原生质体培养和体细胞杂交,返回,第四节 植株的生长的周期性一、生长大周期与生长曲线1.生长大周期 指植物整体、器官或组织的生长速率表现出“慢一快一慢”的基本规律，即开始生长缓慢，随后逐渐加

12、快，然后又减慢以至停止的过程。2.生长曲线指植株在生长周期中的生长变化趋势。即S型曲线（生长速率表现为抛物线）。,产生原因：P300应用：生产上采取促控措施必须在生长最快期到来之前。,指数期,衰减期,线性期,二、植物生长的周期性 指植株或器官生长速率随昼夜或季节发生有规律的变化。1.生长的昼夜周期性温周期性：植物生长按温度的昼夜周期性发生有规律变化。一般来说，夏季，生长速率白天慢，夜晚快；冬季相反。为什么？P2642.生长的季节周期性植物生长一年四季发生有规律变化。年轮的形成（早材、晚材）。,返回,第五节 植物生长的相关性 高等植物体由各器官组成的统一整体，各器官虽然在形态结构和功能上不同，但

13、它们的生长相互制约与相互依赖的现象，叫做相关性（correlation）。通过植物体内的营养物质和信息物质（激素）在各部分之间的相互传递或竞争来实现的。一、地上与地下部分的相关1.地上、地下部分的相互依赖 冠 根 光合产物、生长素 水分、矿质、激素 维生素等 氨基酸等“根深叶茂，本固枝荣”；“育秧先育根”。为什么必须根生长很好，地上部分才能很好地生长呢？,2.地上、地下部分的相互制约根冠比（root-top ratio）：指植物地下部分与地上部分干重或鲜重的比值。制约主要表现在对水分、营养等争夺上。（1）水分：缺水，根冠比增加；水分较多时，根冠比下降 旱长根水长苗（P301）（2）光照：增强，

14、光合产物积累较多，地下糖类供应得到改善，促进根的生长，根冠比增加（3）矿质营养：土壤缺氮时，根冠比增加；充足，根冠比下降（4）温度：低温根冠比增加（5）信息传递：ABA与气孔关闭。根系产生CTK和氨基酸；同时根系从地上部分获得影响其生长的IAA。,二、主茎和侧枝以及主根和侧根的相关1.顶端优势（apical dominance）指植物的顶端生长占优势而抑制侧枝或侧根生长的现象。2.产生顶端优势的原因（1）营养学说（P304）（2）激素抑制学说（P304）3.顶端优势的应用利用顶端优势消除顶端优势,三、营养生长与生殖生长的相关 营养生长和生殖生长是植物生长周期中两个不同阶段，以花芽分化为标志。一

15、次开花植物：营养生长在前，生殖生长在后。多次开花植物：营养生长和生殖生长有所重叠。营养生长和生殖生长的关系：依赖关系：生殖生长以营养生长为基础，营养器官为生殖器官提供养料；生殖器官在生长过程中也产生一些激素类物质，反过来影响到营养器官生长。制约关系：营养器官生长过旺，会影响生殖器官的形成和发育；生殖器官生长过旺，抑制营养器官生长。生产上采取的措施：加强肥水管理，适当疏花疏果。,四、极性与再生极性：植物体或植物体的一部分（如器官、组织和细胞）在形态学的两端具有不同形态结构和生理生化特性的现象。再生：植物体的离体部分具有恢复植物体其他部分的能力。,返回,第六节 外界条件对生长的影响一、影响生长的环

16、境因素1.温度生长温度的三基点：最低温度、最适温度、最高温度。植物原产地不同，生长温度的三基点差异很大。生长温度的最低点要高于生存温度最低点；生长温度的最高点要低于生存温度最高点。生长的最适温度一般是指生长最快时的温度，而不是生长最健壮的温度。协调最适温度是指植株生长最健壮的温度，通常低于生长最适温度。,2.光照光对植物生长的间接影响：光合作用。光对植物生长的直接影响：光对植形态建成的作用。只要条件适宜，并有足够的有机养分供应，植物在黑暗中也能生长，但与正常光照下生长的植株相比，其形态上存在差异黄花现象。黄化幼苗及光对黄化异常现象消除作用光形态建成。*不同波长的光对生长的作用各不相同。远红光呈

17、现黄花现象，蓝紫光、紫外光（Uv-B）对植物生长起着抑制作用。“高山上植株矮小”，地膜何色为佳？,3.水分 植物的生长对水分的供应最敏感。原生质的代谢活动，细胞的分裂、生长和分化都必须在细胞水分接近饱和时才能进行。4.大气 氧气、二氧化碳和水汽对植物的生长影响最大。5.矿质营养缺乏时引起生理失调，影响生长发育，并出现缺素症。,二、光形态建成的机理 光调节作用在植物生长发育的各个过程起作用。如种子萌发、茎叶根的生长发育以及开花成熟等。光形态建成是光的低能反应，光不仅作为能量，为植物光合作用提供辐射能；还作为信号，被植物体接受，传递，而后转化为胞内信号，调节植物整个生命周期的许多生理过程。这种由光

18、调节植物生长、分化与发育的过程称为植物的光形态建成或称光控发育作用。1.光敏受体（Photoreceptor-光受体）指植物中含有一些微量色素蛋白复合体，能感受光质、光强、光照时间、光照方向等信号的变化，进而影响植物的光形态建成。如光敏色素、隐花色素、紫外光B受体。,（1）光敏色素 是吸收红光（650-680nm）和远红光（710-740nm），参与光形态建成，调节发育的色素蛋白。是植物体内最重要、研究得最为深入的一种光敏受体。,两种转变形式：吸收红光R（660nm）的 Pr 型，生理钝化型；吸收远红光FR（730nm）的 Pfr 型，生理活化型。,红光,远红光,合成,暗逆转,生理作用,分解,

19、（2）紫外光B受体 是吸收中紫外光（280-320nm），引起光形态建成反应的光敏受体。紫外光对植物的生长有抑制作用。2.光敏受体的作用模式 光 光敏受体接受 产生特定的化学信号物质 通过信号传递系统激活效应蛋白 启动与光形态建成有关的一系列反应。作用机理：膜作用假说：认为光敏色素的活跃形式Pfr直接与膜发生物理作用，通过改变膜的特性或功能参与光形态建成基因调节假说：通过调节基因的表达参与光形态建成发生在转录水平,返回,第七节 植物的运动（自学）指高等植物的某些器官在内外因素的作用下能发生有限的位置变化，这种器官的位置变化称为植物运动。一、向性运动 是指植物器官对环境因素的单方向刺激所引起的定

20、向运动。并规定对着刺激方向运动的为正运动，背着刺激方向的为负运动。所有的向性运动都是生长运动，都是由于生长器官不均等生长所引起的。1.向光性 指植物生长器官受单方向光照射而引起生长弯曲的现象。(1)正向光性；(2)负向光性；(3)横向光性。,对高等植物而言，主要指茎叶的正向光性，根的负向光性。主要部位嫩茎尖、胚芽鞘、暗处生长的幼苗。对向光性起主要作用的光是蓝光和紫外光。向光性与生长素的侧向分布有关。向光性可能与胡萝卜素和核黄素有关。由植物隐花色素控。,2.向重力性 指植物感受重力的刺激，并在重力矢量方向上生长的现象。并把顺着重力作用方向的生长称正向重性，逆着重力作用方向的生长称负向重性。（1）

21、根的正向重力性（2）茎的负向重力性 可能与IAA、GA、淀粉粒（平衡石，statolith）和Ca2+有关。3.向化性 指化学物质分布不均匀引起生化反应的现象。4.向触性 指生长器官受单方向机械刺激引起运动的现象。,二、感性运动(nastic movement)是指外界因素均匀地作用于整株植物或某些器官所引起的运动。无一定方向性。多数属膨压运动。1.感夜性：是由昼夜光暗变化引起的植物运动。如大豆、花生、合欢等。花昼开夜合或夜开昼闭，背腹结构不对称生长。2.感震性：是由于机械刺激而引起的植物运动。如含羞草、捕虫植物的触毛。3.感温性：是由温度变化使器官背腹两侧不均匀生长引起的植物运动。如郁金香的花。含羞草、合欢的叶片(或小叶)白天高挺展开,晚上合拢或下垂，细胞膨压的改变引起。含羞草受震闭叶（或枝条下垂)。,本章重点生长、分化与发育的关系植物的组织培养种子的萌发植株的生长植物生长的相关性环境条件对生长的影响,END,