精品课程《植物生理学》课件 12 成熟和衰老共91页

偏向受精(preferential fertilization): 指在双受精过程中， 其中1个精细胞只能与卵细胞融合，而另一个精细 胞只能与中央细胞融合的现象。
图 白花丹的雄性生殖单位
A.示两个精细胞间的连接(箭头处)； B.示两个精细胞的异型性及其与 营养核间的联系
➢ 两个互相连接的精细胞与营养核作为一个功能团， 被称为雄性生殖单位(male germ unit，MGU)。
➢ (5)色素 成熟的花粉具有颜色，这是由于花粉外 壁中存在花色素苷、类胡萝卜素等色素的缘故。色 素具有招引昆虫传粉，防止紫外光对花粉的伤害等 作用。
➢ (6)矿质元素 花粉与其他植物组织一样，含有磷、 钙、钾、镁、硫、锰等多种矿质元素。不同植物中， 精细胞以及花粉管所含的元素种类与含量大体相似， 但花粉外壁中的元素组成有较大的差异。
➢雄性生殖单位中的营 养核和雌性生殖单位 中的助细胞在双受精 后消亡。
双受精的过程
➢ 助细胞释放Ca2+可能对细胞融合起重要的作用。
➢ 现已从玉米等植物中分离出精细胞和卵细胞， 在高Ca2+(5～50 mmol·L-1CaCl２)条件下， 可让精细胞和卵细胞在体外发生自动融合。
五、花粉和雌蕊的相互识别
➢ 蔗糖在花粉中含量很高，一般占可溶性糖的20%～25%。缺 乏蔗糖时花粉发育不良，如不育株的小麦花粉中就缺少蔗糖。
➢ (4)植物激素 花粉中含有生长素、赤霉素、细胞分裂素、 油菜素内酯和乙烯等植物激素。这些激素的存在对花粉的萌 发，花粉管的伸长以及受精、结实都起着重要的调节作用。 例如未授予花粉的雌蕊一般不能生长，这显然与缺少花粉激 素的作用有关。
图 小孢子发育示意图
各种各样的花粉
1.构造
1）壁物质

离层 后熟 层基处理 休眠 呼吸峰
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大豆胚的发育进程 及生理变化
阶段Ⅰ：球形期 阶段Ⅱ：心形期 阶段Ⅲ：鱼雷形期 阶段Ⅳ：成熟中期 阶段Ⅴ：休眠期
最上面一行表示 胚和种子在一定发育 时期的外形，但大小 不按比例
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一、果实的生长 1、生长规律
肉质果实的生长具生长大周期，呈S型曲线。 一些核果和某些非核果呈双S型曲线。
2、单性结实
不经受精而形成不含种子的果实。
天然单性结实、刺激单性结实。
二、果实成熟
1、果实成熟类型 A 骤变型果实：成熟过程中有呼吸峰出现，呼吸
峰过后迅速进入成熟状态。通常含有复杂贮藏物， 成熟过程骤变。
2、温度
要求适宜。对油料种子的含油量及油分性质影响很 大。适当的低温有利于油脂的积累。种子成熟时温度 较低而且昼夜温差较大有利于不饱和脂肪酸积累。
3、营养
N素高蛋白质含量上升而糖和脂肪的比例下降。 K促进物质运输、转化，有利于糖和脂肪的积累。 P促进物质转化，有利于脂肪积累。
第二节 果实成熟的生理生化变化
中淀粉增长相一致。
b UDPG转葡萄糖苷酶 ADPG转葡萄糖苷酶。
（二）含氮化合物 1 变化规律：从乳熟到完熟氮素总量变化较小，非
蛋白氮含量下降，蛋白氮含量上升。 植株中氮素向种 子转移，种子中氮占全株中氮素的68％。
2 贮藏蛋白：没有明显的生理活性，主要为种子萌
发时提供氮素和氨基酸。如玉米醇溶谷蛋白、大豆球 蛋白等均为种子贮藏蛋白。
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不足之处在于不能解释：①供给已 开花结实植株充分养料，仍无法使植株 免于衰老 ②雌雄异株植物，雄株不结实， 谈不上聚集养分，但仍难免一死。
右边的植株不
断地将荚果摘除， 而左边的植株则一 直保留着。
2．激素调控理论
该理论认为，单稔植物的衰老是由一种 或多种激素共同控制的。
一方面是由细胞分裂素控制（根系合成 供给叶的CTK下降，而花、果内的CTK却上 升，从而促使营养物质运向果实）；
2. 核酸含量降低 RNA含量下降，因为：①RNA合成能力 降低 ②RNA降解加快。
SAG & SDG
3．光合速率下降
因为：①衰老时叶绿体被破坏（具 体表现为类囊体膨胀、裂解、嗜锇体）、 叶绿素含量迅速下降。 ②随着蛋白降解 加快，Rubisco减少。
叶绿体蛋白
4．呼吸速率下降
①叶片衰老时，呼吸先迅速下降，后又急 剧上升，再迅速下降，有呼吸骤变，这 和乙烯出现高峰有关
2）乳熟期到完熟期，籽粒的氮素总量变 化不大；
3）随着成熟度的增加，非蛋白氮下降低， 蛋白氮含量不断增加；
4）RNA含量较高，以合成丰富的蛋白质。
3．脂肪的变化
1）油料种子成熟过程中糖（葡萄糖，蔗糖， 淀粉）的含量下降，脂肪含量增加，说 明脂肪是由糖类转化来的。
2）脂肪形成的两个特点： （1）成熟期形成的大量游离脂肪酸，随着
6. 色泽变艳
随着果实成熟，果皮中的叶绿素逐渐破坏 而丧失绿色，使原本存在的类胡萝卜素的颜色 呈现出来，因而果实呈黄色。有的果实则形成 花色素，因而呈红色。
光直接影响花色素的合成，因而这类果实 向光一面往往比背光面要更红、更鲜艳。
要注意的是，以上的变化过程是受 天气影响的，尤其是受温度和湿度的影 响。

二、其他生理变化
在种子成熟过程中： 呼吸：有机物累积迅速时，呼吸作用也旺盛； 种子接近成熟时，呼吸作用逐渐降低。 激素：玉米素，赤霉素，生长素，脱落酸。 水分：随着种子的成熟而的影响 风：风旱不实。 干旱：玻璃状籽粒。蛋白质含量相对较高。 温度：适当低温有利于油脂的累积， 较低温度有利于不饱和脂肪酸的形成。 营养条件：氮肥：提高蛋白质含量 钾肥：加速糖转化，增加淀粉含量 磷肥：促进脂肪的形成
3.活性氧
叶片衰老分3个时期：
起始时期
第十二章 植物的成熟和衰老生理
第一节 种子成熟时的生理生化变化
第二节 果实成熟时的生理生化变化
第三节 种子和延存器官的休眠 第四节 植物的衰老
第五节 程序性细胞死亡
第六节 植物的器官脱落
第一节 种子成熟时的生理生化变化
种子的成熟过程，实质上就是胚从小 长大，以及营养物质在种子中变化和积累的 过程。 一、主要有机物的变化 在种子成熟过程中： 可溶性糖转化为不溶性糖 非蛋白氮转变为蛋白质 糖转化为脂肪
呼吸骤变是由于果实中产生乙烯的结果。 乙烯可增加果皮细胞的透性，加强内部氧化过程， 促进果实的呼吸作用，加速果实成熟。 呼吸骤变的出现，标志着果实成熟达到了可 食的程度。 3、实践意义 人工催熟，延迟果实成熟，促进棉铃吐絮等。
三、肉质果实成熟时色、香、味的变化 （1）果实变甜 淀粉转变为可溶性糖。 （2）酸味减少 有机酸含量下降。 （3）涩味消失 单宁被氧化或凝结成不溶的胶状物质。 （4）香味产生 产生具有香味的物质。主要是酯类。 （5）由硬变软 果胶质变为可溶性的果胶；果肉细胞中淀粉粒消失。 （6）色泽变艳 叶绿素破坏，类胡萝卜素仍较多；形成花色素。
⒉核酸含量的变化
衰老相关基因表达增加，衰老 下调基因表达减少。RNA总量下降，尤其是rRNA 的减少最为明显。DNA含量也下降，但下降速率较 RNA小。 叶绿体被破坏，叶绿素含量下降， Rubisco含量减少，最后导致光合速率下降。

过程，然后是赤霉素和生长素可能调节有机物向籽粒 的运输和积。此外，籽粒成熟期脱落酸大量增加，可 能和籽粒的休眠有关。 3.种子含水量： • 与有机物的积累恰好相反，它是随着种子的成熟而逐 渐减少的。
植物生理学成熟和衰老生理课件
三、外界条件对种子成熟和化学成分的影响
• 1. 光照
光照强，叶片同化物多，输入到籽粒的多，产量 高;
➢非骤变型果实的乙烯生成速率相对较低， 变化平稳，整个成熟过程中只有系统Ⅰ活 动，缺乏系统Ⅱ。
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➢对于骤变型果实，外源乙烯只在跃变前起 作用，它能诱导呼吸上升，同时促进内源 乙烯的大量增加，即启动系统Ⅱ，形成了 乙烯自我催化作用，且与所用的乙烯浓度 关系不大，是不可逆作用。
• 2.温度
• 温度过高呼吸消耗大，籽粒不饱满；温度过低不利于有机 物质运输与转化，种子瘦小，成熟推迟。
• 油料种子的成分受温度影响较大：温度较低、昼夜温差大，
含油量和不饱和脂肪酸含量高，蛋白质含量较低（北方的
油脂品质好）;
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3.空气相对湿度 大气干旱，影响淀粉累积，种子瘦小、
➢ 天然单性结实：指不需要经过受精作用或其他刺激诱导而 结实的现象。同一种植物，无种子的子房中生长素含量较有种子的
为高。
➢ 刺激性单性结实：也称诱导性单性结实。在外界环境条件 的刺激下而引起的单性结实。
• 原因： 果实生长与受精后子房生长素含量增多有关。
➢ 植物完成了受精作用，但由于种种原因，胚的发育中止， 而子房或花的其他部分继续发育，也可成为没有种子的果 实。这种现象称为假单性结实。
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1.淀粉的合成与 积累
➢ 合成淀粉的场所是 淀粉体.

❖ 有些植物的果实或种子存在抑制种子萌发的物质，以防止种 子的萌发。有的存在于果肉中，如梨、苹果、柑桔、甜瓜， 有的存在于种皮，如苍耳、甘蓝，有的存在于胚乳（鸢尾） 和子叶（菜豆）。
❖ 生长抑制剂抑制种子萌发有重要的生物学意义。
第29页，共45页。
珙桐
第30页，共45页。
二、延存器官休眠的打破和延长
第8页，共45页。
❖ 总之，在种子成熟过程中，可溶性糖类转化为不 溶性糖类，非蛋白质氮转变为蛋白质，而脂肪则 是由糖类转化而来的。
第9页，共45页。
二、其他生理变化
❖：
❖ 有机物积累迅速时，呼吸作用也旺盛，种子接近成熟 时，呼吸作用逐渐降低。
❖ ： （P267图12-4）
❖ 首先出现的是玉米素，可能调节建成籽粒的细胞分裂过
质的相对含量较高。（北方高于南方 ）
❖
❖。 ❖ 含油量：种子成熟期间，适当的低温有利于油脂的累积。 ❖ 油脂品质：种子成熟时温度较低，而昼夜温差大时，利于不饱和脂
肪酸的形成；在相反的情形下，利于饱和脂肪酸的形成。 （P268 表12-1）
❖ 氮肥、钾肥、磷肥
第11页，共45页。
P267表12-1
第12页，共45页。
❖ 1.破除休眠： ❖ 用赤霉素破除休眠是当前最有效的方法。（0.5-1mg/l） ❖ 晒种法效果也很好。 ❖ 硫脲来破除马铃薯块茎的休眠。 （5g/l） ❖ 2.延长休眠： ❖ 萘乙酸甲酯粉剂处理马铃薯块茎、洋葱、大蒜。（0.4%）
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第四节植物的衰老
❖ 植物衰老（senescence）是指一个器官或整个植株生命功能逐 渐衰退过程。
❖ 5．由硬变软 ❖ 果肉细胞壁中层的果胶质变为可溶性的果胶。