第十五章 植物的成熟与衰老生理.ppt

第十五章植物的成熟与衰老生理,第一节种子和果实的发育第二节植物的休眠第三节植物的衰老第四节植物器官的脱落,第一节种子和果实的发育,一、种子的发育,二、种子发育过程中的物质变化和基因的表达调控,三、种子的成熟干燥,四、果实的发育,五、果实成熟及其调控,一、种子的发育,1、胚的发育(双子叶植物),原胚期球形胚期心形胚期鱼雷形胚期子叶期胚,拟南芥植物野生型的胚胎发育阶段示意图。,2、胚乳的发育,三倍体；两种类型：核型胚乳；细胞型胚乳。功能：积累贮藏物质。,二、种子发育过程中的物质变化和基因表达调控,(一)物质变化,非丁：肌醇六磷酸钙镁,(二)内源激素的动态变化,细胞分裂素赤霉素生长素脱落酸,Lea蛋白是种子胚胎发育后期高丰度表达的蛋白质。Lea蛋白是高亲水性的可溶性蛋白，有高度的热稳定性。Lea蛋白在胚发育后期含量很高，但在种子萌发早期迅速消失。,Lea蛋白,Lea蛋白的生理意义,保护细胞的结构和代谢，使种子在后期脱水时不致受到破坏。作为渗调物质的调节蛋白。某些Lea蛋白带有正电荷的保守区域可以和核酸结合，调节基因表达。,三、果实的发育,(一)、果实的生长,(二)、果实成熟过程中的生理生化变化,(三)、果实成熟的调控,(一)、果实的生长,生长特点：慢-快-慢，即S形曲线。,单S：梨、苹果、香蕉、菠萝等；双S：桃、李、杏、樱桃等。,果实的发育和成熟,果实生长停止后，发生一系列生理生化变化，包括色、香、味的形成和硬度变化，达到可食状态的过程。,生长素、细胞分裂素和赤霉素促进果实膨大生长，特别是生长素起关键作用。,（二）无融合生殖与单性结实,无融合生殖：有些植物未经受精作用的卵也可直接发育成胚，或由胚珠内的反足细胞、助细胞等发育成胚，形成种子，产生有籽果实。,单性结实：植物不经受精作用，但子房膨大形成无籽果实，这种现象叫单性结实。,2,4-D或GA,四、果实成熟及其调控,(一)、果实中的呼吸跃变,呼吸跃变的概念；果实：跃变型和非跃变型；果实成熟可食、衰老；内源乙烯含量的增加。,乙烯促进果实成熟的证据：,1.乙烯的增加和果实成熟过程中呼吸强度上升的时间进程相吻合。,2.外源乙烯诱导可加速果实成熟。,3.除去果实中的乙烯，推迟果实成熟。,4.乙烯合成抑制剂和拮抗剂处理，抑制果实成熟。,5.乙烯对非跃变型果实也有促进成熟和衰老的作用。,(二)果实成熟过程中的物质转化,1.糖含量增加,2.有机酸减少,6.果实软化,4.芳香性物质的产生,3.涩味消失,5.色泽变化,叶绿素类胡萝卜素花色素,菠萝果实发育期间生理生化变化,多聚半乳糖醛酸酶（PG）、纤维素酶,(三)、果实成熟的调控,1.基因工程,ACC合成酶反义转基因番茄(右),PG反义转基因番茄；ACC合成酶反义转基因番茄；ACC氧化酶反义转基因番茄。,2.激素调节,乙烯,脱落酸,IAA,GA、CTK,第二节植物的休眠,一、休眠的器官和类型,休眠：植物生长暂时停顿的一种状态。,休眠器官：种子和营养器官休眠类型：生理休眠和强迫休眠,二、休眠的诱导,(一)、环境因子对休眠的诱导,日照长度和光敏素温度干旱或营养不足,三、种子的休眠,(一)、种子休眠的原因,1、种胚外包被组织的障碍2、种子胚未发育完全3、种子未完全成熟后熟过程4、化学抑制物质的存在,(二)种子休眠的人工控制,低温预冷层积光药剂处理(GA、6-BA、IAA),四、营养器官休眠,1、芽休眠：短日反应；受ABA诱导、GA可打破休眠；光敏素低温2、地下储藏器官休眠温度、日照长度、GA,第三节植物的衰老,一、植物衰老,二、衰老的调控,一、植物衰老,衰老植物的细胞、器官乃至整体的生理活动和功能不可逆的衰退过程。,自身遗传程序控制的主动过程,（一）植物衰老的类型,渐进衰老,整体衰老,地上部分衰老,脱落衰老,植物衰老的类型,（二）器官衰老过程中的变化,1.细胞结构变化,2.生理生化变化,物质撤退,叶绿素分解,核酸、蛋白质降解,光合、呼吸,二、衰老的调控,（一）植物衰老的机制,1.营养竞争(N-糖-衰老),酶降解,脂质过氧化反应，影响膜的结构和功能,加速乙烯的生成而促进衰老,活性氧：化学性质活泼，氧化能力很强的含氧物质的总称。如：单线态氧(1O2)、H2O2等。,活性氧清除系统,抗氧化剂VC、VE、还原型谷胱甘肽（GSH）,乙烯是诱导衰老的主要激素,3.激素和衰老因子,ABA对衰老有促进作用GA、IAA特别是CTK抑制衰老,衰老不仅受某一种内源激素的调节，而且激素之间的平衡起着重要的作用。,4.衰老的遗传控制,衰老下调基因,衰老相关基因,（二）环境因子对衰老的影响,光温度、水分、矿质营养、气体胁迫,（三）衰老的人工控制,果实的保鲜防衰,2.切花保鲜,第六节植物器官的脱落,一、脱落的机制,二、脱落的环境信号,三、脱落的调控,脱落：叶片、花、果实、种子或枝条等植物的部分器官脱离母体的过程。,正常脱落生理脱落胁迫脱落,一、脱落的机制,（一）离层,离区：叶柄、花柄或果柄基部的特化区域，细胞经横向分裂形成的几层细胞。器官脱落时的分离就发生在这一区域。,（二）植物器官脱落的激素调控,生长素和乙烯调节叶片脱落的作用模型,激素控制脱落的模型（Reid，1995）,（1）叶片保持期：在接收到脱落信号之前，叶片健康正常，合成的生长素向外运输，保持叶片和茎之间的生长素浓度梯度，离层区细胞处于非敏感状态。,叶片脱落分三个步骤,（2）脱落诱导期：衰老或环境信号干扰生长素的合成和运输，不能维持其浓度梯度；乙烯含量增加，降低生长素的活性，离区细胞对乙烯敏感性增加，进入器官脱落诱导相。,（3）脱落期：离区细胞对乙烯反应而诱导合成并分泌果胶酶、纤维素酶等降解胞壁的酶，水解细胞壁而导致器官脱落。,二脱落的环境信号