影响植物生理的外界因素.doc

影响植物生理的外界因素：水分吸收：1土壤中的可用水分2土壤通气状况3土壤温度4土壤溶液浓度矿质元素的吸收：1温度：在一定范围内，随着温度的升高而增快，呼吸速率加强，主动吸收强。高温使酶钝化，影响根部代谢，使细胞透性增大，矿质元素被动外流；低温代谢弱。主动吸收慢，细胞质粘性增大，离子进入困难。2通气状况：在一定范围内，氧气越多越好。3溶液浓度：在外界溶液浓度较低时，溶液浓度增加吸收多。但是，当外界溶液浓度再增高时，离子吸收速率与溶液浓度便无紧密关系。4氢离子浓度：一般作物最适宜pH是5.6-6.5，影响矿质元素的溶解性以及土壤微生物的活动。呼吸作用：1温度：温度对呼吸速率的影响是很明显的,温度之所以能影响呼吸速率主要是影响呼吸酶的活性。H2O：水对新鲜植物组织的呼吸影响不大，但植物组织在失水萎蔫时，呼吸会上升。水对植物干燥种子的呼吸速率影响极大，水分上升，呼吸大大提高。O2：氧气是植物进行正常呼吸的必要因子 CO2： 二氧化碳是呼吸作用的最终产物。当外界 CO2浓度增高时,呼吸速率便会减慢 机械损伤和刺激：机械损伤会显著加快组织的呼吸速率，机械刺激也会引起叶片的呼吸速率发生短时间的波动。光合作用：外界条件1光照：随光照强度的增减而增减2CO2：光合作用的原材料3温度：直接影响酶活性10-35正常进行光合作用，其中以25-30最为适宜，35之后就开始下降，40-50完全停止。高温时破坏叶绿体和细胞质的结构，是叶绿体酶钝化，同时，暗呼吸和光呼吸加强，光合速率降低。4矿质元素：直接或间接的影响光合速率。5水分：水分缺乏间接的影响光和速率的下降6光合速率的日变化：在温暖的日子了，水分充足，光照为主要因素，光和过程一般与太阳辐射进程符合。内因：1不同部位：由于叶绿素具有接受和转换光能的作用，所以，凡是绿色的具有叶绿素的部位都能进行光合作用。在一定范围内，叶绿素含量越多，光合作用越强。最幼嫩的叶片光合速率低，随着长大就增强，衰老的时候低；2不同生育期：营养生长期最强，生长末期下降，群体光和量不仅决定于单位也面积的光合速率，受总叶面积及群体结构的影响。蒸腾作用：概念：过其表面(主要指叶片)使水分以气体状态从体内散失到体外的现象.意义：1蒸腾作用是水分吸收与运转的动力2蒸腾作用促进木质部汁液中物质的运输3腾作用降低叶片的温度4作用有利于气体的交换蒸腾作用的部位：（一）部位 1、植物幼小时，地面以上的全部表面 2皮孔蒸腾 高大木本植物，约占全部蒸腾的0.1% 3、叶片蒸腾（1）角质蒸腾 约占全部蒸腾的5%10%（2）气孔蒸腾 主要方式90-95%影响蒸腾作用的因素： 扩散力 蒸腾速率 = 扩散阻力 气孔下腔蒸气压-大气蒸气压 = 气孔阻力 + 扩散层阻力(一) 内部因素对蒸腾作用的影响 气孔频度(stomatal frequency)(叶片的气孔数/cm2)，气孔频度大且气孔大时，蒸腾较强；反之则阻力大，蒸腾较弱。气孔开度。气孔具特殊结构，如气孔下陷，气孔外有许多表皮毛状体(trichome)，更增大了阻力，蒸腾更慢。叶片水分状况，CO2 和离子（特别是钾离子含量），ABA等叶面积和叶片内部面积大小也影响蒸腾速率。移栽树木及其它苗时剪去部分叶片。 (二) 外界条件对蒸腾作用的影响 蒸腾速率大小决定于叶内外的蒸汽压差大小，所以凡是影响叶内外蒸汽压差的外界条件，都会影响蒸腾作用。 1、光照。 光照是影响蒸腾作用的最主要外界条件。光照促使气孔开放。另外光照通过提高气温和叶温，增加叶内外的蒸汽压梯度，减小气孔阻力，加快蒸腾速率。 2、空气湿度。空气相对湿度低，蒸腾大，因叶内外蒸汽压差大。但当空气相对湿度增大时，空气蒸汽压增大，叶内外蒸汽压差就变小，蒸腾下降。但大气相对湿度太低，引起气孔关闭，蒸腾反而又下降。 3、温度。在一定范围内，温度升高使水分子从细胞表面蒸发以及水蒸气分子通过气孔的扩散过程都加速，促进了蒸腾作用。温度过高，叶片失水过多，气孔关闭，蒸腾下降，4、风。 风对蒸腾的影响比较复杂。微风促进蒸腾作用。因为风能将气孔外边的水蒸气吹走，使扩散层变薄甚至消失，外部扩散阻力减小，蒸腾加快。但强风可能由于机械压力导致保卫细胞失水而使气孔关闭，同时强风也降低叶温，内部阻力增大，因而降低蒸腾。5、其他影响根系吸水的因素也影响蒸腾作用。 蒸腾作用的昼夜变化是由外界条件所决定的。在天气晴朗、气温不太高、水分供应充分的日子里，随着太阳的升起，气孔渐渐张大；同时温度增高，叶内外蒸汽压差变大，蒸腾渐快，在中午12时到下午1-2时达到高峰，而后随着太阳的西落而蒸腾下降，以至接近停止。但在云量变化造成光照变化无常的天气下，蒸腾变化则无规律。蒸腾作用受外界条件综合影响，其中以光照为主要因素，一般蒸腾速率的周期性变化与光强日变化基本一致。简述植物的地下部分和地上部分的相关性，主茎与分枝的相关性，营养生长与生殖生长有何相关。植物的地下部分和地上部分的相关性：1、相互依赖 有机营养物质和植物激素的交流 。“根深叶茂” 、“本固枝荣”，根供给地上部生长所需的水分、矿物质、少量有机物、CTK和生物碱等。而地上部供给根生长所需的糖类、维生素、生长素等。2、 相互制约 对水分、营养的争夺。根冠协调与否的指标是根冠比（R/T）。影响根冠比的因素：（1）水分 （2）矿物质 N多，R/T ； 缺N，R/T上升P、K充足， R/T上升（3）温度 较低温度时，R/T上升（4）光强 强光照，加速蒸腾，地上部生长受抑制，R/T 在农业生产上，可用水肥措施、修剪、生长调节剂等来调控作物的根冠比，促进收获器官的生长。营养生长与生殖生长有何相关：1、相互依赖：营养生长是生殖生长的物质基础；而生殖过程中产生的激素类物质又作用于营养生长。2、相互制约：(1).营养器官生长过旺，消耗较多养分，影响生殖器官的生长。(2).生殖器官的生长抑制营养器官的生长主茎与分枝的相关性顶端优势 植物主茎顶芽生长快，侧芽生长慢甚至不明发的现象称为顶端优势。顶端优势与生长素有关。但生长素不是调节顶端优势的唯一因子，细胞分裂素对生长素有拮抗作用，细胞分裂素有解除侧芽抑制的作用。植物的抗性生理：抗冷性、抗冻性、抗热性、抗旱性、抗涝性、抗盐性、抗病性(1) 植物耐盐的生理基础 植物的耐盐性是指植物通过生理或代谢过程来适应细胞内的高盐环境，主要表现在：耐渗透胁迫 通过细胞的渗透调节以适应由盐渍而产生的水分逆境。植物耐盐的主要机理是盐分在细胞内的区域化分配，盐分在液泡中积累可降低其对功能细胞器的伤害。有的植物将吸收的盐分离子积累在液泡里。植物也可通过合成可溶性糖、甜菜碱、脯氨酸等渗透物质，来降低细胞渗透势和水势，从而防止细胞脱水。营养元素平衡 有些植物在盐渍时能增加K+的吸收，有的蓝绿藻能随Na+供应的增加而加大对N的吸收，它们在盐胁迫下能较好地保持营养元素的平衡。代谢稳定 在较高盐浓度中某些植物仍能保持酶活性的稳定，维持正常的代谢。抗盐的植物表现在高盐下往往抑制某些酶的活性，而活化另一些酶，特别是水解酶活性。与盐结合 通过代谢产物与盐类结合，减少离子对原生质的破坏作用，如抗盐植物中广泛存在的清蛋白，它可以提高亲水胶体对盐类凝固作用的抵抗力，避免原生质受电解质影响而凝固。(2) 提高植物抗盐性的途径有：选育抗盐性较强的作物品种 播种前以一定浓度盐溶液浸种 用植物激素处理植株 5. 五大类激素的生理作用。 生长素与赤霉素 1）IAA与GA的促进作用 生长素与赤霉素彼此有增效作用。用10-4M的GA3和10-5M的IAA顺序处理矮生豌豆茎切段时, 其伸长幅度比单用一种激素处理时要大得多。见图6-33。 2）IAA与GA的拮抗作用 在黄瓜性别分化上的IAA促进黄瓜雌花分化,GA3促进其雄花分化。如IAA处理过的黄瓜秧,再用GA3处理则IAA作用可被抵消,反之亦然。 生长素与细胞分裂素 1）IAA与CTK的促进作用 IAA使CTK的作用持续时间能延长，CTK能加强IAA的极性运输。CTK和IAA比例变化可有效控制愈伤组织分化为芽、茎和叶和根。2）IAA与CTK的拮抗作用 CTK促进双子叶植物侧芽发育, 而IAA则是抑制侧芽发育。在控制顶端优势中CTK/IAA高比例有利侧芽发育。而低比例的CTK/IAA有利于顶端优势的保持。但激动素、玉米素和苄基嘌呤等能抑制生长素的促进作用。图6-34所示。生长素与乙烯 1） IAA对乙烯的促进作用 生长素和所有人工合成生长素都能提高乙烯的产量。生长素在10-7M以下无反应, 阀值是10-6M。此后乙烯生成速度随生长素浓度增高而增高, 乙烯产量峰值约出现在10-5 10-4M之间, 然后下降到生长素浓度达10-3M为止。当生长素浓度达10-6M(阀值), 伸长生长下降, 此时正是组织内开始诱导乙烯生成,并迅速上升, 如此时IAA浓度持续增高,乙烯大量生成达高峰值(图6-35)。 2）乙烯对IAA的抑制作用 1、抑制IAA合成。乙烯增多提高组织内部IAA氧化酶活性, 进而使IAA促进伸长的作用被抑制。 2、乙烯影响生长素运输的效应。 (图6-36)。 GA与ABA的拮抗作用 ABA能抑制CA3促进枝、叶伸长的作用；ABA能抑制GA3诱导大麦种子内-淀粉酶的生成，从而抑制GA促进种子萌发。GA3可打破芽或种子休眠, 而ABA则是促进休眠。 (1)生长素的生理作用 促进生长，促进插条不定根的形成，如发根素的主要成分就是荼乙酸；对养分有调运作用，可诱导无籽果实；其它生理作用如:引起顶端优势、促进菠萝开花、诱导雌花分化等。(2)赤霉素的生理作用 促进茎的伸长生长， 诱导开花；打破休眠，用2mgL-1的GA处理休眠状态的马铃薯能使其很快发芽；促进雄花分化，GA处理使雌雄异花同株的植物多开雄花；诱导单性结实等。(3)细胞分裂素的生理作用 促进细胞分裂，主要是对细胞质的分裂起作用；促进芽的分化；促进细胞扩大；促进侧芽发育，消除顶端优势；延缓器官衰老，可用来处理水果和鲜花等以保鲜保绿，防止落果；打破种子休眠，可代替光照打破需光种子的休眠。(4)脱落酸的生理作用 促进休眠；促进气孔关闭；抑制生长，该抑制效应是可逆的；促进脱落；增加抗逆性，ABA有应激激素之称。(5)乙烯的生理作用 改变生长习性，引起植株表现出特有的三重反应和偏上生长；促进成熟，有催熟激素之称；促进脱落，它是控制叶片脱落的主要激素；促进开花和雌花分化；诱导插枝不定根的形成，打破种子和芽的休眠，诱导次生物质的分泌。6.种子的生理：吸水、休眠。1）种子吸水：种子只有吸收了足够的水分以后,各种与萌发有关的生理生化作用才能逐渐开始。这是因为水分可使种皮变软，使胚根易突破种皮,氧气透入而增强胚的呼吸,同时也水分可使原生质由凝胶转化为溶胶状态,使酶活性提高,为呼吸、物质转化、运输等一系列代谢活动提供基本条件;促进不溶性的大分子化合物转化为可溶性的低分子化合物,供胚萌发生长之用;使种子内贮藏的植物激素由束缚型转化为游离型,调节胚的生长。 各种不同的农作物种子,在萌发过程中吸水量不同。种子吸水速率与种子内贮藏物质的种类、土壤含水量、土壤溶液浓度以及环境温度的影响。通常,土壤含水量充足,土壤溶液浓度较低,环境温度较高,均能促进种子吸水。种子吸水过程：第一阶段是急剧吸水的物理过程(鲜重增加),称吸胀作用。由于这个阶段的吸水主要依赖种子的衬质势,因此不论是否休眠,是否具生命力,均能进行吸水。其吸水量决定于种子的成分,而吸水速率与种皮的结构和组成成份有关,种皮致密富含蜡质、脂质的种子吸水慢。凡富含蛋白质的种子,其吸胀能力较大,如豆类种子的吸水率大于禾谷类种子,第二阶段是种子吸水停滞期。虽然种子不再吸水,但内部一些酶开始形成或活化，进行着剧烈的物质转化,为萌发的形态变化作好准备。第二阶段时间的长短取决于种子的种类(如菜豆只要4小时,豌豆要1天),也与温度有关。第三阶段使胚根细胞伸长,胚根在形态上突破种皮而伸出,俗称露白,此阶段由于生理生化变化及生长的需要,种子吸水再度上升,鲜重又明显升高,但干重实际是在不断下降。对于休眠种子或死种子却停留在第二阶段的状态2）种子休眠的概念，引起种子休眠的原因有哪些？如何解除休眠？种子休眠：通常情况下是指成熟的植物种子即使在适宜的外界环境条件仍不能萌发称种子休眠(dormancy),这种种子生长的停顿往往起因于内部的生理抑制或种皮的障碍,故又称为生理休眠(physiologycal dormancy)。(1)种子休眠的原因胚未成熟 胚若在种子发育过程未能成熟，必须通过后熟作用才能发芽。 种皮（果皮）的限制 种皮（果皮）太坚硬或不透气，阻碍胚的生长，使种子呈现休眠状态。 抑制物的存在 果实或种子里存在着氰氢酸、氨、乙烯、水杨酸、香豆素和脱落酸等物质，抑制种子萌发。 (2)解除休眠方法主要有： 机械破损 有坚硬种皮的种子，用沙子与种子摩擦，切伤种皮或者去除种皮，可以促进萌发。清水漂洗 播种前将种子浸泡在水中，反复漂洗，让种子外壳中的萌发抑制物渗透出来，能够提高发芽率。层积处理 在层积处理期间种子中的抑制物质含量下降，而GA和CTK的含量增加，这会促进胚的后熟，从而促进萌发。温水处理 某些种子经日晒和用3540的温水处理，可增加透性，提高萌发率。化学处理 如酒精、甘油和浓硫酸等可提高种皮透性，过氧化氢由于能给种子提供氧气，促进呼吸，因而也能提高萌发率。激素处理 多种植物生长物质特别是GA能打破种子休眠，促进种子萌发。光照处理 需光种子吸胀后照光可解除休眠，诱导发芽。物理方法 如X-射线、超声波、高低频电流、电磁场等处理种子，也有破除休眠的作用。7. 为什么说光敏色素参与了植物的成花诱导过程？它与植物成花之间有什么关系？用不同波长的光间断暗期的试验表明，无论是抑制短日植物开花，还是促进长日植物开花，都是以600660nm波长的红光最有效；且红光促进开花的效应可被远红光逆转。这表明光敏色素参与了成花反应，光的信号是由光敏色素接受的。光敏色素有两种可以互相转化的形式：吸收红光的Pr型和吸收远红光的Pfr型。Pr是生理钝化型，Pfr是生理活化型。照射白光或红光后， Pr型转化为Pfr型；照射远红光后，Pfr型转化为Pr型。光敏色素对成花的作用与Pr和Pfr的可逆转化有关，成花作用不是决定于Pr和Pfr的绝对量，而是受Pfr/Pr比值的影响。低的Pfr/Pr比值有利短日植物成花，而相对高的Pfr/Pr比值有利长日植物成花，而相对高的Pfr/Pr比值有利长日植物成花8. 光对植物的生长有何影响，如何提高光能利用率？1）光强对植物生长的影响 间接作用（1）光合作用合成的有机物是植物生长的物质基础。（2）光合作用转化的化学能是植物生长的能量来源。（3）加速蒸腾，促进有机物运输。直接作用：（1）、光抑制茎的生长 a、光照使自由IAA转变为结合态IAA。 b、光照提高IAA氧化E 活性，加速IAA的分解。（2）、光抑制多种作物根的生长光可能促进根内形成ABA，或增加ABA活性。（3）、光形态建成 (光控制植物生长、发育与分化的过程) 如黄化现象,红光下，Pfr水平高，不黄化；暗中Pfr转变为Pr，植物黄化。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。高山上的树木为什么比平地生长的矮小？a、高山上云雾稀薄，光照较强，强光特别是紫外光抑制植物生长b、高山上水分较少；土壤较贫瘠；气温较低；且风力较大，这些因素不利于树木纵向生长。3）影响光能利用率的因素，如何提高光能利用率？影响光能利用率的因素：外界条件：光照、温度、矿质元素、水分、光合速率的日变化。内部因