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中国科学院大学植物生理学课件：第十章 植物的生长生理汇编

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植物生理学第十章生长生理

植物生理学第十章生长生理
1. 优点
⑴ 可研究外植体在不受植物体其它部分干扰下的生长和 分化规律。
⑵可用各种培养条件影响它们的生长和分化，以解决理论 上和生产上的问题。
2.特点
⑴取材少，培养材料经济。 ⑵人为控制培养条件，不受自然条件影响。 ⑶生长周期短，繁殖率高。 ⑷管理方便，利于自动化控制。
► 3. 培养条件：
（1）完全无菌：材料、培养基 （2）培养基成分：
丁香髓愈伤组织中加入适量生长素和细胞分裂素， 可以诱导分化出木质部。
低浓度2,4-D可促进胚胎原始细胞形成，抑制胚状 体进一步发育。
四、组织培养(tissue culture) 是指在无菌条件下，分离并在培养基中培养
离体植物组织（器官或细胞）的技术。 组织培养的理论基础是植物细胞具有全能性。
A、无机营养物：无机盐类 B、碳源：以蔗糖为主，带用浓度2-4% C、维生素：不同材料对vit种类、数量要求不同。硫胺素
是必需的，其他如烟酸、维生素B6和肌醇等。 D、生长调节剂：必须是人工合成、稳定、耐热物质。如
2,4-D和NAA等。 E、有机附加物：非必需物质，如氨基酸、椰子乳汁等。 （3）温度：25-27℃ （4）光：依不同培养而定。
经济树种（茶、桑）、大豆、棉花等则要去尖、 打顶，以促进分支，增加产量；
白菜移栽需抑制根的顶端优势，便于水分、矿 质吸收；
萝卜不能移栽，目的是维持根的顶端优势。
应用：
果树整形修剪、棉花整枝、植物生 长调节剂（如TIBA)消除大豆顶端优势 增加分枝，提高结荚率。
三、营养生长和生殖生长的相关性
1、统一方面 营养生长是生殖生长的物质基础。只有根深叶茂，
极性导致的不均等分裂是发育分化得以实现的重要途径
A
B

中国科学院大学植物生理学课件：第十章植物的生长生理

中国科学院大学植物生理学课件：第十章植物的生长生理
• 只有吸水后，种子细胞中的原生质胶体才能由 凝胶转变为溶胶，使细胞器结构恢复，基因活 化，转录萌发所需要的mRNA并合成蛋白质。
• (二)温度
• 种子的萌发是由一系列酶催化的生化反应引起的， 因而受温度的影响，并有温度三基点
• 在最低温度时，种子能萌发，但所需时间长，发芽 不整齐，易烂种；种子萌发的最适温度是在最短的 时间范围内萌发率最高的温度。高于最适温度，虽 然萌发速率较快，但发芽率低。
• 严格地讲，植物的个体发育是从形成合子 开始，但由于农业生产往往是从播种开始。
• 因此，一般将植物从种子萌发到形成新种 子的整个过程称为植物的发育周期。
• 种子的生活力和活力是决定种子正常萌发 和形成健壮、整齐幼苗的内部因素；
• 而充足的水分、适宜的温度和足够的氧气 是所有种子正常萌发所需的外界条件，有 些种子的萌发则对光照还有一定的要求。
贮藏 脂肪
乙醛酸循环
运输
淀粉种子 淀粉 豆类种子 蛋白质
糖 氨基酸
蔗糖 有机酸
NH3
CO2
酰胺、其它含 N化合物
(2) • 内源激素的变化对种子萌发起重要的作用 ：
萌 • 以谷类种子为例，种子吸胀吸水后，首先导致
发 胚(主要为盾片)细胞形成GA，GA扩散至糊粉
的 层，诱导α-淀粉酶、蛋白酶、核酸酶等水解 调 酶产生，使胚乳中贮藏物的降解。
• (四)光照 • 对多数农作物的种子来说，如水稻、小麦、等，
只要水、温、氧条件满足了就能够萌发，萌发不 受有无光照的影响，这类种子称为中光种子。 • 有些植物，如莴苣、紫苏、以及多种杂草种子， 它们在有光条件下萌发良好，在黑暗中则不能发 芽或发芽不好，这类种子称为需光种子。 • 另一类植物如葱、韭菜、南瓜等，它们在光下萌 发不好，而在黑暗中反而发芽很好，这类种子称 喜暗(或嫌光)种子。 • 光线对种子萌发的影响与光的波长有关

植物生理学植物生长生理

植物生理学植物生长生理
枝插、叶插、压条繁殖利用的是能 长出不定根的特性。
移栽时进行断根，促发侧根，提高 成活率。
用IBA和NAA，促扦插枝条生根。
(三)叶的生长特性 1.双子叶植物的叶子全叶均匀生长
2.单子叶植物叶片基部保持生长能力
如韭菜、葱叶片被切断后，很快 长出新的。
二、影响营养器官生长的条件
(一)温度 1.温度三基点：(温带植物)最低(5～10℃)、 最适(25～35℃)、 最高温度(35～40℃)。 2.生长的最适温度：生长最快的温度。
塑性增大而导致细胞伸长的理论。
(四)细胞伸长与赤霉素 GA提高木葡聚糖内转糖基酶（XET）
活性，增加细胞壁伸展性，细胞伸长。
喷施GA增加菊花、唐菖蒲等的茎长。
三、细胞分化的生理
细胞分化：分生组织的幼嫩细胞发 育成为具有各种形态结构和生理代谢功 能的成形细胞的过程。
细胞的形态建成：植物细胞通过生 长和分化最终形成一定的形态的过程。
极性一旦建立，很难逆转。
(三)影响细胞分化的条件
1.糖：低糖形成木质部，高糖形成韧皮部， 中糖形成维管束。
2.光：黑暗利于愈伤组织诱导和根的分化， 光利于芽的分化。 （补充）
3.植物激素：CTK与IAA的比值决定了愈伤 组织根和芽的分化。 高：促进芽的分化； 低：促进根的分化； 中：只生长而不分化。
4.生产上，合理密植，加强肥水管理，使 茎秆粗壮不倒伏。
(三)水分 1.在小麦、水稻等第2、3节间伸长期控水。 2.土壤水过多，通气不良，根短且侧根多； 反之，根生长慢、木栓化、吸水能力降低。
3.水多时叶大而薄，水少时叶小而厚。
(一)细胞全能性 1.细胞全能性：植物体的每个细胞都带有 一套完整的基因组，并具有发育成完整 植株的潜在能力。 2.脱分化：已分化的细胞和组织，在一定 条件下丧失其特有形态和功能的过程。

植物生理学：010 植物的生长生理

植物生理学：010 植物的生长生理
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• 含羞草感震性运动的机理：含羞草小叶和复叶叶柄基 部具有叶褥。叶褥为一特殊的细胞群。小叶叶褥上半 部细胞胞间隙较大，胞壁较薄，而下部细胞排列紧密， 胞壁较厚。复叶叶褥上下部细胞状况与小叶叶褥的正 好相反。当小叶和复叶受到震动刺激后，间隙较大、 壁较薄的细胞透性增大，水分外流到胞间隙，细胞膨 压下降，该处组织疲软，而胞壁较厚的细胞仍保持紧 张状态，从而导致小叶合拢，复叶下垂。含羞草感震 运动的反应速度很快，刺激后0.1s就开始，若干秒即 可完成。刺激信号的传递速度可达40～50cm/s。目 前普遍认为，含羞草感受震动刺激后会产生出动作电 位。
光对茎伸长有抑制作用 （高山株矮）
光范型作用：指光照条件对植物的高 矮、株型、叶片大小、颜色以及生长 特性的影响。如高山上的植物因短波 光较多而生长矮小，而黑暗中生长的 植物产生黄花现象。光范型作用是一 种低能量反应，与光敏色素系统有关。
1）光照使自由IAA转变为无活性的结合态IAA。2）光照提高IAA氧化酶 活性，IAA含量下降。与此同时，光照也会促进堇菜黄素分解形成生长抑 制物。3）红光增加细胞质[Ca2+]，活化 CaM，分泌 Ca2+到细胞壁，细 胞延长减慢。
• 植物对温度变化起反应的感性运动。属 生长性运动。如：番红花和郁金香当温 度升高时即开花，温度降低时则花瓣闭 合，花的开闭对温度非常敏感。原因可 能也是花瓣上下表面不均匀生长所致。
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4）感震性运动
• 植物感受外界震动而产生的运动。为膨 胀性运动，因此是可逆运动。如含羞草 小叶和复叶的运动。
贴近昆虫，进行消化。这时，捕虫器完全紧闭， 不留一点缝隙。关闭数天到十数天，昆虫被消化 完，捕虫器才再度打开。 • 第二阶段须要昆虫的挣扎才能进行，若捕虫器误 捉到杂物，只要没有持续的刺激，在数小时之后 便会重新打开捕虫器。

植物生长生理课件

植物生长生理课件
有丝分裂 分裂期 G2期 G1期 分裂间期
DNA合成期
（二）细胞周期（cell cycle）的控制 • 控制细胞周期的关键酶是依赖于细 胞周期蛋白(cyclin)的蛋白激酶(cyclindependent protein kinase, CDK)：通过 cyclin的合成和破坏及CDK内关键氨基 酸残基磷酸化程度调节其活性。
三 细胞分化的生理
细胞分化（cell differentiation）： 形成不同形态和不同功能细胞的过程。 分化过程：
受精卵→胚→根、茎、叶、花、果实、
种子。
分化的基础：植物细胞全能性
分化的控制因素：极性
细胞全能性(totipotency)
• 定义：指植物体每个细 胞都带有发育成一个完
整植株所需要的全部基
第十章 植物的生长生理
2011.12.14
植物的生长包括几个方面？ • 植物生长的前期准备工作是什么？
第一节
种子萌发的生理
一、种子萌发的生理生化变化 （一）种子的吸水：
Ⅰ：吸胀作用吸水。（物理过程，速度快) Ⅱ：吸胀作用达到饱和，细胞代谢刚开始不需太 多水分。 Ⅲ：胚根突破种皮需大量吸水，是渗透性吸水。
ABA↑，GA↓，生长受抑制，植株矮化。
第四节
1．相互促进：
植物生长的相关性
一、根和地上部分的相关性：
（1）根为地上部分提供水分、矿质，氨基酸、CTK等。
（2）地上部分为根提供糖分，vit等物质。 2．相互抑制： 根冠比：根（干鲜）重/地上部分（干鲜）重
旱生根（合成ABA 并运输到地上部分， 引起气孔关闭。
（四）感震性（含羞草的感震运动）
食虫植物的触毛对 机械触动产生的捕食运 动也是一种反应速度更 快的感震性运动。

植物生理学课件 09生长生理

植物生理学课件 09生长生理
有的则需控制和消除顶端优势，以促进侧枝的生长， 如果树的整形修剪、棉花的摘心整枝以达到控制徒 长，使养分集中，促进花果着生和果实肥大的目的。
在茶树栽培中，经常摘芽断尖，促进更多的侧枝生 长，从而增加茶叶产量。
在大豆生产中，常利用三碘苯甲酸(TIBA)处理大豆 顶芽，抑制顶端生长，增加发枝，提高结荚率，成 为增产的有效措施。
三. 种子寿命
种子寿命（seed longevity):种子从采收到失去发芽力的 时间。
• 例子：柳树种子，成熟后12h内有发芽力； • 杨树种子，几周； • 槭 树 种 子 ， 几 周 （ 成 熟 时 含 水 量 58% ， 下 降 到 30-
34%就死去）； • 农作物种子，1-3年（花生种子1年，小麦、水稻、玉米、
• 相互促进
合成植物碱等含氮化合物如烟碱等。
•
对根的生长有促进作用，光
•
地上部分：合作用合成糖分供应根部，
•
合成根生长所需的维生素。
•
•
土壤水分含量高，土壤通气少，
• 相互制约
限制根系生长，根/冠比降低 ；
• 如“旱长根，水长苗” 土壤水分含量低，增加根生长，
•
减少地上部生长，根/冠比 增大
2.主茎生长和侧枝生长的相关
论，即酸－生长学说
• （四）细胞伸长与植物激素
• 赤霉素（GA）诱导细胞伸长：
• 细胞分裂前，依赖IAA诱导的细胞壁酸化,与IAA有相加作用。
• 赤霉素（GA）诱导细胞伸长的机理：
• GA提高木葡聚糖内转糖基酶（XET)活性，增加细胞壁延展性
• XET作用：
• 1.切开木葡聚糖 重新形成另个木葡聚糖分子 素网
整个生长过程中的生长速率表现出“慢-快-慢”的基本规律， 即为植物生长的大周期。 • 生长的相关性：植物各部分间的相互制约与相互协调的关系。 • 顶端优势：顶芽优先生长而侧芽受抑制的现象。 • 原因：茎顶端产生生长素IAA,对侧芽生长有抑制作用，细胞分 裂素CTK可解除侧芽的受抑制。 • 应用：果树修剪整形，棉花整枝等
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• 就种子个体而言，种子的生活力或发芽力有两 层含义：即种子能否正常发芽以及芽的长势强 弱程度（包括发芽速度等）。
• 而就种子群体而言，包含上述两层含义。其中 种子能否正常发芽可以发芽率来衡量。
• 种子发芽后芽的长势强弱除发芽速度外，还可 通过幼苗的整齐度及壮苗所占比率等来衡量。
B、种子生活力与种子寿命
• 即依赖原生质胶体吸胀作用的物理吸水。此阶段的 吸水与种子代谢无关。
• 通过吸胀吸水，活种子中的原生质胶体由凝胶状态 转变为溶胶状态，使那些原在干种子中结构被破坏 的细胞器和不活化的高分子得到伸展与修复，表现 出原有的结构和功能。
• 2.阶段Ⅱ迟缓吸水阶段
• 经阶段Ⅰ的快速吸水，原生质的水合程度趋向饱和； 细胞膨压增加，阻碍了细胞的进一步吸水；
• 从生理角度看，萌发是无休眠或已解除休眠的种 子吸水后由相对静止状态转为生理活动状态，呼 吸作用增强，贮藏物质被分解并转化为可供胚利 用的物质，引起胚生长的过程。
• 从分子生物学角度看，萌发的本质是水分、温度 等因子使种子的某些基因表达和酶活化，引发一 系列与胚生长有关的反应。
一 种子萌发的生理特点和调节
• 习惯上把生命周期中呈现的个体及其器官的 形态结构的形成过程，称作形态发生 (morphogenesis)或形态建成。
• 在生命周期中，伴随形态建成，植物体发生 着生长(growth)、分化(differentiation)和发 育(development)等变化。
• 在生命周期中，生物的细胞、组织和器官 的数目、体积或干重的不可逆增加过程称 为生长。
（二）种子萌发的生理变化
• (1)萌发过程与特点
• A .根据萌发过程中种子吸水量，即种子鲜重增加量 的“快-慢-快”的特点，可把种子萌发分为三个阶 段：
•①由吸胀作用引起的快速 吸水。所有干种子都有这种 吸水过程。②吸水停滞（迟 缓）阶段（此时细胞内各种 代谢开始旺盛进行）。③再 次大量吸水。
• 1.阶段I吸胀吸水阶段
• 种子寿命（seed longevity）：种子从发育成熟 到丧失生活力所经历的时间。这与植物种类及环 境条件（贮藏条件）有关。
• 根据种子寿命（自然状况下），可将种子分为正 常性种子（orthodox seed）和顽拗性种子 （recalcitrant seed）。
• 正常性种子：可耐脱水和低温、寿命一般较长的 种子。大多数植物的种子属于此类。由于其耐脱 水和低温，因此特别便于贮藏。
• 再则，种子的体积膨胀受种皮的束缚，因而种子萌发 在突破种皮前，有一个吸水暂停或速度变慢的阶段。
• 随着细胞水合程度的增加，酶蛋白恢复活性，细胞中 某些基因开始表达，转录成mRNA。
• 3.阶段Ⅲ生长吸水阶段
• 在贮藏物质转化转运的基础上，胚根、胚 芽中的核酸、蛋白质等原生质的组成成分 合成旺盛，细胞吸水加强。
• （一）种子的概念及相应知识
• A种子的萌发 • 1 种子萌发的概念 • 干种子从吸水到胚根（或胚芽突破种皮
期间所发生的一系列生理生化变化过程 • 种子萌发生理生化变化的实质：完成植物
由异养到自养的转变。
• 2 种子的生活力
• 种子的生活力（seed viability）从本质上讲就 是种子的生活能力或活力（vigor），它直接 通过种子的发芽力而得到体现。
• 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的丰产打 下良好的基础。
• 风干种子的生理活动极为微弱，处于相对静止状 态，即休眠状态。在有足够的水分、适宜的温度 和正常的空气条件下，种子开始萌发(c)。
• 从形态角度看，萌发是具有生活力的种子吸水后， 胚生长突破种皮并形成幼苗的过程。通常以胚根 突破种皮作为萌发的标志。
初期呼吸主要是 无氧呼吸，而随 后是有氧呼吸 （大量产生ATP， 如小麦吸水30分 钟，ATP增加5倍）
• 顽拗性种子：不耐脱水和低温、寿命往往很短的 种子。一些热带植物如可可、芒果、坡垒等的种 子属于此类。
C、种子生活力的快速鉴定
• 种子生活力的鉴定通常针对种子的群体进 行。
• 可采用发芽试验来检测其发芽率。在实践 中，还可采取理化手段进行种子生活力的 快速鉴定。
• 如：TTC（2，3，5-三苯基氯化四唑）法、 染料法、荧光法等。这些方法省时、生料， 准确、可靠。
• 胚细胞的生长与分裂引起了种子外观可见 的萌动。
• 当胚根突破种皮后，有氧吸收加强，新生 器官生长加快，表现为种子的(渗透)吸水和 鲜重的持续增加。
种子萌发的其他生理变化
• B.种子萌发的呼吸作用变化： • 种子萌发时的呼吸作用可分为三个阶段： • ①种子吸胀吸水阶段，呼吸作用也迅速增强。
此时的呼吸由已存在于种子细胞中而在吸水 后活化的酶所催化的。 • ②吸水停滞阶段呼吸也停滞（此时胚根尚未 突破种皮，呼吸需氧受限；有些酶尚未大量 合成）。 • ③再次大量吸水阶段呼吸作用又迅速增强。
• 它通过原生质的增加、细胞分裂和细胞体 积的扩大来实现。
• 通常将营养器官(根、茎、叶)的生长称为营 养生长(vegetative growth)，繁殖器官(花、 果实、种子)的生长称为生殖生长 (reproductive growth)。
• 严格地讲，植物的个体发育是从形成合子 开始，但由于农业生产往往是从播种开始。
第十章 植物生长 生理
主讲教师：吴传书
中国科学院大学 2013.12.21
• 任何一种生物个体，总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 到死亡所经历的过程称为生命周期(life cycle)。
• 种子植物整个的生命周期包括胚胎形成、种 子萌发、幼苗生长、营养体形成、生殖体形 成、开花结实、衰老和死亡等阶段。
• 因此，一般将植物从种子萌发到形成新种 子的整个过程称为植物的发育周期。
• 种子的生活力和活力是决定种子正常萌发 和形成健壮、整齐幼苗的内部因素；
• 而充足的水分、适宜的温度和足够的氧气 是所有种子正常萌发所需的外界条件，有 些种子的萌发则对光照还有一定的要求。
第一节 种子的萌发
• 种子是由受精胚珠发育而来的，是可脱离 母体的延存器官。