生长生理的状况和关键.ppt

,植物生长（plantgrowth）: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(NelumbonuciferaGaertn.)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PraaN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0.8-0.9Kg.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（grandperiodgrowth）：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。，以保证一些生理活动按