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植物生理学课件第十章植物的生长生理发表于: 2019-07-10 03:36

  Growthphysiology Growth physiology 第十章 第十章 第十章 植物的生长生理 植物的生长生理 植物的生长生理 11.. 影响种子萌发的外界条件 影响种子萌发的外界条件 足够的水 足够的水、、充足的氧和适宜的温度 ◇=△▲充足的氧和适宜的温度。。 三者同等重要 三者同等重要,,缺一不可 缺一不可。。此外 此外,,有些 有些 种子还受到光的影响 种子还受到光的影响。。 11..11 无水脱脂棉上绿豆的萌发 含水脱脂棉上绿豆的萌发 吸水是种子萌发的第一步 吸水是种子萌发的第一步。。 吸水后 吸水后,,生理作用才能逐渐开始 生理作用才能逐渐开始,,因为 因为 11))水可以软化种皮: 水可以软化种皮: 透氧,,增加胚的呼吸增加胚的呼吸,,同时胚易于突破种皮 同时胚易于突破种皮。。 22))水使细胞质由凝胶状转入溶胶状: 水使细胞质由凝胶状转入溶胶状: 代谢加强 代谢加强,,酶活性增加 酶活性增加,,贮藏物分解为可 贮藏物分解为•☆■▲可 溶性物质 溶性物质,,供幼小器官生长之用 供幼小器官生长之用。。 33))水分促进可溶性物质运输到正在生长的幼芽 水分促进可溶性物质运输到正在生长的幼芽、 幼根幼根。。 11..22 一般需要氧气浓度在 一般需要氧气浓度在10 10%以上才能萌发。 %以上才能萌发。 旺盛的物质代谢和活跃的物质运输等需要有氧 旺盛的物质代谢和活跃的物质运输等需要有氧 呼吸作用来保证。故农业生产上,春播前要深 呼吸作用来保证。故农▲★-●业生产上,春播前要深 耕松土,使土壤的透气性增加,以利于种子 耕松土,使土壤的透气性增加,以利于种子 的萌发。 的萌发。 11..33 种子萌发需要的温度范围与它们的原产地有 种子萌发需要的温度范围与它们的原产地有 密切关系,原产北方(如小麦)的需要温度较低, 密切关系,原产北方(如小麦)的需要温度较低, 而原产南方(如水稻、玉米)的则要求较高。 而原产南方(如水稻、玉米)的则要求较高。 几种植物种子萌发的温度范围 几种植物种子萌发的温度范围 种类 种类 最低温度 最低温度 最适温度 最适温度 最高温度 最高温度 小麦 小麦 33~~55 20~28 20~28 30~40 30~40 水稻 水稻 10 10~ ~12 12 30~37 30~37 40~42 40~42 玉米 玉米 88~~10 10 32~35 32~35 40~45 40~45 花生 花生 12~15 12~15 25~37 25~37 41~46 41~46 大豆 大豆 25~3025~30 39~40 39~40 根据种子萌发对光的要求 根据种子萌发对光的要求,,可将种子分 可将种子分 为以下三类 为以下三类 ((11))需光种子: 需光种子: 在有光条件下良好萌 在有光条件下良好萌 ((如莴苣 如莴苣、、烟草 烟草、、拟南芥等 拟南芥等)) 发发,,在黑暗中则不能 在黑暗中则不能 萌发或发芽不好 萌发或发芽不好。。 ((22))需暗种子: 需暗种子: 在光下萌发不好 在光下萌发不好,,在在 如葱、、韭菜韭菜、、苋菜 苋菜、、番茄△▪▲□△等 番茄等)) 黑暗中萌发良好 黑暗中萌发良好。。 ((33))中光种子: 中光种子: 萌发不受光照影响 萌发不受光照影响。。 (如水稻、小麦、大豆、棉花等) (如水稻、小麦、大豆、棉花等) 1.4 1.4 22.. 22. .11 11)阶段 )阶段—— ——吸涨吸水阶段: 吸涨吸水阶段: 此阶段是依赖于原生质胶体吸涨作用的此阶段是依赖于原生质胶体吸涨作用的 物理性吸水。 物理性吸水。 无论是死种子还是活种子、休眠与否同无论是死种子还是活种子、休眠与否同 样可以吸水。 样可以吸水。 通过吸涨吸水,原生质由凝胶转变为溶通过吸涨吸水,原生质由凝胶转变为溶 胶状态,细胞结构和功能恢复。 胶状态,细胞结构和功能恢复。 22)阶段 )阶段—— ——缓慢吸水阶段: 缓慢吸水阶段: 由于原生质水合程度趋于饱和,细胞膨由于原生质水合程度趋于饱和,细胞膨 压增加等因素,出现的一个吸水暂停或 压增加等因素,出现的一个吸水暂停或 速度变慢的阶段; 速度变慢的阶段; 细胞中基因开始表达;细胞中基因开始表达; 酶促反应和呼吸作用增强;酶促反应和呼吸作用增强; 贮存物质开始分解,一方面给胚的发育贮存物质开始分解,一方面给胚的发育 提供营养,另一方面,也降低了水 提供营养,另一方面,也降低了水 势,提高了吸水能力。 势,提高了吸水能力。 33)阶段 )阶段—— ——生长吸水阶段: 生长吸水阶段: 在贮存物质转化的基础上,原生质组分在贮存物质转化的基础上,原生质组分 的合成旺盛,细胞吸水再一次加强; 的合成旺盛,细胞吸水再一次加强; 种子形态上发生可见的变化;种子形态上发生可见的变化; 胚根突出种皮后,有氧呼吸加强;胚根突出种皮后,有氧呼吸加强; 新生器官生长加快,表现为种子的吸水新生器官生▪…□▷▷•长加快,表现为种子的吸水 和鲜重持续增加。 和鲜重持续增加。 2.2 2.2 11 22 2..33种子中贮存着大量的有机物 种子中贮存着大量的有机物,,主要有淀粉 主要有淀粉、、 脂肪和蛋白质 脂肪和蛋白质。 不同的植物种子中不同的植物种子中,,三种物质的含量差异 三种物质的含量差异 很大 很大,,通常以含量多的物质为依据 通常以含量多的物质为依据,,将种子区 将种子区 分为: 分为: 淀粉种子 淀粉种子,,如小麦 如小麦、、玉米; 玉米; 油料种◁☆●•○△子 油料种子,,如蓖麻 如蓖麻、、芝麻; 芝麻; 豆类种子 豆类种子( (蛋白质种子 蛋白质种子)),,如大豆 如大豆、、绿豆▼▲ 绿豆。。 33.. seed seed longevity longevity 右图:黄矢车菊随着 贮藏年限的增加,发 芽能力降低,到第十 年就失去了发芽的能 12h12h 11 3a 3a 66 11a 11a 13 13 18a 18a 100 100 400a 400a 荔枝 荔枝 芒果 芒果 植物的生长是以细胞的生长为基础的, 植物的生长是以细胞的生长为基础的, 通过 通过细胞分裂 细胞分裂增加细胞数量,使植物增加重 增加细胞数量,使植物增加重 量;通过 量;通过细胞伸长 细胞伸长增加植物体的体积。 增加植物体的体积。 种子萌发时细胞分裂和新▲●…△细胞体积增加, 种子萌发时细胞分裂和新细胞体积增加, 幼苗迅速长大;由于 幼苗迅速长大;由于细胞的分化 细胞的分化,形成各种组 ,形成各种组 织和器官,长成完整的植物体。 织和器官,长成完整的植物体。 11..11cell cell cycle cycle ((从上一从上一 个细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束 个细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束)) MM GG11 SS GG22 11..22 DNA DNA含量的变化 含量的变化 呼吸速率的变化 呼吸速率的变化 分裂期对氧 分裂期对氧 的需求很低,而 的需求很低,而 G1 G1期和 期和G2 G2期后 期氧吸收量都很期氧吸收量都很 11..33IAA IAA:: DNA DNA CTK CTK GA GA G1 G1 DNA DNA G1 G1 SS 伸长区细胞体积迅伸长区细胞体积迅 速增加 速增加,,其代谢特点 其代谢特点 11))呼吸速率增高呼吸速率增高22~~66 倍倍,,细胞生长需要的 细胞生长需要的 能量得到保证; 能量得到保证; 22))蛋白质量增加约 蛋白质量增加约66 倍倍,,以填充细胞内的 以填充细胞内的 内含物; 内含物; 2.2 2.2 11 90% 90% 10% 10% 微纤丝是在电子显微镜下能看到的微 微纤丝是在电子显微镜下能看到的微 细结构。 细结构。 细胞壁细胞壁 微纤丝 微纤丝 纤维素分子纤维素分子 DD--葡萄糖 葡萄糖 植物细胞壁中微纤 丝的形成: 1400~10000个D-葡萄糖通过-1,4 糖苷键结成长链, 成为纤维素分子; 2000个纤维素分子平行排列聚合成 束,称为微团; 轴平行排列,聚合成束,构成微纤丝; 存在于细胞壁中的纤维素是自然界中最丰 存在于细胞壁中的纤维素是自然界中最丰 富的多糖 富的多糖。。据推算 据推算,,每年地球上由绿色植物 每年地球上由绿色植物 光合作用生产的纤维素可达 光合作用生产的纤维素可达10 10 11 11 tt之多 之多,,而而 1990 1990年全球粮食产量只有 年全球粮食产量只有22..2210 10 99 tt。。如何 如何 把纤维素转化成为人类可利用的食物或者有 把纤维素转化成为人类可利用的食物或者有 效能源 效能源,,是人们长期渴望解决的重大课题 是人们长期渴望解决的重大课题。。 2.3 2.3 GA GA、、IAA IAA能诱发细胞伸长。 能诱发细胞伸长。 生产上,喷施 生产上,喷施GA GA使茎伸长,如:以切花为生产目的 使茎伸长,如:以切花为生产目的 的花卉(菊花、月季等)时,如茎(花轴)过短, 的花卉(菊花、月季等)时,如茎(花轴)过短, 可喷施赤霉素,以达到规格要求的长度。 可喷施赤霉素,以达到规格要求的长度。 33..cell cell differentiation differentiation 3.1 3.1 细胞全能性 细胞全能性 ((totipotency totipotency)) 指植物体 指植物体 的每个细胞携带 的每个细胞携带 着一个完整基因 着一个完整基因 组组,,并具有发育 并具有发育 成完整植株的潜 成完整植株的潜 在能力 在能力。 3.23.2 p▷•●olarity polarity 33..33 11))糖浓度对分化的影响 糖浓度对分化的影响 33CTK/IAA CTK/IAA—— 19571957 KT KT IAAIAA KT KT IAAIAA 左图:烟草在不同 浓度生长素与激动 素的培养下器官形 成的调整与生长 左图:组织培养的植物 11.. 11..11 茎生长特性 茎生长特性 茎的生长主要由顶端分生组织和近顶 茎的生长主要由顶端分生组织和近顶 端分生组织控制 端分生组织控制。。 顶端分生组织控制近顶端分生组织 顶端分生组织控制近顶端分生组织 的活性 的活性,,近顶端分生组织的细胞分裂和伸 近顶端分生组织的细胞分裂和伸 长决定茎的生长速率 长决定茎的生长速率。。 grand grand period period growthgrowth 4411 lag phase lag phase 00——18d) 18d) 22 logarithmic growth logarithmic growth phase phase (18 (18——45d 45d 33 ((linear growth phase linear growth phase))((45 45——55d 55d)) 44 ((senescence phase senescence phase))((55 55—— ——90d) 90d) 11..22 11..33 大豆 玉米 双子叶:全叶均匀生长 单子叶:基部保持生长能力 22..1111 22 33 20 20~~30 30 2..2211 22 33 44 55 22..33 细胞分裂和伸长必须要有充足的水 细胞分裂和伸长必须要有充足的水 分分。 。但水分过多也对植物生长不利 但水分过多也对植物生长不利。。在在 控制小麦 控制小麦、、水稻茎部过度伸长的根本措 水稻茎部过度伸长的根本措 施就是控制第二 施就是控制第二、、三节间伸长期间的水 三节间伸长期间的水 分供应 分供应。。 土壤水分过少时 土壤水分过少时,,根生长慢 根生长慢,,同时使 同时使 根木质化 根木质化, ,降低吸水能力 降低吸水能力。。土壤水分过 土壤水分过 多时 多时,,通气不良 通气不良,,根短且侧根数增多 根短且侧根数增多。。 2.4 2.4 氮肥能使出叶期提早 氮肥能使出叶期提早、、 叶片增大和叶片寿命相对延 叶片增大和叶片寿命相对延 长,,所以氮肥亦称为叶肥所以氮肥亦称为叶肥。。 但氮肥施用过量 但氮肥施用过量,,叶大而薄 容易干枯容易干枯,,寿命反而缩短 寿命反而缩短。。 氮肥同样显著促进茎的生长 氮肥同样显著促进茎的生长,, 氮肥过多 氮肥过多,,会引起徒长倒伏 会引起徒长倒伏,, 抗性差 抗性差,,推迟成熟 推迟成熟。。 黄瓜徒长株 22..55 GA GA CCC CCC GA GA 相关性:相关性:植物各部分之间的相互制约与协调 植物各部分之间的相互制约与协调 的现象 的现象。。 33..11 根和地上部的相关 根和地上部的相关 ““根深叶茂 根深叶茂”” ““育秧先育根 育秧先育根”” 相互促进: 相互促进:地上部分为根部提供糖分 地上部分为根部提供糖分、、 维生素等养分;地下★▽…◇部分为地上 维生素等养分;地下部分为地上 部分提供水分 部分提供水分、、矿物质 矿物质、、细胞分裂素等 细胞分裂素等。。 相互制约: 相互制约:“ 3.23.2 顶端优势 顶端优势:顶芽优先生长 :顶芽优先生长,, 而侧芽生长受抑制的现 而侧芽生长受抑制的现 在树木中特别是针叶在树木中特别是针叶 树树,,如桧柏 如桧柏、 、杉树▪•★等 杉树等,, 顶芽生长的很快 顶芽生长的很快,,下面 下面 的分枝受到顶端的抑制 的分枝受到顶端的抑制,, 整个植株呈 整个植株呈宝塔形 宝塔形。。 水杉 雪松 生产上采取去除顶端优势的方 生产上采取去除顶端优势的方 式达到增产、增收,如:棉花生长 式达到增产、增收,如:棉花生长 到一定高度要去顶以促进侧枝的增 到一定高度要去顶以促进侧枝的增 加,从而增加结果枝;花卉上,最 加,从而增▲=○▼加结果枝;花卉上,最 典型的是千头菊,通过不停的去顶, 典型的是千头菊,通过不停的去顶, 能让一颗菊花上开出上千朵花;还 能让一颗菊花上开出上千朵花;还 有园林上的修剪整形。 有园林上的修剪整形。 修剪园林修剪整齐的园林景▪▲□◁观 33.. 33 营养生长和生殖生长的相关性 营养生长和生殖生长的相关性 矛盾的对立统一 矛盾的对立统一 统一性 统一性:生殖生长所需要的养料 :生殖生长所需要的养料,,大部分是由营 大部分是由营★▼▼▽●▽●◇▽▼• 养器官供应的 养器官供应的,,营养器官生长不好 营养器官生长不好, ,生殖器官 生殖器官 自然生长也不好 自然生长也不好。。 矛盾性 矛盾性:营养生长过旺 :营养生长过旺,,消耗较多养分 消耗较多养分,,便会影 便会影 响到生殖器官的生长 响到生殖器官的生长,,如果树 如果树、、棉花等枝叶徒 棉花等枝叶徒 长长,,往往不能正常开花结实;生殖器官生长也 往往不能正常开花结实;生殖器官生长也 影响营养器官生长 影响营养器官生长,,如番茄开花结实时 如番茄开花结实时,,如让 花果自然成熟花果自然成熟, ,营养器官就日渐减弱 营养器官就日渐减弱,,最后衰 最后衰 老死亡 老死亡。。 movement movement 11.. 向性运动 向性运动( (tropic tropic movement movement)):: 指外界对植物单向刺激所引起的定向 指外界对植物单向刺激所引起的定向 生长运动 生长运动。 向性运动包括向性运动包括33个步骤:感受 个步骤:感受、、传导 传导、、反应 反应。。 向性运动是生长引起的 向性运动是生长引起的、、不可逆的运动 不可逆的运动。。 11..11 11 22 ((33))植物感受光的部位: 植物感受光的部位:是茎尖 芽鞘尖端、、根尖 根尖、、某些叶片和生长中的茎 某些叶片和生长中的茎。。 ((44))引起向光性的机理有两种对立的看法: 引起向光性的机理有两种对立的看法: 一是生长素在茎的背光面与向光面分布不均 一是生长素在茎的背光面与向光面分布不均 匀匀,,二是抑制物质分布的不均匀 二是抑制物质分布的不均匀。。 ((55))光受体是: 光受体是:燕麦芽鞘中有 燕麦芽鞘中有ββ--胡萝卜素和 胡萝卜素和 核黄素 核黄素 66 太阳追踪(正向光性) 太阳追踪(正向光性) 叶镶嵌(正向光性) 镶嵌(正向光性) 横向光性 横向光性 负向光性主要指地下根,它是向着光的反方向生长。 11..22 11 gravitropism gravitropism 22 positive positive gravitropism gravitropism negative negative gravitropism gravitropism diagravitropism diagravitropism 玉米的向重力性茎表现负向重力性,根表现正向重力性, 地下茎侧水平方向生长,表现为横向重力性。 藕的根状茎具 横向重力性 根横放时,平衡石(淀粉体) 根横放时,平衡石(淀粉体) 沉降到细胞下侧的内质网上,产 沉降到细胞下侧的内质网上,产 生压△▪▲□△力,诱发内质网释放 生压力,诱发内质网释放Ca Ca 到到细胞质内,和钙调蛋白结合,激 细胞质内,和钙调蛋白结合,激 活细胞下侧的钙泵和生长素泵,二者分别将钙和生长 活细胞下侧的钙泵和生长素泵,二者分别将钙和生长 素运到细胞壁。生长素大部分分布在根下侧,钙也促 素运到细胞壁。生长素大部分分布在根下侧,钙也促 进生长素返回伸长区下侧,这样下侧生长素过多,抑 进生长素返回伸长区下侧,这样下侧生长素过多,抑 制伸长区伸长,而上侧生长素较少,生长正常。导致 制伸长区伸长,而上侧生长素较少,生长正常。导致 上侧生长快,下侧慢,所以根就向重力方向弯曲生 上侧生长快,下侧慢,所以根就向重力方向弯曲生 33)机理)机理 11..33 chemotropism chemotropism 如:根朝着肥料较多的土壤生长 如:根朝着肥料较多的土壤生长,,生产上 生产上,,深深 施肥 施肥,,有利于根向深处生长 有利于根向深处生长。。 11..44 hydrotropism hydrotropism 22.. 22..11 偏上性 偏上性((epinasty epinasty))::叶片花瓣或其他器 叶片花瓣或其他器 官向下弯曲生长 官向下弯曲生长。。 偏下性 偏下性( (hyponasty hyponas◆◁•ty)):叶片花瓣或其他 :叶片花瓣或其他 器官向上弯曲生长 器官向上弯曲生长。。 生长素引起偏上性生长 生长素引起偏上性生长, ,在叶片叶 在叶片叶 柄的上下两侧分布不均匀 柄的上下两侧分布不均匀,,引起生长不 引起生长不 均匀 均匀,,从而引起叶片下垂 从而引起叶片下垂。。 22..22 感夜性 感夜性 ((nyctinasty nyctinasty)) 由于光暗变化引起 由于光暗变化引起 的运动 的运动。。 如:大豆 如:大豆、 、含羞草 含羞草、、 合欢 合欢、、酢浆草等 酢浆草等 2.3 2.3 thermonasty thermonasty 植物对温度变化起反应的感性运动。 植物对温度变化起反应的感性运动。 酢浆草 酢浆草 22..44 seismonasty seismonasty 触摸对含羞草叶片的效应触摸对含羞草叶片的效应。。 当含羞草的叶片被触摸时 当含羞草的叶片被触摸时,,小小 叶在11~~22秒内便向下弯曲秒内便向下弯曲,,这是 这是 叶枕中运动细胞中 叶枕中运动细胞中KK 与与ClCl 大量大量 运动的结果 运动的结果,,同时也导致了膨压 同时也导致了膨压 的改变 的改变。。 33..33. .11 physiological physiological clock clock 24 24 circadian circadian rhythm rhythm 2.2 2.2 11 22 24 24

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