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1、植物的成熟和衰老生理第1页，共29页，编辑于2022年，星期六1 种子成熟时的生理生化变化n种子的成熟过程，就是胚从小到大，以及营养物质在种子中的积累和变化过程。种子成熟时的物质变化和萌发时基本相反：物质以可溶性小分子化合物运到种子中，部分用于生命活动和形态建成，大部分转化为大分子的不可溶物质如淀粉、蛋白质和脂肪贮存起来。第2页，共29页，编辑于2022年，星期六一主要有机物的变化1.碳水化合物：蔗糖、葡萄糖、果糖淀粉、纤维素、半纤维素等2.N：非蛋白质N（AA）蛋白质N3.油料作物种子的碳水化合物脂肪先形成游离脂肪酸，再合成复杂油脂先形成饱和脂肪酸，再转变成不饱和脂肪酸4.蛋白含量高的种子：
2、先积累以蔗糖为主的糖分，然后糖分转变成蛋白质和淀粉，以后淀粉积累减少，而蛋白质仍保持高含量。第3页，共29页，编辑于2022年，星期六二其它生理变化1.呼吸作用在种子有机物积累时，因物质合成需能量，故呼吸作用旺盛；在种子接近成熟时，呼吸作用逐渐降低。2.内源激素在籽粒形成过程中，先是CTK出现一个高峰，可能调节建成籽粒的细胞分裂过程。然后是GB和IAA，可调节有机物向籽粒的运输和积累，最后是ABA，与种子的休眠有关。3.含水量随着成熟，含水量逐渐减少，并由游离态转变为束缚态。第4页，共29页，编辑于2022年，星期六三外界条件对种子成熟和化学成份的影响1.干旱干旱降低产量，但增加蛋白质的相对含
3、量。杭州济南北京黑龙江水稻蛋白质含量（%）11.7 12.9 16.1 19.0温度油料作物种子，成熟期的低温和适当昼夜温差利于油脂的积累。同时，低温利于油脂中不饱和脂肪酸的形成2.盐渍：同干旱效果相似3.矿质元素N：促进蛋白质形成；P：促进脂肪形成；K：促进淀粉积累，也促进脂肪形成。第5页，共29页，编辑于2022年，星期六2果实成熟时的生理生化变化一果实的生长单S曲线：如苹果、番茄、菠萝等肉质果实。双S曲线：一些核果如桃、杏及一些非核果如葡萄等。珠心与珠被停止生长，幼胚生长强烈，同时果核变硬。第6页，共29页，编辑于2022年，星期六关于单性结实1.天然单性结实：如无籽香蕉、柑桔、葡萄等2
4、.诱导单性结实IAA：番茄、茄子、辣椒GB：葡萄IAAGB：杏、无花果第7页，共29页，编辑于2022年，星期六二 呼吸跃变 respiratory climacteric当果实成熟到一定程度时，呼吸速率先是下降，随后突然升高，最后又下降，此时果实进入完全成熟状态，这个出现的呼吸高峰，称为呼吸跃变，或称为呼吸峰（respiration peak）有的果实有呼吸峰：苹果、桃、香蕉、芒果等。有的果实没有：橙、葡萄、草莓、柠檬等。有的果实之所以有呼吸峰，是因为含有复杂的有机物，它们迅速分解代谢利用的原因。呼吸峰的出现，与乙烯的产生有关乙烯增大膜透性。第8页，共29页，编辑于2022年，星期六三肉质果
5、实成熟时的生理生化变化主要有机物的变化n果实变甜：淀粉可溶性糖n酸味消失：有机酸被氧化、或转变为糖、或被中和。n涩味消失：丹宁被氧化，或被凝结为不溶于水的物质。n香味产生：成熟时产生一些有香味的物质，主要是酯类和特殊醛。如香蕉是乙酸戊酯，桔子是柠檬醛。n果实变软：细胞壁胞间层的原果胶转变为可溶性果胶，使果肉细胞分离。n色泽变艳：chl消失，胡萝卜素颜色显露，同时花色素形成。第9页，共29页，编辑于2022年，星期六果实成熟时RNA、蛋白质和激素水平的变化1.果实成熟时RNA、蛋白质水平增加。2.激素发生规律性变化：在开花和幼果生长期，IAA、CTK、GB含量含量升高；ABA含量在授粉后也逐渐增
6、加，有利于抗逆和促进物质运输；在成熟时，Eth含量升高。分裂伸长成熟衰老相对浓度CTKABAIAAGBEth苹果果实生长期浓度变化第10页，共29页，编辑于2022年，星期六3种子和延存器官的休眠一种子休眠的原因和破除1.种皮限制2.种子未完成后熟3.胚未完全发育或成熟4.抑制物质的存在第11页，共29页，编辑于2022年，星期六1 种皮限制n种皮不透水：苜蓿、紫云英n种皮不透气：椴树种子n种皮太硬：苋菜种子n处理方式：物理：机械方法擦破种皮化学：98%H2SO4处理皂荚种子1小时，清水洗净后40温水泡86小时。第12页，共29页，编辑于2022年，星期六2种子未完成后熟n后熟(after-r
7、ipening):有些种子的胚已发育完全，但仍不能萌发，它们一定要经过一定时间的休眠，在胚内部发生某些生理生化变化。这些种子在休眠期内发生的生理、生化过程称为后熟。n如苹果、桃、梨、樱桃等蔷薇科植物和松柏类种子。n处理方式：层积处理（stratification）将需要后熟的种子，在低温下（110）分层放在湿砂中处理一定时间（13个月），然后可在温暖环境中迅速萌发。第13页，共29页，编辑于2022年，星期六3胚未完全发育和成熟n一些兰科、列当科及毛茛科植物的种子的胚在种子脱离母体时尚未完全成熟，要经过几周到几月的休眠期，在形态解剖上发生进一步的变化，胚才达到成熟而萌发。n处理方式：低温处理第
8、14页，共29页，编辑于2022年，星期六4抑制物质的存在n在果实（如梨、苹果、蕃茄、甜瓜的果肉）、种子（如苍耳、甘蓝的种皮、茑尾的胚乳、菜豆的子叶）中含有抑制萌发的物质。n处理方式：用水冲净种子，冲去抑制物质或低温层积。第15页，共29页，编辑于2022年，星期六二 休眠与植物激素n休眠与植物激素的关系密切。n脱落酸能促进多种多年生木本植物和种子休眠。n休眠与脱落酸和赤霉素的比例调节，长日照下产生赤霉素抑制休眠，短日照下促进脱落酸产生而促进休眠。第16页，共29页，编辑于2022年，星期六三延存器官休眠的打破与延长n如马铃薯、百合、红薯等延存器官有休眠现象，有时需要打破休眠，有时候却要延长休
9、眠。n如马铃薯块茎可用0.51mg/L的GB浸泡10min后催芽。用0.4%的萘乙酸甲酯粉剂处理延长休眠。第17页，共29页，编辑于2022年，星期六4植物的衰老生理n衰老 Senescence:指一个细胞、器官或整个植株生理功能逐渐衰退，最后自然死亡的过程。n衰老受遗传控制，也受环境因素的诱导。第18页，共29页，编辑于2022年，星期六一衰老时的生理生化变化1.蛋白质含量下降2.核酸含量降低，但有些衰老基因表达增强。3.光合速率下降4.呼吸速率下降第19页，共29页，编辑于2022年，星期六二影响衰老的外界条件1.光：长日照延缓植物衰老，红光抑制衰老效果好，远红光不好，可见？参与衰老。2.
10、温度：高温低温都促进衰老。3.水：干旱促进蛋白质分解，叶绿体结构破坏，促进衰老。4.营养：营养不良促进衰老。5.细胞分裂素等激素能够延缓衰老。第20页，共29页，编辑于2022年，星期六三衰老的原因1.营养竞争理论Molish认为：生殖器官的生长从营养器官夺取养分，引起营养器官营养亏缺，引起衰老。2.植物激素控制理论营养生长时，根系合成的CTK运往叶片，促进叶的生长；而生殖生长时，根系中CTK合成减少，叶片得不到足够的CTK供应，而花、果实中CTK含量较多，成为生长中心，使叶片营养运往果实。3.自由基损伤理论衰老时自由基生成增多，而清除能力降低，导致衰老。第21页，共29页，编辑于2022年，
11、星期六5程序性细胞死亡n细胞死亡分两种：n 细胞坏死：细胞受强烈刺激，导致细胞膜破裂而非正常死亡。n 程序性细胞死亡：细胞自主的、生理性的死亡，其国产是有基因控制，在基因编码中程序性控制的。第22页，共29页，编辑于2022年，星期六n一、程序性细胞死亡发生的种类n 发育中必不可少的过程。n 外界环境刺激导致。n二、程序性细胞死亡的特征n DNA断裂 染色体固缩 液泡形成n 形成凋亡小体第23页，共29页，编辑于2022年，星期六6植物器官的脱落n脱落（abscission）:指植物细胞组织或器官与植物体分离的过程。是植物自我调节以适应环境的过程。第24页，共29页，编辑于2022年，星期六n
12、一、影响脱落的因素 环境因子对脱落的影响。温度、水、光、矿物质、有机物 激素影响器官脱落：IAA、ABA、Ethn二、脱落时细胞和生理生化的变化离层（abscission layer）形成果胶酶pectinase纤维素酶 cellulase第25页，共29页，编辑于2022年，星期六第26页，共29页，编辑于2022年，星期六三、脱落与植物激素n生长素：脱落时生长素含量降低。Addicott（1995）提出生长素梯度学说解释脱落。n脱落酸：脱落前逐渐增加，促进分解酶类分泌。n乙烯：促进纤维素酶和果胶酶分泌，抑制生长素合成或使之钝化而促进脱落。n赤霉素和细胞分裂素：抑制脱落。n脱落过程是许多激素综合作用的结果。第27页，共29页，编辑于2022年，星期六保花保果的措施n改善营养：增加水肥促进形成较多光合产物，并抑制营养生长，使养分集中于花果。n应用生长调节剂：PP333和S-3307抑制营养生长，促进花芽分化。GA和生长素类防止落花落果。第28页，共29页，编辑于2022年，星期六Thanks for your attention！第29页，共29页，编辑于2022年，星期六