生長生理的狀況和關(guān)鍵

1、,植物生長（ plant growth）: 植物在體積和重量上的不可逆增加過程。是由細(xì)胞分裂、細(xì)胞伸長以及原生質(zhì)體、細(xì)胞壁的增長引起的。,第一節(jié) 種子的萌發(fā) ※,2、種子生活力,3、種子活力,種子壽命分類,在自然狀態(tài)下種子的壽命差異很大。 1）短命種子：壽命在幾小時至幾周。例如楊、柳、榆、櫟、可可屬、椰子屬、茶屬種子等。2) 中命種子：壽命在幾年至幾十年。水稻、小麥、大麥、大豆、菜豆的種子壽命為2年

2、;玉米2-3年;油菜3年;蠶豆、綠豆、豇豆、紫云英5-11年。3) 長命種子：壽命在幾十年以上。印度蓮子(Nelumbo nucifera Gaertn.) 1040±210年。 高溫高濕下壽命較短，低溫干燥下壽命較長。,二、影響種子萌發(fā)的外界條件 ※,1、足夠的水分 吸水是種子萌發(fā)的第一步： （1）水分使種皮膨脹軟化，氧易透過種皮，增加胚的呼吸，胚根易突破種皮 （2）水分使原生

3、質(zhì)從凝膠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z態(tài)，代謝水平提高。淀粉種子吸水30-70%（如禾谷類）;蛋白質(zhì)種子吸水110%以上（如豆類）。吸水速度與溫度有關(guān)。,4、光 — 有的種子萌發(fā)需光,需光種子：光下才能萌發(fā)的種子， 如萵苣、煙草、多數(shù)雜草種子。 需暗種子：光抑制種子萌發(fā)，如 茄子、番茄、瓜類種子。 對光不敏感種子：有光無光都可

4、 萌發(fā)， 如大多數(shù)農(nóng)作物種子。,三、種子萌發(fā)時的生理生化變化 ※,2、呼吸作用的變化,在吸水的第一和第二階段，CO2的產(chǎn)生大大超過O2的消耗 — 無氧呼吸；吸水的第三階段，O2的消耗大于CO2的釋放 — 有氧呼吸。大量產(chǎn)生ATP，如小麥吸水30分鐘，ATP增加5倍。,3、酶的變化,4、貯藏物質(zhì)的動員,蛋白質(zhì) 新的氨基酸 N 酰胺等

5、 CO2 有機酸幼苗 細(xì)胞壁物質(zhì) 糖類 重建 膜 脂類 運輸

6、 貯藏物質(zhì) 脂肪 乙醛酸循環(huán) 淀粉 糖類 蔗糖種子 有機酸 CO2 分解 Pr aa N

7、 酰胺、其它氮素 運輸化合物,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第二節(jié) 細(xì)胞的生長和分化,植物的生長是以細(xì)胞的生長為基礎(chǔ) — 通過細(xì)胞分裂增加細(xì)胞數(shù)目，通過細(xì)胞伸長增加細(xì)胞的體積，通過細(xì)胞分化形成不同的組織和器官。細(xì)胞的生長和分化分三個時期：細(xì)胞分裂期、細(xì)胞伸長期

8、、細(xì)胞分化期,,,,,3、影響細(xì)胞分化的因素,2、植物激素 CTK/IAA比值：高，芽；低，根；中等，不分化。 乙烯也能促進根的形成，高濃度的GA則抑制根的形成。 IAA/GA比值高—木質(zhì)部；低—韌皮部。3、光照,四、組織培養(yǎng),意義：可以研究外植體在不受其它部分干擾的情況下的生長和分化規(guī)律；可用各種培養(yǎng)條件影響外植體的生長和分化，以解決理論上和生產(chǎn)上的問題。 優(yōu)點：

9、1、取材少 2、人為控制條件 3、周期短 4、管理方便 ，利于自動化。,（二）、意義與優(yōu)點,脫分化,再分化,（四）培養(yǎng)基的成分,1、無機營養(yǎng)物：大量元素和微量元素 2、碳源：蔗糖，維持細(xì)胞的滲透壓 3、維生素：B1(必需)， B6 、煙酸、肌醇 (對生長起促進作用) 4、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)：2，4-D，NAA，KT等 5、有機附加物：Gly、酵母汁、椰子乳、水解乳蛋白等。,凝固

10、劑：瓊脂 0.6-1.0% ； pH5-6 ; 滅菌: 壓力—0.8-0.9 Kg.cm-2, 15-20分鐘培養(yǎng)溫度：24-28℃；有的要求晝夜溫差，如花、果實，晝溫23-25℃，夜溫15-17 ℃ 光照：1000-3000Lx注意通氣,其它條件 ：,,第三節(jié) 植物的生長 ※,一、植物生長的周期性 （一）生長大周期 生長大周期（grand period growth）：植物在不同生育

11、時期的生長速率表現(xiàn)出慢—快—慢的變化規(guī)律，呈現(xiàn)“S”型的生長曲線。,（二）植物生長的溫周期性,（三）植物生長的季節(jié)周期性,季節(jié)周期性：植物的生長在一年四季中發(fā)生規(guī)律性的變化。 原因：植物生長受外界因素（光、溫、水等）的影響不同。 如年輪的形成 植物生長的季節(jié)周期性是植物對環(huán)境周期性變化的適應(yīng)。,二、植物生長的相關(guān)性 ※,,(2).生殖器官的生長抑制營養(yǎng)器官的生長。,如: 一次性開花植物

12、— 水稻、竹子 果樹的大小年現(xiàn)象。 在生產(chǎn)上，利用營養(yǎng)生長與生殖生長的相關(guān)性制定相應(yīng)措施。,三、外界條件對植物生長的影響,（二）水分對植物生長的影響 植物體缺水時，細(xì)胞分裂和細(xì)胞伸長都受到影響，但細(xì)胞伸長對缺水更敏感（干根濕苗）。 如小麥、水稻的抽穗，主要是穗下節(jié)間的伸長，此期嚴(yán)重缺水，穗子抽不出或不完全抽出。 土壤水足，葉片大而??；缺水，葉小而厚。,,,,,2、光質(zhì)對植物生

13、長的影響 紅光、藍(lán)紫光抑制植物生長,紫外光抑制作用更明顯。 原因：紅光增加細(xì)胞質(zhì) [Ca2+]，活化CaM，分泌Ca2+到細(xì)胞壁，細(xì)胞伸長受到抑制。,,,,第四節(jié) 光形態(tài)建成與光受體 ※,,光可以能量的方式影響植物的生長發(fā)育—光合作用；也可以以信號的方式影響植物的生長發(fā)育—光形態(tài)建成。光形態(tài)建成是低能反應(yīng)，所需能量比光補償點低10個數(shù)量級。 植體內(nèi)接受光信號的受體是光敏色素（phy)、隱花

14、色素、紫外光—B受體（ UV-B受體，280-320nm)。,一、光敏色素的發(fā)現(xiàn)和分布,1.發(fā)現(xiàn),,2. 分布 除真菌以外的低等和高等植物中,與膜系統(tǒng)結(jié)合,分布在脂膜、線粒體、葉綠體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。蛋白質(zhì)豐富的分生組織含量高，黃化苗比綠苗含量高。3. 光敏色素的性質(zhì) 光敏色素是一種易溶于水的色素蛋白，由蛋白質(zhì)和生色團組成。生色團是一個開鏈的四個比咯環(huán)。生色團有兩種形態(tài)，可相互轉(zhuǎn)化。生色團具有獨特的吸光特性。,,,

15、已知有200多個反應(yīng)受光敏色素調(diào)節(jié) 種子萌發(fā) 光周期 花誘導(dǎo) 葉脫落 性別表現(xiàn) 小葉運動 節(jié)間伸長 膜透性 彎鉤張開 花色素形成 向光敏感性 塊莖形成 偏上性生長 節(jié)律現(xiàn)象等,二、光敏色素的生理作用,1、膜假說——解釋快反應(yīng) 光敏色素與膜結(jié)合，從而改變膜的透性。當(dāng)發(fā)生光轉(zhuǎn)換時，跨膜的離子流動和膜上酶的分布都會發(fā)生改變，影響代謝，經(jīng)過一系列的生理生化變化，最終表現(xiàn)出

16、形態(tài)建成的改變。 在光敏色素調(diào)節(jié)快速反應(yīng)中，有胞內(nèi)CaM的活化和Ca2+濃度的升高。,三、光敏色素的作用機理 ※,接受紅光后，Pfr型經(jīng)過一系列過程，將信號轉(zhuǎn)移到基因，活化或抑制某些特定基因，形成特定的mRNA，翻譯成特定的蛋白質(zhì)。 光敏色素調(diào)節(jié)基因的表達(dá)發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。,2、基因調(diào)節(jié)假說——解釋慢反應(yīng),現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有60多種酶或蛋白質(zhì)受光敏色素調(diào)節(jié).(1).與光合有關(guān)的酶: RuBPCO 、 PE

17、PC、捕光葉綠素結(jié)合蛋白等(2).與核酸、蛋白質(zhì)代謝有關(guān)的酶：核糖核酸酶、氨基酸活酶等(3).與中間代謝和CaM調(diào)節(jié)的靶酶有關(guān)： 如NAD激酶、POD、NR、PGAld脫氫酶、脂肪氧化酶等(4).與次生物質(zhì)代謝有關(guān)的酶 如 PAL .(5).紅光活化的Phy對基因表達(dá)的調(diào)控,是利用第二信使物質(zhì)傳遞光信息。 如G-蛋白,一、向性運動,向光性：指植物隨光的方向而彎曲的能力。 正向光性：地上部分

18、 負(fù)向光性：某些根 橫向光性：器官生長與光垂直 對向光性反應(yīng)最有效的光是短波光，紅光無效。,（一）向光性,1、生長素分布不均勻 植物的向光彎曲與生長素在向光面與背光面的不均勻分布有關(guān)。其原因是單側(cè)光引起器官尖端不同部分產(chǎn)生電勢差，向光的一側(cè)帶負(fù)電荷，背光的一側(cè)帶正電荷，吸引IAA-向背光側(cè)移動，導(dǎo)致背光側(cè)的IAA多，生長快，植物向光彎曲。 2、 抑制物質(zhì)分布不均勻,植

19、物產(chǎn)生向光性反應(yīng)的原因：,（二）向重力性,向重力性：指植物在重力的影響下，保持一定方向生長的特性 正向重力性：根順著重力方向向下生長 負(fù)向重力性：莖背離重力方向向上生長 橫向重力性：地下莖水平方向生長,1、平衡石的作用 認(rèn)為在根冠、胚芽鞘尖和莖的內(nèi)皮層細(xì)胞中有比重較大的淀粉體分布，受重力影響而沉積在細(xì)胞底部，起平衡石的作用。它總是移向與重力方向垂直的一邊，對細(xì)胞質(zhì)膜產(chǎn)生一種壓力

20、，這種壓力就是被細(xì)胞感受的一種刺激，細(xì)胞感知后引起不均衡生長。,植物產(chǎn)生向重力性的原因：,2、 IAA、Ca2+的作用： 根橫放時，平衡石下沉在細(xì)胞下側(cè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+到細(xì)胞質(zhì)， Ca2+與CaM結(jié)合活化Ca泵和IAA泵，使根下側(cè)積累較多的Ca和IAA，根上、下側(cè)生長速度不一樣，從而產(chǎn)生向重力性。 3、ABA的作用,（三）向化性 向化性：由于某些化學(xué)物質(zhì)在

21、植物體內(nèi)外分布不均勻所引起的向性生長。,二、感性運動,（一）感夜性,感夜性：某些植物的葉子白天高挺張開，晚上合攏或下垂。 感夜運動是由光暗的變化引起的。感受光暗信號的色素是光敏色素。 偏上性：葉片或花瓣的上部生長比下部快，向下彎曲生長。 偏下性：葉片或花瓣的下部生長比上部快，向上彎曲生長。,三、生理鐘,生理鐘：指植物內(nèi)生節(jié)奏調(diào)節(jié)的近似24小時的周期性變化節(jié)律。 生理鐘是植體內(nèi)的一種測時機

22、制，植物借助生理鐘準(zhǔn)確地進行測時過程。 ，以保證一些生理活動按時進行。 生理鐘可調(diào)相和重?fù)?生物鐘是靠黎明或黃昏為信號，每天重?fù)埽刻旒s束，使它配合自然界的節(jié)湊變化。,思考題,,1、種子萌發(fā)時發(fā)生了哪些生理生化變化？2、試述光對植物生長的影響。3、植物生長的相關(guān)性表現(xiàn)在哪些方面？根冠比的大小與哪些因素有關(guān)？4、高山上的樹木為何比平地的矮小？5、向光性產(chǎn)生的原因是什么？對向光性最有效的光是什么光？感受光刺激的受體是什么？,