植物的生長(zhǎng)生理下

1、一、物理因子1、溫度 生長(zhǎng)過(guò)程是需能的過(guò)程，也是一系列酶促反應(yīng)的綜合表現(xiàn)，一般0℃以上開(kāi)始生長(zhǎng)。植物生長(zhǎng)的溫度反應(yīng)有三基點(diǎn)。20-30℃為最適。,,生命的最低點(diǎn)在生長(zhǎng)的最低點(diǎn)之下，生命的最高點(diǎn)在生長(zhǎng)的最高點(diǎn)之上。植物的健壯生長(zhǎng)又在生長(zhǎng)的最適溫度稍下。這叫協(xié)調(diào)最適溫度。,,溫周期現(xiàn)象：指植物對(duì)晝夜溫度周期性變化的反應(yīng)。 晝夜溫差大，對(duì)生長(zhǎng)有利(如青海小麥)，高溫容易引起塊根、塊莖退化。,① 夜溫低、呼吸弱、消耗少，有利生長(zhǎng)

2、。 ② 有利根形成細(xì)胞分裂素 ，促進(jìn)地上部生長(zhǎng)。 ③ 提高根冠比，有利根生長(zhǎng)。,,2、光照 光對(duì)植物生長(zhǎng)影響分間接和直接影響。 (1)間接影響：光通過(guò)影響光合速率，從而影響有機(jī)　　　　　　　　　　　　物供應(yīng)起作用。,,(2)直接影響 ① 光影響植物形態(tài)建成。主要表現(xiàn)為光抑制莖伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，使植株矮化，其中又以紫外光的抑制作用最大。光的形態(tài)建成作用 指光調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、

3、 分化與發(fā)育的過(guò)程。,紫外光(UV)對(duì)生長(zhǎng)有抑制作用,太陽(yáng)光中的紫外光經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)　　UV-A(320～390nm) 不被臭氧層吸收　　UV-B(280～320nm) UV-B被臭氧層部分吸收，　　UV-C(小于280nm) UV-C被臭氧層臭氧層全部吸收。,對(duì)植物生長(zhǎng)影響較大的是UV-B,,UV-B對(duì)植物的傷害：(1)能使核酸分子結(jié)構(gòu)破壞，多種蛋白質(zhì)變性，IAA氧化，細(xì)胞的分裂與伸長(zhǎng)受阻，從而使植株矮化、葉面積減少；

4、(2)UV-B還能降低葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素的合成，破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)，鈍化Rubisco和PEPC等光合酶的活性使光合速率下降，從而使植物生長(zhǎng)量減少。 高山上空氣稀薄，短波長(zhǎng)的光易透過(guò)，日光中紫外線(xiàn)特別豐富，因而高山植物長(zhǎng)得相對(duì)矮小。 植物在受到紫外光照射后，會(huì)增加抗UV色素如黃酮、黃酮醇、肉桂酰酯及肉桂?；ㄇ嘬盏鹊暮铣?，這些抗UV色素分布于葉的上表皮，能吸收UV-B而使植株免受傷害，這也是植物的一種保護(hù)反應(yīng)。,,② 影響種子的萌發(fā)。需

5、光種子的萌發(fā)受光照的促進(jìn)，在則需暗種子的萌發(fā)則受光抑制。 ③ 黃化苗的轉(zhuǎn)綠。植物在黑暗中生長(zhǎng)呈黃化，表現(xiàn)出莖葉淡黃、莖桿細(xì)長(zhǎng)、葉小而不伸展等狀態(tài)。黃化現(xiàn)象在黑暗中植物莖細(xì)長(zhǎng)而柔弱，組織分化程度 低，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)，水分多而干物質(zhì)少， 莖頂呈鉤狀彎曲，葉小不開(kāi)展，缺乏葉綠素 而呈黃白色，根系發(fā)育不良等現(xiàn)象。 ④ 控制植物形態(tài)。 ⑤ 日照時(shí)數(shù)影響植物生長(zhǎng)與休眠。

6、 ⑥ 與植物的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。,3.機(jī)械刺激 機(jī)械刺激影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的現(xiàn)象叫接觸形態(tài)建成作用。 機(jī)械刺激能使產(chǎn)生動(dòng)作電波，引發(fā)各種生理生化反應(yīng)，而使植株矮化和生長(zhǎng)健壯。,,4.重力 重力除誘導(dǎo)植物根的向重性和莖的負(fù)向重性生長(zhǎng)外，還影響植物葉的大小、枝條上下側(cè)的生長(zhǎng)量以及瓜果的形狀。例如懸掛在空中的絲瓜因受重力影響要比平躺在地面的長(zhǎng)得長(zhǎng)、細(xì)、直。,,(二)化學(xué)因子 包括各種化學(xué)物質(zhì)，如水分、

7、大氣、礦質(zhì)、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)等。 1.水分：水分充足的條件下植物正常生長(zhǎng)，當(dāng)缺水時(shí)，細(xì)胞擴(kuò)大先受影響，還會(huì)影響呼吸作用、光合作用等 。,,2.大氣：大氣成分中對(duì)植物生長(zhǎng)影響最大的是氧、CO2和水氣。還有人類(lèi)的活動(dòng)，產(chǎn)生了許多大氣污染物質(zhì)，如SO2、HF等而影響植物的正常生長(zhǎng)。,3.礦質(zhì)：土壤中含有植物生長(zhǎng)必需的礦質(zhì)元素。另外，土壤中還存在許多有益元素和有毒元素。有益元素促進(jìn)植物生長(zhǎng)，有毒元素則抑制植物生長(zhǎng) 4.

8、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì) 對(duì)植物的生長(zhǎng)有顯著的調(diào)節(jié)作用。如GA能顯著促進(jìn)莖的生長(zhǎng)，因而在雜交水稻制種中，在抽穗前噴施GA3能促進(jìn)父母親本穗頸節(jié)的伸長(zhǎng)，便于親本間 傳粉，提高制種產(chǎn)量。,(三) 生物因子 寄生物(可以是動(dòng)物、植物和微生物)有時(shí)能殺傷殺死或抑制寄主植物的生長(zhǎng)。 生物體也可通過(guò)改變生態(tài)環(huán)境來(lái)影響另一生物體。這表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是相互競(jìng)爭(zhēng) ，對(duì)環(huán)境生長(zhǎng)因素，如對(duì)光、肥、水的競(jìng)爭(zhēng)；高桿植物對(duì)短桿植物生長(zhǎng)的影響；雜

9、草的滋生蔓延等。另一是相生相克 ,即通過(guò)分泌化學(xué)物質(zhì)來(lái)促進(jìn)或抑制周?chē)参锏纳L(zhǎng)。相生相克也稱(chēng)它感作用。引起它感作用的化學(xué)物質(zhì)稱(chēng)為它感化合物。,,化感作用,,第七節(jié) 光形態(tài)建成與光受體,,光以能量的方式影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育—光合作用； 光以信號(hào)的方式影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育—光形態(tài)建成。 　　由光調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、分化與發(fā)育的過(guò)程稱(chēng)為植物的光形態(tài)建成(photomorphogenesis),或稱(chēng)光控發(fā)育作用。光形態(tài)建成是低能反應(yīng)，所需

10、能量比光補(bǔ)償點(diǎn)低10個(gè)數(shù)量級(jí)。,,,,光化學(xué)定律認(rèn)為，光要引起一定的作用，首先必須被吸收。植物中除含有大量的葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素和花青素外，還含有一些微量色素，已知的有：　　　　 光敏色素(phytochrome，Phy) 　　　　隱花色素(cryptochrome) 　　　　紫外光-B受體(UV-B receptor)能接受光質(zhì)、光強(qiáng)、光照時(shí)間、光照方向等信號(hào)的變化，進(jìn)而影響植物的光形態(tài)建成的微量色素被稱(chēng)為光敏受體。,,一.光

11、敏色素,光敏色素 是一種具有紅光和遠(yuǎn)紅光逆轉(zhuǎn)效應(yīng)，參與光形態(tài)建成等生理過(guò)程的色素蛋白。光敏色素的發(fā)現(xiàn)是20世紀(jì)植物科學(xué)中的一大成就。,,1935-1937 在研究光質(zhì)對(duì)萵苣種子萌發(fā)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，有些光質(zhì)的光促進(jìn)萌發(fā)，而有些光質(zhì)的光抑制萌發(fā)。促進(jìn)萵苣種子萌發(fā)最有效的光是在紅光區(qū)域(600-700nm)，而抑制萵苣種子萌發(fā)的光是在遠(yuǎn)紅光區(qū)域(720-760nm)。,,1. 分布 除真菌以外的低等和高等植物中,與膜系統(tǒng)結(jié)合,

12、分布在脂膜、線(xiàn)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。2. 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(tuán)組成。生色團(tuán)是一個(gè)開(kāi)鏈的四個(gè)比咯環(huán)。生色團(tuán)有兩種形態(tài)，可相互轉(zhuǎn)化。生色團(tuán)具有獨(dú)特的吸光特性。,,,吸收紅光(R)的Pr型(最大吸收峰在紅光區(qū)的660nm)，生理 鈍化型(分散在細(xì)胞質(zhì)中)。在黃化苗中僅存在Pr型，照射 白光或紅光后Pr型轉(zhuǎn)化Pfr型。 吸

13、收遠(yuǎn)紅光(FR)的Pfr型(最大吸收峰在遠(yuǎn)紅光區(qū)的730nm)， 生理活化型(與膜結(jié)合)。照射遠(yuǎn)紅光后Pfr型轉(zhuǎn)化為Pr型。黃化幼苗中含量高(比綠色幼苗高20-100倍)，分生組織最多。,,,,已知有200多個(gè)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(yùn)動(dòng) 節(jié)間伸長(zhǎng) 膜透性 彎鉤張開(kāi) 花色素形成 向光敏感性 塊莖形成 偏上性生長(zhǎng) 節(jié)律現(xiàn)

14、象等,3、光敏色素的生理作用,,1) 膜假說(shuō)——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(shí)，跨膜的離子流動(dòng)和膜上酶的分布都會(huì)發(fā)生改變，影響代謝，經(jīng)過(guò)一系列的生理生化變化，最終表現(xiàn)出形態(tài)建成的改變。,4、光敏色素的作用機(jī)理,,接受紅光后，Pfr型經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程，將信號(hào)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

15、因調(diào)節(jié)假說(shuō)——解釋慢反應(yīng),,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、 PEPC、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

16、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(duì)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(yùn)動(dòng),向性運(yùn)動(dòng)：指植物的某些器官由于受到外界環(huán)境的單向刺激而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng) 。 向性運(yùn)動(dòng)是生長(zhǎng)性運(yùn)動(dòng),感受（感受感受外界刺激） 傳導(dǎo)（將感受到的信息傳導(dǎo)到向性發(fā)生的細(xì)胞） 反應(yīng)（接受信息

17、后，彎曲生長(zhǎng)）,,,向性運(yùn)動(dòng)包括三個(gè)步驟：,,,（一）向光性,（二）向重力性,（三）向化性,,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 負(fù)向光性：某些根 橫向光性：器官生長(zhǎng)與光垂直 對(duì)向光性反應(yīng)最有效的光是短波光，紅光無(wú)效。,（一）向光性,,,,1、生長(zhǎng)素分布不均勻 植物的向光彎曲與生長(zhǎng)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

18、同部分產(chǎn)生電勢(shì)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(dòng)，導(dǎo)致背光側(cè)的IAA多，生長(zhǎng)快，植物向光彎曲。 2、抑制物質(zhì)分布不均勻,植物產(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(zhǎng)的特性 正向重力性：根順著重力方向向下生長(zhǎng) 負(fù)向重力性：莖背離重力方向向上生長(zhǎng)

19、 橫向重力性：地下莖水平方向生長(zhǎng),,,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(duì)細(xì)胞質(zhì)膜產(chǎn)生一種壓力，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(zhǎng)。,植物產(chǎn)生向重力性的原因：,,2、IAA、Ca2+的作用： 根橫放時(shí)，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)