《植物生長生理》PPT課件-2.ppt

第十章 植物的生長生理,發(fā)育：指在植物的生命周期過程中，植物發(fā)生大小、結構、形態(tài)和功能上的變化，包括生長和分化兩個方面。 生長：指發(fā)育過程中細胞、器官或有機體的大小、數目與重量的不可逆增加。 分化：來自于同一個合子或遺傳上同質的細胞轉變?yōu)樾螒B(tài)、功能或化學組成上異質的細胞的過程。,第一節(jié) 種子的萌發(fā),一、種子萌發(fā)的過程 種子吸水萌動 內部物質和能量的轉化 胚根、胚芽的生長，胚根突破種皮 二、影響種子萌發(fā)的外界條件 水分 足夠 氧氣 充足 溫度 適當 光照,三、種子萌發(fā)的生理、生化變化 1、種子的吸水 急劇快速吸水階段 吸脹作用 吸水緩慢階段 生化準備階段 再次快速吸水階段 胚根長出，滲透吸水 2、呼吸作用的變化和酶的形成 呼吸轉變 無氧呼吸有氧呼吸 酶的形成 酶的釋放或活化 酶的重新合成,3、有機物的轉變 異養(yǎng)自養(yǎng) 碳水化合物的轉變 淀粉酶（-淀粉酶、-淀粉酶） 脫支酶 麥芽糖酶 淀粉磷酸化酶 脂肪的轉變 圓球體 乙醛酸循環(huán)體 線粒體 胞質溶膠,（1） 淀粉的轉化 淀 粉 酶 麥芽糖酶 淀粉藍糊精紅糊精消色糊精麥芽糖葡萄糖 加碘藍色 紅色 無色,淀粉的動員,脂肪的分解,蛋白質的分解,植酸的分解,蛋白質的轉變 蛋白酶（木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶）、肽酶 初次合成：利用從土壤中吸收的氨（或硝酸還原產生的氨）合成氨基酸的過程。 再度合成：利用酰胺釋放出的氨再度合成氨基酸的過程。,四、種子的壽命 種子壽命(Seed Longevity)：種子從采收到失去發(fā)芽力的時間。 低溫、干燥條件下貯藏，壽命較長 頑拗性種子(Recalcitrant Seed)：與通常的種子相反，不耐脫水干燥和低溫貯藏。,第二節(jié) 細胞的生長和分化,細胞發(fā)育過程分三個時期： 分裂期（分生期） 伸長期（擴大期） 分化期（成熟期 一、細胞分裂的生理 1、細胞周期 細胞周期（Cell Cycle）/細胞分裂周期（Cell Division Cycle）：細胞分裂結束到下一次分裂結束所需的時間。 2、細胞周期控制 細胞周期蛋白（Cyclin） 依賴于細胞周期蛋白的蛋白激酶（Cyclin-Dependent Protein Kinases， CDK） CDK活性的調節(jié)途徑 Cyclin的合成與降解 CDK的磷酸化與去磷酸化,3、細胞分裂的生化變化 代謝旺盛 原生質特別是DNA大量合成 細胞數目增加 4、細胞分裂與植物激素 生長素和細胞分裂素 刺激G1 cyclin積累 脫落酸 阻止進入S期 赤霉素 促進Cyclin表達,二、細胞伸長的生理 1、細胞伸長的生理變化 呼吸作用加強 蛋白質的積累 2、細胞壁 細胞壁的基本結構 植物生長物質對細胞伸長的影響 赤霉素和生長素促進細胞伸長 脫落酸抑制細胞伸長 細胞分裂素和乙烯促進細胞擴大 3、生長素的酸一生長假說 活化質膜上存在的H+-ATP酶 促使合成新的H+-ATP酶,三、細胞分化的生理 細胞分化(Cell Differentiation)：形成不同形態(tài)和不同功能細胞的過程。 1、轉錄因子基因控制發(fā)育 誘導信號和信號感受 特殊細胞基因的表達 分化細胞特殊活性或結構需要的基因的表達 細胞分化功能需要的基因產物活性和細胞結構改變 2、細胞全能性 細胞全能性(Totipotency)：指植物體的每個細胞攜帶著一套完整的基因組，并具有發(fā)育成完整植株的潛在能力。 全能性是細胞分化的理論基礎，而細胞分化是全能性的具體表現。,3、極性 極性(Polarity)：在器官、組織甚至細胞中在不同的軸向上存在某種形態(tài)結構和生理生化上的梯度差異。 極性造成細胞內物質分布不均勻、細胞不均等分裂 4、影響分化的條件 糖濃度 低糖木質部 中等水平木質部和韌皮部都形成 高糖韌皮部 光 黃化幼苗分化差，薄壁組織較多，輸導組織和纖維等機械組織很不發(fā)達，植株柔嫩 植物激素 CTK/IAA高枝條形成、CTK/IAA低促進根形成 CTK/IAA中等不分化,四、組織培養(yǎng) 組織培養(yǎng)(Tissue Culture)：在無菌條件下，分離并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)離體植物組織(器官或細胞)的技術。 脫分化(Dedifferentiation)：已分化的細胞失去原有的形態(tài)和機能，又回復到沒有分化的無組織的細胞團或愈傷組織。 再分化(Redifferentiation)：脫分化狀態(tài)的細胞再度分化形成另一種或幾種類型的細胞的過程。 植物體（分離）外植體（脫分化）愈傷組織（再分化）根、芽植株,第三節(jié) 植物細胞程序性死亡,細胞程序性死亡（Programmed cell death, PCD）：由細胞內業(yè)已存在的、由基因編碼的程序控制的細胞自然死亡，是細胞分化的最后階段。 一、細胞程序性死亡發(fā)生的種類 類型1：植物體發(fā)育過程中必不可少的部分 類型2：植物體對外界環(huán)境的反應 PCD對維持植物的正常生長發(fā)育非常重要，沒有PCD就不可能形成植物體，就不能進行正常生理活動。,二、PCD的特征和基因調控 細胞核DNA斷裂成一定長度的片段、染色質固縮、胞泡形成，最后形成多個凋亡小體 由核基因和線粒體基因共同編制的 三、細胞程序性死亡的生化變化和誘導因子 DNA酶、酸性磷酸酶、ATP酶等都參與PCD過程 誘導PCD的因子有激素、高溫、干燥、活性氧等 四、PCD的發(fā)生過程 1、啟動階段 2、效應階段 Caspase的活化和線粒體通透性改變 3、降解清除階段,第四節(jié) 植物營養(yǎng)器官的生長,一、營養(yǎng)器官的生長特性 生長大周期（Grand Period of Growth）：在植物生長過程中，不論是器官還是整個植株都表現出“慢-快-慢”的基本規(guī)律，這三個階段的總合叫。 1、莖生長特性 頂端分生組織與近頂端分生組織 生長曲線 停滯期、對數生長期、直線生長期、衰老期 頂端優(yōu)勢(Apical Dominace)：頂端在生長上占優(yōu)勢的現象。,頂端優(yōu)勢的生理解釋,IAA,2、根生長特性 有頂端分生組織、具生長大周期、具頂端優(yōu)勢 細胞分裂素、脫落酸、黃質醛可抑制側根形成 3、葉生長特性 雙子葉植物 全葉均勻生長 單子葉植物 葉片基部保持生長能力,二、影響營養(yǎng)器官生長的條件 1、溫度 協調最適溫度 生產上培育健壯植株所采用的溫度，通常略低于生長最適溫度。 生長溫周期現象：植物對晝夜溫度周期性變化的反應。 日溫較高、夜溫較低促進生長 2、光 幼苗發(fā)育受光控制 缺光 莖桿纖細，機械組織不發(fā)達，易倒伏 光對莖伸長有抑制作用 高山上植株矮小 光可以抑制多種作物根的生長 光促進根內形成脫落酸,3、水分 細胞的伸長生長較細胞分裂更受水分虧缺的影響 水稻能在淹水情況下生長 植株有通氣組織，氧氣通過葉莖供應到根部 根內進行乙醇酸代謝，產生過氧化氫，釋放氧去氧化還原物質 4、礦質營養(yǎng) 氮肥使葉期提早、葉片增大和葉片壽命相對延長 氮肥過多，引起莖陡長倒伏 對稻田采取中期曬田，減少氮肥的吸收 5、植物激素 GA3顯著促進莖的生長,三、植物生長的相關性 高等植物是各種器官組成的統(tǒng)一整體，各種器官雖然在形態(tài)結構及功能上不同，但它們的生長是既相互制約，又相互依賴、相互促進，這種現象稱為植物生長相關性。 1、地上部分與地下部分生長的相關性 根對地上部分生長的促進作用 “根深葉茂” 地上部分生長所需要的水分和礦物質主要由根系供應 根部是全株的細胞分裂素合成中心 根系還能合成植物堿等含氮化合物 地上部分對根生長的促進作用 地下部分需要的糖類和維生素等由地上部分供應 相互抑制 根冠比（根重/莖葉重） 水分 缺水 充足 “旱長根，水長苗” 光照 增強 減弱 溫度 升高 降低 根生長最適溫度略低于莖葉 礦質元素 N多 P、K多,2、主莖和分枝的相關性 植物頂端在生長上占有優(yōu)勢并抑制側枝或側根生長 去除主莖后則會促進側枝生長 3、營養(yǎng)生長和生殖生長的相關 營養(yǎng)器官和生殖器官生長基本上統(tǒng)一 營養(yǎng)器官生長過旺，影響生殖器官生長 前期肥水過多，莖葉陡長，延緩幼穗分化，增加空癟粒 后期肥水過多，造成貪青晚熟 生殖器官生長影響營養(yǎng)器官生長 疏花、疏果，營養(yǎng)上收支平衡，年年豐產,第五節(jié) 植物的運動,向性運動(Tropic Movement)：由光、重力等外界刺激而產生，它的運動方向取決于外界的刺激方向。 感性運動(Nastic Movement) ：由外界刺激（如光暗轉變、觸摸等）或內部時間機制而引起的，外界刺激方向不能決定運動方向。,一、向性運動 步驟：感受、傳導、反應 1、向光性 向光性(Phototropism)：植物隨光的方向而彎曲的能力，分為正向光性、負向光性、橫向光性。 光受體：向光素 ；藍光反應 組織不均等生長的原因 生長素分布不均勻 側向運輸，向背光一側移動 抑制物質分布不均勻,2、向重力性 向重力性(Gravitropism)：植物在重力影響下，保持一定方向生長的特性。 正向重力性(Positive Gravitropism)：順著重力方向向下生長，如根。 負向重力性(Negative Gravitropism)：背離重力方向向上生長，如莖。 橫向重力性(Diagravitropism)：水平方向生長，如地下莖。,感受重力的細胞器 平衡石（Statolith） 植物的平衡石淀粉體(Amyloplast)：一個細胞內有412個淀粉體，每個淀粉體外有一層膜，內有18個淀粉粒 根部平衡石位于根冠，莖部平衡石位于淀粉鞘 細胞感受重力后引起不均勻生長 Ca2+在向重力性反應中起著重要的作用 抑制物不均勻分布 向重力性的機理,植物不同部分對IAA的敏感度是不同的（根芽莖，根最敏感），因此根和胚芽鞘橫放時，前者向下彎曲，而后者向上彎曲,3、向化性 向化性(Chemotropism)：由某些化學物質在植物周圍分布不平均引起的生長。 水稻深層施肥 種植香蕉 以肥引芽 4、向水性 向水性(Hydrotropism)：當土壤中水分分布不均勻時，根趨向較濕的地方生長的特性。,二、感性運動 生長性運動(Growth Movement)：不可逆的細胞伸長，如偏上性運動。 緊張性運動(Turgor Movemnet)：由葉枕膨壓變化產生，是可逆性變化，如葉片感夜運動。 1、偏上性和偏下性 偏上性(Epinasty)：葉片、花瓣或其他器官的上部生長比下部快，于是向下彎