植物生长、发育和分化的概念及运动

• 8.1.2 植物生长(growth)：在生命周期中，生物的 细胞、组织和器官数目、体积或干重的不可逆增 加过程。它通过原生质的增加、细胞分裂和细胞 体积的扩大来实现。营养器官(根、茎、叶)的生长 称为营养生长(vegetable growth);繁殖器官的生长 称为生殖生长(reproductive growth)。
植物生长、发育和 分化的概念及运动
Chapter Eight
Plant Physiology of Growth
• 8.1植物生长、发育和分化的概念 • 8.1.1生长周期：任何生物体，总是有序地经历发生、
发展和死亡等过程，称为生命周期(life cycle).
减数分裂
有丝分裂
孢子体阶段
配子体阶段
三苯甲腙
还原态 （ 红色）
2、利用原生质的着色能力 —（染料染 色法）
2、植物激素
CTK/IAA比值：高，芽；低，根；中等， 不分化。
乙烯也能促进根的形成，高浓度的GA 则抑制根的形成。
IAA/GA比值高—木质部；低—韧皮部。
3、光照
8.3植物的组织培养(plant tissue culture)
• 8.3.1概念：在无菌条件下，分离并在培养 基中培养离体植物组织(器官、组织或细胞) 的技术。组织培养的理论依据是植物细胞 具有全能性。所谓细胞全能性(totiptency)， 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。
• 8.1.3植物分化(differentiation)：从一种同质的细 胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异 质细胞类型的过程。如：受精卵分裂转化为胚。
• 8.1.4植物发育(development)：在生命周期中，生 物的组织、器官或整体在形态结构和功能上的有 序变化过程。如：叶原基的分化到成熟叶片的过 程。
Germination in Monocots
Germination in Dicots
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8.4.1.2种子生活力
种子生活力（seed viability）：指种子 能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。
鉴定种子生活力的方法： （1）利用组织还原能力（TTC染色法）
TTC
2H 脱氢E
氧化态 （无色）
8.2.3 细胞的分化
• 细胞分化（cell differentiation）：指分生组 织细胞转变为形态结构和生理功能不同的 细胞群的过程。分生组织细胞分化成不同 的组织，是植物基因在时间和空间顺序表 达的结果。
• 8.2.3.1细胞分化的理论基础—细胞全能性
8.2.3.2 极性是分化的第一步
影响细胞分裂的因素：
1、温度：低，分裂周期延长：高，缩短。
材料
温度（℃） 分裂周期(h)
豌豆
15
25.5
30
14.39
2、植物激素：GA解除DNA抑制状态和促 进DNA合成，CTK促进蛋白质合成及调 节细胞质分裂，IAA促进rRNA的合成。
3、维生素：特别是B组维生 素，缺乏时，细胞不能分裂。
4、氧气：缺氧，影响能 量供应
林木的育苗 脱毒 — 马铃薯、草酶等茎尖生长锥
2、花粉培养和单倍体育种 花粉培养—单倍体植株—加速育种进程
8.4种子的萌发 (Germination of Seeds)
• 8.4.1概念
• 8.4.1.1种子萌发（seed germination）：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。
8.3.3组织培养的过程
接种
脱分化
再分化
外植体 消毒 培养基
愈伤组织
胚状体或植株
脱分化：原已分化的细胞，失去原有的
形态和机能，又恢复到没有分化的无组织的 细胞团或愈伤组织的过程。
再分化：脱分化状态的细胞再度分化形 成另一种或几种类型的细胞的过程。
8.3.4培养基及其成分
1、无机营养物：大量元素和微量元素 2、碳源：蔗糖，维持细胞的渗透压 3、维生素：B1(必需)， B6 、烟酸、肌醇 (对生长起促进作用) 4、生长调节物质：2，4-D，NAA，KT等 5、有机附加物：Gly、酵母汁、椰子乳、 水解乳蛋白等。
另外多胺也能促进细胞分裂。
6、植物激素的变化
ABA等抑制剂下降，IAA、GA、CTK 含量上升。
8.2.2细胞伸长期 （1）细胞体积显著增加
（2）细胞壁物质合成 （3）DNA、RNA、蛋白质含量增加。
（4）能量供应 如：豌豆根尖呼吸速率 加快2~6倍，蚕豆转化酶增加25倍。
呼吸作用的加强和蛋白质的积累是细胞 生长的基础。
其它条件 ： 凝固剂：琼脂 0.6-1.0% ； pH5-6 ;
灭菌: 压力—0.8-0.9 Kg.cm-2, 15-20分钟
培养温度：24-28℃；有的要求昼夜温差， 如花、果实，昼温23-25℃，夜温15-17 ℃ 光照：1000-3000Lx 注意通气
8.3.5组织培养的应用
1、植物体的无性快速繁殖及脱毒 无性快速繁殖 — 园艺作物、农作物及
• 极性的存在使形态学上端分化出芽，下端 分化出根。(如木贼孢子发芽、柳条吊挂试 验)。
• 极性产生的原因：一是细胞不均等分裂， 如根毛的发生、气孔母细胞形成等；二是 IAA在茎中的极性传导，如蒲公英切段试验。
8.2.3.3影响细胞分化的因素
1、糖浓度 低糖浓度（< 2.5%），有利于木质部
形成；高糖浓度（> 3.5%），有利于韧皮 部形成；中糖浓度(2.5%~3.5%)，木质部、 韧皮部都形成，且中间有形成层。
8.2 细胞的生长和分化
植物的生长是以细胞的生长为基础 — 通过细胞分裂增加细胞数目，通过细胞伸 长增加细胞的体积，通过细胞分化形成不 同的组织和器官。
细胞的生长和分化分三个時期： 细胞分裂期、细胞伸长期、细胞分化期
8.2.1细胞分裂期
形态特点：细胞体积小，排列紧密,质浓 厚，无液泡,DNA大量增加。
8.3.2组织培养的优 点：可以研究被培 养部分这部分称为 外植体，在不受植 物体其他部分干扰 下的生长和分化的 规律，并且可以用 各种培养条件影响 它们的生长和分化， 以解决理论上和生 产上的问题。组织 培养的特点是：取 材少，培养材料经 济；人为控制培养 条件，不受自然条 件影响；生长周期 短，繁殖率高；管 理方便，利于自动 化控制。