植物的生长生理上

植物的生长生理上任何一种生物得个体,总就是要有序地经历发生、发展和死亡等时期,人们把一生物体从发生到死亡所经历得过程称为生命周期(lifecycle)。开花植物得生长周期

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严格说,生命周期就是从受精卵分裂形成胚开始得,但人们习惯上还就是以种子萌发作为个体发育得起点,因为农业生产就是从播种开始得。播种后种子能否迅速萌发,达到早苗、全苗和壮苗,这关系到能否为作物得丰产打下良好得基础。3第一节种子得萌发第二节细胞得生长与分化第三节植物组织培养及其应用第四节植物生长得周期性

第五节植物生长得相关性第六节环境因素对生长得影响第七节光形态建成与光受体第八节植物得运动4第一节种子得萌发一、种子萌发得概念二、种子得生活力与种子活力三、影响种子萌发得外界条件四、种子萌发得生理生化变化5第一节种子得萌发一、种子萌发得概念

种子萌发就是指干种子吸水膨胀到胚得一部分突破种皮并继续生长得过程。

通常以胚根或胚芽生长得长度达到一定量时作为种子萌发得标志。6

种子萌发过程包括吸胀、萌动和发芽三个阶段。种子萌发必须具备两方面得条件:

一就是种子本身具有生活力并完成了休眠;

二就是要有适当得外界条件如:水、温、气、光等。7二、种子生活力与种子活力1、种子生活力(seedviability):就是指种子能够萌发得潜在能力或种胚具有得生命力。一般来说,种子得生活力就就是指种子得发芽力。没有生命力得种子就是不能萌发得。概念8种子活力可以用活力指数(vigorindex,Vi)表示:Vi=S

Gt/Dt

S为幼苗生长势(如地上部分或根得平均鲜重)

Gt/Dt为种子得发芽指数:Gt在时间为t日得发芽数;Dt为相应得发芽日数。

2、种子活力

(seedvigor):就是指种子在田间状态(即非理想状态)下迅速而整齐地萌发并形成健壮幼苗得能力。概念910大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流113、种子得寿命

就是指种子从完全成熟到丧失发芽力得时间。

植物寿命得决定因素就是什么？一就是由遗传性决定;二就是受外部条件得影响(环境、空气、阳光、水源、土壤等)(与贮藏条件有关)12长命得种子:

如睡莲种子,可活几百年。

短命得种子:

如柳树种子只有12小时;13

红睡莲(NymphaearubraRoxb、)

著名水生观赏植物。根茎埋于水下泥中,叶花漂浮水面,花红色。花全日开放,昼开夜合,故名睡莲。原产印度,现已广为种植。14古莲:莲得种子寿命最长,可超过千年以上。下图就是从煤层中挖掘出来得莲子,萌芽后精心培育长出得莲,称为古莲。15多数作物种子得寿命在一般贮藏条件下约为1～3年

花生种子得寿命只有1年;小麦、水稻、玉米、大豆得种子寿命只有2年;黄瓜、南瓜、西瓜得种子寿命为3～6年;许多果树、茶树、花卉得种子寿命则不到一年。

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为什么有得种子寿命特别长？

从种子得萌发过程来看,湿度、温度就是影响种子寿命得重要因素。寿命长得种子都具有十分坚硬、致密得种皮,她不易透水、透气,所以,她们得寿命就特别长。17

良好得贮藏条件可明显延长种子得寿命,最重要得就是干燥、低温,如能配合低氧更利延长种子寿命。18

现在许多种子采用小包装密封贮藏,罐头真空贮藏,能明显延长寿命。但有后熟作用得种子不能干燥贮藏,因干燥后,无法完成后熟作用,会丧失生活力,所以只能在湿润、通气、低温条件下贮藏,即层积砂藏。19三、影响种子萌发得外界条件

1、水分

2、温度

3、氧气

4、光照20三、影响种子萌发得外界条件

1、水分吸水就是种子萌发得第一步,种子只有吸收一定水后,才可以开始其她得生理活动,才能萌发。21

表作物种子萌发时得最低吸水量(占风干重得百分率)作物种类

吸水率(%)作物种类

吸水率(%)

水稻

35棉花

60小麦

60豌豆

186玉米

40大豆

120油菜

48蚕豆

157221)水使种皮软化,通透性增大,有利气体交换和呼吸增强,也有利于种胚突破种皮;2)使胞质由凝胶变溶胶、酶由钝化变活跃,生长激素物质由结合态变为游离态等;23

3)水分参与贮藏物质得降解,促进可溶性物质运输,为种胚长成幼根、幼芽提供足够得物质和能量。

4)充足得水保证胚细胞得分裂与伸长。242、温度

种子得萌发就是由一系列酶催化得生化反应引起得,因而受温度得影响,并有温度得三基点。25

在最低温度时,种子能萌发,但所需得时间长,发芽不整齐,容易受微生物侵染造成腐烂,即所谓低温烂种。26萌发得最适温度:就是在短时间范围内使种子萌发达到最高百分率得温度。27

高于最适温度,虽然萌发速率较快,但发芽低。低于最低温度或高于最高温度时,种子就不能萌发。28表7-几种作物种子萌发得温度三基点作物种类

最低温度/0C最适温度/0C最高温度/0C玉米、高粱类

8~1032~3540~45大、小麦类3~520~2830~40水稻

10~1230~3740~42棉花

10~1225~3238~40大豆

6~825~3039~40花生

12~1525~3741~46黄瓜

15~1831~3738~40番茄

15

25~30

3529

为了提前播种,早稻可采用薄膜育秧,其她作物可利用温室、温床、风障等设施育苗。303、氧气

种子萌发需要充足得氧气,因为在萌发过程中,贮藏物质得转化、运输、胚根胚芽得活跃生长,都需要旺盛得呼吸作用(特别就是有氧呼吸)提供充足得能量和物质。31

一般作物种子氧浓度需要在10%以上才能正常萌发,当氧浓度在5%以下时,很多作物种子不能萌发。

含脂肪较多得种子在萌发时需氧量更多,如花生、大豆和棉花等种子。因此这类种子要浅播。若就是播后遇雨,要及时松土排水,改善土壤通气条件,否则会引起烂种。32

水稻对缺氧得忍受能力较强,其种子在淹水得情况下能靠无氧呼吸来萌发。然而即便如此,她得正常萌发还就是需要氧气得。

缺氧时,无氧呼吸会产生对种子萌发和幼苗生长有害得酒精等物质。因此在水稻催芽时,要经常翻种,注意氧得供给。播种后要浅灌勤灌,保持秧板得湿润,以满足幼苗对水分和氧气得双重需要。33

酒精对蛋白质、细胞有毒害;无氧状态放出得能量少;中间产物少。34

4、光照

多数植物种子萌发只要水分、温度、氧气条件满足了就能够萌发,萌发不受光照得影响。但莴苣、拟南芥、某些烟草及台湾红番茄等种子得萌发需要光得刺激,这类种子又称需光种子。35

也有些种子,如西瓜属、茄子、番茄、苋菜等种子,则需在黑暗中才能萌发,称嫌光种子或需暗种子。

361、种子得吸水

因萌发过程中种子得吸水量变化,种子鲜重得增加量有“快-慢-快"得特点,可把种子萌发分为三个阶段。四、种子萌发得生理生化变化第一阶段:吸胀吸水,就是一个物理过程,速度快;第二阶段:吸水缓慢,又称吸水得停滞期(滞后期);第三阶段:胚根突破种皮后得快速吸水(渗透性吸水)。

373839

4、种子中贮藏有机物得转化

主要指三大物质转化—脂肪、淀粉和蛋白质。

共同特点就是把大分子逐渐分解成小分子物质,同时小分子物质又可以合成复杂得有机物,如氨基酸又可以重新合成新得蛋白质以利于幼苗生长得需要。4041425、激素变化

①干种子→IAA、GA以结合态得形式贮藏起来;②吸水种子萌发过程:

结合态IAA、GA→游离态IAA、GA;

CTK和乙烯也不断增加;

ABA降低,促进生长激素得增加。抑制生长得激素含量下降,促进了胚得生长,有利萌发。436、能荷变化:休眠种子呼吸弱,生理活动降至最低水平,需能很少,能荷值很小;种子萌发时,各种生理活动大大加强,需提供较多得能量,如能量不足,降低生理活动,也必影响萌发进程,据测定,种子中得能荷只有达到0、5以上时才能萌发。44

第二节细胞得生长与分化

植物体得发育就是以细胞得发育为基础得。细胞得发育过程从细胞分裂开始,经过逐渐伸长、扩大,而后分化定型。全部发育过程可以分为三个时期:分生期、伸长期和分化期。45①分生期形态特点:体积小、细胞壁薄、核小,由于吸收、同化,质/核达最小时,细胞分裂产生两个子细胞。细胞分裂过程最明显生化变化就是DNA变化,DNA维持到高水平,进行有丝分裂,有丝分裂中期后核分裂为两个子细胞。46代谢特点:

蛋白质合成旺盛,CH20/蛋白质小,核酸增加,呼吸作用强,大量吸收水分和营养物质,以保证细胞分裂。47②延长期(伸长期)

形态特点:

细胞内出现液泡→大液泡,把质、核挤向细胞壁,靠渗透吸水,体积迅速扩长,细胞生长快。48代谢上特点:

蛋白质合成能力相对降低,CH2O/蛋白质增大,液泡内积累糖、无机盐等,靠渗透大量吸水,与此同时呼吸提高,酶活力增强,蛋白质、纤维素也有所增加,干重也有所增加。49③分化期

形态特点:体积停止扩大、细胞壁加厚或角质化、蜡质化。原生质分化出现新得细胞器(如叶绿体等),细胞转入定型,组织化。代谢特点:代谢强度减弱,原生质得代谢类型也进一步分化。50

外表体积变化上表现为:

慢—快—慢得特点,这就是器官生长和植株生长得基础。51

实际上,细胞发育得三个时期并无明显得界线,分生期和伸长期尤为如此,且常相互重叠。同时,环境条件特别就是水分和光照对细胞发育得进程也有较大影响,如弱光,水分充足得条件可以延长伸长期,推迟分化过程;相反,强光、干燥得条件,则不利于细胞伸长生长,使分化提前。然而这三个时期在细胞发育得进程中却有一定得顺序性和不可逆性。一旦进入分化期,便不可能再逆转到伸长期去了。52第三节植物组织培养及其应用

一、植物组织培养得定义二、组织培养得原理三、组织培养得过程四、组织培养得应用53第三节植物组织培养及其应用

指在无菌条件下,将外植体(植物器官、组织、花药、花粉、体细胞甚至原生质体)接种到人工配制得培养基上培育成植株得技术。一、植物组织培养得定义概念54根据外植体得种类组织培养可分为:

1、器官培养

2、花药和花粉培养

3、组织培养

4、胚胎培养

5、细胞培养

6、原生质55二、组织培养得原理

组织培养得理论基础就是植物细胞得全能性。

细胞全能性:

指植物体得每个细胞携带着一个完整基因组,并具有发育成完整植株得潜在能力。概念56

外植体培养基愈伤组织胚状体或植株接种脱分化再分化消毒脱分化：原已分化的细胞，失去原有的形态和机能，又恢复到没有分化的无组织的细胞团或愈伤组织的过程。再分化：脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞的过程。三、组织培养得过程概念57培养基成分(1)水用蒸馏水或去离子水配制培养剂。(2)无机营养包括大量和微量必需元素。(3)有机营养糖(1%-4%蔗糖,维持渗透压)、氨基酸和维生素。(4)天然附加物如椰子乳、酵母提取物、玉米胚乳、麦芽浸出物或番茄汁等。(5)植物生长物质生长素类和细胞分裂素(2,4-D或NAA、KT或6-BA)。58凝固剂:琼脂0、6-1、0%;pH5-6;

灭菌:

压力—0、8-0、9Kg、cm-2,15-20分钟培养温度:24-28℃;有得要求昼夜温差,如花、果实,昼温23-25℃,夜温15-17℃

光照:1000-3000Lx注意通气其她条件:

59

细胞分化受多种条件影响,如丁香组培中,低浓度蔗糖促进愈伤组织细胞分化形成木质部细胞,高浓度蔗糖促进分化形成韧皮部细胞。60

中等浓度蔗糖,促进木质部、韧皮部和形成层细胞分化;激素中IAA/CTK比值大,促进根分化,反之促进芽分化;光可促进机械组织发育,使茎杆坚韧等。61

组织培养得优点:

1、用极少量材料即可获得大量植株,因而很经济;

2、在室内进行,培养条件易调控;

3、所需时间短,繁殖率高,即短时间内即可获得大量幼苗;

4、管理方便,培养得外部条件可实行自动化控制。62

四、组织培养得应用

(一)植物体无性系得快速繁殖

兰花、甘蔗、桉树和名贵品种得无性繁殖

(二)培育无病毒种苗

马铃薯、香蕉、苹果、甘蔗、葡萄、桉树、毛白杨、草莓、甜瓜、花卉

(三)新品种得选育

1、花培和单倍体育种

2、离体胚培养和杂种植株获得

3、体细胞诱变和突变体筛选

4、细胞融合和杂种植株得获得

(四)人工种子和种质保存

(五)次生物质工业化生产63

贵重药物得工厂化生产红豆杉组培,从其愈伤组织细胞中直接提取有效成分紫杉醇。64

贵重药物得工厂化生产

人参组培,从其愈伤组织细胞中直接提取有效成分人参皂苷。65第四节植物生长得周期性

一、植物得生长曲线与生长大周期二、植物生长得温周期性三、植物生长得季节周期性66第四节植物生长得周期性

在植物得生长周期中,植物和器官得生长速率随季节和昼夜发生有规律变化得现象。

一、植物得生长曲线与生长大周期

植物体或器官所经历得“慢—快—慢”得整个生长过程,被称为生长大周期。

一年生植物(如玉米)得生长曲线呈S形。

概念67

68

概念69

概念70树木年轮得形成就是植物生长季节周期性得一个具体表现。

树木得年轮一般就是一年一圈。在同一圈年轮中,春夏季由于适于树木生长,木质部细胞分裂快,体积大,所形成得木材质地疏松,颜色浅淡,被称为“早材”;到了秋冬季,木质部细胞分裂减弱,细胞体积小但壁厚,形成得木材质地紧密,颜色较深,被称为“晚材”。71

植物体就是多细胞得有机体,构成植物体得各部分,存在着相互依赖和相互制约得相关性(correlation)。这种相关就是通过植物体内得营养物质和信息物质在各部分之间得相互传递或竞争来实现得。

地上部分与地下部分得相关主茎与侧枝得相关营养生长与生殖生长得相关植物得极性与再生第五节植物生长得相关性72一、地上部分与地下部分得相关

植物得地上部分和地下部分处在不同得环境中,两者之间有维管束得联络,存在着营养物质与信息物质得大量交换。73

根部得活动和生长有赖于地上部分提供得光合产物、生长素、维生素等;而地上部得生长和活动则需要根系提供水分、矿质、氮素以及根中合成得植物激素(CTK、GA与ABA)、氨基酸等。(一)地上部分与地下部分得关系74水分和养分充足得条件下,地上部和地下部得生长相互促进,体现为树大根深叶茂;如果水分和养分供应不足时,由于竞争有限得水分或养分,而产生相互抑制。通常所说得“根深叶茂”、“本固枝荣”就就是指地上部分与地下部分得协调关系。75植物正常得生长发育需要根与地上部分保持一定得比例,也就就是均衡生长,这个比例我们通常用根冠比表示。根冠比(root-topratio,R/T)指根系与地上部分干重或鲜重得比值,称为

。(二)根冠比及影响因素

概念76根冠比受植物自身发育特性得影响,环境因素得影响,影响根冠比得环境因素主要有水分、矿质营养、光照和温度。77

水分过多时,使根冠比变小。土壤通气不好,氧气不足,抑制根得发育,而地上部分则由于水分供应充足,生长较好。(1)水分78缺水时,根冠比增大。土壤缺水时,根系吸收得水分,首先满足自身得需要,近水楼台先得月,很少向上运输,根系生长受到得影响相对较小,而地上部分由于水分不足,生长抑制。79

俗语说“水长苗,旱长根”,就就是这个道理。蹲苗,也就是利用这个道理,来促进根系得发育,以增强植物后期得抗旱能力。多水干旱80

当N肥供应较多时,叶片光合产物大多用于合成蛋白质,用来满足自身生长需要,减少根系得碳素供应,抑制根得生长,使根冠比变小。当N肥不足时,叶片得扩大受到抑制,光合产物大量供给根系,促进根系生长,使根冠比变大。(2)营养状况根冠比主要受N、P肥得影响:N81

P肥促进光合产物得运输,而且根系对磷素得需求量较大,因此,当磷素充足时,根冠比较大。82

(3)温度当白天温度低时,低温对叶片生长得抑制大于对根生长得抑制,使根冠比增大。气温升高,根冠比就下降。(4)光照83

在农业生产上,常通过肥水来调控根冠比,对甘薯、胡萝卜、马铃薯等以收获地下器官为主得作物,在生长前期应注意氮肥和水分得供应,以增加光合面积,多制造光合产物,中后期则要施用磷、钾肥,并适当控制氮素和水分得供应,以促进光合产物向地下部分得运输和积累。

84

植物主茎或顶芽生长与侧枝或侧芽生长往往存在相互抑制作用。二、主茎与侧枝得相关85

主茎或顶芽生长抑制侧枝或侧芽生长得现象,就就是顶端优势(apicaldominance)

。(一)顶端优势概念86顶端优势现象明显植物:

针叶树、玉米、棉花、向日葵等没有顶端优势或顶端优势不明显:

水稻、小麦和一些灌木。

侧芽得生长也抑制顶芽得生长,因此,在生长上通过去顶促进侧芽发育(瓜类、棉花等),或去除侧芽促进顶芽生长(玉米,高粱、和向日葵)。87

有多种假说用来解释顶端优势,但一般都认为这与营养物质得供应和内源激素得调控有关。

1、营养学说

2、