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1、关于植物生理学植物的生长生理第1页，讲稿共51张，创作于星期二第一节 种子萌发生理u种子萌发:种子吸水到胚根突破种皮（或播种到幼苗出土）之间所发生的一系列生理生化变化过程。一、影响种子萌发的外界条件 (一)足够的水分(二)充足的氧气 有氧呼吸（三）适宜的温度酶促反应第2页，讲稿共51张，创作于星期二无水脱脂棉上绿豆的萌发含水脱脂棉上绿豆的萌发第3页，讲稿共51张，创作于星期二（四）光 有的种子萌发需光u需光种子：光下才能萌发的种子,如莴苣、烟草、多数杂草种子。u需暗(喜暗或嫌光)种子：光抑制种子萌发，如葱、韭菜、苋菜、番茄、茄子、瓜类种子。u对光不敏感种子：有光无光都可萌发，如大多数农作物种子
2、。第4页，讲稿共51张，创作于星期二二、种子萌发的生理生化变化1、种子吸水急剧吸水阶段 吸胀性吸水吸水停滞阶段胚根出现，重新迅速吸水阶段 渗透性吸水种子的吸水分为三个阶段：第5页，讲稿共51张，创作于星期二2、呼吸作用的变化急剧上升：种子吸涨后，生化反应加强。滞缓不变：因为种皮限制氧气供应，进行无氧呼吸。再急剧上升：胚根突破种皮，增加氧气供应，进行有氧呼吸。显著下降：随着贮存物质的消耗，呼吸作用逐渐降低。第6页，讲稿共51张，创作于星期二3、酶系统的形成：萌发种子酶的形成有两种来源：u原存在的束缚态酶释放和活化而来。如：-淀粉酶，种子吸胀后立即出现。u重新合成：通过核酸诱导下合成的蛋白质，形成
3、新的酶，如-淀粉酶第7页，讲稿共51张，创作于星期二4、有机物的转变第8页，讲稿共51张，创作于星期二三、种子寿命1、种子寿命：从种子成熟到失去生命力所经历的时间。u在自然条件下，种子的寿命可以由几个星期到很多年。u如柳树种子，成熟后只在12h内有发芽能力。u大多数农作物种子的寿命，也是比较短的，约13年。少数有较长的，如蚕豆、绿豆能达611年。u种子寿命长的可达百年以上。我国辽宁省普兰店的泥炭土层中，发现莲的瘦果（莲子），至少120年，也可能达200400年之久，但仍能发芽和正常开花结果。第9页，讲稿共51张，创作于星期二2、影响种子寿命的因素：正常性种子：耐脱水和低温，寿命较长，如：水稻、
4、花生。顽拗性种子：不耐脱水和低温，寿命很短，如：热带的可可、荔枝、龙眼、芒果种子。第10页，讲稿共51张，创作于星期二第二节 细胞生长生理细胞生长是植物整体生长的基础。植物生长细胞分裂 增加细胞数目细胞伸长 增大细胞体积细胞分化 形成不同细胞一、细胞分裂期的生理1、细胞周期细胞周期:从一次细胞分裂结束形成子细胞到下一次分裂结束形成新的子细胞所经历的时期称细胞周期。第11页，讲稿共51张，创作于星期二细胞分裂周期末期分裂间期分裂期（M期）G1期(DNA合成前期)S期(DNA合成期)G2期(DNA合成后期)前期中期后期第12页，讲稿共51张，创作于星期二2、细胞周期的控制控制细胞周期的关键酶是：依
5、赖于细胞周期蛋白（cyclin）的蛋白激酶(CDK)。第13页，讲稿共51张，创作于星期二3、细胞分裂与植物激素 u生长素和细胞分裂素刺激G1 cyclin(CycD)的积累，因此支持进入新的细胞周期。u细胞分裂素通过活化磷酸酶,削弱CDK酪氨酸磷酸化的抑制作用（CDK/CYCB），促进进入M期。u脱落酸浓度增加，CDK-cyclin复合物抑制剂（ICK）表达，于是抑制CDK/CycA，阻止进入S期。第14页，讲稿共51张，创作于星期二二、细胞伸长的生理葡萄糖葡萄糖分子分子 微团微团 纤维素纤维素分子分子 微纤丝微纤丝 粗纤丝粗纤丝 细胞壁细胞壁 第15页，讲稿共51张，创作于星期二u生长素的
6、酸一生长假说IAAIAAIAAIAA第16页，讲稿共51张，创作于星期二4、细胞伸长与赤霉素（1）GA促进细胞伸长，也促进细胞分裂，且诱发细胞伸长是在诱发细胞分裂之前。但GA没有刺激质子排除的现象。GA影响细胞伸长可能依赖于IAA诱发细胞壁酸化。但GA刺激伸长的滞后期比IAA长。可见GA和IAA刺激细胞生长机制是不同的，反而有相加机制。（2）GA对根的伸长无促进作用。第17页，讲稿共51张，创作于星期二三、细胞分化生理u细胞分化：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。u现代生物学的观点认为:发育的过程表现为DNA链上不同基因按一定的时间和空
7、间顺序选择性地活化或阻遏。1、细胞全能性u（1）细胞全能性：是指植物体的每个细胞携带着一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。u（2）组织培养：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。u组织培养的理论依据是：植物细胞具有全能性。第18页，讲稿共51张，创作于星期二第19页，讲稿共51张，创作于星期二2、极性u极性：是指在器官、组织甚至细胞中在不同的轴向上存在某种形态结构和生理生化上的梯度差异。u如：合子在第一次分裂形成基细胞及顶端细胞就是极性现象。极性一旦建立，即难于逆转。根在柳树枝条的形态学下端发生第20页，讲稿共51张，创作于星期二3、影响细胞分化
8、的因素（1）糖浓度u低糖浓度（3.5%），有利于韧皮部形成；u中糖浓度(2.5%3.5%)，木质部、韧皮部都形成，中间有形成层。（2）光照：u黄花幼苗的组织分化很差，薄壁组织较多，输导组织和纤维组织等机械组织很不发达，植物柔嫩多汁（3）植物激素uCTK/IAA比值：高，芽；低，根；中等，不分化。u乙烯：促进根的形成。第21页，讲稿共51张，创作于星期二 第三节 植物营养器官生长 一、营养器官的生长特性（一）茎生长特性1、茎的生长点：u（1）顶端分生组织和近顶端分生组织控制生长最重要的组织。前者控制后者的活性，后者的细胞分裂和伸长决定茎的生长速度。u（2）居间分生组织：2、茎生长的规律性：u生长
9、大周期：植物器官或整株植物的生长速度会表现出“慢-快-慢”的基本规律，即开始时生长缓慢，以后逐渐加快，然后又减慢以至停止。这一生长全过程称为生长大周期。第22页，讲稿共51张，创作于星期二uS生长曲线：分成四个时期：u 停滞期：(018d)u 对数生长时期:(1845d)u 直线生长期:(4555d)u 衰退期：(5590d)n生长大周期：第23页，讲稿共51张，创作于星期二（二）根生长特性u生长部位：顶端分生组织；u生长的规律性：具生长大周期。u根也有顶端优势：蔬菜育苗移栽时切除主根，可促进侧根的生长。（三）叶生长特性u一般来说，双子叶植物的叶子是全叶均匀生长；u单子叶植物叶片基部保持生长能
10、力。例如稻、麦、韭、葱等叶被切断后，叶片很快就能生长起来。第24页，讲稿共51张，创作于星期二二、影响营养器官生长的条件（一）温度u1、温度三基点：u原产热带或亚热带的植物，温度三基点较高，分别为10、3035和45左右；u原产温带的植物，生长温度三基点稍低，分别为5、2530、3540左右；u原产寒带的植物，生长温度三基点更低，如北极的植物在0以下仍能生长，最适温度一般不超过10。u2、生长的最适温度：一般是指生长最快时的温度，而不是生长最健壮的温度。u3、协调最适温度：能使植株生长最健壮的温度，叫协调最适温度。u4、生长温周期现象：植物这种对昼夜温度周期性变化的反应，称为生长温周期现象。第
11、25页，讲稿共51张，创作于星期二（二）光1、光强对植物生长的影响（1）间接作用u光是为光合作用提供能量，加速蒸腾促进有机物运输。（2）直接作用：光抑制茎的生长原因：a、光照使自由IAA转变为结合态IAA。b、光照提高IAA氧化酶活性，加速IAA的分解。光抑制多种作物根的生长：因为光促进根内形成ABA。光形态建成(光控制植物生长、发育与分化的过程)如光促进需光种子的萌发、幼叶的展开、叶芽与花芽的分化等。光形态建成对光的需要是一种“低能反应。第26页，讲稿共51张，创作于星期二2、光质对植物生长的影响u蓝紫光抑制植物生长，紫外光抑制作用更明显。u原因：蓝光能使植物幼苗自由态IAA、GA、玉米素和
12、二氢玉米素含量下降，ABA和乙烯含量增加。高山上的树木与平地生长关系比较（三）水分（四）矿质营养（五）植物激素 GA3显著促进茎的生长。水稻生长时，GA3高峰分别出现在分蘖期和抽穗期。第27页，讲稿共51张，创作于星期二第四节 植物生长的相关性 u相关性：植物各部分间的相互制约与协调的现象。一、根和地上部的相关性u地上部分与地下部分的关系表现在：u相互促进：地上部分供给根糖分和维生素B1；根供给地上部分水分、矿物质、CTK和生物碱等。u相互抑制：从根冠比反映。土壤水分不足或缺N，根冠比增大；反则反之。当然，低温，光照也可以使根冠比增加。u根冠比（R/T）:是指植物地下部分与地上部分干重或鲜重的
13、比值。u水稻栽培“旱长根，水长苗”和玉米蹲苗经验第28页，讲稿共51张，创作于星期二二、主茎和侧枝的相关性u顶端优势：顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。顶端优势十分明显的植物 如向日葵、玉米、高梁、黄麻等的顶端优势很强，一般不分枝；顶端优势较为明显的植物 如雪松、桧柏、水杉等，越靠近顶端的侧枝，生长受抑越强，从而形成宝塔形树冠；没有顶端优势的植物 如小麦、水稻、芹菜等没有顶端优势。u顶端优势现象产生的原因u（2）激素抑制假说：蒂曼和斯科格指出，顶端优势是由于生长素对侧芽的抑制作用而产生的。顶芽合成生长素并极性运输到侧芽，超过芽生长的最适浓度，抑制侧芽生长。uIAA维持顶端优势，GA加强顶端
14、优势，CTK破坏顶端优势。u有人认为侧芽生长不是决定于生长素绝对水平而是取决于生长素与细胞分裂素的比例。第29页，讲稿共51张，创作于星期二u顶端优势的应用 利用和保持顶端优势：如麻类、向日葵、烟草、玉米、高梁等作物以及用材树木，需控制其侧枝生长，而使主茎强壮，挺直。消除顶端优势，以促进分枝生长：如：棉花打顶和整枝、瓜类摘蔓、果树修剪等可调节营养生长，合理分配养分；花卉打顶去蕾，可控制花的数量和大小；绿篱修剪可促进侧芽生长，而形成密集灌丛状；苗木移栽时的伤根或断根，则可促进侧根生长；使用三碘苯甲酸可抑制大豆顶端优势，促进腋芽成花，提高结荚率。第30页，讲稿共51张，创作于星期二u根系也具有顶端
15、优势：侧根距离根尖一定距离的部位才能发生，且受主根生长的抑制，即为根的顶端优势。如棉花幼苗的根系：在侧根原基大量发生的主根中上部，IAA含量高，CTK含量低，IAA/CTK=23之间；在根尖附近不发生侧根的区域，IAA/CTK低于2或高于3，可见侧根发生需要适宜的IAA和CTK比例。根顶端优势的应用：蔬菜育苗移栽切除主根、棉花育苗移栽时常要“搬钵”。第31页，讲稿共51张，创作于星期二三、营养生长和生殖生长的相关 1.依赖关系 营养器官供给生殖器官养料，是生殖生长的基础。2.对立关系 u(1)营养器官生长过旺，消耗较多养分，影响生殖器官的生长。如小麦前期肥水过多，造成茎叶徒长，延缓幼穗分化，增
16、加空瘪粒；后期水肥过多，造成贪青晚熟。u(2)生殖器官的生长抑制营养器官的生长。如:一次性开花植物 水稻、竹子、果树的大小年现象。第32页，讲稿共51张，创作于星期二第六节 植物的运动u植物的运动:植物体的器官在空间产生位置移动的现象。一、向性运动u向性运动：指植物的某些器官由于受到外界环境的单向刺激而产生的运动。是生长引起的不可逆的运动u向性运动包括三个步骤:感受感受转导转导反应反应依外界因素的不同，分为：向光性、向重力性、向化性和向水性（一）向光性1、概念：指植物随光的方向而弯曲的反应。正向光性：如茎叶。负向光性：如根。横向光性：器官生长与光垂直，如叶片。u向光性是植物的一种生态反应，如茎
17、叶的向光性，能使叶子尽量处于吸收光能的最适位置进行光合作用。第33页，讲稿共51张，创作于星期二2、感受部位：茎尖、胚芽鞘尖端、根尖、某些叶片或生长中的茎等3、有效光谱：对向光性反应最有效的光是短波光（420480nm的蓝光和360380nm紫外光），红光无效。4、光受体：蓝光光受体是向光素；存在于表皮细胞、叶肉细胞和保卫细胞的质膜上；化学本质是黄素蛋白，表现出丝氨酸/苏氨酸激酶活性。第34页，讲稿共51张，创作于星期二5、植物产生向光性反应的原因：（1）生长素分布不均匀u在20世纪20年代温特(Cholodny-Went,1928)认为:植物的向光弯曲与生长素在向光面与背光面的不均匀分布有关
18、。u主要依据：温特(1928)用生物测定法显示生长素活性的分布比率为向光面35%，背光面65%。第35页，讲稿共51张，创作于星期二向光素向光素激酶部分磷酸化向光素磷酸化呈侧向梯度分布单侧蓝光导致诱发胚芽鞘尖端的IAA向背光一侧移动伸长区背光侧IAA高于向光侧运输背光一侧生长快过芽鞘就向光弯曲第36页，讲稿共51张，创作于星期二（2）生长抑制物分布不均匀：认为向光侧萝卜宁、萝卜酰胺等抑制物质多于背光侧。向日葵、萝卜和燕麦向光性器官的IAA分布实验数 IAA分布/%向光一侧 背光一侧 黑暗对照 测定方法 绿色向日葵下胚轴 器官3 51 49 485 50.5 49.5 50绿色萝卜下胚轴 3 5
19、1 49 45黄花燕麦芽鞘 3 49.5 50.5 50分光荧光法 免疫法 电子捕获检测法 电子捕获检测法 第37页，讲稿共51张，创作于星期二（二）向重力性 1、概念：植物在重力影响下，保持一定方向生长的特性。称植物的向重力性。横向重力性：地下茎侧水平方向生长正向重力性：根顺着重力方向向下生长负向重力性：茎背离重力方向向上生长2、感受重力部位：根尖、茎尖及其它尚未失去生长机能的节间、胚轴、花轴等。第38页，讲稿共51张，创作于星期二3、植物产生向重力性的原因：(1)感受重力的细胞器-平衡石u植物的平衡石是指淀粉体，一个细胞内有412个淀粉体，每个淀粉体外有一层膜，内有18个淀粉粒。受重力影响
20、而沉积在细胞底部，起平衡石的作用。第39页，讲稿共51张，创作于星期二(2)机理：生长抑制物生长素分布不均匀根垂直生长时：地上部合成的生长素运输到根冠均匀分布在根两侧根水平生长时：根冠淀粉体沉降到细胞底部，刺激内质网释放Ca2+于细胞底部。Ca2+作用：作为IAA库，吸引IAA到根的下侧；促使组织对IAA敏感。Ca2+通过CaM起作用第40页，讲稿共51张，创作于星期二Ca2+和IAA综合机制第41页，讲稿共51张，创作于星期二3、植物产生向重力性的原因：u是由于茎节间或叶鞘基部有重力感受器,使茎下侧积累较多的生长素所引起的,因为茎对生长素敏感性较差.4、植物向重力性的生物学意义：u根的正向重
21、力性有利于根向土壤中生长，以固定植株并摄取水分和矿质。茎的负向重性则有利于叶片伸展，并从空间获得充足的空气与阳光。第42页，讲稿共51张，创作于星期二（三）向化性u向化性：由于某些化学物质在植物体内外分布不均匀所引起的向性生长。（四）向水性:u向水性:当土壤中水分分布不均匀时,根趋向较湿的地方生长的特性.第43页，讲稿共51张，创作于星期二二、感性运动u感性运动：指由没有一定方向性的外界刺激所引起的运动，运动的方向与外界刺激的方向无关。生长性运动：是由生长着的器官两侧或上下面不等引起的，是不可逆的细胞伸长，如偏上性运动等；紧张性运动：多数属膨压运动，即由细胞膨压变化所导致的，是可逆变化，常见的
22、感性运动有感夜性、感震性和感温性。第44页，讲稿共51张，创作于星期二（一）偏上性和偏下性u偏上性：叶片、花瓣或其他器官向下弯曲生长的特性，称为偏上性。如生长素和乙烯可引起番茄叶片偏上性生长（叶柄下垂）。u偏下性：叶片和花瓣向上弯曲的现象，称为偏下性。如赤霉素处理可引起偏下性生长。u原因：叶片运动是因为从叶片运到叶柄上下两侧的生长素数量不同，因此引起生长不均匀。（二）感夜性u感夜性：植物体局部，特别是叶和花，能接受光的刺激而作出一定反应，就成为感夜性。如大豆、花生、木瓜、含羞草、合欢等叶子昼夜的运动。再如蒲公英的花白天开，晚上闭；烟草、茉莉花晚上开，白天闭等。第45页，讲稿共51张，创作于星期
23、二u感夜运动产生的可能原因是：白天叶片合成许多生长素，主要运到叶柄下半侧，K和Cl也运到生长素浓度高的地方，水分就进入叶枕，细胞膨胀，导致叶片高挺。到晚上，生长素运输量减少，进行相反反应，叶片就下垂。第46页，讲稿共51张，创作于星期二（三）感热性1、概念：植物对温度起反应的生长或感性运动，如番红花和郁金香花开放或关闭。2、生理意义：花的感热运动对植物来说是重要的，因为这将使植物在适宜的温度下进行受粉，并保护花的内部免受不良条件的影响。郁金香番红花第47页，讲稿共51张，创作于星期二（四）感震性1、概念：由于震动引起细胞膨压变化而引起的植物器官运动，称为感震性。如含羞草的运动。2、含羞草叶子下
24、垂的机制：在于复叶叶柄基部的叶枕中细胞膨压的变化。u复叶叶柄基部的叶枕结构：上部细胞排列紧密，壁厚；下部细胞排列疏松，壁薄，透性大。u而小叶正好相反！第48页，讲稿共51张，创作于星期二三、生理钟1、生理钟的概念：u生物对昼夜适应而产生生理上周期性波动的内在节律。由于这个周期不正好是24 h，而只接近这个数值，因此，又叫近似昼夜节奏。如菜豆叶片的运动。u生理钟模式必须有3个组分：输入途径、中央震荡器和输出途径。u输入途径起源于光信号，以光受体（光敏色素和隐花色素）为媒介，导入到中央振荡器，调节钟控基因。第49页，讲稿共51张，创作于星期二（2005年，全国卷）32.农书 总结出水稻田由于早期过
25、度施肥造成“苗茂而果不坚”的恶果，主要反映了如下生理规律：A 营养生长过旺，会导致生殖生长失调 B 过度施肥造成了植物吸水困难 C顶端优势过强，影响了侧枝生长，导致结实率下降 D地上部分和地下部分生长相矛盾，导致结实率下降（2005年，全国卷）35.某一温室植物由于生长条件不当导致生长出现“头重脚轻”的现象-地上部分生长过旺，以下哪些处理方式可缓解这种现象？A 适当减少水分的供给 B 适当多施 N 肥，少施磷钾肥 C 提高所处环境的光照强度 D 适当提高所处环境的温度（2009年，全国卷）7.常用湿润沙土将葡萄种子分层堆埋在室外进行低温处理，其作用是：A促进种子休眠 B打破种子休眠 C提高种子生活力 D延长种子寿命AAB第50页，讲稿共51张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第51页，讲稿共51张，创作于星期二