第十章 植物生长生理(2011)分析

一、植物生长大周期
1、生长大周期 植物的生长量可用植物在一定时间内的干重
增加为指标，也可用高度或体积的增大为指标， 根据生长量和生长时间可画出生长曲线。 不论是个别器官，还是整株植物，其生长曲 线大都呈“S”型，也就是说，在生长过程中生 长速率都表现出“慢—快—慢”的规律，即开 始生长缓慢，以后逐渐加快，达到最高点后又 减慢直至停止，在植物生理学中，通常把生长 的这三个阶段合称为生长大周期。
2、组织培养的理论根据（原理）
----细胞的全能性。
3、组织培养的意义：
（1）可以在不受植物体其它部分干扰下研究 被培养部分的生长和分化的规律，并且可以利 用各种条件来影响它们的生长和分化，以解决 理论上和生产上的问题。
（2）取材少。经济，能人为控制条件，不受 自然条件影响，生长周期短，系列率高管理方 便，易于自动化控制。
琼脂）和液体培养＜连续浸没（摇床） 间断浸没（转床）两种。 3、接种与培养 4、小苗移栽
细胞脱分化――在人工培养基上外植体 经过多次细胞分裂而失去原来的状态， 形成无结构的愈伤组织或细胞团的过程。
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成另一种或 几种类型的细胞、组织、器官，直至最 终形成完整植株的过程。
长寿命种子：百年甚至上千年。如莲子。
2、与贮藏关系：
受贮藏条件（温度、水分、氧气、虫、微 生物）影响：低温、干燥、低氧――寿命 长，高温、高湿、高氧――寿命短。 主要原因是影响呼吸：消耗、放热，导 致高温，伤害胚。
鉴（测）定种子发芽率（生活 力）的方法有三类：实验
（1）利用组织还原力（TTC法）：活种 子有呼吸，具有还原能力。
（1）花药和单倍体育种，（2）离体胚培养和 杂种植株获得，（3）体细胞诱变和突变体筛 选，（4）细胞融合和杂种植株的获得。 3、人工种子和种质保存 4、药用植物和次生物质的工业化生产
第三节 植物的生长
植物的生长与动物生长有明显区别，动物在胚 胎形成后就具备了各种器官，因此出生后的生 长有一定限度；而植物从受精卵到形成胚以及 从种子萌发到成苗，体内始终有分生组织存在， 不断进行细胞增殖和伸长，不断产生新器官， 所以，植物的生长是无限的。如条件适宜可无 限制地长下去，但在自然界中，由于受各种环 境条件的影响，植物的生长也表现出“生长— 成熟—衰老、死亡”的过程。
（三）、温度
种子萌发是在一系列酶参与下进行的。 有温度三基点；种子萌发的最适温度是
在最短时间范围内萌发率最高的温度； 高于最适温度，虽然萌发速度较快，但 发芽率低。 所需温度高低与它们原产地有关，原产 南方――高，北方――低。
（四）、光照
1、分类：根据对光需求情况分三类： （1）中光种子――对多数农作物的种子来说，
从能量角度看，脂肪较经济，因为1克脂 肪氧化可放出9.6千卡能量；1克蛋白质放 5.6千卡；1克淀粉只放4.3千卡能量。
这些有机物在种子萌发时，在酶的作用下 被水解为简单有机物，并运送到正在生长 的幼胚中去，作为胚生长的营养物质来源。
三、种子的寿命
种子的寿命：指种子从采收到失去发芽 力的时间；或种子从完熟到丧失生活力 的所经历时间。以达到发芽率的60％的 时间为依据。
生长最低温度 生长最高温度 生长最适温度：生长速度最快的温度
协调的最适温度：有利于植株健壮生长、比生长最适
温度略低的温度。
2）生长温周期现象
生长温周期现象：植物对昼夜温度周期性变化的反应。
通常日温较高和夜温较低的情况可加速植物生长。
有昼夜温差的番茄生长速度＞＞＞恒温下生长 的番茄。也就是说，较高日温加较低夜温促进 植物生长。
（2）利用细胞着色力（红墨水法）：活 种子细胞膜有选择性，不易被着色。
（3）利用细胞中的荧光物质（仪器检 测）：活种子细胞内的蛋白质、核酸、 核苷酸等具有荧光性质。
（4）BTB法
第二节 细胞的生长和分化
一、细胞分裂的生理（自学P223） 二、细胞伸长的生理（自学P225）
三、细胞分化的生理
水分是种子萌发的第一条件。（1）吸水后，种 子细胞中的原生质胶体才能由凝胶转变为溶胶， 使细胞器结构恢复，基因活化，转录成萌发所 需要mRNA并合成蛋白质。（2）让贮藏物质水解 成可溶性物质供胚发育需要；（3）种皮软化，
2、吸水量：与贮藏物有关：蛋白质＞淀粉＞纤维 素＞脂。所以，豆科种子吸水＞禾谷种子。
生长峰期的时间也不同，因此，在控制某器官 生长时，应考虑到所采取的措施对其他器官生 长的影响。例如：小麦的拔节与穗分化。
二、影响植物生长的外界条件
植物生长于自然环境中，各种因子都影 响或控制其生长，主要是温、光和水， 另外，矿质营养、植物激素也有影响。
1、温度
（1）温度三基点
不同植物对温度要求不同： 一与原产地有关。 二与发育季节有关。
3、植物激素也起重要作用
CTK/IAA比值调节愈伤组织根和芽的分 化：高――芽，低――根。
四、组织培养
（一）、组织培养的意义和类 1、组织培养的概念与分类：
植物组织培养是指植物的离体器官、 组织或细胞在人工控制的环境下培养发 育再生成完整植株的技术。
外植体――用于离休培养进行无性繁 殖的各种植物材料称为外植体。
1、 种子寿命与植物种类关系：
短命种子：从几小时到几周。如酢浆草，新鲜 时才发芽，一干，就失去活力。柳属植物，成 熟后只在是12h内发芽。杨树＜几周。
中寿命种子：几年－几十年，大多为栽培作物。 水稻、小麦、大麦、大豆为2年，玉米2－3年， 油菜、荞麦3，草棉5，大麻3－7，芝麻4，烟 草4－5，蚕豆、绿豆、豇豆、小豆、紫云英5 －11
3、吸水速度：不同种子不同，还与温度有关，T 低――吸水慢，T高――吸水快。
（二）氧气
种子萌发需要有氧呼吸来保证。刚播种如立刻 下暴雨，就会影响种子的萌发。种子进行无氧呼 吸而造成损伤：（1）消耗过多的养料，（2）产 生酒精，（3）缺乏中间产物。所以要及时松土。
水稻对缺氧的忍受能力较强，其种子在淹水的 情况下能靠无氧呼吸来萌发。然而即使如此，它 的正常萌发还是需要氧气的。缺氧时，稻谷萌发 只长芽鞘，不长根(干根湿芽)。原因：胚芽鞘的 生长只是细胞的伸长，仅靠无氧呼吸的能量已可 发生；而根和胚芽的生长，则既有细胞分裂，又 有细胞伸长，对能量和物质的需求量高，所以必 须依赖有氧呼吸。
3、胚根长出后的重新迅速吸水阶段：QCO2＜QO2 ， 有氧呼吸加强，新生器官生长中快，表现为种 子的（渗透）吸水和鲜重的持续增加。
（二）、呼吸作用酶的形成
在种子吸水的第二阶段（吸水滞缓期），随着 种子萌发，各种酶的活性不断增加。
（1）酶的增加有两个来源：一是钝化状态的 酶（已存在的束缚态的酶，如支链淀粉葡萄糖 苷酶）释放或活化而来；另一类是通过核酸转 录、翻译新合成的酶。
萌发时不受有无光照的影响。（2）需光种子 ――有些植物，如莴苣、紫苏、胡萝卜、桦木 以及多种杂草种子。（3）喜暗种子――而另 一植物如葱、韭菜、苋菜、番茄、茄子、南瓜 等。 2、光质对种子萌发影响：红光促进萌发，远红 光抑制萌发。
上述介绍的种子萌发的主要条件都不是 单独起作用的，而是相互促进、相互影 响的。例如，萌发初期吸胀阶段，水分 是主导因素；温度作用在种子吸胀后才 明显；而在萌动阶段，胚根伸出种皮时， 氧是主要的，因此，要保证种子顺利萌 发，必须提供种子萌发所需的全部条件。
第十章 植物生长生理
种子是种子植物特有的延存器官。优质（高 活力）种子是提高产量的必要条件。种子植物生 长是从种子萌发开始的。
第一节 种子的萌发
一、影响种子萌发的外界条件 种子萌发必须有适当的外界条件，即足
够的水分、充足的氧气和适当的温度。 此外有些种子的萌发还需要光。
（一）水分
1、水分生理作用：
3）直线生长期，45～55天，生长继续以恒 定速度增加；
4）衰老期，55～90天，生长速度下降，此 时细胞成熟并开始衰老。
3、生长大周期的意义：
对农业生产而言其意义有： ①各种促进或抑制生长的措施，应在生长峰期到
来之前实施才有效。 ②生长是不可逆的，农业措施要及时。 ③同一植物的不同器官生长速度可能不同，通过
再分化有2种类型：
器官发生型――直接分化成芽与根， 从而获得再生植株。
胚胎发生型――分化形成一些类似胚 胎结构的细胞（群）称这为胚状体，胚 状体的一端分化出芽原基，另一端分化 形成根原基。从而获得再生植株。
（四）组织培养的应用 ---理论研究与生产实践：
1、无性系的快速繁殖 培养无病毒种苗 2、新品种的选育：
（二）、条件：
1、植物材料必须完全无菌 2、要用培养基：无机营养物、碳源（能
源、渗透调节）、维生素（如B1、B6、 烟酸、肌醇）、有机附加物 3、所需温度25~27℃；不同植物不同组 织不同，有的需昼夜温差。 4、对光有要求：叶、茎尖需光；根不需 光。
(三)、流程
1、材料准备 消毒： 2、培养基制备 （1）、培养基成分 （2）、培养方式有固体培养（0.6－1％
一般植物生长的最适温度为20-300C，不同植 物要求的温度范围不同，北极或高山植物可在 00C以下生长，最适温度不超过100C，而在大部 分温带植物在50C以下没有明显生长，最适20300C；热带或亚热带植物最适温度在30-350C。 不同器官对温度的要求也不同，根系生长温度 低于地上部。
1 温度 1）生长温度“三基点”
（一）概念： 1、来自同一合子或遗传上同质的细胞转
变为形态上、构成上异质的细胞称为分 化。 2、指由分生组织的细胞发育成不同形态 和不同功能细胞过程。
（二）分化机理
尚待研究，但细胞的2个特性肯定起着作用： 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，并且有发育成完整植株 的潜在能力。细胞分化是全能性具体表现。 2、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上的梯度 差异。极性一旦建立，就难以逆转。不均等分 裂的结果产生极性，极性是导致分化的第一步。