《植物生长生理》PPT课件-2.ppt

第十章 植物的生长生理,发育：指在植物的生命周期过程中，植物发生大小、结构、形态和功能上的变化，包括生长和分化两个方面。 生长：指发育过程中细胞、器官或有机体的大小、数目与重量的不可逆增加。 分化：来自于同一个合子或遗传上同质的细胞转变为形态、功能或化学组成上异质的细胞的过程。,第一节 种子的萌发,一、种子萌发的过程 种子吸水萌动 内部物质和能量的转化 胚根、胚芽的生长，胚根突破种皮 二、影响种子萌发的外界条件 水分 足够 氧气 充足 温度 适当 光照,三、种子萌发的生理、生化变化 1、种子的吸水 急剧快速吸水阶段 吸胀作用 吸水缓慢阶段 生化准备阶段 再次快速吸水阶段 胚根长出，渗透吸水 2、呼吸作用的变化和酶的形成 呼吸转变 无氧呼吸有氧呼吸 酶的形成 酶的释放或活化 酶的重新合成,3、有机物的转变 异养自养 碳水化合物的转变 淀粉酶（-淀粉酶、-淀粉酶） 脱支酶 麦芽糖酶 淀粉磷酸化酶 脂肪的转变 圆球体 乙醛酸循环体 线粒体 胞质溶胶,（1） 淀粉的转化 淀 粉 酶 麦芽糖酶 淀粉蓝糊精红糊精消色糊精麦芽糖葡萄糖 加碘蓝色 红色 无色,淀粉的动员,脂肪的分解,蛋白质的分解,植酸的分解,蛋白质的转变 蛋白酶（木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶）、肽酶 初次合成：利用从土壤中吸收的氨（或硝酸还原产生的氨）合成氨基酸的过程。 再度合成：利用酰胺释放出的氨再度合成氨基酸的过程。,四、种子的寿命 种子寿命(Seed Longevity)：种子从采收到失去发芽力的时间。 低温、干燥条件下贮藏，寿命较长 顽拗性种子(Recalcitrant Seed)：与通常的种子相反，不耐脱水干燥和低温贮藏。,第二节 细胞的生长和分化,细胞发育过程分三个时期： 分裂期（分生期） 伸长期（扩大期） 分化期（成熟期 一、细胞分裂的生理 1、细胞周期 细胞周期（Cell Cycle）/细胞分裂周期（Cell Division Cycle）：细胞分裂结束到下一次分裂结束所需的时间。 2、细胞周期控制 细胞周期蛋白（Cyclin） 依赖于细胞周期蛋白的蛋白激酶（Cyclin-Dependent Protein Kinases， CDK） CDK活性的调节途径 Cyclin的合成与降解 CDK的磷酸化与去磷酸化,3、细胞分裂的生化变化 代谢旺盛 原生质特别是DNA大量合成 细胞数目增加 4、细胞分裂与植物激素 生长素和细胞分裂素 刺激G1 cyclin积累 脱落酸 阻止进入S期 赤霉素 促进Cyclin表达,二、细胞伸长的生理 1、细胞伸长的生理变化 呼吸作用加强 蛋白质的积累 2、细胞壁 细胞壁的基本结构 植物生长物质对细胞伸长的影响 赤霉素和生长素促进细胞伸长 脱落酸抑制细胞伸长 细胞分裂素和乙烯促进细胞扩大 3、生长素的酸一生长假说 活化质膜上存在的H+-ATP酶 促使合成新的H+-ATP酶,三、细胞分化的生理 细胞分化(Cell Differentiation)：形成不同形态和不同功能细胞的过程。 1、转录因子基因控制发育 诱导信号和信号感受 特殊细胞基因的表达 分化细胞特殊活性或结构需要的基因的表达 细胞分化功能需要的基因产物活性和细胞结构改变 2、细胞全能性 细胞全能性(Totipotency)：指植物体的每个细胞携带着一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。 全能性是细胞分化的理论基础，而细胞分化是全能性的具体表现。,3、极性 极性(Polarity)：在器官、组织甚至细胞中在不同的轴向上存在某种形态结构和生理生化上的梯度差异。 极性造成细胞内物质分布不均匀、细胞不均等分裂 4、影响分化的条件 糖浓度 低糖木质部 中等水平木质部和韧皮部都形成 高糖韧皮部 光 黄化幼苗分化差，薄壁组织较多，输导组织和纤维等机械组织很不发达，植株柔嫩 植物激素 CTK/IAA高枝条形成、CTK/IAA低促进根形成 CTK/IAA中等不分化,四、组织培养 组织培养(Tissue Culture)：在无菌条件下，分离并在培养基中培养离体植物组织(器官或细胞)的技术。 脱分化(Dedifferentiation)：已分化的细胞失去原有的形态和机能，又回复到没有分化的无组织的细胞团或愈伤组织。 再分化(Redifferentiation)：脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞的过程。 植物体（分离）外植体（脱分化）愈伤组织（再分化）根、芽植株,第三节 植物细胞程序性死亡,细胞程序性死亡（Programmed cell death, PCD）：由细胞内业已存在的、由基因编码的程序控制的细胞自然死亡，是细胞分化的最后阶段。 一、细胞程序性死亡发生的种类 类型1：植物体发育过程中必不可少的部分 类型2：植物体对外界环境的反应 PCD对维持植物的正常生长发育非常重要，没有PCD就不可能形成植物体，就不能进行正常生理活动。,二、PCD的特征和基因调控 细胞核DNA断裂成一定长度的片段、染色质固缩、胞泡形成，最后形成多个凋亡小体 由核基因和线粒体基因共同编制的 三、细胞程序性死亡的生化变化和诱导因子 DNA酶、酸性磷酸酶、ATP酶等都参与PCD过程 诱导PCD的因子有激素、高温、干燥、活性氧等 四、PCD的发生过程 1、启动阶段 2、效应阶段 Caspase的活化和线粒体通透性改变 3、降解清除阶段,第四节 植物营养器官的生长,一、营养器官的生长特性 生长大周期（Grand Period of Growth）：在植物生长过程中，不论是器官还是整个植株都表现出“慢-快-慢”的基本规律，这三个阶段的总合叫。 1、茎生长特性 顶端分生组织与近顶端分生组织 生长曲线 停滞期、对数生长期、直线生长期、衰老期 顶端优势(Apical Dominace)：顶端在生长上占优势的现象。,顶端优势的生理解释,IAA,2、根生长特性 有顶端分生组织、具生长大周期、具顶端优势 细胞分裂素、脱落酸、黄质醛可抑制侧根形成 3、叶生长特性 双子叶植物 全叶均匀生长 单子叶植物 叶片基部保持生长能力,二、影响营养器官生长的条件 1、温度 协调最适温度 生产上培育健壮植株所采用的温度，通常略低于生长最适温度。 生长温周期现象：植物对昼夜温度周期性变化的反应。 日温较高、夜温较低促进生长 2、光 幼苗发育受光控制 缺光 茎杆纤细，机械组织不发达，易倒伏 光对茎伸长有抑制作用 高山上植株矮小 光可以抑制多种作物根的生长 光促进根内形成脱落酸,3、水分 细胞的伸长生长较细胞分裂更受水分亏缺的影响 水稻能在淹水情况下生长 植株有通气组织，氧气通过叶茎供应到根部 根内进行乙醇酸代谢，产生过氧化氢，释放氧去氧化还原物质 4、矿质营养 氮肥使叶期提早、叶片增大和叶片寿命相对延长 氮肥过多，引起茎陡长倒伏 对稻田采取中期晒田，减少氮肥的吸收 5、植物激素 GA3显著促进茎的生长,三、植物生长的相关性 高等植物是各种器官组成的统一整体，各种器官虽然在形态结构及功能上不同，但它们的生长是既相互制约，又相互依赖、相互促进，这种现象称为植物生长相关性。 1、地上部分与地下部分生长的相关性 根对地上部分生长的促进作用 “根深叶茂” 地上部分生长所需要的水分和矿物质主要由根系供应 根部是全株的细胞分裂素合成中心 根系还能合成植物碱等含氮化合物 地上部分对根生长的促进作用 地下部分需要的糖类和维生素等由地上部分供应 相互抑制 根冠比（根重/茎叶重） 水分 缺水 充足 “旱长根，水长苗” 光照 增强 减弱 温度 升高 降低 根生长最适温度略低于茎叶 矿质元素 N多 P、K多,2、主茎和分枝的相关性 植物顶端在生长上占有优势并抑制侧枝或侧根生长 去除主茎后则会促进侧枝生长 3、营养生长和生殖生长的相关 营养器官和生殖器官生长基本上统一 营养器官生长过旺，影响生殖器官生长 前期肥水过多，茎叶陡长，延缓幼穗分化，增加空瘪粒 后期肥水过多，造成贪青晚熟 生殖器官生长影响营养器官生长 疏花、疏果，营养上收支平衡，年年丰产,第五节 植物的运动,向性运动(Tropic Movement)：由光、重力等外界刺激而产生，它的运动方向取决于外界的刺激方向。 感性运动(Nastic Movement) ：由外界刺激（如光暗转变、触摸等）或内部时间机制而引起的，外界刺激方向不能决定运动方向。,一、向性运动 步骤：感受、传导、反应 1、向光性 向光性(Phototropism)：植物随光的方向而弯曲的能力，分为正向光性、负向光性、横向光性。 光受体：向光素 ；蓝光反应 组织不均等生长的原因 生长素分布不均匀 侧向运输，向背光一侧移动 抑制物质分布不均匀,2、向重力性 向重力性(Gravitropism)：植物在重力影响下，保持一定方向生长的特性。 正向重力性(Positive Gravitropism)：顺着重力方向向下生长，如根。 负向重力性(Negative Gravitropism)：背离重力方向向上生长，如茎。 横向重力性(Diagravitropism)：水平方向生长，如地下茎。,感受重力的细胞器 平衡石（Statolith） 植物的平衡石淀粉体(Amyloplast)：一个细胞内有412个淀粉体，每个淀粉体外有一层膜，内有18个淀粉粒 根部平衡石位于根冠，茎部平衡石位于淀粉鞘 细胞感受重力后引起不均匀生长 Ca2+在向重力性反应中起着重要的作用 抑制物不均匀分布 向重力性的机理,植物不同部分对IAA的敏感度是不同的（根芽茎，根最敏感），因此根和胚芽鞘横放时，前者向下弯曲，而后者向上弯曲,3、向化性 向化性(Chemotropism)：由某些化学物质在植物周围分布不平均引起的生长。 水稻深层施肥 种植香蕉 以肥引芽 4、向水性 向水性(Hydrotropism)：当土壤中水分分布不均匀时，根趋向较湿的地方生长的特性。,二、感性运动 生长性运动(Growth Movement)：不可逆的细胞伸长，如偏上性运动。 紧张性运动(Turgor Movemnet)：由叶枕膨压变化产生，是可逆性变化，如叶片感夜运动。 1、偏上性和偏下性 偏上性(Epinasty)：叶片、花瓣或其他器官的上部生长比下部快，于是向下弯