植物的成熟与衰老

1、第十章 植物的成熟和衰老生理 第一节 种子和果实的成熟生理 一、种子成熟时的生理生化变化 种子的成熟包括两个过程: 一是胚从小长大; 二 是营养物质在种子中逐渐转化为不溶性的高分子化合物,如淀粉,蛋白质,脂肪,并贮藏起来.水稻成熟过程中颖果内淀粉和可溶性糖含量的变化水稻成熟过程中颖果内淀粉和可溶性糖含量的变化水稻水稻 2. 蛋白质的变化 豆科种子 积累蛋白质首先叶片或其它器官的氮素以氨基酸或胺的形式运到荚果,合成蛋白质,暂时贮藏. 荚果中合成蛋白质 酰胺态运至 种子 氨基酸 蛋白质, 用于贮藏. 3. 脂肪的变化 油质种子(或油料种子,大豆 花生 油菜 向日葵等种子 中脂肪含量很高) , 贮存

2、的是脂肪,脂肪是怎么来的? 开始是碳水化合物,然后转化成脂肪 . 糖 脂肪 脂肪种子代谢的另一个特点:饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸. 油菜种子在成熟过程中干物质积累油菜种子在成熟过程中干物质积累 1.可溶性糖； 2.淀粉； 3.千粒重；4.粗脂肪 4.非丁 当正在成熟的种子进行脱水时,钙 镁 和磷离子与肌醇形成非丁(肌醇六磷酸钙镁), 如水稻种子成熟时有80的磷离子以非丁的形式贮存于糊分层,种子萌发时非丁分解释放出P、 Ca、 Mg .,供生长之用.水稻水稻 呼吸速率呼吸速率玉米素（玉米素（o）、）、GA()、IAA()虚线虚线: 千粒重千粒重 小麦小麦(三) 外界条件对种子成分及成熟过程的影响n

3、 光照n 温度n 水分n 矿质营养二、果实的生长和成熟时的生理生化变化 (一) 果实的生长 果实的生长也具有生长大周期 (S形生长曲线).但不同植物果实的生长特点不尽相同.S型生长曲线：苹果、梨、香蕉、茄子、葡萄等双S型生长曲线：桃、杏、李、樱桃等珠心和珠被生长停止，珠心和珠被生长停止，营养向种子集中营养向种子集中.(二) 果实成熟时的生理生化变化 1.呼吸跃变和乙烯的释放 呼吸跃变：果实在成熟之前发生的呼吸速率突然升高的现象。 跃变型果实：苹果、香蕉、桃、梨、杏、芒果、番木瓜等 非跃变型果实：草莓、葡萄、柠檬、柑橘、黄瓜、等. 这两种果实成熟期间在呼吸上差异的原因可能与乙烯含量 、酶类活性、

4、 贮藏物质有关 . 呼吸跃变是由于果实中产生乙烯的结果乙烯诱导呼吸作用的原因可能是： 1、乙烯与细胞膜结合，增加膜的透性，气体交换加速，氧化作用加强 2、诱导呼吸E的mRNA的合成，提高呼吸E含量和活性，并显著诱导抗氰呼吸 2. 有机物质的转化有机物质的转化 （1）甜味增加）甜味增加 糖类物质转化糖类物质转化 淀粉淀粉可溶性糖可溶性糖（2）酸味减少）酸味减少 有机酸类转化有机酸类转化如如苹果酸苹果酸,酒石酸酒石酸,柠檬酸等柠檬酸等有机酸有机酸糖糖CO2 + H2OK+Ca2+盐盐香蕉、苹果、柑橘在完熟过程中糖含量的变化香蕉、苹果、柑橘在完熟过程中糖含量的变化3、涩味消失单单 过氧化物过氧化物E

5、 过氧化物过氧化物宁宁 凝结为不溶性的胶状物质凝结为不溶性的胶状物质 （4）香味产生）香味产生 产生芳香物质产生芳香物质苹果苹果乙酸丁酯乙酸丁酯,香蕉香蕉乙酸戊酯乙酸戊酯,柑橘柑橘柠檬醛柠檬醛（5 5）果实变软）果实变软 果胶物质转化果胶物质转化 原果胶原果胶( (壁壁) ) 可溶性果胶、果胶酸、半乳糖可溶性果胶、果胶酸、半乳糖醛醛 酸酸, , 淀粉淀粉可溶性糖，可溶性糖，n（6）色泽变艳）色泽变艳 色素物质转化色素物质转化n叶绿素叶绿素(果皮果皮)分解，类胡萝卜素稳定分解，类胡萝卜素稳定黄色，黄色，形成花色素形成花色素红色。红色。(7) 维生素含量增高维生素含量增高 3. 内源激素的变化 第

6、二节 植物的休眠生理 一、 植物休眠的概念和类型 休眠 是植物的整体或某一个部分(延存器官 )生长暂时停滞的现象, 是植物抵御不良自然环境的一种自身保护性的生物学特性. 生理休眠 休眠 强迫休眠 生理休眠 植物本身内部的原因而造成的休眠. (一般所说的休眠主要是指生理休眠) 强迫休眠 由于不良环境条件而引起的休眠. n 休眠有多种形式, 如 种子, 休眠芽,根系,鳞茎,块茎,球茎等. 二、种子休眠的原因和破除 休眠：成熟种子在适宜的萌发条件下仍不萌发的现象。 1. 种皮限制种皮坚硬、透水、透气性差。如紫云英、 椴树、苋菜、苜蓿等。 破除方法： （1）自然情况，细菌和真菌分泌酶类水解种皮的多糖和

7、其它组成成分，使种皮变软，透水、透气性增强。 （2）生产上采用物理、化学方法 如：磨擦、 98%浓硫酸 及 2%氨水处理、去除种皮等2、种子未完成后熟 后熟：种子在休眠期内发生的生理生化过程。 后熟方法： 1). 低温后熟：某些树木种子（如蔷薇科植物和松柏类种子）1-5层积处理1-3个月即可。 2).干燥后熟：一些禾谷类植物种子晒干贮藏几周或几个月即可。 经过后熟，种皮透性加大，酶活性及呼吸作用增强。ABA下降，CTK和GA上升，大分子有机物转为可溶物。3、胚未完全发育(a)刚收获的 (b)湿土中贮藏6个月 4、萌发抑制剂萌发抑制剂的存在的存在 有些植物种子的子叶有些植物种子的子叶(菜豆菜豆)

8、、胚乳、胚乳(鸢鸢尾尾)、种皮、种皮(苍耳甘蓝苍耳甘蓝)、果肉、果肉(番茄、西瓜番茄、西瓜)里存在一些里存在一些酚类、酚类、ABA、有机酸、醛类、有机酸、醛类、植物碱、挥发油植物碱、挥发油等萌发抑制剂，抑制萌发。等萌发抑制剂，抑制萌发。休眠的意义：休眠的意义：1）对环境的适应）对环境的适应 2）有利于衍繁后代）有利于衍繁后代三、延存器官休眠的打破和延长打破马铃薯块茎的休眠： GA处理：0.51mg.L-1的GA溶液中浸 泡10分钟 硫脲处理：0.5%硫脲浸薯块812小时 延长： 0.4%萘乙酸甲酯粉剂处理喷施PP333 通气安全贮藏衰老衰老:导致植物自然死亡的一系列恶化过程导致植物自然死亡的一

9、系列恶化过程衰老的方式衰老的方式: (1) 整体衰老整体衰老, (2) 地上部分衰老地上部分衰老, (3) 落叶衰老落叶衰老, (4) 顺序衰老顺序衰老 . 第三节 植物的衰老生理一、衰老的概念及方式一、衰老的概念及方式二、衰老时的生理生化变化 1、蛋白质含量显著下降分解大于合成 可溶性蛋白和膜蛋白水解加速，总量下降。如烟草衰老三天，Pr下降15%。2、核酸含量降低分解大于合成 RNA、DNA均下降，DNA下降较缓慢，如烟草衰老三天， RNA下降16% ，DNA下降3%。 3、光合速率下降 叶绿体破坏，色素降解，Rubisco分解，光合电子传递和光合磷酸化受阻。4、呼吸速率下降 呼吸速率下降较

10、光合速率慢。有些叶片衰老时，有呼吸跃变现象。白苏叶片的叶绿素含量、光合速率与呼吸速率随叶伸展后天数的变化白苏叶片的叶绿素含量、光合速率与呼吸速率随叶伸展后天数的变化 5、生物膜结构变化 膜脂不饱和度下降，脂肪酸链加长，膜由液晶态 凝固态 选择透性功能丧失，透性加大，膜脂过氧化加剧，细胞自溶，膜结构解体。 6、激素变化 激素平衡打破 ABA 和 ETH增加，IAA、GA、CTK下降。 三、有关衰老的学说三、有关衰老的学说 1.自由基损伤学说自由基损伤学说 自由基有细胞杀手之称。 植物衰老是由于植物体内产生过多的自由基,对生物大分子有破坏作用,使植物体及器官衰老死亡. n生物自由基的概念: 生物体

11、内代谢中产生的一些具有未配对(奇数) 电子的原子、 离子 、分子、 原子团. n 自由基在生物体内种类很多,其中氧自由基最为重要.n 分为二类: 无机氧自由基,如超氧自由基O2.-和羟基自由基 .OH . 有机氧自由基有机氧自由基, , 如过氧化物自由基如过氧化物自由基 (ROO(ROO- -),),烷氧烷氧自由基自由基(RO(RO- -).). 活性氧活性氧 化学性质活拨化学性质活拨, ,氧化能力很强的含氧物氧化能力很强的含氧物质的总称质的总称, ,包括包括氧自由基氧自由基和和含氧非自由基含氧非自由基, ,如如H H2 2O O2 2 , ,. .O O2.2. 虽然无奇数电子,但氧化能力很

12、强,属于活性氧范畴. 非含氧自由基自由基 氧自由基 活性氧 含氧非自由基 增加植物体细胞内活性氧种类浓度的环境因素。增加植物体细胞内活性氧种类浓度的环境因素。 2.蛋白质水解学说蛋白质水解学说 该学说认为参与蛋白质水解的蛋白质分解酶的连续合成，是引起叶片衰老的原因。 3.激素平衡学说激素平衡学说 该学说认为植物体内或器官内该学说认为植物体内或器官内各种激素的相对水平不平衡是引起衰老的原因。各种激素的相对水平不平衡是引起衰老的原因。抑制衰老的激素抑制衰老的激素(如细胞分裂素、生长素、赤霉素、如细胞分裂素、生长素、赤霉素、油菜素内酯油菜素内酯)与促进衰老的激素与促进衰老的激素(如乙如乙烯、脱落酸烯、脱落酸)之间可相互作用、