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1、关于植物的生长生理(4)第1页，讲稿共106张，创作于星期二 本章内容 1、植物生长的细胞学基础、植物生长的细胞学基础2、种子的萌发、种子的萌发3、植物的生长、植物的生长4、植物的休眠、植物的休眠5、植物的运动、植物的运动 第2页，讲稿共106张，创作于星期二 本章重点：1、植物生长的基本规律、植物生长的基本规律2、植物生长大周期与植物生长的相关性、植物生长大周期与植物生长的相关性3、影响植物生长的因素、影响植物生长的因素4、S形曲线在农业生产上的应用形曲线在农业生产上的应用 本章难点：植物生长大周期过程中的生理生化变化植物生长大周期过程中的生理生化变化第3页，讲稿共106张，创作于星期二 生
2、长生长:由于细胞分裂和伸长引起植株体积由于细胞分裂和伸长引起植株体积和重量的不可逆增加和重量的不可逆增加,使植物的组织、器官由使植物的组织、器官由小变大，由少变多的小变大，由少变多的量变量变过程。过程。细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂增加细胞数量，使植物增加重量。增加细胞数量，使植物增加重量。增加细胞数量，使植物增加重量。增加细胞数量，使植物增加重量。细胞伸长细胞伸长细胞伸长细胞伸长增加植物体的体积。增加植物体的体积。增加植物体的体积。增加植物体的体积。发育发育:在植物的生活史中，细胞生长和在植物的生活史中，细胞生长和分化形成执行各种不同功能的组织与器官，分化形成执行各种不同功能的组织与器官，
3、这一这一质变质变过程，叫发育过程，叫发育。第4页，讲稿共106张，创作于星期二 第一节 植物生长的细胞学基础细胞分裂期细胞分裂期细胞伸长期细胞伸长期细胞分化期细胞分化期一、植物细胞的生长与分化一、植物细胞的生长与分化第5页，讲稿共106张，创作于星期二 （一）细胞分裂生理 细胞周期：细胞周期：从母细胞分裂后形成的子细胞到下次再分从母细胞分裂后形成的子细胞到下次再分裂成两个子细胞所需要的时间。裂成两个子细胞所需要的时间。细胞周期包括分裂期与分裂间期细胞周期包括分裂期与分裂间期分裂期（分裂期（分裂期（分裂期（MM）：前、中、后、末）：前、中、后、末）：前、中、后、末）：前、中、后、末分裂间期：分裂
4、间期：分裂间期：分裂间期：G1G1、S S、G2G2第6页，讲稿共106张，创作于星期二第7页，讲稿共106张，创作于星期二细胞分裂期的生理特点细胞分裂期的生理特点DNA含量的变化含量的变化 呼吸速率变化呼吸速率变化分裂期对氧的需求很低，而分裂期对氧的需求很低，而分裂期对氧的需求很低，而分裂期对氧的需求很低，而G1G1期和期和期和期和G2G2期后期氧吸收量都很高。期后期氧吸收量都很高。期后期氧吸收量都很高。期后期氧吸收量都很高。第8页，讲稿共106张，创作于星期二细胞分裂期的生理特点细胞分裂期的生理特点激素对细胞周期影响激素对细胞周期影响温度对细胞周期影响温度对细胞周期影响GA:加快加快G1到
5、到S期的过程期的过程CTK:促进促进S期期DNA的合成的合成,诱导特殊蛋白质合成诱导特殊蛋白质合成诱导特殊蛋白质合成诱导特殊蛋白质合成IAA:分裂晚期促进分裂晚期促进rRNA合成合成多胺多胺:促进促进G1后期后期DNA合成合成VB生素生素:促进细胞分裂促进细胞分裂第9页，讲稿共106张，创作于星期二表81 温度对向日葵根端细胞的细胞周期长短的影响第10页，讲稿共106张，创作于星期二 （二）细胞伸长期体积增加，呼吸速率增高酶活性提高液泡形成激素对细胞伸长的影响 细胞壁成分增加第11页，讲稿共106张，创作于星期二图图83距洋葱根尖不同距离的细胞壁组分含量距洋葱根尖不同距离的细胞壁组分含量A.果
6、胶质；果胶质；B.半纤维素；半纤维素；C.非纤维多糖；非纤维多糖；D.纤维素纤维素第12页，讲稿共106张，创作于星期二细胞伸长与赤霉素细胞伸长与赤霉素GAGA能诱发细胞伸长。能诱发细胞伸长。能诱发细胞伸长。能诱发细胞伸长。生产上，喷施生产上，喷施生产上，喷施生产上，喷施GAGA使茎伸长，如：以切花为生产目的的花卉使茎伸长，如：以切花为生产目的的花卉使茎伸长，如：以切花为生产目的的花卉使茎伸长，如：以切花为生产目的的花卉（菊花、月季等）时，如茎（花轴）过短，可喷施赤霉素，（菊花、月季等）时，如茎（花轴）过短，可喷施赤霉素，（菊花、月季等）时，如茎（花轴）过短，可喷施赤霉素，（菊花、月季等）时，
7、如茎（花轴）过短，可喷施赤霉素，以达到规格要求的长度。以达到规格要求的长度。以达到规格要求的长度。以达到规格要求的长度。非非洲洲菊菊玫玫瑰瑰第13页，讲稿共106张，创作于星期二（三）（三）细胞分化生理细胞分化生理1、细胞分化（、细胞分化（celldifferentiation）是是指指由由分分生生组组织织细细胞胞转转变变为为形形态态结结构和生理功能不同的细胞群的过程。构和生理功能不同的细胞群的过程。第14页，讲稿共106张，创作于星期二2、细胞分化的调控 GA/IAAGA/IAA比值：高时分化木质部；低比值：高时分化木质部；低时分化韧皮部时分化韧皮部 CTK/IAACTK/IAA比值；高时分
8、化芽，低时分比值；高时分化芽，低时分化根化根 蔗糖浓度：高时分化韧皮部，低时蔗糖浓度：高时分化韧皮部，低时分化木质部分化木质部第15页，讲稿共106张，创作于星期二二、植物组织培养及其应用 组织培养（组织培养（Tissue cultureTissue culture）：）：在无菌条件下，把离体的在无菌条件下，把离体的植物器官、组织、体细胞或原生质体等接种到人工培养基上培植物器官、组织、体细胞或原生质体等接种到人工培养基上培养，形成完整植株的技术。养，形成完整植株的技术。外植体外植体（explant）：）：从植物体上分离下来被培养的部分从植物体上分离下来被培养的部分（组织、器官或细胞）。（组织、
9、器官或细胞）。（一）组织培养原理：细胞全能性细胞全能性(totipotency)：是指植物体的每个细胞携带着一套完整的基因组，并具有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。发育成完整植株的潜在能力。第16页，讲稿共106张，创作于星期二 脱分化脱分化(dedifferentiation)：是指已经分化的植物是指已经分化的植物器官、组织或细胞在离体培养时，又恢复细胞分裂的能力器官、组织或细胞在离体培养时，又恢复细胞分裂的能力并形成与原有状态不同细胞的过程。并形成与原有状态不同细胞的过程。再分化再分化(redifferentiation)：是指脱分化形成的愈是指
10、脱分化形成的愈伤组织细胞在适宜的培养条件下又分化为胚状体伤组织细胞在适宜的培养条件下又分化为胚状体(embryoid)，或直接分化出根和芽等器官，从而形成完整，或直接分化出根和芽等器官，从而形成完整植株的过程。植株的过程。脱分化与再分化脱分化与再分化 胚状体胚状体植物体植物体外植体外植体愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽分离分离脱分化脱分化再分化再分化第17页，讲稿共106张，创作于星期二第18页，讲稿共106张，创作于星期二1.培养基一般成分（1）矿质元素）矿质元素（2）碳源（蔗糖）碳源（蔗糖）（4）植物生长物质）植物生长物质（5）有机附加物：）有机附加物：氨基酸、椰子乳、酵母汁氨基酸、椰子乳、酵
11、母汁（二）组织培养的技术条件（3）维生素）维生素2.培养基类型：培养基类型：A：液体：液体：B：固体：在高压灭菌时加入：固体：在高压灭菌时加入0.60.8%的琼脂，冷却的琼脂，冷却后即成固体培养基。后即成固体培养基。常用培养基：常用培养基：MS、B5N6等等(表表8-2）。）。第19页，讲稿共106张，创作于星期二表表8-28-2 几种常用培养基的配方（几种常用培养基的配方（mg/Lmg/L）培养基成分培养基成分 MS(1962)White(1963)N6(1974)Miller(1967)B5(1968)NHNH4 4NONO3 3 1650 1000 KNOKNO3 3 1900 80 2
12、830 1000 2500(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4463 134 KClKCl 65 65 CaClCaCl2 22H2H2 2O O440 166150Ca(NOCa(NO3 3)2 24H4H2 2O O300347MgSOMgSO4 47H7H2 2O O37072018535250NaSONaSO4 4 200KHKH2 2POPO4 4 170400300FeSOFeSO4 47H7H2 2O O27.827.827.8NaNa2 2-EDTA-EDTA37.337.337.3Na-Fe-EDTANa-Fe-EDTA32FeFe2 2(SO(SO4 4)3 32.5M
13、nSOMnSO4 44H4H2 2O O22.34.54.44.4第20页，讲稿共106张，创作于星期二MnSOMnSO4 4H H2 2O O10ZnSOZnSO4 47H7H2 2O O 8.631.51.52CoClCoCl2 26H6H2 2O O0.0250.025CuSOCuSO4 45H5H2 2O O0.0250.0010.025NaNa2 2MoOMoO4 42H2H2 2O O0.250.00250.25KIKI 0.830.750.80.80.75H H3 3BOBO3 3 6.21.51.61.63.0NaHNaH2 2POPO4 4H H2 2O O16.5150盐酸
14、硫胺素盐酸硫胺素(B(B1 1)0.50.31.01烟酸烟酸 0.50.10.51肌醇肌醇100100100100盐酸吡哚醇盐酸吡哚醇(B(B6 6)0.50.11甘氨酸甘氨酸232蔗糖蔗糖300020000500003000020000pHpH 5.85.85.86.05.5第21页，讲稿共106张，创作于星期二（三）植物培养技术的应用（1）花粉培养和单倍体育种）花粉培养和单倍体育种（2）快速无性繁殖材料）快速无性繁殖材料（3）获得脱毒植株）获得脱毒植株（4）生产人工种子）生产人工种子（5）药用植物工厂化生产）药用植物工厂化生产（6）原生质体培养与体细胞杂交）原生质体培养与体细胞杂交（7）用
15、于基础理论研究）用于基础理论研究第22页，讲稿共106张，创作于星期二123原生质融合过程第23页，讲稿共106张，创作于星期二 第二节第二节种子的萌发种子的萌发 高等植物生长过程：高等植物生长过程：种子萌发种子萌发幼苗生长幼苗生长开花结果开花结果衰老死亡衰老死亡第24页，讲稿共106张，创作于星期二一、种子萌发的过程 种子萌发（种子萌发（seedgermination）是指种子从吸水是指种子从吸水到胚根突破种皮期间所发生的一系列生理生化变化到胚根突破种皮期间所发生的一系列生理生化变化过程。过程。二、影响种子萌发的因素（一）内部因素（一）内部因素第25页，讲稿共106张，创作于星期二种子生活力
16、种子生活力是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。种子活力种子活力是指种子在田间状态是指种子在田间状态(即非理想状态即非理想状态)下迅速而整齐地萌下迅速而整齐地萌发并形成健壮幼苗的能力。发并形成健壮幼苗的能力。种子的寿命（种子的寿命（seedlongevity）是指种子从成熟到丧失）是指种子从成熟到丧失发芽能力所经历的时间。发芽能力所经历的时间。寿命的长短与植物的种类、种子的贮藏条件有关。寿命的长短与植物的种类、种子的贮藏条件有关。贮藏条件：干燥、低温、缺氧贮藏条件：干燥、低温、缺氧第26页，讲稿共106张，创作于星期二（二）影响种子萌发的外
17、界因素1、水分、水分2、氧气、氧气3、温度、温度4、光照、光照第27页，讲稿共106张，创作于星期二水分水分无水脱脂棉上绿豆的萌发无水脱脂棉上绿豆的萌发含水脱脂棉上绿豆的萌发含水脱脂棉上绿豆的萌发第28页，讲稿共106张，创作于星期二吸水是种子萌发的第一步。吸水是种子萌发的第一步。吸水后，生理作用才能逐渐开始，因为吸水后，生理作用才能逐渐开始，因为1）水可使种皮软化：）水可使种皮软化：透氧，增加胚的呼吸，使胚易于突破种皮。透氧，增加胚的呼吸，使胚易于突破种皮。2）水使细胞质由凝胶状态转入溶胶状态：）水使细胞质由凝胶状态转入溶胶状态：代代谢谢加加强强，酶酶活活性性增增加加，贮贮藏藏物物分分解解为
18、为可可溶溶性性物物质质，供供幼小器官生长之用。幼小器官生长之用。3）水水分分促促进进可可溶溶性性物物质质运运输输到到正正在在生生长长的的幼幼芽芽、幼幼根根，形形成成新新细细胞胞的结构物质。的结构物质。4）促使束缚态植物激素变为游离态）促使束缚态植物激素变为游离态5）胚细胞的分裂与伸长需要水分）胚细胞的分裂与伸长需要水分第29页，讲稿共106张，创作于星期二氧气氧气一般需要氧气浓度在一般需要氧气浓度在10以上才能萌发。以上才能萌发。旺盛的物质代谢和活跃的物质运输等需要有氧旺盛的物质代谢和活跃的物质运输等需要有氧呼吸作用来保证。故农业生产上，春播前要深呼吸作用来保证。故农业生产上，春播前要深耕松土
19、，使土壤的透气性增加，以利于种子耕松土，使土壤的透气性增加，以利于种子的萌发。的萌发。第30页，讲稿共106张，创作于星期二温度温度种子萌发需要的温度范围与它们的原产地有种子萌发需要的温度范围与它们的原产地有密切关系，原产北方（如小麦）的需要温度较密切关系，原产北方（如小麦）的需要温度较低，而原产南方（如水稻、玉米）的则要求较低，而原产南方（如水稻、玉米）的则要求较高。高。几种植物种子萌发的温度三基点几种植物种子萌发的温度三基点种类种类最低温度最低温度最适温度最适温度最高温度最高温度小麦小麦3520283040水稻水稻101230374042玉米玉米81032354045花生花生1215253
20、74146大豆大豆6825303940第31页，讲稿共106张，创作于星期二根根据据种种子子萌萌发发对对光光的的要要求求，可可将将种种子子分分为以下三类为以下三类（1）需需光光种种子子：在在有有光光条条件件下下良良好好萌萌发发，在在黑黑暗暗中中则则不不能能萌萌发发或或发发芽芽不不好好。（如如莴莴苣苣、烟烟草草、拟南芥等）拟南芥等）（2）需需暗暗种种子子：在在光光下下萌萌发发不不好好，在在黑黑暗暗中中萌发良好。萌发良好。（如葱、韭菜、苋菜、番茄等（如葱、韭菜、苋菜、番茄等）（3）中中光光种种子子：萌萌发发不不受受光光照照影影响响。（如如水水稻稻、小麦、大豆、棉花等）小麦、大豆、棉花等）光第32页
21、，讲稿共106张，创作于星期二第33页，讲稿共106张，创作于星期二三、种子萌发过程中的生理生化变化1、种子吸水2、呼吸作用的变化3、核酸与酶的变化 第34页，讲稿共106张，创作于星期二 种子吸水的三个阶段吸胀吸水快速吸水缓滞吸水重新快速吸水第35页，讲稿共106张，创作于星期二豌豆萌发吸水暂停时的呼吸表现豌豆萌发吸水暂停时的呼吸表现O2第36页，讲稿共106张，创作于星期二豌豆种子萌发中两种酶的形成情况第37页，讲稿共106张，创作于星期二（四）主要有机物的变化（四）主要有机物的变化1.碳水化合物碳水化合物淀粉蓝糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖兰色兰红无去分支酶:如R酶水解-1,6糖苷键.其
22、次,淀粉磷酸化酶把淀粉水解为葡萄糖-1-磷酸,在萌发初期起主要作用.2.脂肪脂肪油料作物的种子（如花生）在萌发时 TCA cycle甘油磷酸甘油DHAPEMP途径脂肪 TCA cycle脂肪酸 乙酰CoA 乙醛酸循环 蔗糖淀粉酶-amylase(糊精);-amylase(麦芽糖)麦芽糖酶加碘氧化第38页，讲稿共106张，创作于星期二3.蛋白质蛋白质贮存蛋白AA酰胺-酮酸运到新合成的器官AA 新蛋白质4.酶的形成酶的形成n原来束缚态的酶游离态的酶，如支链淀粉葡萄糖苷酶。n新合成，如-淀粉酶(贮藏mRNA 和新转录mRNA)（五）（五）激素的变化激素的变化束缚态游离态新合成第39页，讲稿共106张
23、，创作于星期二 种子萌发中物质的转化情况第40页，讲稿共106张，创作于星期二浸种、拌种四、促进种子萌发的途径种子包衣PEG处理第41页，讲稿共106张，创作于星期二第三节 植物的生长 一、植物生长的规律与周期性（一）营养器官的生长规律（一）营养器官的生长规律第42页，讲稿共106张，创作于星期二1.茎的生长规律茎的生长规律茎茎的的生生长长主主要要由由顶顶端端分分生生组组织织和和近近顶顶端分生组织控制。端分生组织控制。前前者者控控制制后后者者的的活活性性，后后者者的的细细胞胞分分裂和伸长决定茎的生长速率。裂和伸长决定茎的生长速率。2.叶的生长规律叶的生长规律第43页，讲稿共106张，创作于星期
24、二叶生长规律叶生长规律大豆大豆玉米玉米双子叶：全叶均匀生长双子叶：全叶均匀生长单子叶：基部保持生长能力单子叶：基部保持生长能力第44页，讲稿共106张，创作于星期二3.根生长规律根生长规律根根的的生生长长部部位位也也有有顶顶端端分分生生组组织织，根根的的生生长长也也具具生生长长大大周周期期。根根与与茎茎一一样样也也有有顶顶端端优优势势，主主根根控控制制侧侧根根的的生生长长，蔬蔬菜菜育育苗苗移移栽栽时时切切除除主主根根，可可促进侧根生长，提高成活率。促进侧根生长，提高成活率。第45页，讲稿共106张，创作于星期二（二）植物生长的周期性 1 1、植物生长的指标、植物生长的指标绝对生长速率（绝对生长
25、速率（AGR）：单位时间内植物材料：单位时间内植物材料生长的绝对增加量。生长的绝对增加量。AGR=（W2-W1）/（t2-t1）相对生长速率（相对生长速率（RGR）：）：单位时间内植物材单位时间内植物材料的绝对增加量占原来生长量的相对比例。料的绝对增加量占原来生长量的相对比例。RGR=（lnW2-lnW1）/（t2-t1）生长量：植物材料在测定时的实际数量，可用长度、面积、生长量：植物材料在测定时的实际数量，可用长度、面积、重量表示。重量表示。生长速度：植物生长的快慢。生长速度：植物生长的快慢。第46页，讲稿共106张，创作于星期二2.植物的生长大周期植物的生长大周期植植物物在在不不同同生生育
26、育时时期期的的生生长长速速率率表表现现出出慢慢快快慢慢的的变变化化规规律律，呈呈现现“S”型型的的生生长曲线，这个过程称生长大周期。长曲线，这个过程称生长大周期。第47页，讲稿共106张，创作于星期二生长大周期可以分为生长大周期可以分为4个时期：个时期：（1）停滞期（）停滞期（lagphase）（）（018d)：细胞分裂和原生质积累时期，生长缓慢。细胞分裂和原生质积累时期，生长缓慢。（2）对数生长期（）对数生长期（logarithmicgrowthphase）(1845d）具有一定的积累，快速生长时期。具有一定的积累，快速生长时期。第48页，讲稿共106张，创作于星期二（3）直线生长期）直线生
27、长期（lineargrowthphase）（）（4555d）生长速率维持恒定速率（常为最高速生长速率维持恒定速率（常为最高速率）快速生长。率）快速生长。（4）衰老期）衰老期（senescencephase）（）（5590d)生长速率开始下降，细胞开始成熟生长速率开始下降，细胞开始成熟并走向衰老。并走向衰老。第49页，讲稿共106张，创作于星期二图图86玉玉米米的的生生长长曲曲线线第50页，讲稿共106张，创作于星期二 3、植物生长的昼夜周期性植物的生长按温度的昼夜周期性发生有规律的变化，植物的生长按温度的昼夜周期性发生有规律的变化，被称为植物生长的温周期性被称为植物生长的温周期性(thermo
28、periodicityofgrowth)，或植物生长的昼夜周期性。，或植物生长的昼夜周期性。植物生长产生昼夜周植物生长产生昼夜周期性的原因主要是由于昼夜的温度、水分和光照的不同。期性的原因主要是由于昼夜的温度、水分和光照的不同。4、植物生长的季节周期性 植物的生长在一年四季中也会发生有规律植物的生长在一年四季中也会发生有规律性的变化，称为植物生长的季节周期性性的变化，称为植物生长的季节周期性(seasonalperiodicity）ofgrowth）。春发、夏茂、秋落、冬眠春发、夏茂、秋落、冬眠第51页，讲稿共106张，创作于星期二相关性：相关性：植物各部分之间的相互制约与协调的现象。植物各部
29、分之间的相互制约与协调的现象。（一）、根（地下部）和地上部的相关性（一）、根（地下部）和地上部的相关性“根深叶茂根深叶茂”、“本固枝荣本固枝荣”相相互互促促进进：地地上上部部分分为为根根部部提提供供糖糖分分、维维生生素素等等养养分分；地地下下部部分分为为地地上上部部分分提提供供水水分分、矿矿物物质质、细细胞胞分分裂裂素等。素等。相互制约相互制约：“旱长根，水长苗旱长根，水长苗”根冠比：根冠比：二、植物生长的相关性二、植物生长的相关性第52页，讲稿共106张，创作于星期二顶顶端端优优势势：顶顶芽芽在在生生长长上上占占优优势势，并并抑抑制制侧侧芽芽或侧根生长的现象。或侧根生长的现象。在在树树木木中
30、中特特别别是是针针叶叶树树，如如桧桧柏柏、杉杉树树等等，顶顶芽芽生生长长很很快快，下下面面的的分分枝枝受受到到顶顶端端的的抑抑制制，整个植株呈宝塔形。整个植株呈宝塔形。水杉水杉雪松雪松2.主茎与侧枝生长的相关性主茎与侧枝生长的相关性第53页，讲稿共106张，创作于星期二生产上采取去除顶端优势的方式达生产上采取去除顶端优势的方式达生产上采取去除顶端优势的方式达生产上采取去除顶端优势的方式达到增产、增收，如：棉花生长到一定高到增产、增收，如：棉花生长到一定高到增产、增收，如：棉花生长到一定高到增产、增收，如：棉花生长到一定高度要去顶以促进侧枝的增加，从而增加度要去顶以促进侧枝的增加，从而增加度要去
31、顶以促进侧枝的增加，从而增加度要去顶以促进侧枝的增加，从而增加结果枝；结果枝；结果枝；结果枝；花卉上花卉上花卉上花卉上，最典型的是千头菊，最典型的是千头菊，最典型的是千头菊，最典型的是千头菊，通过不停的去顶，能让一颗菊花上开出上通过不停的去顶，能让一颗菊花上开出上通过不停的去顶，能让一颗菊花上开出上通过不停的去顶，能让一颗菊花上开出上千朵花；还有千朵花；还有千朵花；还有千朵花；还有园林上的修剪整形园林上的修剪整形园林上的修剪整形园林上的修剪整形。千头菊千头菊修剪园林修剪园林修剪整齐的园林景观修剪整齐的园林景观 第54页，讲稿共106张，创作于星期二产生原因产生原因营养学说激素学说第55页，讲稿
32、共106张，创作于星期二3.营养生长和生殖生长的相关性营养生长和生殖生长的相关性相相互互依依存存：生生殖殖生生长长所所需需要要的的养养料料，大大部部分分是是由由营营养养器器官官供供应应的的，营营养养器器官官生生长长不不好好，生生殖殖器官自然生长也不好。器官自然生长也不好。相相互互制制约约：营营养养生生长长过过旺旺，消消耗耗较较多多养养分分，便便会会影影响响到到生生殖殖器器官官的的生生长长，如如果果树树、棉棉花花等等枝枝叶叶徒徒长长，往往往往不不能能正正常常开开花花结结实实；生生殖殖器器官官生生长长也也影影响响营营养养器器官官生生长长，如如番番茄茄开开花花结结实实时时，如如让让花花果果自自然然成
33、成熟熟，营养器官就日渐减弱，最后衰老死亡。营养器官就日渐减弱，最后衰老死亡。第56页，讲稿共106张，创作于星期二三、植物的极性与再生 极性极性(polarity)(polarity)：是指植物体或植物体是指植物体或植物体的一部分的一部分(如器官、组织或细胞如器官、组织或细胞)在形态学的两在形态学的两端具有不同形态结构和生理生化特性的现象。端具有不同形态结构和生理生化特性的现象。再生再生(regeneration)(regeneration)：是指植物体的离是指植物体的离体部分具有恢复植物体其他部分的能力。体部分具有恢复植物体其他部分的能力。第57页，讲稿共106张，创作于星期二柳柳树树枝枝条
34、条的的极极性性第58页，讲稿共106张，创作于星期二四、环境条件对植物生长的影响四、环境条件对植物生长的影响1.温度温度（1）最适温度：）最适温度：能使植株生长最快的温度。能使植株生长最快的温度。（2）协协调调最最适适温温度度：指指比比生生长长最最适适温温度度稍稍低低的温度，能使植株生长最健壮。的温度，能使植株生长最健壮。根生长的最适温度根生长的最适温度2030。第59页，讲稿共106张，创作于星期二2.水分水分细细胞胞分分裂裂和和伸伸长长必必须须要要有有充充足足的的水水分分。水水分分过过多多也也对对植植物物生生长长不不利利。在在控控制制小小麦麦、水水稻稻茎茎部部过过度度伸伸长长的的根根本本措
35、措施施就就是是控制第一个水分临界期。控制第一个水分临界期。土土壤壤水水分分缺缺乏乏时时，根根生生长长慢慢，且且木木质质化化，吸吸水水能能力力差差。土土壤壤水水分分过过多多时时，通通气不良，根短且侧根数增多。气不良，根短且侧根数增多。第60页，讲稿共106张，创作于星期二3.光照：光照：光光促进促进光合作用，促进生长，促进细胞分裂。光合作用，促进生长，促进细胞分裂。光光抑制抑制生长：光活化吲哚乙酸氧化酶，破坏生长素。生长：光活化吲哚乙酸氧化酶，破坏生长素。在暗处生长的黄化苗生长很快，照光后生长变慢。在暗处生长的黄化苗生长很快，照光后生长变慢。光质光质远红光远红光作用与黑暗相似，使植物幼苗黄化。作
36、用与黑暗相似，使植物幼苗黄化。蓝紫光蓝紫光抑制生长，促进分化，促进机械组织的分化。抑制生长，促进分化，促进机械组织的分化。紫外线紫外线对生长的抑制更显著，高山上植物特别矮小。对生长的抑制更显著，高山上植物特别矮小。第61页，讲稿共106张，创作于星期二五、植物的光形态建成光对植物的影响主要有两个方面：光对植物的影响主要有两个方面：1）光是绿色植物光合作用所必需）光是绿色植物光合作用所必需的；光合作用产物，如麦粒、大米的；光合作用产物，如麦粒、大米2 2）光光调调节节植植物物整整个个生生长长发发育育，以以便便更更好好地地适应外界环境。适应外界环境。种子经历根芽等的分化形成幼苗，幼苗长成成苗后进行
37、花芽种子经历根芽等的分化形成幼苗，幼苗长成成苗后进行花芽分化，然后开花、结果分化，然后开花、结果，这些过程都是受光，这些过程都是受光调节。调节。第62页，讲稿共106张，创作于星期二 由光控制细胞的分化、结构和功能的改变，由光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，称为光形态建最终汇集成组织和器官的建成，称为光形态建成，成，亦即光控制形态发生的过程。亦即光控制形态发生的过程。光形态建成（光形态建成（photomorphogenesis）：）：在光形态建成中，光只是作为一种信号，去激发在光形态建成中，光只是作为一种信号，去激发受体，推动细胞内一系列反应，最终表现为形态结构受
38、体，推动细胞内一系列反应，最终表现为形态结构的变化。光形态建成所需的能量较低，多数反应所需的变化。光形态建成所需的能量较低，多数反应所需光强比光合作用的光强比光合作用的光补偿点还低光补偿点还低10个数量级个数量级。第63页，讲稿共106张，创作于星期二植物体内的光受体：植物体内的光受体：光敏色素：光敏色素：感受红光及远红光区域的光；感受红光及远红光区域的光；隐花色素：隐花色素：感受蓝光和近紫外光区域的光；感受蓝光和近紫外光区域的光；UVB受体：受体：感受紫外光感受紫外光B B区域的光；区域的光；原叶绿酸酯原叶绿酸酯a a：吸收红光和蓝光，并变成叶绿素吸收红光和蓝光，并变成叶绿素a a的色素。的
39、色素。第64页，讲稿共106张，创作于星期二光（刺激信号）光（刺激信号）受体（接受信号）受体（接受信号）植物体内的其他信植物体内的其他信使（传达信号）使（传达信号）植物做出应答反应植物做出应答反应例如：菊花接受例如：菊花接受短日照这个信号短日照这个信号后，将其传达给后，将其传达给体内的受体，受体内的受体，受体接受信号后，体接受信号后，做出应答反应，做出应答反应，表现为花芽分化、表现为花芽分化、开花。开花。光调节发育的简单过程：光调节发育的简单过程：第65页，讲稿共106张，创作于星期二（一）光敏色素1.光敏色素的发现和分布 1936LewisFlint发现莴苣种子的萌发受红光的促进，发现莴苣种
40、子的萌发受红光的促进，而远红光抑制萌发。而远红光抑制萌发。1952，HBorthwick,SHendricks等发现，在用等发现，在用红光、远红光反复处理时，最后为红光时莴苣红光、远红光反复处理时，最后为红光时莴苣种子萌发、而远红光则强烈抑制萌发种子萌发、而远红光则强烈抑制萌发。1959，ButlerWL等人首次从黄化苗中检测、等人首次从黄化苗中检测、分离并初步纯化了光敏素，并证实了其两种形分离并初步纯化了光敏素，并证实了其两种形式相互转化的特性。式相互转化的特性。第66页，讲稿共106张，创作于星期二莴苣种子在黑暗、莴苣种子在黑暗、红光和远红光下的萌红光和远红光下的萌发情况发情况第67页，讲
41、稿共106张，创作于星期二目目前前已已知知，绿绿藻藻、红红藻藻、地地衣衣、苔苔藓藓、蕨蕨类类、裸裸子子植植物物和和被被子子植植物物中中许许多多生生理理现现象象都都和和光光敏敏色色素素的的调调控控有有关关。例例如如：种种子子的的萌萌发发，花花诱诱导导，叶叶片脱落等。片脱落等。小小麦麦种种子子萌萌发发第68页，讲稿共106张，创作于星期二真菌没有光敏色素，另有真菌没有光敏色素，另有隐花色素隐花色素吸收吸收蓝光进行光形态建成。在植物进化的历蓝光进行光形态建成。在植物进化的历史长河中，吸收隐花色素的植物种类越史长河中，吸收隐花色素的植物种类越来越少，而吸收光敏色素的越来越多，来越少，而吸收光敏色素的越
42、来越多，所以光敏色素在植物进化过程中的意义所以光敏色素在植物进化过程中的意义越来越大。越来越大。第69页，讲稿共106张，创作于星期二n光敏素分布在植物各个器官中，光敏素分布在植物各个器官中，黄黄化幼苗中化幼苗中含量较高（含量较高（光可分解光敏光可分解光敏素素）n在在分生组织中分生组织中光敏素含量较高光敏素含量较高n在细胞中，光敏素主要分布在在细胞中，光敏素主要分布在膜系统、膜系统、胞质溶液和细胞核胞质溶液和细胞核等部位。等部位。光敏素的分布光敏素的分布第70页，讲稿共106张，创作于星期二2.光敏色素的结构与性质 结构：生色团蛋白质 光光光光敏敏敏敏色色色色素素素素是是是是一一一一种种种种易
43、易易易溶溶溶溶于于于于水水水水的的的的色色色色素素素素蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，相相相相对对对对分分分分子子子子质质质质量量量量为为为为2.5102.5102.5102.5105 5 5 5。它它它它是是是是由由由由2 2 2 2个个个个亚亚亚亚基基基基组组组组成成成成的的的的二二二二聚聚聚聚体体体体，每每每每个个个个亚亚亚亚基基基基有有有有两两两两个个个个组组组组成成成成部部部部分分分分：生生生生色色色色团团团团和和和和脱脱脱脱辅辅辅辅基基基基蛋白质，两者合称为全蛋白质蛋白质，两者合称为全蛋白质蛋白质，两者合称为全蛋白质蛋白质，两者合称为全蛋白质。第71页，讲稿共106张，创作于星期二 生色
44、团具很多互变异生色团具很多互变异生色团具很多互变异生色团具很多互变异构体，其稳定型为构体，其稳定型为构体，其稳定型为构体，其稳定型为PrPrPrPr（红光吸收型），（红光吸收型），（红光吸收型），（红光吸收型），活跃型为活跃型为活跃型为活跃型为PfrPfrPfrPfr（远红（远红（远红（远红光吸收型）。光吸收型）。光吸收型）。光吸收型）。此两种存在形式的此两种存在形式的此两种存在形式的此两种存在形式的光学特性不同。光学特性不同。光学特性不同。光学特性不同。PrPrPrPr的吸收高峰在的吸收高峰在的吸收高峰在的吸收高峰在660nm660nm660nm660nm，PfrPfrPfrPfr的吸收高峰
45、在的吸收高峰在的吸收高峰在的吸收高峰在730nm730nm730nm730nm。两种存在形式：Pr、Pfr 光敏色素的吸收光谱第72页，讲稿共106张，创作于星期二光敏色素生色团和脱辅基蛋白的合成与装配第73页，讲稿共106张，创作于星期二1）总光敏色素）总光敏色素PtotPrPfr。2）光稳定平衡）光稳定平衡在在一一定定波波长长下下，具具生生理理活活性性的的Pfr浓浓度度和和Ptot浓浓度度的的比比值值就就是是光光稳稳定定平平衡衡，用用表示，即表示，即=Pfr/Ptot。值值为为0.010.05时时就就可可以以引引起起很很显显著著的的生理变化。生理变化。3.光敏色素光化学转换 第74页，讲稿
46、共106张，创作于星期二 光敏色素的产生、代谢与引起生理反应的可能途径光敏色素的产生、代谢与引起生理反应的可能途径第75页，讲稿共106张，创作于星期二光敏素的类型光敏素的类型目前已鉴定出两种不同的光敏素，目前已鉴定出两种不同的光敏素，PhyI和和PhyII，在黄化，在黄化苗中苗中PhyI比比PhyII高高9倍，而绿色植株中二者含量相当。倍，而绿色植株中二者含量相当。PhyI易被光易被光解，而解，而PhyII较稳定较稳定。光敏素由多个光敏素由多个PHY基因编码基因编码目前已在拟南芥中发现了目前已在拟南芥中发现了5个编码光敏素的基因，分别是个编码光敏素的基因，分别是PhyA,PhyB,PhyC,
47、PhyC,PhyD,PhyE.生色团结构相同，辅基蛋白不同。生色团结构相同，辅基蛋白不同。PhyA是唯一编码是唯一编码PhyI的基因，的基因，受光的负调控受光的负调控PhyBE共同编码共同编码PhyII，为组成性表达，为组成性表达因此因此PhyI也称也称PhyA,PhyII也称也称PhyB。4.光敏色素的基因及其表达 第76页，讲稿共106张，创作于星期二5.光敏色素与光形态建成 2、受光敏素控制的反应（快反应和慢反应）、受光敏素控制的反应（快反应和慢反应）种子萌发种子萌发 茎、叶伸长茎、叶伸长 气孔分化气孔分化 叶绿体和叶片运动叶绿体和叶片运动 花的诱导花的诱导 花粉育性花粉育性1、判断标准
48、：、判断标准：红光能否诱导这个反应，远红光能否诱导这个反应，远红光能否逆转到单独的远红光效应。红光能否逆转到单独的远红光效应。第77页，讲稿共106张，创作于星期二6.光敏色素的作用机理 膜假说：(1967年Hendricks and Borthwick)红光红光Pfr增多增多跨膜跨膜Ca2+流动流动细胞质细胞质Ca2增多增多CaM活化活化肌球蛋白轻链激酶活化肌球蛋白轻链激酶活化肌动肌球蛋白收缩肌动肌球蛋白收缩叶绿体转动叶绿体转动第78页，讲稿共106张，创作于星期二基因调节假说 该假说由该假说由MohrMohr在在19661966年提出，认为光敏色素通过调节年提出，认为光敏色素通过调节基因的
49、表达而参与光形态建成。此假说可解释光敏色素基因的表达而参与光形态建成。此假说可解释光敏色素调节的慢反应，包括酶诱导和蛋白质合成等。调节的慢反应，包括酶诱导和蛋白质合成等。光敏色素调节基因表达发生在转录水平上。光敏色素调节基因表达发生在转录水平上。光信号光信号传递、放大传递、放大活化或抑制特定基因活化或抑制特定基因转录转录mRNA速度改变速度改变翻译成特殊蛋白（酶）翻译成特殊蛋白（酶）形态建成形态建成第79页，讲稿共106张，创作于星期二（二）隐花色素隐花色素和UV-B受体蓝光和近紫外光受体是吸收蓝光蓝光和近紫外光受体是吸收蓝光(400500nm)和近紫外光和近紫外光(UVA，320400nm)
50、而调节而调节形态建成、新陈代谢和向光性的一类光敏受体。形态建成、新陈代谢和向光性的一类光敏受体。无方向性的蓝光和近紫外光诱导许多植无方向性的蓝光和近紫外光诱导许多植物反应，如抑制茎或下胚轴的延长生长。物反应，如抑制茎或下胚轴的延长生长。1.隐花色素隐花色素第80页，讲稿共106张，创作于星期二2.UV-B受体 UV UVB B受体是细胞内吸收受体是细胞内吸收280280320 nm320 nm紫外光而紫外光而引起光形态建成的物质。引起光形态建成的物质。它可以诱导玉米黄化苗的胚芽鞘和高粱第一节间它可以诱导玉米黄化苗的胚芽鞘和高粱第一节间形成花青苷，其作用光谱在形成花青苷，其作用光谱在290290