种子萌发的生理生化变化
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植物生理学课后习题答案一、名词解释1. 光合作用:光合作用是绿色植物利用光能,把CO2和H2O同化为有机物,并释放O2的过程。
2. 作用中心:原初电子供体、反应中心色素分子对+蛋白质、原初电子受体3. 作用中心色素:少数特殊状态的叶绿素a分子(其吸收峰在680nm或700nm),具光化学活性,既能捕获光能,又能将光能转换为电能。
4. 聚光色素:无光化学活性,能吸收光能并传递到反应中心色素,绝大部分叶绿素a,全部的叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素都属此类。
5. 光合单位:约300个左右的色素分子围绕1个反应中心色素组成一个光合单位。
6. 爱默生效应(增益效应、双光增益效应):在用远红光(700nm)照射小球藻的同时,如补充红光(650nm),则量子产额或光合效率比用两种波长的光分别照射时的总和要大。
意义:导致两个光系统的发现。
PSⅡ和PSⅠ7. 荧光现象:叶绿素溶液经日光等复合光照射时,其透射光呈绿色,反射光呈红色。
叶绿素溶液反射光为红色的现象。
8. 光合链:指定位在光合膜上的,由多个电子传递体组成的电子传递的总轨道。
9. 光合磷酸化:人们把光下在叶绿体(或载色体)中发生的由ADP与Pi合成ATP的反应。
10. C3途径与C3植物:C3途径是碳同化的基本途径,可分为羧化、还原和再生三个阶段。
每同化1个CO2要消耗3个ATP与2个NADPH。
初产物为磷酸丙糖,它可运出叶绿体,在细胞质中合成蔗糖,也可留在叶绿体中合成淀粉而被临时贮藏。
11. C4途径和C4植物:在叶肉细胞的细胞质中,由PEPC催化羧化反应,形成C4二羧酸, C4二羧酸运至维管束鞘细胞脱羧,释放的CO2再由C3途径同化。
根据形成C4二羧酸的种类以及参与脱羧反应的酶类,可将C4途径分为NADP-ME、NAD-ME和PCK三种亚类型。
12. CAM途径和CAM植物:晚上气孔开启,在叶肉细胞质中由PEPC固定CO2,形成苹果酸;白天气孔关闭,苹果酸脱羧,释放的CO2由Rubisco羧化。
五、简答题(每题4分,20分)1. 简述细胞膜的功能。
2. 光合作用的生理意义是什么。
3. 简述气孔开闭的无机离子泵学说。
4. 简述IAA的酸生长理论。
5.说明确定植物必需元素的标准。
六、论述题(每题15分,30分)1. 从种子萌发到衰老死亡,植物生长过程中都经历了哪些生理代谢,及其相互关系。
2. 以你所学,说一说植物生理对你所学专业有何帮助。
五、简答1 分室作用,生化反应场所,物质运输功能,识别与信息传递功能。
2 把无机物变成有机物,将光能转变为化学能,放出O2保持大气成分的平衡。
3 白天:光合ATP增加K离子泵打开细胞内K离子浓度上升细胞浓度增加水势下降吸水气孔开放晚上相反4 质膜H+ATP酶被IAA激活细胞壁H离子浓度上升多糖水解酶活化纤维素等被水解细胞松弛水势降低吸水伸长生长5 缺乏该元素,植物生长发育受限而不能完成生活史。
缺乏该元素,植物表现出专一病症,提供该元素可以恢复正常。
这种元素与植物代谢有直接关系,并不可由其它外部环境的变化而补偿。
六、论述1 从水分代谢、矿质营养代谢、呼吸作用、光合作用、同化物转运几方面来分析2 结合专业说出植物生理的3个以上的应用。
四、简答题:(50分)1.外界环境因素是如何影响植物根系吸收矿质元素的?(7分)2.粮食贮藏为什么要降低呼吸速率?(7分)3.比较IAA与GA的异同点。
(7分)4.试说明有机物运输分配的规律。
(7分)5.简述引起种子休眠的原因有哪些?生产上如何打破种子休眠?(7分)6. 水分在植物生命活动中的作用有哪些?(7分)7.试述光敏素与植物成花诱导的关系。
(8分)五、论述题:(20分,每题10分)1.论述温度是如何影响植物生长发育的。
2.试述目前植物光能利用率低的原因是什么?怎样才能提高光能利用率?四、简答题:1.1).PH值(1分)2).温度(1分)3).通气状况(3分)4).土壤溶液浓度(2分2.1)呼吸作用过强,消耗大量的有机物,降低了粮食的质量;(3分)2)呼吸产生水会使贮藏种子的湿度增加;呼吸释放的热又使种子温度升高,反过来促使呼吸加强;严重时会使种子发霉变质。
种子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。
严格地说,生命周期是从受精卵分裂形成胚开始的,但人们习惯上还是以种子萌发作为个体发育的起点,因为农业生产是从播种开始的。
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(germination)。
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。
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图8-15种子萌发的三个阶段和生理转变过程示意图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、种子萌发的特点与调节(一)萌发过程与特点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(图8-15)。
1.阶段I吸胀吸水阶段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。
无论种子是否通过休眠,是否有生活力,同样都能吸水。
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。
图 8-16谷类种子萌发时胚中产生的GA诱导水解酶的产生和胚乳贮藏物质的分解(以淀粉、蛋白质和核酸为例)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;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。
植物生理学(plant physiology)是研究植物生命活动规律、揭示植物生命现象本质的科学。
植物生命活动是在水分代谢、矿质营养、光合作用和呼吸作用的基础上,表现出的种子萌发、生长、运动、开花、结果等生长发育过程。
植物的生命活动十分复杂,但大致可区分为物质与能量代谢、生长发育与形态建成、信息传递和信号转导三个方面。
生长:细胞的分裂和伸长,体积和重量的增加。
分化:在某一正在发育的个体细胞中进行形态的、功能的特殊变化并建立起其他细胞所没有的特征,这样建立特异性的过程。
发育:生长和分化的总和。
(广义)叶原基到成熟叶、根原基到完整根系、花的发育、果实的发育。
从营养生长到生殖生长。
(狭义)性细胞的出现、受精、胚胎形成及新的繁殖器官的产生。
形态变化,即形态建成(morphogenesis)包括种子萌发,根、茎、叶的生长,直到开花、结实、衰老、死亡的全过程。
信息传递(message transportation)主要指物理或化学信号在器官间或细胞间的传输。
信号转导(signal transduction)则主要指细胞内外的信号,通过细胞的信号转导系统转变为植物生理反应的过程。
内聚力、黏附力和表面张力大:水和空气间界面上的水分子,与邻近水分子的作用力大于其与空气间的作用力,因此,水总是倾向于维持最小的水和空气间界面。
在水和空气间界面产生一种力,称为表面张力。
束缚水(bound water):与细胞组分紧密结合而不能自由移动、不易蒸发散失的水。
自由水(free water):与细胞内胶体之间吸附力较弱,可以自由移动的水。
集流(mass flow或bulk flow)是指液体中成群的原子或分子(例如组成水溶液的各种物质的分子)在压力梯度(水势梯度)作用下共同移动的现象。
扩散(diffusion)是物质分子(包括气体分子、水分子、溶质分子等)从高浓度(高化学势)区域向低浓度(低化学势)区域转移,直到均匀分布的现象。
香椿种子萌发的生理生化变化
金波;东惠茹
【期刊名称】《上海农业学报》
【年(卷),期】1992(8)4
【摘要】对采自云南、河南、河北三省香椿种子萌发过程中的呼吸强度、乙烯释放量、香味释放量和种子浸提液的紫外吸收光谱、电导率、钾含量进行了测定,除电导率外,其它各项指标均有明显差异。
云南省的新鲜种子前3项高于其陈旧种子,后3项则相反,而且差异均很显著。
【总页数】4页(P24-27)
【作者】金波;东惠茹
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】S644.403.2
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第七章植物的生长生理【主要教学目标】★掌握植物生长、发育、分化的概念;★了解种子萌发基本过程及其主要生理生化变化;★了解组织培养的基本原理与应用;★弄清植物生长大周期规律及植物生长的相关性;★认识高等植物的运动现象。
【习题】一、名词解释1.生长 2.分化 3.发育 4.种子寿命 5.种子活力 6.温周期现象7.顶端优势 8.细胞全能性 9.外植体 10.脱分化 11.再分化12.生长大周期 13.向性运动 14.感性运动 15.生理钟 16.根冠比二、填空题1.按种子吸水的速度变化,可将种子吸水分为三个阶段,即、、。
在种子吸水的第1-2阶段其呼吸作用主要是以呼吸为主。
2.种子萌发的标志是。
3.有些种子的萌发除了需要水分,氧气和温度外,还受着的影响。
4.植物细胞的生长通常分为三个时期,即、和。
5.植物生长的相关性主要表现在三个方面,即、和。
6.植物组织培养的培养基一般由无机营养、碳源、、和有机附加物等五类物质组成。
7.向光性的光受体是存在于质膜上的。
8.关于植物向光性反应的原因有两种对立的看法:一是分布不对称性,一是分布不均匀。
9.高等植物的运动可分为运动和运动。
10.感性运动的方向与外界刺激的方向。
三、选择题1.水稻种子中贮藏的磷化合物主要是:()A.ATP B.磷脂 C.肌醇六磷酸2.促进莴苣种子萌发的光是()A.蓝紫光 B.红光 C.远红光3.花生、棉花种子含油较多,萌发时较其他种子需要更多的:()A.水 B.矿质元素 C.氧气4.红光促进种子萌发的主要原因是()A.GA的形成 B.ABA含量降低 C.乙烯的形成5.种子萌发初期,胚根长出之前,呼吸类型是:()A.无氧呼吸 B.有氧呼吸 C.有氧呼吸兼无氧呼吸6.在组织培养的培养基中糖的浓度较低(<2.5%)时,有利于()A.本质部形成 B.韧皮部形成 C.形成层分裂7.试验表明,植物向光性反应的光受体是()A.核黄素 B.花色素 C.光敏色素8.菜豆叶的昼夜运动,即使在不变化的环境条件中,在一定天数内,仍显示着周期性和节奏性的变化,每一周期接近:()A.20小时 B.近似24小时 C.30小时四、是非判断与改正1.根系生长的最适温度,一般低于地上部生长的最适温度。
植物种子的萌发知识点归纳植物种子的萌发是指种子中的胚芽从休眠状态进入生长状态,并最终变成一棵新的植物。
种子的萌发是植物繁衍生息的重要过程,也是植物生长的开始。
1.种子结构与组成:种子通常由外壳(种皮)、种皮下的种皮(特殊种皮)、胚乳和胚芽组成。
(1)外壳:主要保护种子免受伤害和干燥。
(2)种皮:营养储备和水分吸收的重要组织。
(3)胚乳:主要是为胚芽提供养分的储备组织。
(4)胚芽:是种子中能够发芽并成长为新个体的部分。
2.种子的休眠和解除休眠:休眠是种子进入休眠期,不进行生长和发芽的状态。
种子休眠的原因有多种,包括生理、环境、遗传等因素。
解除休眠通常涉及到以下几个过程:(1)催化作用:种子在一定的条件下接触到特定的催化剂,刺激胚芽发育。
(2)胚乳消耗:种子的胚乳中含有一定的抑制物质,当胚乳消耗殆尽时,种子就会解除休眠。
(3)水分吸收:水分是种子解除休眠的重要因素,适量的水分可以刺激种子活化。
(4)激素调控:一些内源激素如赤霉素、生长素等能够促进种子解除休眠。
3.种子萌发的条件:种子要萌发需要一定的环境条件,包括适宜的温度、光照、水分和氧气。
(1)温度:不同植物种子对温度有不同的要求,一般有冷生种子、暖生种子和既冷又暖生种子。
温度过高或过低都会对种子的萌发产生不利影响。
(2)光照:光照对种子萌发有直接的影响,有些种子需要光照才能发芽,而有些则需要避光才能发芽。
(3)水分:水分是种子萌发的必要条件,种子吸水后可以刺激胚芽发育,同时也满足胚芽需要的呼吸和养分吸收。
(4)氧气:种子萌发需要氧气进行呼吸作用,种子在浸泡在水中时,水中的氧气能够被种子吸收。
4.种子萌发的过程:种子萌发的过程可以分为以下几个阶段:(1)吸水:种子浸泡在水中吸水,种子外壳吸收水分后膨胀,种皮内部的活动物质开始运动。
(2)胚乳吸收:种子吸水后,胚乳中的营养物质开始向胚芽运输,胚芽发育迅速。
(3)胚乳消耗:胚芽从胚乳中吸收养分,胚乳中的储备物质逐渐消耗。
种子萌发的生理生化变化
种子萌发是种子的胚从相对静止状态变为生理活跃状态,并长成营自养生活的幼苗的过程。
生产上往往以幼苗出土为结束。
种子萌发的主要过程是胚恢复生长和形成一株独立生活的幼苗,所有有生命力的种子,当它已经完全后熟,脱离休眠状态之后,在适宜条件下,都能开始它的萌发过程,继之以营养生长。
种子萌发的前提是种子具有生活力,解除了休眠,部分植物的种子还需完成后熟过程。
对于无休眠期的种子或者已解除休眠的种子来说,在足够的水分、适宜的温度和充足的氧气等条件下,就可以进行种子的萌发过程。
种子萌发过程基本上包括种子吸水,贮存组织内物质水解和运输到生长部位合成细胞组分,细胞分裂,胚根、胚芽出现等过程。
同时萌发中的种子呼吸作用会逐渐加快,酶的活性逐渐加强,代谢活动逐渐旺盛,种子开始萌发,最终发育成幼苗。
种子在萌发的过程中,内部会发生复杂的生理变化。
l.胚乳和胚中的物质变化
胚乳以物质分解为主,其重量不断减少。
而在胚中,物质转化以合成为主,其重量不断增加,胚由小变大,胚乳由大变小。
从整个种子来看,则是分解作用大于合成作用。
发芽的种子,虽然体积和鲜重都在增加,但干重却显著减轻,直到幼苗由异养(由胚乳或子叶提供养料)转为自养(子叶进行光合作用制造有机物)后,干重才能增加。
干重的减少主要是由于呼吸作用消耗了一部分干物质。
2. 吸水过程的变化
在种子萌发期间,整个吸水过程表现为三个阶段:第一阶段为急剧吸水
阶段,主要是由种子内亲水胶体的吸胀作用引起的,即由衬质势引起的吸水过程,这是一种物理过程,吸水迅速,无论种子是死的或是活的,也无论种子休眠与否均能进行。
这一阶段的吸水量决定于种子的成分,通常是豆类种子>淀粉种子>油料种子。
吸水速率与种皮的结构和组成成分有关,种皮致密而富含蜡质、脂质的种子吸水速率慢,反之则快。
第二阶段是滞缓吸水阶段,种子鲜重增加趋于稳定,但是种子内部一些酶开始形成或活化,并进行着剧烈的物质转化,为萌发的形态变化做好准备。
第二阶段时间的长短取决于种子的种类(如菜豆只需要4h,豌豆需要),并与温度密切相关。
第三阶段为重新迅速吸水阶段,这主要是由于胚的生长引起的渗透性吸水,这一阶段由于生理、生化变化及生长的需要,种子吸水再度上升,鲜重又明显升高,但干重实际是在不断下降。
3.呼吸作用的变化
种子萌发时的呼吸过程可分为4个时期,即急剧上升——滞缓——再急剧上升——显著下降。
干种子的呼吸速率很低,几乎测不出2的释放和02的吸收。
随着种子吸水膨胀,气体交换加速进行,即种子吸涨后,呼吸迅速上升,可能与三羧酸循环及电子传递的线粒体酶的活性有关,此过程为第一阶段。
在种子吸水的第二阶段,即吸水滞缓阶段,种子呼吸作用产生的2大大超过02的消耗,这表明初期的呼吸是以无氧呼吸为主;当胚根进入第三阶段突破种皮而伸出(俗称露白)时,O2的消耗量大大高出2的释放量,说明此时以有氧呼吸为主,形成了第二个呼吸高峰。
第四阶段随着幼苗贮存物质耗用,呼吸作用逐渐降低。
细胞呼吸促进了物质的转化,为种子萌发长成幼苗提供营养物质。
4.酶的活性增强
在种子萌发的开始阶段,只有少量的水解酶,这是因为在发芽的开始阶段,贮藏物质的分解十分缓慢。
在氧气充足的条件下,一个星期后,水解酶的含量明显升高,从而促进种子萌发过程的物质转化。
种子萌发时,酶的来源有:一类是由种子形成时产生,以非活性状态存在,在吸水后立即转变为有活性状态,如β淀粉酶、磷酸酯酶和支链淀粉葡萄糖苷酶等,其活性在种子吸胀后即迅速提高。
有的酶是由预先在种子中形成的贮藏(也叫长命),在萌发过程中进一步翻译形成的,一般在吸水几小时后就具有活性;另一类酶活性出现较晚,可能是在吸胀和激素处理后,使一些基因转录合成新,再以为模板翻译成新的酶。
例如,处理可促进α淀粉酶的合成等。
如大麦种子吸胀后,胚首先释放赤霉素并转移至糊粉层,在此诱导水解酶(α-淀粉酶、蛋白酶等)的合成。
水解酶将胚乳中贮存的淀粉、蛋白质水解成可溶性物质(麦芽糖、葡萄糖、氨基酸等),并陆续转运到胚轴供胚生长的需要,由此而启动了一系列复杂的幼苗形态发生过程。
5.有机物转化
种子萌发过程中有机物的转化包括以下几个方面:在胚乳中,复杂的贮藏物质分解为简单的物质,例如淀粉分解为麦芽糖,再水解为单糖被利用,脂肪分解为甘油和脂肪酸,蛋白质分解为氨基酸。
这些贮藏物质水解后形成的最终产物,在胚中用来合成生命物质,直接用来形成新的器官——即胚的生长,长根、长茎、长叶。
在胚中,物质的转化刚好与胚乳相反,可溶解的小分子化合物转化为不溶的大分子化合物,简单的化合物变成复杂的化合物,最后形成新的细胞结构。
总之,种子萌发过程中,贮藏物质淀粉、脂肪、
蛋白质等有机物质经历了一系列的植物生理学水解、运输和重建等代谢转变过程。
种子萌发经历从异养到自养过程,当幼苗叶片能进行正常的光合作用,制造有机养料后,才能进入自养过程。
因此.种子内贮藏的有机物质越多,越有利于种子的萌发、幼胚的生长,因此在播种前要选择粒大饱满的种子。
6.植物激素的变化
种子萌发过程中,多种激素共同发挥调节作用。
参与调节的激素主要包括生长素、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸。
其他含N合物等重建分解种子萌发过程中有多种内源激素调节幼胚生长、器官分化和形态的建成。
未萌发的种子通常不含游离态。
但种子萌发初期束缚态即转变为游离态的,并且继续合成新的。
落叶松种子经层积处理吸水萌发时,生长抑制剂含量逐渐下降而的含量则逐渐上升。
同时,和在种子萌发早期均有增加,而和其他抑制物质则明显下降。
7.植酸的变化
植酸即肌醇六磷酸,是种子内磷元素的主要贮存形式,占贮存磷的50%以上。
贮藏形式的植酸多为钙、镁的复合盐,所以又称植酸钙镁,因此是种子萌发生长时钙、镁的主要来源。
种子萌发时,在植酸酶的催化下,植酸钙镁水解,产生肌醇,同时释放出磷和钙、镁等。
由此说明种子萌发确是一个错综复杂的生理过程,也是植物发育的一个“转折点”即从相对静止状态转变为生动活泼状态。
种子一进入萌发, 就表示其体内贮藏物质已开始水解过程, 又是形成新器官过程, 直到种子内干物质全部转化消耗, 新的个体形成时, 其发芽使命才正式完成。
所以说种子的正常萌发除需要适宜的外界环境条件之外最根本的还是取决于种子本身
细胞内切生理状态, 诸如种子成熟度、饱满度、生活力强弱、新陈代谢状况以及后熟期、休眠期是否通过等等。