第十章 植物的生长生理.ppt

第十章植物营养生长生理 种子的萌发与休眠 细胞的生长与分化 植物的生长 植物的运动 思考题 重难点 向光性 向地性 第十章植物的营养生长生理 重 难点提示 3学时讲授种子萌发与休眠生理 种子萌发所需的条件 植物生长的相关性和周期性 植物的向光性和向重力性 一 种子萌发过程 三个阶段1吸胀 吸水 准备阶段 1 吸水的三个阶段急剧吸水 亲水膨胀 停止吸水 重新迅速吸水 渗透吸水 第一节种子的萌发与休眠 种子萌发吸水的临界值蛋白质种子 淀粉类种子 油料种子种子吸水的特点 种子鲜重增加量呈 快 慢 快 特点 呼吸作用变化 慢 稍快 无氧呼吸 快 酶变化 水解酶 蛋白酶由 活化 有机物的转变 分解 合成分解 运输 重建 合成 2 萌动 内部物质能量发生转化 为生理生化阶段 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 玉米种子的成分在萌发过程中的变化 3发芽破胸露白 胚根与种子等长 胚芽长度为种长的一半为发芽 足够的水分 适宜的温度 充足的氧气 二影响种子萌发的外部条件 干长根湿长芽热长根冷长芽有氧长根无氧长芽 经验露白后 莴苣种子照光处理发芽率 CK 黑暗 14R 红光 70R FR 远红光 6R FR R74R FR R FR6R FR R FR R76R FR R FR R FR7R FR R FR R FR R81 需光种子 需暗种子 光不敏感种子 光照 烟草 莴苣 胡萝卜 瓜类 茄子 番茄 三种子的休眠1类型 强迫休眠 缺乏外部条件生理休眠 种子成熟后 种胚未成熟2意义 物种保存 农业生产 冬青 银杏 华南五针松 雪松 4人工破除休眠的措施 消除种皮限制湿沙层积去除抑制物激素等 四种子的寿命按寿命长短分类 短命 中命 长命种子种子安全储藏条件 安全含水量 低温 干燥 缺氧五种子的老化 种子劣变 种子老化种子生活力的检测 细胞的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 第二节细胞的生长与分化 生长 代谢旺盛原生质特别是DNA大量合成细胞数目增加 一 细胞分裂期的生理 一 细胞体积的增大与液泡化 壁增长 二 生理生化变化 大量吸水 呼吸速率和有关酶活性加强 RNA DAN 蛋白质含量 壁成分 IAA和GA含量增加 同时IAA引起细胞壁酸化 微纤丝交织点破裂 胞壁松弛 增添新物质 细胞显著扩大 三 影响因素 水分 温度 O2 激素 二 细胞伸长期的生理 植物细胞壁中的微纤丝 D葡萄糖残基通过 1 4键连接 一 细胞的全能性 指植物体的每一个细胞都具有分化 发育和形成一个完整植株的潜在能力 细胞全能性是细胞分化的理论基础 而细胞分化是细胞全能性的具体表现 三细胞分化的生理 二 分化与极性 极性指细胞 组织 器官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 是植物分化和形态建成中的一个基本现象 主要表现在细胞质浓度的不一 细胞器数量的多少 核位置的偏向等方面 极性的建立会引发不均等分裂 使两个子细胞的大小和内含物不等 由此引起分裂细胞的分化 极性是分化的第一步 极性一旦建立难以逆转形成极性的机理 极性造成了细胞内物质 代谢物 蛋白质 激素 分布不均匀 建立起轴向 两极分化 因此细胞不均等分裂 如气孔发育 根毛形成 花粉管发育 三 细胞分化生理 细胞大小不再变化细胞壁加厚并发生变性 分化成不同细胞或组织 1位置效应 细胞所处的位置不同对细胞分化的命运有影响 改变细胞所处的位置可导致分化方向的改变 2化学物质 高糖浓度形成韧皮部3光照 黄化幼苗4激素 如IAA长根 四 影响分化的因素 一 营养器官的生长特性 一 茎的生长特性控制茎生长最重要的组织是顶端分生组织和近顶端分生组织 前者决定后者的活性 后者决定茎的生长速度 节间的伸长依赖节间分生组织 第三节植物营养器官生长 生长大周期与生长曲线1 生长大周期 个别器官或整株植物的整个生长过程中 都表现出 慢 快 慢 的规律 即开始时生长缓慢 以后逐渐加快 达到最高点 然后生长速率又减慢以致停止 生长大周期产生的原因 对于某一器官或组织来说 生长大周期与细胞生长的三个阶段有关 分裂期 伸长期 分化期 迟滞期细胞处于分裂时期和原生质体积累时期 生长比较缓慢 对数生长期 指数生长期 细胞体积随时间而呈对数增大 因为细胞合成的物质可以再合成更多的物质 细胞越多 生长越快 四个时期 2生长曲线 直线生长期生长继续以恒定速率 通常是最高速率 增加 衰老期生长速率下降 因为细胞成熟并开始衰老 玉米的生长曲线 顶端优势 顶芽抑制侧芽生长 二 根的生长特性 根的生长部位也有顶端分生组织 也具有生长大周期和顶端优势 即主根控制侧根的生长 根部能长出不定根 指生长在不是正常发生部位的根 三 叶的生长特性 叶在芽中形成 它由茎尖生长锥的叶原基发育而成 双子叶植物的叶子是全叶均匀生长 到一定时间即停止 单子叶植物的叶子生长是基生生长 所以叶子基部保持生长能力 一 温度生长最适温度协调最适温度 比上述温度低点生长的温周期现象 植物适应日高温和昼低温的现象 二影响营养器官生长的条件 长白山高山冻原生境 长白山龙胆 雪莲 间接作用 影响光合作用 促进生长 高能反应 光是光合作用的能源 光是叶绿素形成的条件 光合作用产物是生长的物质基础光饱和现象 光抑制现象 二 光照 1 光抑制茎的生长 蓝紫光 尤其紫外光 光对生长的直接作用 2 需光种子的萌发 3 日照时数影响植物生长与休眠 4 植物的向光性运动 5 光与成花诱导 高山上的树木为什么比平地生长的矮小 白芥幼苗在光下和黑暗中生长 直接影响 水分影响细胞的分裂与伸长 间接影响 影响各种代谢过程 三 水分 四 矿质营养氮肥影响茎和叶的生长 五 植物激素 GA3显著促进茎的生长 植物体各部分间互相制约与协调的现象 一 根与地上部的相关性相互促进 营养物 激素 糖类 含氮碱 CTK 维生素等 根深叶茂 育秧先育根 第四节植物生长的相关性 1 相互协调 物质供应 信息传递如合成根合成ABA 运输到地上部分 2 相互制约 物质竞争 相互抑制 根的干重或鲜重根冠比 地上部分的干重或鲜重 信号传导 ABA和乙酰胆碱 根产生 调节蒸腾 水长苗 旱长根 玉米的 蹲苗 主根与侧根 顶端优势 主轴顶端分生组织生长较快 顶芽的生长常常抑制侧芽生长的现象 原因 二 主茎与分枝的相关性 三 营养生长与生殖生长的相关性 1 依赖关系生殖器官生长所需的养料 大部分是由营养器官供应的 营养器官生长不好 生殖器官自然也不会好 2 对立关系营养器官生长过旺 会影响到生殖器官的形成和发育 生殖生长的进行会抑制营养生长 植物的运动 植物组织或器官在空间产生位置的移动现象 植物运动类型 向性运动感性运动 第五节植物的运动 1定义 由光 重力等外界刺激而产生 其运动方向取决于外界刺激方向 是由生长引起的不可逆运动类型 向光性 向重力性 向水性 向化性 都是生长性运动 一 向性运动 感受 感受外界刺激传导 将感受的刺激传递给向性发生的细胞反应 感受信息后 弯曲生长 3向性运动反应包括三个步骤 一 向光性 phototropism 指植物随光的方向而弯曲的能力 正向光性 器官生长方向朝向射来的光 地上部器官 负向光性 器官生长方向与射来的光相反 根 横向光性 器官生长方向与射来光垂直 叶片 向光性意义 利用最适宜位置来充分利用光能 如向日葵和棉花等随太阳的转动而运动 对向光性反应最有效的光 短波光 420 480nm 360 380nm 蓝光受体 向光素 红光无效植物感光部位 茎尖 芽鞘尖端 根尖 某些叶片或生长中茎 正向光性 负向光性 叶的镶嵌 横向光性 向光性反应的光受体 胡萝卜素和核黄素 1 生长素分布不均匀 Cholody Went模型 20年代 植物向光弯曲与生长素在向光面与背光面不均匀分布有关 原因 单侧光引起器官尖端不同部分产生电势差 向光侧带负电 背光侧带正电 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 80年代 气相 质谱等物理化学法 单侧光 黄化燕麦芽鞘 向日葵下胚轴和萝卜下胚轴都会向光弯曲 两侧IAA含量无不同 发现生长抑制物 向光侧多于背光侧 植物产生向光性反应的原因 1 生长素学说 玉米胚芽鞘实验 尖端1 2mm处产生IAA 5mm处是对光敏感和侧向运输的地方 单侧光下 IAA横向运输 较多分布于顶端背光一侧 而后运到伸长区 刺激背光侧生长 芽鞘向光弯曲 生长素分布不均匀 单侧光引起玉米胚芽鞘IAA侧向再分配 2 生长抑制物质学说 生长抑制物分布不均匀 IAA差别不大 向光侧抑制物多于背光侧 二 向重力性 gravitropism 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 指植物在重力影响下 保持一定方向生长的特性 根冠是感受重力的部位 感受重力的细胞器 如淀粉粒 常称平衡石 statolith 它们的沉积常与感受重力的变化呈正相关 玉米根正向重力性生长 淀粉体分布在根尖细胞底部 1 平衡石的作用在根冠 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 植物产生向重力性的原因 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 根的负向光性拍摄 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 根 向化现象 朝向肥料较多的土壤生长 水稻深层施肥目的之一 使稻根向深处生长 分布广 吸收更多养分 种香蕉时 以肥引芽 把肥料施在人们希望它长苗的空旷地方 调整香蕉植株分布均匀目的 三 向化性 chemotropism 四 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 没有一定方向的外界刺激 如光暗转变 触摸 温度变化 或由于内部时间机制而引起的运动 外界刺激方向不能决定运动方向 二感性运动 一 偏上性和偏下性 二 感夜性 三 感热性 四 感震性 一 偏上性 epinasty 和偏下性 hyponasty 生长偏上性生长 在形态上或生理上具有正反面的植物器官 叶和侧枝等 的向上生长 向轴侧 快于向下 背轴侧 生长 而显示向上凸出的弯曲 与此相反的现象称为偏下性生长 背腹两侧的生长素数量不同 因此引起生长不均匀 生长素 乙烯 番茄叶片偏上性生长赤霉素 偏下性生长 原因 二 感夜性 nyctinasty 感夜性植物有 豆科类植物 如大豆 花生 合欢等的叶子 或小叶 白天高挺张开 晚上合拢或下垂 蒲公英花序 晚闭 白放 烟草 紫莱莉花 晚放 白闭 由于昼夜光暗变化引起 叶和花 的运动 感受光暗信号色素 光敏色素 产生可能原因 白天 叶合成许多生长素 运到叶柄下半侧 K 和CI 也运到生长素浓度高的地方 水分就进入叶枕 细胞膨胀 导致叶片高挺 晚上 生长素运输量减少 进行相反反应 叶片就下垂 感夜性和感热性均是由IAA分布不均