植物生长和发育PPT课件

.,1,植物生长和发育,褚建君生命科学技术学院,ThePlantBodyRegulationofPlantGrowthPlantResponsestoEnvironmentalChallenges,.,2,一、植物体,被子植物在营养生长时期，其植株可以区分为根、茎、叶等部分。这些部分共同担负着植物体的营养生长活动，是被子植物的营养器官（vegetativeorgan）。被子植物营养生长到了一定阶段，便会进入生殖生长，开花结果。花、果实和种子就是植物的生殖器官（reproductionorgan）。,.,3,胚embryo,由受精卵（合子）发育而成的新一代植物体的雏型（即原始体）。是种子的最重要的组成部分。,.,4,1、根,根（root）是植物在长期适应陆生生活过程中发展起来的器官，构成植物体的地下部分。根的主要功能是固定植株，并从土壤中吸收水分、矿质营养和氮素，供植物生活所利用。根还具有生物合成的功能，至少有十余种氨基酸以及植物碱、有机氮等有机物是在根内合成的。此外，有些植物的根容易发生不定芽而萌发为新枝，因而具有营养繁殖的功能。,.,5,定根与不定根,定根normalroot：发生于特定位置的主根与侧根。胚根、主根（初生根primaryroot）；侧根lateralroot(次生根secondaryroot)，一级、二级。不定根adventitiousroot。也可产生侧根。,.,6,1.1根尖的形态与结构,.,7,成熟区,伸长区,分生区,根冠,成熟区及横切面部分,根的初生结构,根尖的形态结构,有一些分裂活动弱甚至不分裂的细胞，形成一个近于半圆的区域，称之为不活动中心。可能是产生激素的场所,.,8,1.2双子叶植物根的初生结构,表皮、皮层、中柱、（髓）,棉花根横切面,示初生结构,原生木质部的束数是相对稳定的。如油菜、烟草、马铃薯、萝卜、番茄的主根有二束原生木质部，称为二原型（diarch）。豌豆、紫云英的主根为三原型（triarch），棉花、花生、向日葵、南瓜的主根为四原型（tetrarch），梨、苹果为五原型。,.,9,1.3双子叶植物根的次生生长,大多数双子叶植物的主根和较大的侧根在完成了初生生长之后，由于形成层的发生活动，不断产生次生维管组织和周皮，使根的直径增粗。这种生长过程称为次生生长（secondarygrowth）。形成层有两种，即维管形成层（vascularcambium）和木栓形成层（phellogen或corkcambium）。,.,10,双子叶植物根的次生生长,棉花老根横切面,示次生结构,.,11,1.4禾本科植物根的解剖结构特点,禾本科植物属于单子叶植物，其根的基本结构与双子叶植物类似，也可分为表皮、皮层和中柱三个基本部分。但各部分的结构却有其特点，特别是没有维管形成层和木栓形成层，不能进行次生生长。,.,12,水稻根的解剖结构,幼根,老根,.,13,1.5侧根的发生,内起源。主根中一定部位的中柱鞘细胞脱分化；平周分裂，形成内外2层细胞，后者再分裂1次；这3层细胞就是侧根的原分生组织；以后各个方向分裂，形成侧根原基。二原型；三、四原型；多原型,.,14,上胚轴和胚芽向上发展为地上部分的茎和叶。茎是植物体内物质输导的主要通道。根部从土壤中吸收的水分、矿质元素以及在根中合成或储藏的有机物，要通过茎输送到地上各部；叶进行光合作用产生的有机物，也要通过茎输送到体内各部分被利用或储藏。茎也有储藏和繁殖功能。此外，绿色幼茎还能进行光合作用。,2、茎Stem,.,15,2.1茎的基本形态,大多数植物的茎是辐射对称的圆柱体。这种形状最适宜于担负支持、输导的功能。有的植物茎外形发生变化，如马铃薯和莎草科植物的茎为三棱、益母草、薄荷等唇形科植物的茎为四棱，芹菜的茎为多棱，这对加强支持作用有适应意义。枝条：带叶和芽的茎。,胡桃枝条的外形,.,16,2.2芽,芽（bud）：是未发育的枝或花和花序的原始体。定芽（顶芽、侧芽）、不定芽；叶芽、花芽、混合芽；裸芽、鳞芽；活动芽、休眠芽。,.,17,2.3双子叶植物茎的初生结构,表皮：为初生保护组织。细胞的外壁角化，形成角质层。表皮上有少数气孔分布，有的植物还有表皮毛。皮层：常有成束或相连成片的厚角组织分布，这可加强幼茎的支持作用。中柱：由维管束、髓和髓射线等组成。大多数植物的幼茎没有中柱鞘，或不明显。,花生幼茎横切面，示初生结构,.,18,2.4双子叶植物茎的次生结构,维管形成层的发生与活动,花生老茎横切面，示次生结构1.束间形成层的发生；2.次生结构的形成,.,19,双子叶植物茎的次生结构,木栓形成层的发生和活动,花生老茎横切面，示次生结构,双子叶植物茎木栓形成层横切面,.,20,2.5禾本科植物茎解剖结构的特点,禾本科植物的茎有明显的节与节间的区分。大多数种类的节间其中央部分萎缩，形成中空的秆，但也有实心的情况。它们共同的特点是维管束散生分布，没有皮层和中柱的界限，只能划分为表皮、基本组织和维管束三个基本的组织系统。,水稻茎横切面1.横切面轮廓图；2.横切面的部分放大；3.一个维管束的放大。,.,21,3、叶,来源于胚芽的叶原基，充分发展了适应光合作用、蒸腾作用的形态和结构。发育成熟的叶分为叶柄、叶片和托叶三部分。如桃、棉花的叶。三部分均具有的叶叫完全叶（completeleaf）；缺少任何一部分或两部分的叶叫不完全叶（incompleteleaf）。,.,22,3.1叶的组成,双子叶植物的完全叶,.,23,单子叶植物的叶,.,24,叶柄,叶柄连接叶片与茎，它的功能是支持叶片，并且是物质运输的通道。叶柄的内部结构多呈两侧对称状，表皮位于最外层，表皮内方常有厚角组织，薄壁组织含有少量叶绿体，维管束1至多束，排列呈弧形，分布于薄壁组织中。,.,25,3.2双子叶植物叶片的结构,双子叶植物的叶片多具有腹面（近轴面）和背面（远轴面）之分，腹面直接接受阳光照射，背面背光，内部结构相应存在差异。叶片的结构分为表皮、叶肉（mesophyll）和叶脉（vein）三部分。,表皮:蚕豆曼陀罗,.,26,表皮,表皮细胞气孔器：数目（下表皮100-300/mm）排水器：水孔通水组织（连管胞分子），吐水附属物：表皮毛、鳞片、腺体,吐水现象,胡颓子,.,27,叶肉,.,28,叶脉,主脉和较大的侧脉有一或几个埋于基本组织中的维管束，木质部位于近腹面，韧皮部位于近背面，中间有活动极微弱的形成层。维管束的周围具有含叶绿体少的薄壁组织，上下表皮内方还有厚角组织或厚壁组织起机械支持作用，机械组织在背面尤为发达，故使主脉和较大侧脉在远轴面向外隆起。,.,29,叶脉愈分枝结构愈简单，形成层消失，机械组织渐少至消失，维管组织的形成分子种类和数量减少，维管束外围形成一或几层排列紧密的细胞，称为维管束鞘,细脉与脉梢（a）（c）梨属叶细脉；（a）,（b）；（c）至脉稍的横切面结构，示其梯度变化；（d）脉梢的纵切面,.,30,四、花的组成,一朵完整的花由五部分组成，即花梗（pedicel）、花托（receptacle）、花被（perianth）、雄蕊群（androecium）和雌蕊群（gynoecium）。,.,31,花药的结构,表皮药室内壁，发育后期称纤维层中层：可被解体吸收绒毡层：药壁的最内层，对花粉发育有多种作用,.,32,花粉的发育雄配子体的形成,被子植物花粉粒的发育与花粉管中精细胞的形成1.新形成的单核花粉粒2.单核花粉粒的后期阶段,产生了液泡,细胞核移到近细胞壁的位置上3.单核花粉粒的核分裂4.分裂结束,二细胞时期,示营养细胞和生殖细胞5.生殖细胞开始与细胞壁分离6.生殖细胞游离在营养细胞的细胞质中78.生殖细胞在花粉粒中分裂,形成精细胞910.生殖细胞在花粉管中分裂,形成精细胞,.,33,花粉败育与雄性不育,花粉不能正常发育，形成无生殖力的花粉。原因：温度过高或过低、水分亏缺、光照不足、施肥不当、环境污染、药剂处理等。敏感期多在减数分裂阶段。雄性不育malesterility：在正常自然条件下，一些植物群体中，某些个体由于雄蕊发育不正常，不能形成正常的花粉粒或精细胞。一旦形成，可以遗传。雄性不育的品系叫“雄性不育系”。,.,34,雄性不育,40年前，湖南省黔阳农校一位年轻教师在海南崖县荔枝沟的野生稻田里发现了一株“野败”。4年后，以这株野败为祖本，这位教师成功培育出了三系杂交水稻，从而掀起了水稻生产的“第二次绿色革命”。这个青年教师便是日后被称为“杂交水稻之父”的著名科学家袁隆平。而那株神奇的野败便是一株花粉败育的普通野生稻。,.,35,胚珠和胚囊的结构,蓼型胚囊81,胞原细胞（周缘细胞造胞细胞）胚囊母细胞,胚珠,.,36,雌配子体与丝状器,.,37,双受精作用及其意义,合子与胚乳的特性,.,38,胚乳,.,39,杂交育种,草坪草,小麦杂交育种,.,40,二、植物生长发育的调控,植物生产挽救了无数的生命。（二战后，植物遗传学家NormanBorlaug因为培育出高产小麦品种，使许多人摆脱挨饿而获诺贝尔和平奖）,.,41,1、植物为何能够生长？,分生组织Meristems一直能够形成新器官Post-embryonicorganformationDifferentialgrowth更多的叶子和根系得到更多的资源Environmentalcues如日长感受器Rceptors：激素Hormomnes基因型Genomes,.,42,2、从种子到幼苗,种子的休眠dormancy：胚未发育完全、后熟作用、机械障碍等种子的萌发germineation：光、温、水、气、土种子萌发时的代谢状况,子叶出土幼苗,子叶留土幼苗,.,43,外界因素对植物生长的影响,.,44,3、植物生长激素,Plantgrowthhormones植物体内产生的有机物质，并由产生部位移动到作用部位，在极低浓度下就有明显生理效应的微量物质。regulatorymoleculesthatactatverylowconcentrainsatsiteoftendistantfromwheretheyareproduced.生长素（Auxin）赤霉素（GA,Gibberellins）细胞分裂素（CTK,Cytokinins）脱落酸（ABA,abscisicacid）乙烯（ethyne，ETH）,.,45,4、生长素,1872年波兰园艺学家谢连斯基对根尖控制根伸长区生长作了研究；后来达尔文父子对草的胚芽鞘向光性进行了研究。1928年温特证实了胚芽的尖端确实产生了某种物质，能够控制胚芽生长。1934年，凯格等人从一些植物中分离出了这种物质并命名它为吲哚乙酸（IAA），因而习惯上常把吲哚乙酸作为生长素的同义词。,.,46,1.表现出两重性低浓度促进生长，高浓度抑制生长。低浓度促进发芽，高浓度抑制发芽。低浓度防止落花落果，高浓度疏花疏果。2.生长素浓度与所起作用的关系一般情况下，生长素在浓度较低时促进生长，在浓度过高时则会抑制生长，甚至杀死植物。3.不同器官对生长素的敏感程度细嫩细胞老细胞，根芽茎，侧芽顶芽,生长素的生理作用,.,47,生长素的生理作用,生长素浓度与所起作用的关系,.,48,根的向地性和茎的背地性,.,49,由于重力作用，生长素在下部的浓度高。对于植株的茎来说，这个浓度的生长素能促进生长，因而下面的生长较快，植株的茎就向上弯曲生长。同样的生长素浓度，对于植株的根来说，却会抑制生长，因而，根部下面的生长比上面的慢，根就向下弯曲生长。如果是在太空中的空间站中生长，植株就不会出现这样的情况，而是水平横向生长。,.,50,顶端优势,概念：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。形成原因：顶芽产生的生长素向下运输，大量地积累在侧芽部位，侧芽对生长素浓度又比较敏感，使侧芽的生长受到抑制的缘故。解除方法：去掉顶芽,.,51,去除顶端优势,.,52,生长素为什么不能大规模地应用？生长素（IAA）在植物体内含量很少，提取困难，且易分解，在生产上较少应用。生长素类似物是人工合成的化学物质，生理作用与生长素类似，但不容易被降解，因此效果稳定，有广泛的应用。如萘乙酸（NAA）、2,4二氯苯氧乙酸（2,4D）等。1942年，2,4-D的成功开发，开创除草剂工业新纪元。,.,53,2,4-D20世纪最重大的发现之一,2,4-二氯苯氧乙酸：为激素类内吸传导型选择性除草剂。较低浓度时，能够促进植物生长。在较高浓度时，能够抑制双子叶植物生长，甚至杀死双子叶植物。主要适用于小麦、大麦、青稞、玉米、高粱等禾本科作物田及禾本科牧草地，防除播娘蒿、藜、蓼、离子草、繁缕、反枝苋、律草、问荆、苦荬菜、刺儿菜、苍耳、田旋花、马齿苋等阔叶杂草，对禾本科杂草无效。,.,54,我国除草剂的使用情况,.,55,其他植物激素,.,56,5、光感受器Photoreceptors,光敏素phototropins，蓝光受体Cryptochromes，玉米黄质Zeaxanthin光敏素，是植物体内的一种蛋白色素。有钝化型和活化型两种形式，分别吸收红光和远红光而相互转化。植物主要通过这种色素接收外界的光信号来调节本身生长和发育的多个方面。,.,57,光周期现象(photoperiodism):,光周期(photoperiod)：一昼夜中白天和黑夜的相对长度。1920年，美国GarnerWW,Allard,HA发现美洲烟草(marylandmammoth)在华盛顿附近的夏季长日下不开花，而在冬天温室中却开花。后来研究发现美洲烟草是否开花与日照长度(光周期)有关，美洲烟草只有在日照长度14h时方开花，这导致光周期现象的发现。光周期现象：植物开花等对光周期的反应。,.,58,暗期闪光中断对长日植物和短日植物开花的影响,.,59,光周期的反应类型,短日植物short-dayplant,SDP:短于临界日长才能开花。适当缩短光照或延长黑暗，能够提早开花：菊花、大豆、高粱、紫苏、晚稻、苍耳、美洲烟草、日本牵牛等。（菊花是需要春化的SDP）,.