生长生理的状况和关键.ppt

,植物生长（ plant growth）: 植物在体积和重量上的不可逆增加过程。是由细胞分裂、细胞伸长以及原生质体、细胞壁的增长引起的。,第一节 种子的萌发 ,2、种子生活力,3、种子活力,种子寿命分类,在自然状态下种子的寿命差异很大。 1）短命种子：寿命在几小时至几周。例如杨、柳、榆、栎、可可属、椰子属、茶属种子等。 2) 中命种子：寿命在几年至几十年。水稻、小麦、大麦、大豆、菜豆的种子寿命为2年;玉米2-3年;油菜3年;蚕豆、绿豆、豇豆、紫云英5-11年。 3) 长命种子：寿命在几十年以上。印度莲子(Nelumbo nucifera Gaertn.) 1040210年。 高温高湿下寿命较短，低温干燥下寿命较长。,二、影响种子萌发的外界条件 ,1、足够的水分 吸水是种子萌发的第一步： （1）水分使种皮膨胀软化，氧易透过种皮，增加胚的呼吸，胚根易突破种皮 （2）水分使原生质从凝胶态转变为溶胶态，代谢水平提高。 淀粉种子吸水30-70%（如禾谷类）;蛋白质种子吸水110%以上（如豆类）。吸水速度与温度有关。,4、光 有的种子萌发需光,需光种子：光下才能萌发的种子， 如莴苣、烟草、多数杂草种子。 需暗种子：光抑制种子萌发，如 茄子、番茄、瓜类种子。 对光不敏感种子：有光无光都可 萌发， 如大多数农作物种子。,三、种子萌发时的生理生化变化 ,2、呼吸作用的变化,在吸水的第一和第二阶段，CO2的产生大大超过O2的消耗 无氧呼吸；吸水的第三阶段，O2的消耗大于CO2的释放 有氧呼吸。大量产生ATP，如小麦吸水30分钟，ATP增加5倍。,3、酶的变化,4、贮藏物质的动员,蛋白质 新的氨基酸 N 酰胺等 CO2 有机酸 幼苗 细胞壁物质 糖类 重建 膜 脂类 运输 贮藏物质 脂肪 乙醛酸循环 淀粉 糖类 蔗糖 种子 有机酸 CO2 分解 Pr aa N 酰胺、其它氮素 运输化合物,第二节 细胞的生长和分化,植物的生长是以细胞的生长为基础 通过细胞分裂增加细胞数目，通过细胞伸长增加细胞的体积，通过细胞分化形成不同的组织和器官。 细胞的生长和分化分三个時期： 细胞分裂期、细胞伸长期、细胞分化期,3、影响细胞分化的因素,2、植物激素 CTK/IAA比值：高，芽；低，根；中等，不分化。 乙烯也能促进根的形成，高浓度的GA则抑制根的形成。 IAA/GA比值高木质部；低韧皮部。 3、光照,四、组织培养,意义：可以研究外植体在不受其它部分干扰的情况下的生长和分化规律；可用各种培养条件影响外植体的生长和分化，以解决理论上和生产上的问题。 优点：1、取材少 2、人为控制条件 3、周期短 4、管理方便 ，利于自动化。,（二）、意义与优点,脱分化,再分化,（四）培养基的成分,1、无机营养物：大量元素和微量元素 2、碳源：蔗糖，维持细胞的渗透压 3、维生素：B1(必需)， B6 、烟酸、肌醇 (对生长起促进作用) 4、生长调节物质：2，4-D，NAA，KT等 5、有机附加物：Gly、酵母汁、椰子乳、水解乳蛋白等。,凝固剂：琼脂 0.6-1.0% ； pH5-6 ; 灭菌: 压力0.8-0.9 Kg.cm-2, 15-20分钟 培养温度：24-28；有的要求昼夜温差，如花、果实，昼温23-25，夜温15-17 光照：1000-3000Lx 注意通气,其它条件 ：,第三节 植物的生长 ,一、植物生长的周期性 （一）生长大周期 生长大周期（grand period growth）：植物在不同生育时期的生长速率表现出慢快慢的变化规律，呈现“S”型的生长曲线。,（二）植物生长的温周期性,（三）植物生长的季节周期性,季节周期性：植物的生长在一年四季中发生规律性的变化。 原因：植物生长受外界因素（光、温、水等）的影响不同。 如年轮的形成 植物生长的季节周期性是植物对环境周期性变化的适应。,二、植物生长的相关性 ,(2).生殖器官的生长抑制营养器官的生长。,如: 一次性开花植物 水稻、竹子 果树的大小年现象。 在生产上，利用营养生长与生殖生长的相关性制定相应措施。,三、外界条件对植物生长的影响,（二）水分对植物生长的影响 植物体缺水时，细胞分裂和细胞伸长都受到影响，但细胞伸长对缺水更敏感（干根湿苗）。 如小麦、水稻的抽穗，主要是穗下节间的伸长，此期严重缺水，穗子抽不出或不完全抽出。 土壤水足，叶片大而薄；缺水，叶小而厚。,2、光质对植物生长的影响 红光、蓝紫光抑制植物生长,紫外光抑制作用更明显。 原因：红光增加细胞质 Ca2+，活化CaM，分泌Ca2+到细胞壁，细胞伸长受到抑制。,第四节 光形态建成与光受体 ,光可以能量的方式影响植物的生长发育光合作用；也可以以信号的方式影响植物的生长发育光形态建成。光形态建成是低能反应，所需能量比光补偿点低10个数量级。 植体内接受光信号的受体是光敏色素（phy)、隐花色素、紫外光B受体（ UV-B受体，280-320nm)。,一、光敏色素的发现和分布,1.发现,2. 分布 除真菌以外的低等和高等植物中,与膜系统结合,分布在脂膜、线粒体、叶绿体和内质网上。蛋白质丰富的分生组织含量高，黄化苗比绿苗含量高。 3. 光敏色素的性质 光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白，由蛋白质和生色团组成。生色团是一个开链的四个比咯环。生色团有两种形态，可相互转化。生色团具有独特的吸光特性。,已知有200多个反应受光敏色素调节 种子萌发 光周期 花诱导 叶脱落 性别表现 小叶运动 节间伸长 膜透性 弯钩张开 花色素形成 向光敏感性 块茎形成 偏上性生长 节律现象等,二、光敏色素的生理作用,1、膜假说解释快反应 光敏色素与膜结合，从而改变膜的透性。当发生光转换时，跨膜的离子流动和膜上酶的分布都会发生改变，影响代谢，经过一系列的生理生化变化，最终表现出形态建成的改变。 在光敏色素调节快速反应中，有胞内CaM的活化和Ca2+浓度的升高。,三、光敏色素的作用机理 ,接受红光后，Pfr型经过一系列过程，将信号转移到基因，活化或抑制某些特定基因，形成特定的mRNA，翻译成特定的蛋白质。 光敏色素调节基因的表达发生在转录水平。,2、基因调节假说解释慢反应,现已发现有60多种酶或蛋白质受光敏色素调节. (1).与光合有关的酶: RuBPCO 、 PEPC、捕光叶绿素结合蛋白等 (2).与核酸、蛋白质代谢有关的酶：核糖核酸酶、氨基酸活酶等 (3).与中间代谢和CaM调节的靶酶有关： 如NAD激酶、POD、NR、PGAld脱氢酶、脂肪氧化酶等 (4).与次生物质代谢有关的酶 如 PAL . (5).红光活化的Phy对基因表达的调控,是利用第二信使物质传递光信息。 如G-蛋白,一、向性运动,向光性：指植物随光的方向而弯曲的能力。 正向光性：地上部分 负向光性：某些根 横向光性：器官生长与光垂直 对向光性反应最有效的光是短波光，红光无效。,（一）向光性,1、生长素分布不均匀 植物的向光弯曲与生长素在向光面与背光面的不均匀分布有关。其原因是单侧光引起器官尖端不同部分产生电势差，向光的一侧带负电荷，背光的一侧带正电荷，吸引IAA-向背光侧移动，导致背光侧的IAA多，生长快，植物向光弯曲。 2、 抑制物质分布不均匀,植物产生向光性反应的原因：,（二）向重力性,向重力性：指植物在重力的影响下，保持一定方向生长的特性 正向重力性：根顺着重力方向向下生长 负向重力性：茎背离重力方向向上生长 横向重力性：地下茎水平方向生长,1、平衡石的作用 认为在根冠、胚芽鞘尖和茎的内皮层细胞中有比重较大的淀粉体分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。它总是移向与重力方向垂直的一边，对细胞质膜产生一种压力，这种压力就是被细胞感受的一种刺激，细胞感知后引起不均衡生长。,植物产生向重力性的原因：,2、 IAA、Ca2+的作用： 根横放时，平衡石下沉在细胞下侧内质网上，诱导内质网释放Ca2+到细胞质， Ca2+与CaM结合活化Ca泵和IAA泵，使根下侧积累较多的Ca和IAA，根上、下侧生长速度不一样，从而产生向重力性。 3、ABA的作用,（三）向化性 向化性：由于某些化学物质在植物体内外分布不均匀所引起的向性生长。,二、感性运动,（一）感夜性,感夜性：某些植物的叶子白天高挺张开，晚上合拢或下垂。 感夜运动是由光暗的变化引起的。感受光暗信号的色素是光敏色素。 偏上性：叶片或花瓣的上部生长比下部快，向下弯曲生长。 偏下性：叶片或花瓣的下部生长比上部快，向上弯曲生长。,三、生理钟,生理钟：指植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。 生理钟是植体内的一种测时机制，植物借助生理钟准确地进行测时过程。 ，以保证一些生