植物生理學10生長生理

1、第十章 植物的生長生理,學習目標 1. 掌握種子萌發(fā)的基本過程及其影響因素。 2. 掌握植物細胞生長、分化生理。 3. 掌握植物細胞全能性、組織培養(yǎng)的概念。 4. 了解植物營養(yǎng)器官生長的影響因素。 5. 了解植物生長的相關(guān)性。 6. 了解植物運動、生理鐘的概念,生命周期（life cycle）:任何一種生物體，總是要有序地經(jīng)歷發(fā)生、發(fā)育和死亡等時期，人們把一生物體從發(fā)生到死亡所經(jīng)歷的過程,稱為生命周期。包括

2、：器官的發(fā)端、形態(tài)建成、營養(yǎng)生長、生殖生長，以及個體最終走向成熟、衰老與死亡的過程。,第一節(jié) 種子的萌發(fā),一、種子萌發(fā)的概念 種子的萌發(fā)是指種子從吸水到胚根突破種皮期間所發(fā)生的一系列的生理生化變化過程。一般以胚根突破種皮作為萌發(fā)的標志。,二、種子萌發(fā)的生理生化特點1）種子吸水過程表現(xiàn)快-慢-快。 第一階段：吸脹吸水第二階段：吸水停滯期，此時活種子細胞代謝旺盛，分裂加速第三階段：迅速吸水階段,2) 呼吸作用快-慢-快,,

3、3）酶的活化與合成種子萌發(fā)時酶的來源4）種子中貯藏物質(zhì)的動員1.淀粉的動員 淀粉水解酶2.脂肪的動員甘油三酯在脂肪酶的作用下水解為甘油和脂肪酸3.蛋白質(zhì)的動員蛋白酶的作用下分解為游離的氨基酸，并主要以酰胺的形式運輸,,干種子中酶的活化,種子吸水后重新合成,,三、影響種子萌發(fā)的外界條件1、水分 凝膠變?nèi)苣z--酶活性提高，激素由束縛型轉(zhuǎn)化為游離型， 種皮膨脹軟化--胚根突破種皮，氧氣透入--胚的呼吸增

4、強； 貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)。 *水分過多，妨礙種子萌發(fā)。,2、溫度 溫度對種子的萌發(fā)的影響可分為三個基點：最低溫度、最適溫度、最高溫度。 種子萌發(fā)的最適溫度是在最短時間內(nèi)萌發(fā)率最高的溫度。 一般播種期溫度以稍高于最低溫度為宜。 變溫比恒溫更有利于種子萌發(fā)，還可起到抗寒鍛煉。,3、氧氣 氧氣充足→旺盛的呼吸作用→種子萌發(fā)； 供O2不足→無氧呼吸→貯藏物質(zhì)消耗

5、過多過快→酒精引起中毒。一般作物種子需要氧濃度＞10%，才能正常萌發(fā)；＜5%，不能萌發(fā)。 水稻缺O(jiān)2，只長芽鞘，不長根。固催芽時要經(jīng)常翻種，播種時要淺灌勤灌。 油料種子(如大豆、花生、向日葵)比淀粉種子(如水稻、玉米)要求更多的O2 ，RQ<1 。固這類種子播種時要淺播？,4.光照 有些種子在光下才能萌發(fā)，稱需光種子，如萵苣；有些種子在光下萌發(fā)不好，而在暗處發(fā)芽很好，稱為喜暗種子，如蔥、韭菜、番茄、南瓜等。

6、大多數(shù)種子對光沒有要求，稱為中光種子，如水稻、小麥、大豆等。 紅光（660nm）促進需光種子的萌發(fā)。遠紅光(730nm)可解除紅光的促進效應。,第二節(jié) 細胞的生長和分化一、生長 是指植物細胞在體積或重量的不可逆的增加的過程（量變）。是通過細胞的分裂和擴大來實現(xiàn)的。二、分化 是指分生組織細胞轉(zhuǎn)變?yōu)樾螒B(tài)結(jié)構(gòu)和功能上各不相同的細胞群的過程（質(zhì)變）。1.蔗糖與維管的分化低糖(蔗糖)濃度（ 3.5%），有利于

7、韌皮部形成；中糖濃度(2.5%～3.5%)，木質(zhì)部、韌皮部均有，且中間有形成層。,2.植物激素與細胞的分化,芽分化,根分化,愈傷組織形成,第三節(jié) 植物的組織培養(yǎng)一、組織培養(yǎng)的概念 植物組織培養(yǎng)：是指在無菌的條件下將外植體接種到人工配制的培養(yǎng)基上培育成植株的技術(shù)。 外植體(explant)：用于離體培養(yǎng)進行無性繁殖的各種植物的細胞、組織或器官。,二、組織培養(yǎng)的原理原理：細胞的全能性以及細胞極性和再生特性。植物

8、細胞的全能性：指植物體的每一個具有核的細胞，在適當條件下都具有分化成一個完整植株的潛在能力。,脫分化：已經(jīng)分化的植物器官、組織或細胞在離體培養(yǎng)時，又恢復細胞分裂能力并形成與原有狀態(tài)不同細胞的過程。新形成的細胞群被稱為愈傷組織。再分化：脫分化形成的愈傷組織細胞在適宜的條件下又分化為胚狀體，或直接分化出根和芽等器官形成完整的植株。極性：在器官、組織生殖細胞中在不同的軸向上存在某種形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化上的梯度差異。極性一旦建立，難逆轉(zhuǎn)。,三

9、、植物組織培養(yǎng)的技術(shù)條件1、技術(shù)條件：培養(yǎng)基制備、無菌條件和培養(yǎng)條件 2、培養(yǎng)基制備（關(guān)鍵步驟） 培養(yǎng)基的成分：1) 無機營養(yǎng)物：大量和微量元素。2) 碳源：2-4%蔗糖（葡萄糖），還具有維持滲透壓的作用。3) 維生素：硫胺素。4) 生長調(diào)節(jié)物質(zhì)：常用2,4-D、NAA、KT、6-BA、GA、玉米素等。5) 有機附加物：氨基酸(甘氨酸)、水解酪蛋白、椰子乳等。培養(yǎng)方式：固體培養(yǎng)和液體培養(yǎng)。,3.無菌條件外

10、植體用酒精消毒；培養(yǎng)基及接種用的工具必須高溫高壓滅菌。4.培養(yǎng)條件水分、氧氣較易滿足，植物培養(yǎng)時的主要是光照、溫度。,四、組織培養(yǎng)的基本過程,,五、組織培養(yǎng)的應用 1、無性快速繁殖及脫毒 2、花粉培養(yǎng)及單倍體育種 3、生產(chǎn)人工種子 4、藥用植物工業(yè)化生產(chǎn) 5、原生質(zhì)體培養(yǎng)和體細胞雜交,第四節(jié) 植株生長的周期性植物生長的周期性指植株或器官生長速率隨晝夜或季節(jié)發(fā)生有規(guī)律的變化。一、生長大周期與生長曲線

11、1.生長大周期 指植物整體、器官或組織的生長速率表現(xiàn)出 “慢一快一慢”的基本規(guī)律。2.生長曲線 指植株在生長周期中的生長變化趨勢。即S型曲線（生長速率表現(xiàn)為拋物線）。,指數(shù)期,衰減期,線性期,二、植物生長的周期性1.生長的晝夜周期性(溫周期性)溫周期現(xiàn)象：植物生長按溫度的晝夜周期性發(fā)生有規(guī)律變化。協(xié)調(diào)最適溫度：植物在生長最適溫度下，生長快，但消耗有機物質(zhì)多，植株細長柔弱，不健壯。植物生長健壯的溫度，稱為協(xié)調(diào)最適

12、溫度。2.生長的季節(jié)周期性植物生長一年四季發(fā)生有規(guī)律變化。年輪的形成（早材、晚材）。,第五節(jié) 植物生長的相關(guān)性 植物體各部分之間的相互制約與相互依賴的現(xiàn)象，叫做相關(guān)性（correlation）。一、地上與地下部分的相關(guān)性1.地上、地下部分的相互依賴 冠 ← ← ← → → → 根光合產(chǎn)物、生長素 水分、礦質(zhì)、植物 維生素等 激素、氨基酸等

13、“根深葉茂，本固枝榮”； “育秧先育根”。為什么必須根生長很好，地上部分才能很好地生長呢？,2.地上、地下部分的相互制約根冠比（root-top ratio）：指植物地下部分與地上部分干重或鮮重的比值。制約主要表現(xiàn)在對水分、營養(yǎng)等爭奪上。（1）水分：缺水，根冠比增加；水分較多時，根冠比下降；旱長根水長苗（2）光照：增強，光合產(chǎn)物積累較多，地下糖類供應得到改善，促進根的生長，根冠比增加；（3）礦質(zhì)營養(yǎng)：土壤缺氮時，根冠比增加

14、；充足，根冠比下降；（4）溫度：低溫根冠比增加；（5）信息傳遞：ABA與氣孔關(guān)閉。根系產(chǎn)生CTK和氨基酸；同時根系從地上部分獲得影響其生長的IAA。,二、主莖和側(cè)枝以及主根和側(cè)根的相關(guān)1.頂端優(yōu)勢 指植物的頂端生長占優(yōu)勢而抑制側(cè)枝或側(cè)根生長的現(xiàn)象。2.頂端優(yōu)勢的應用利用頂端優(yōu)勢消除頂端優(yōu)勢,三、營養(yǎng)生長與生殖生長的相關(guān)依賴關(guān)系：生殖生長以營養(yǎng)生長為基礎(chǔ)，營養(yǎng)器官為生殖器官提供養(yǎng)料；生殖器官在生長過程中也產(chǎn)生一些激素

15、類物質(zhì)，反過來影響到營養(yǎng)器官生長。制約關(guān)系：營養(yǎng)器官生長過旺，會影響生殖器官的形成和發(fā)育；生殖器官生長過旺，抑制營養(yǎng)器官生長。大小年。 生產(chǎn)上采取的措施：加強肥水管理，適當疏花疏果。,第七節(jié) 植物的運動 指高等植物的某些器官在內(nèi)外因素的作用下能發(fā)生有限的位置變化，這種器官的位置變化稱為植物運動。一、向性運動 是指植物器官對環(huán)境因素的單方向刺激所引起的定向運動。包括向光性、向重力性、向化性和向水性等。

16、1.向光性 指植物生長器官受單方向光照射而引起生長彎曲的現(xiàn)象。有效光為藍光和紫外光。(1)正向光性；(2)負向光性；(3) 橫向光性。,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長的現(xiàn)象。順著重力作用方向的生長稱正向重性，如根；逆著重力作用方向的生長稱負向重性，如莖。可能與IAA、GA、淀粉粒（平衡石，statolith）和Ca2+有關(guān)。 3.向化性：指化學物質(zhì)分布不均勻引起生化反應的現(xiàn)象。4.向觸性：指生長