植物生理学之植物生长生理.

第七章植物生长与分化§1发育、生长与分化概念§2细胞生长与分化§3植物生长生理§4植物生长相关性§5种子萌发与休眠§6植物运动§1发育、生长与分化概念一、生命周期二、发育的概念三、生长与分化的概念§1发育、生长与分化概念生命周期：生物体从发生到死亡所经历的过程称为生命周期胚胎形成种子萌发幼苗生长营养体形成生殖体形成开花种子果实形成成熟衰老脱落死亡营养生长生殖生长§1发育、生长与分化概念发育:在植物生命周期过程中植物发生了大小、形态、结构、功能上的有序变化称~。发育生长:分化指细胞、器官或有机体的数目、大小与重量不可逆增加。是发育过程中量的变化指遗传上同质的细胞转化为形态、结构、化学组成和功能异质的细胞。是发育过程中质的变化生长点叶原基花原基形成层韧皮部木质部§2细胞生长与分化一、植物细胞生长二、细胞分化与形态建成三、组织培养细胞生长分裂期（分生期）伸长期（扩张期）分化期（成熟期）§2细胞生长与分化1、分裂期（分生期）①G1期：进行DNA合成的准备②S期：DNA合成时期，DNA含量增加一倍③G2期：有丝分裂准备时期，从DNA合成完成到有丝分裂开始④M期：有丝分裂开始到结束。分裂期特点：a、DNA含量急剧增加.b、分生组织比成熟组织有较高的呼吸速率。c、各种激素可调节细胞分裂周期，其影响顺序是GA→CTK→IAA。2、伸长期特征：细胞体积增加，细胞液泡化。激素也控制伸长期：GA促进伸长最明显（增加细胞伸展性），IAA促进细胞壁松驰（增加细胞可塑性），从而提高了细胞壁的可塑性，乙烯、ABA抑制细胞伸长。GA提高木葡聚糖内转糖基酶活性，使伸展素穿入细胞壁，并使木葡糖切开，然后重新形成另一个木葡聚糖分子，再排列为木葡聚-纤维素网。IAA细胞壁酸化后活化扩展素（一种蛋白质），打断细胞壁多糖之间的H键，使细胞壁松驰，膨压推动细胞伸长。3、分化期特征：细胞停止增长，而细胞重量却上升，细胞分化成形态不同、执行不同功能的特化细胞。.二、细胞分化与形态建成植物的发育过程是DNA上不同基因按一定的时间和空间顺序选择性地活化或阻遏，二、细胞分化与形态建成㈠转录因子基因控制发育分化诱导信号和信号感受特殊细胞基因表达分化细胞特殊活性或结构需要的基因表达细胞分化功能需要的基因产物活化和细胞结构改变二、细胞分化与形态建成㈡细胞分化的理论基础———细胞全能性（totipotency）㈢极性——分化第一步极性：指细胞或组织器官的两个极端在形态结构和生理生化上的差异。极性是固定于细胞中㈣激素与分化CTK/IAA高芽中等不分化低根IAA促进维管束分化㈤营养与分化相同IAA浓度下分化部位低糖（1~2.5%）木质部中糖（2.5~3.5%）木质部、韧皮部及形成层高糖（＞3.5%）韧皮部㈥环境与分化细胞分化受环境条件诱导，光、温、营养、PH、离子强度、电势及地球引力都影响细胞分化光可促进分化，黄化幼苗的组织分化很差三、组织培养（一）组织培养的原理组织培养（tissueculture）是指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织等，在人工控制的培养基上培养，使其生长、分化以及形成完整植株的技术。组织培养的理论依据是Haberlandt提出的细胞全能性。（二）外植体外植体（explant）:用于组织培养、进行无性繁殖的各种植物材料称外植体(即器官、组织或细胞)。（三）组织培养的分类外植体的不同胚胎培养器官培养组织培养细胞培养花药培养、原生质体培养根据培养过程初代培养继代培养根据培养基状态固体培养液体培养培养条件和方法平板培养看护培养微室悬滴培养条件培养悬浮培养（四）脱分化与再分化脱分化:外植体在人工培养基上经过多次细胞分裂而失去原来分化状态，形成无结构的愈伤组织或细胞团，称~。再分化:指离体培养中形成的处于脱分化状态的细胞团再度分化为另一种或几种类型的细胞组织和器官，最终形成完整植株的过程称~。（四）脱分化与再分化植物体外植体脱分化愈伤组织再分化组织、器官、植株分离（四）脱分化与再分化由愈伤组织至细胞无性系的形态发生，主要有两种方式：①不定芽方式，其过程是：外植体愈伤组织形成分生细胞形成器官原基器官发生。②胚状体方式，胚状体（embryoid）：把由愈伤组织不经有性过程而直接产生类似胚的这一结构，称为胚状体，又称体细胞胚（somaticembryo）或不定胚（adventitiousembryo）其过程是：外植体愈伤组织原胚期球形胚期心形胚期鱼雷形胚期子叶期胚状体（五）培养基成分1无机营养物包括大量元素和微量元素。2碳源一般用蔗糖，浓度2%~4％。3维生素中硫胺素是必需的，而烟酸、维生素B6（吡哆胺）和肌醇对生长起促进作用。（五）培养基成分4生长物质常用2,4-D和NAA等生长素类，因其不易分解，加热灭菌时比较稳定。IAA有相同效果但易被分解。此外，还加激动素、玉米素或6-苄基腺嘌呤等细胞分裂素类。（五）培养基成分5有机附加物是指氨基酸（如甘氨酸）、水解酪蛋白、酵母汁、椰子乳等，可促进分化，但是，如果基本培养基的配方适当，则大多数组织是不需要的。(六)组织培养的应用1.培育作物新品种2.快速无性繁殖植物3.获得无病毒植株4.保存和运输种质资源5.生产药用成分6.可用于生长、分化、遗传等方面的基础研究第三节植物生长生理一、植物生长速率二、植物生长大周期三、植物生长的昼夜周期和季节周期四、环境条件对植物生长的影响生长量的表示法：一、植物生长速率生长积累指生长积累的数量，可用长度、面积、体积、重量等来表示生长速率:表示植物生长的快慢1、（AGR）绝对生长速率：单位时间内植物材料生长的绝对增加量。AGR=(W2－W1)（t2－t1）t1、t2分别表示最初与最终两次测定时间，以W1、W2分别表示最初与最终两次测得的重量2、相对生长速率（RGR）：单位时间内植物材料绝对增加量占原来生长量的相对比例（通常以百分率表示）RGR%=(W2－W1)（t2－t1）×W1t1、t2分别表示最初与最终两次测定时间，以W1、W2分别表示最初与最终两次测得的重量植物生长的周期性:植株或器官的生长速率随昼夜和季节等而发生有规律的变化，这种现象叫~，这是植物长期适应环境条件的结果。二、植物生长大周期（一）植物生长大周期概念植物生长表现出初期缓慢，以后加快，达到最高，之后又缓慢，以至停止的过程，生长的这一过程叫生长大周期（grandperiodofgrowth）。（二）植物生长大周期的表示方法生长曲线：.以时间为横座标，以生长量为纵座标作曲线，这条曲线叫~。S形曲线:如果生长量以生长积累表示，生长大周期的曲线则为S形曲线；钟形曲线：如以绝对生长量来表示，生长曲线则为一抛物线大麦的生长曲线根据S曲线的变化可将生长分为四个时期①停滞期——细胞处于分裂时期和原生质体积累期，生长缓慢②对数生长期——植物细胞数目增加，生长加快，植物生长速率成对数增加③线性生长期——绝对生长速率达最大（生长最快）④衰减期——生长速率下降，细胞成熟并开始衰老。（慢）（三）植物生长大周期的含义1、从细胞生长周期解释2、从整株植物生长解释（四）生长大周期与生产实践1、植物生长大周期是一个不可逆的过程2、考虑生长大周期的相关性同一植物不同器官，生长速率不同，通过生长大周期的时间不一致，故在控制某一器官生长时，应考虑所采取的措施对其它器官的影响。3、运用各种措施，保证作物或经济器官的大周期出现三、植物生长的昼夜周期和季节周期（一）、植物生长的昼夜周期（二）、植物生长的季节周期（三）、生物钟（一）、植物生长的昼夜周期植物的生长随着昼夜交替变化而呈现有规律的周期性变化，叫做植物生长的昼夜周期性（dailyperiodicity）。影响植物昼夜生长有温度、光照、水分诸因素，以温度的影响最明显。可分为三种情况：①在盛夏，植物的生长速率白天较慢，夜间较快。②在秋冬季，植物的生长速率白天高于夜间。③如果昼夜温差不大，则昼夜生长相似。（二）、植物生长的季节周期生长随季节的变化而呈现周期性变化称~树的年轮（三）、生物钟生物钟又称近似昼夜节奏或生理钟:指植物生长随昼夜变化而变化，但这种变化与环境无关四、环境条件对植物生长的影响*（一）温度（二）光（三）水分（四）其它（一）温度生长温度三基点：保持植物生长的最低温度、最适温度和最高温度。作物最低温度最适温度最高温度水稻10~1230~3240~44小麦0~525~3031~37大麦0~525~3031~37向日葵5~1031~3537~44玉米5~1027~3340~50大豆10~1227~3333~40南瓜10~1537~4044~50棉花15~1825~3031~38几种作物生长温度的三基点生长最适温度：植物生长最快的温度。生长协调最适温度：把植物生长最健壮时的温度叫~。生长协调最适温度略低于生长最适温度生长的温周期现象:植物对昼夜温度周期性变化的反应，称为~作业：在生产上温室要注意夜晚要适当降温的原因是什么？（二）光直接作用：光对形态建成的直接作用间接作用：光影响光合作用、物质运输、气孔开放等光形态建成:由光所控制的植物生长、发育、分化过程叫~光的范型作用：光对形态建成（如高矮、株型、叶色等）的直接影响，叫做~光对细胞的分化是必需的，光对茎伸长有抑制作用。黄化苗易倒伏，故在播种上应防止过密黄化现象：植物在暗中生长表现为茎细长脆弱，节间长，叶片小且整株发黄，根系不发达，这种现象称~黄化栽培弱光即有效光、暗条件下生长的马铃薯幼苗A:光下生长的幼苗B:黑暗中生长的幼苗光质蓝紫光抑制生长，而红光促进植物生长，远红光可消除红光作用与光敏色素有关红光促进叶片扩大生长，叶柄伸长而消除黄化现象；远红光恢复黄化现象。蓝光使植物自由态IAA、GA、玉米素和二氢玉米素下降，ABA和乙烯含量明显增加，故使植株矮小光敏素控制的四季豆幼苗发育A：连续黑暗中；B：2分钟红光照射C：2分钟红光5分钟远红光；D：5分钟远红光为什么高山上植物比山脚下或平原上植物矮？为什么低温下选用浅蓝色塑料薄膜覆盖育苗而不用无色薄膜？为什么高山上植物比山脚下或平原上植物矮？红光促进植株形态建成，促进植物生长，蓝紫光对植物生长有明显抑制作用。高山大气稀薄，蓝紫光易透过而使山顶蓝紫光丰富，抑制了植物生长；而山脚由于大气层吸收了较多的紫外线和蓝紫光，透过的红光较多，所以山脚下的植物长得较高。是因为①浅蓝色薄膜能吸收大量600nm的橙光，使膜内温度升高（我们冬天用的红外线电暖器就是因为红光、红外线释放的热量多），利于身苗生长。②浅蓝色薄膜能透过400~500nm的蓝紫光，抑制秧苗过度伸长，使之矮壮。而用无色塑料薄膜覆盖时，由于短波光易被吸收，而使长波红光透过薄膜多，造成植株生长过快，植株抗性差，而薄内温度又较低，因此秧苗生长不良。为什么低温下选用浅蓝色塑料薄膜覆盖育苗而不用无色薄膜？（三）水分水分不足，植物正常生命活动会受影响。严重时会导致减产。水分过多，植物细胞分化缓慢，根生长不良。温、光、水对植物生长影响是综合的第四节植物生长相关性一、地上部分与地下部分相关性二、主枝与侧枝相关性三、营养生长与生殖生长相关性植物生长的相关性：—植物各部分之间的相互协调与相互制约的现象，叫做相关性（correlation）一、地上部分与地下部分相关性(一)相互依赖1、依赖于大量营养物质互相交换茎叶有机物根为根生理活动提供物质基础根水、矿质营养茎叶用于各种代谢2、依赖于微量活性物质互相交换茎叶维生素、IAA根促进根生长根CTK、AA茎叶为地上部分生长及形态建成产生影响根深叶茂、本回枝荣、树大根深(二)相互制约roottopratio根冠比：植物地下部分与地上部分干重或鲜重的比值影响植物根冠比的环境因素：1、水分增加土壤有效水分，R/T减小；减少土壤水分，R/T增大。“旱长根，水长苗”水稻落干烤田、玉米蹲苗“旱长根，水长苗”水多造成土壤通气不良，限制根系活动，对地下部分影响比地上部分大，根/冠比下降。而适当控水可改善土壤通气条件，有利于根系生长，根/冠比上升。故有“水长苗、旱长根”的说法。水稻落干烤田作物栽培上，壮苗需要壮根，保持一适当的根冠比，土壤水分，通气，矿质营养等环境因素影