植物生理学第八章成熟和衰老.ppt

1、第一节 种子的成熟生理,第二节 果实的生长和成熟生理,第三节 植物的休眠生理,第四节 植物的衰老生理,第五节 器官脱落生理,第八章 成熟和衰老生理,第一节 种子的成熟生理,多数种子的发育可分为以下三个时期,种子发育过程示意图,一、主要有机物的变化,1、糖类的变化 淀粉含量增加 淀粉种子（禾谷类种子和豆类种子）成熟过程中，可溶性糖含量逐渐降低，淀粉的积累迅速增加。 可溶性糖 ？ 淀粉 2、非丁（肌醇六磷酸钙镁盐）含量增加 由G-1-P合成淀粉时脱下的Pi主要以非丁的形式贮藏于糊粉层。非丁（植酸）是淀粉种子中磷酸的贮存库与供应源。,3、蛋白质的变化 Pr含量增加 蛋白质种子：,叶片等器官中的AA或

2、酰胺 荚果（ AA或酰胺 Pr 分解 酰胺） 种子（酰胺 AA 贮藏蛋白） 4、脂肪的变化,脂肪代谢的特点（油料种子）：,（1）糖类转化为脂肪，脂肪含量升高，（2）游离脂肪酸 脂肪，种子的酸价 逐渐降低 （3）饱和脂肪酸不饱和脂肪酸，碘值逐渐升高 酸价：中和1克油脂中游离脂肪酸所需KOH的毫克数 碘值：100克油脂所能吸收碘的克数 碘值 不饱和度的大小 在种子成熟过程中:可溶性糖转化为不溶性糖，非蛋白氮转化为蛋白氮，脂肪由糖类转化而来。,二、其它生理变化 1、呼吸速率与有机物积累速率呈平行关系 2、内源激素的种类和含量不断变化 玉米素：可能调节籽粒的细胞分裂；GA和IAA：可能调节有机物向籽粒

3、的运输和积累。 3、含水量随种子的成熟而逐渐减少 种子成熟时幼胚中具有浓厚的细胞质而无液泡，自由含水量很少。,三、外界条件对种子成分及成熟过程的影响,1、光照 光照强度影响种子内有机物的积累、蛋白质含量和含油率。 2、温度 温度适宜利于物质的积累，促进成熟。,低温有利于油脂的积累；昼夜温差大有利于不饱和脂肪酸的形成。,北方油料种子油脂品质较南方好。,温度影响种子的化学成分：,晚稻米的质量比早稻米好：,高温下成熟时米质疏松，腹白大，质量差；温度较低时，有机物积累较多，质量较好。,3、空气相对湿度,高，延迟种子成熟；低，加速成熟；大气干旱，阻碍物质运输，合成E活性降低，水解E活性增高，干物质积累减

4、少。 4、土壤含水量 “风旱不实现象”-干燥与热风使种子灌浆不足的现象,原因：,“干热风”，阻碍同化物向籽粒的运输； 干旱缺水，籽粒中合成酶活性降低，而水解酶活性增强，妨碍贮藏物质的积累； 水分向籽粒运输与分配减少，使籽粒过早干缩和成熟，造成籽粒瘦小,风旱不实的种子中蛋白质的相对含量较高,水分供应不良对淀粉合成的影响比对蛋白质的影响大 北方小麦种子蛋白质含量较南方高（面筋多，韧性强，口感好）。 蛋白质含量（%）:黑龙江、北京、济南、杭州：19.0、16.1、12.9、11.7,5、矿质元素 对淀粉种子而言，N肥提高蛋白质含量。P、K肥增加淀粉含量，也有利于脂肪的合成和累积。,第二节 果实的生长

5、和成熟生理,一、果实的生长特点,S型生长曲线：苹果、梨、香蕉 双S型生长曲线：桃、杏、李、樱桃（核果）,果实生长与受精后子房IAA含量增多有关。,单性结实：胚珠不经受精作用而子房形成不含种子的果实。,二、果实成熟时的生理生化变化,（一）呼吸跃变和乙烯的释放 呼吸跃变：果实在成熟之前发生的 呼吸突然升高的现象。 跃变型果实：苹果、香蕉、桃、李、 杏、芒果等 非跃变型果实：草莓、葡萄、柠檬等,呼吸跃变是由于果实中产生乙烯的结果,乙烯诱导果实成熟的原因可能是：,1、乙烯与细胞膜结合，改变膜的透性，诱导呼吸高峰的出现，加速果实内物质转化 2、提高呼吸E活性，显著诱导抗氰呼吸 3、诱导呼吸E的mRNA的

6、合成 人工催熟技术：温水浸泡使柿子脱涩，熏烟使香蕉提早成熟，乙烯利催熟香蕉、番茄、柿子等。,（二）有机物质的转化 ,1、果实味道的变化 （1）甜味增加淀粉变为可溶性糖,（2）酸味减少,果酸：柠檬酸、苹果酸、酒石酸,（3）涩味消失,2、香味产生 具有香味的物质脂肪族的酯和芳香族的酯，及一些特殊的醛类。如香蕉为乙酸戊酯，橘子为柠檬醛。 3、由硬变软,4、色泽变艳 果皮中叶绿素破坏，类胡萝卜素较多存在，或者形成花青素，呈黄、橙、红色。 5、维生素（Vc）含量增高,（三）内源激素的变化,第三节 植物的休眠生理,植物的休眠：指植物生长极为缓慢或暂时停顿的一种现象。 种子的休眠：成熟种子在适宜的萌发条件下

7、仍不萌发的现象。,一、种子休眠的原因和破除 1、种皮的限制,破除：,（1）自然情况，细菌和真菌分泌酶类水解种皮的多糖和其它组成成分，使种皮变软，透水、透气 （2）物理、化学方法破坏种皮 磨擦使紫云英种子磨损 氨水处理松树种子 98%浓硫酸处理皂荚种子,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，如蔷薇科植物和松柏类种子。 破除： 层积处理：用湿砂将种子分层堆积在低温（5oC）的地方。 后熟过程中，种子内的淀粉、蛋白质、脂肪等有机物合成加强，呼吸减弱。经过后熟作用后，种皮透性加强，呼吸增强。,3、胚未完全发育,破除：低温（ 5oC ）处理 4、抑制物质的存在 抑制物存在于： 果肉

8、 - 梨、苹果、番茄、柑桔、甜瓜) 种皮 - 大麦、燕麦、苍耳、甘蓝等 胚乳 - 莴苣、鸢尾 子叶 - 菜豆 破除：流水淋洗,二、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 晒种法：凉干23天 晒种 翻动 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 通气安全贮藏,第四节 植物的衰老生理,一、衰老的类型和意义 衰老：是植物体生命周期的最后阶段，是成熟的细胞、组织、器官乃至整个植株生命功能自然衰退的过程。,衰老的生物学意义： 1、植物体自身的规律，也是植物体适应 环境变化的结果 2、有利于将营养物质及时地转

9、移到种子、 延存器官，或生活着的器官，是一种 积极的适应。,二、衰老时的生理生化变化 1、蛋白质含量显著下降 蛋白质合成能力减弱，分解加快,2、核酸的变化 叶片衰老时，RNA和DNA均下降，但DNA下降速度比RNA缓慢。,3、光合速率下降 叶片衰老过程中，下降，而类胡萝卜素降解较晚。Ribisco分解，光合电子传递和光合磷酸化受阻。 叶片失绿变黄是叶片衰老最明显的特点。,4、呼吸速率下降 呼吸速率下降较光合速率慢。有些叶片衰老时，有呼吸跃变现象。,5、生物膜结构变化 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，膜结构解体。 6、激素变化 ABA和ETH增加,二、植物衰老的机制,

10、（一）DNA损伤假说 内容：植物衰老是由于基因表达在蛋白质合成过程引起差误积累所造成的。当错误的产生超过某一阈值时，机能失常，导致衰老。 某些理化因子使DNA受损。,（二）自由基损伤假说,内容：植物体内产生过多的自由基，对生物大分子及叶绿素有破坏作用，导致植物体的衰老、死亡。 与衰老密切相关的E：超氧化物歧化E（SOD）和脂氧合E（LOX）。 SOD参与自由基的清除和膜的保护，而LOX催化膜脂中不饱和脂肪酸的氧化而使膜损伤。,（三）植物激素调节假说,内容：单稔植物的衰老是由一种或多种激素综合控制的。 CTK、GA及生长素类延缓衰老，ABA、ETH促进植物的衰老。 ABA含量的增加是引起叶片衰老

11、的重要原因。ABA抑制核酸和蛋白质的合成，加速叶中RNA和蛋白质的降解，促进气孔关闭。,（四）程序性细胞死亡理论,程序性细胞死亡（programmed cell death, PCD）：指胚胎发育、细胞分化及许多病理过程中，细胞遵循自身的“程序”，主动结束其生命的生理性死亡过程。,-死亡是生物体不可缺少的生命内容 是生物借以存活的需要 并贯穿寿命的全部周期中,-个体发育是新旧细胞的生死交替 旧细胞的死亡 新细胞的形成分化 -细胞死亡的发生及过程是在长期进化 中已形成的遗传程序（PCD）,PCD与个体发育 -高等生物的诞生发育成长死亡 即寿命是生物固有的特征,三、环境条件对植物衰老的影响,1、温

12、度 低温和高温诱发自由基的产生，引起生物膜相变和膜脂过氧化，加速植物衰老。 2、光照 光延缓植物衰老。 长日照促进GA合成，利于生长；短日照加速衰老。 光敏色素参与衰老过程，红光阻止蛋白质和叶绿素含量的减少，远红光则消除红光的作用。 3、气体 O2浓度过高加速自由基的形成。O3污染环境加速植物的衰老过程。高浓度的CO2对衰老有一定的抑制作用。,4、水分,干旱促进ETH和ABA形成，加速蛋白质和叶绿素的降解，提高呼吸速率；自由基产生增多，加速衰老。 5、矿质营养 营养物质从较老组织向新生器官或生殖器官分配，引起营养缺乏，导致叶片衰老。,第五节 器官脱落生理,一、器官脱落的种类 脱落：指植物器官自然离开母体的现象。 正常脱落 由于衰老或成熟引起的 胁迫脱落 由于逆境条件引起的 生理脱落 因植物自身的生理活动引起,二、器官脱落的机制及影响因素,（一）离层与脱落,叶片脱落前，离层细胞衰退、变得中空而脆弱。 与脱落有关的E是：纤维素E和果胶E,脱落的生化过程主要是：,水解离层的细胞壁和中胶层，使细胞分离，成为离层； 促使细胞壁物质的合成和沉积，保护分离的断面，形成保护层。,（二）脱落与激素,1、生长素 生长素对脱落的效应与施用部位和浓度有关。 （1）IAA梯度学说 远基端 近基端，抑制脱落 两端浓度差小，器官脱落 远基端 近基端