第八章植物生长生理

萱 草
（二）外植体的选择及培养程序
外值体（explant）： 从植物体上分离下来的被培养的植物器 官、组织、细胞团等。 不同外植体要求培养条件有差异，生长与分化表现也不同， 如上端取下的外植体容易分化出花芽。 组织培养程序： 配培养基 （灭菌） 选取外植体 （消毒） 接 种（无菌操作）
在控制光、温、湿的条件下培养。
三、组织培养
（一）组织培养的（tissue culture）概念及理论基础
指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞以及原 生质体和花药等，在人工控制的培养基上培养，使其生长、分 化以及形成完整植株的技术。
理论基础：细胞的全能性；植物激素 所谓细胞全能性（totipotency）是指植 物体的每个细胞携带着一套完整的基因 组，并具有发育成完整植株的潜在能力。
生长调节物质：2,4－D、NAA、激动素等。
有机附加物：氨基酸、水解蛋白、酵母汁、椰子乳等。
比较普遍使用的MS（Murashige-Skoog）培养基。
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
periodicity）。
（一）植物生长大周期（grand period of growth 生长曲线（growth curve） 无论是细胞、组织、器官，还是个体乃至群体，在其整个 生长进程中，生长速率均表现出“慢－快－慢”的节奏性变 化。通常，把生长的这三个阶段总和起来，叫做生长大周期 假若以时间为横座标，以 生长量为纵座标，就可以给 出一条曲线，叫生长曲线.生 长大周期的曲线则为S形曲线；
组培意义与优点
意义： 1.可以研究外植体在不受其它部分干扰的情况 下的生长和分化规律； 2.可用各种培养条件影响外植体的生长和分化， 以解决理论上和生产上的问题。 优点：1、取材少 2、人为控制条件 3、周期 短 4、管理方便 ，利于自动化。
（四）脱分化（dedifferentiation）与再分化
光
二、影响种子萌发的外界条件
水分 氧气 温度 光
保证旺盛呼吸，为种子萌发提供能量。
要求氧量：脂肪较多种子>淀粉种子。 水稻种子对缺氧有特殊的适应本领。 萌发温度，与作物种子原产地有关。 变温条件更有利于种子萌发。
二、影响种子萌发的外界条件
水分 氧气
中光种子：小麦，大豆，棉花等 需暗种子（dark seed）；嫌光种子：西瓜、 甜瓜、番茄、洋葱、茄子、苋菜等。 需光种子（light seed）；喜光种子：烟草、 莴苣、胡萝卜、桑和拟南芥的种子。
萌发 ％ 70 6 74 6 76 7
三、种子萌发的生理生化变化
（一）种子的吸水 温度系数（Q10）相当低（1.5～1.8）， 急剧的吸水（快） 这说明是物理而不是代谢过程，即以 吸胀作用为主； 滞缓吸水（慢） 重新大量吸水，是与代谢作用紧密相 关的渗透性吸水，温度系数高。 重新迅速吸水（快） 死种子与休眠种子的吸水只有前二个阶段，无第三个阶段。
2.植物分化（ differentation）:
分生组织细胞在分裂中，不仅有量变，而且产生质 变，共同来源于一个分子或单个细胞的那些（在外表上） 遗传特性相同的细胞在形态上，生理生化上机能上异质 性的表现
细胞分化---指形成不同形态和不同功能细胞的过程。 分生细胞可分化成薄壁组织、输导组织、机械组织、 保护组织和分泌组织，进而形成营养器官和生殖器官。
萤光法：
活种子细胞膜不能透过红墨水，胚不染色；
活种子产生的蛋白质、核酸发出荧光。
3、种子活力（seed vigor）
种子在田间状态下迅速而整齐地萌发并形成 健壮幼苗的能力。 种子萌发成苗的能力
对不良环境的忍受力
种子活力与种子的大小、成熟度和贮藏条件有关。
4、种子寿命（seed longevity） 从种子成熟到失去发芽力的时间。
AGR
W2 t2
W1 t1
或者
AGR
dQ dt
式中：Q——数量，可用重量、体积、面积、长度、直径或 叶片数目来表示； t——时间，可用s、min、h、d等表示。
2. 相对生长速率（relative growth rate，RGR）： 指单位时间内的增加量占原有数量的比值，或者说原有物质 在某一时间内的增加量。
IAA/GA比值高，分化木质部； IAA/GA比值低，分化韧皮 部； IAA/GA比值中等，既有木质部又有韧皮部。
蔗糖浓度高，分化韧皮部；蔗糖浓度低，分化木质部；蔗 糖浓度中等，既有韧皮部，又有木质部，中间有形成层。
极性与再生作用
植物细胞分化具一定独立性， 主要表现为极性与再生作用。
极性（polarity）：表现在植物 的器官、组织或细胞的形态学 两端在生理上的差异性（异质 性）。例如植物的形态学上端 总是长芽，下端总是长根。 再生作用（regeneration）： 指与植物体分离了的部分具有 恢复其余部分的能力。
3.发育（ development）:
生物组织、器官或整体形态结构和功能上的有序变 化过程--在形态学上常叫形态发生Morphogenesis。包 括胚胎建成、营养体建成，生殖体建成三个阶段。 特点 ①时间上的严格顺序 ②空间上的协调
叶片的发育 花的发育 根的发育 果实的发育 营养生长
狭义发育
生殖生长
第八章
植物的生长生理
growth physiology
第八章
第一节
第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
植物的生长生理
生长，分化和发育的概念
种子的萌发 ※ 细胞的生长和分化 植物的生长分析 ※ 光形态建成与光受体 ※ 植物的运动
重点
1.概念:生长，分化，极性，组织培养，外植体，脱分化，在 分化，生长大周期，生物钟，根冠比，顶端优势，光形态建成， 光敏色素，向性运动，感性运动等 2.组培基本原理和基本过程 3.种子萌发基本特点和影响其萌发的外界条件 4.影响根冠比的因素 5.顶端优势在农业生产中的应用 6.影响植物生长的环境因素，尤其是光照 7.光敏色素的性质和其在光形态建成中的作用 8.植物向性运动和感性运动的事例
温度
光
需光种子萌发受红光（660nm）促进，被远红光 （730nm）抑制，在红光下促进萌发的效果可被紧 接着的远红光照射所抵消（或逆转）。
光敏素参与种子萌发的结果。
交替地暴露在红光（R）和远红光（FR）下莴苣种子萌发百分率
光处理 R R-FR R-FR-R R-FR-R-FR R-FR-R-FR-R R-FR-R-FR-R-FR
第三节 细胞的生长和分化
细胞分裂使细胞数目增多；生长使体积扩大。 分裂期（慢） 植物细胞的生长： 伸长期（快） 分化期（慢）
一、细胞伸长的生理
细胞壁的可塑性增加；增加细胞壁及原生质的物质成分；吸水。 赤霉素和生长素促进细胞伸长。
二、细胞分化的生理
分化机制不十分清楚，但与植物激素和营养成分有关。 CTK/IAA比值高，促进芽的分化；CTK/IAA 比值低，促进 根的分化；CTK/IAA 中等，只生长不分化。
RGR
1 Q
dQ dt
或者 RGR
W2 W1 W1
式中：Q——原有物质的数量；dQ/dt —— 瞬间增量。
3.净同化率（net assimilation rate，NAR）
NAR
1 L
dW dt
式中：L——叶面积； dW/dt ——干物 质增量。NAR的单位为：G=g.m-2.d-1。
3. 生长分析 相对生长速率、净同化率（net assimilation rate，NAR）与叶 面积比（leaf area ratio， LAR）常用作植物生长分析的参数。
RGR
1 W
dW dt
L W
1 L
dW dt
L W
NAR
式中：L/W就是叶面积比，即LAR=L/W。
RGR相对生长速率 = LAR（叶面积比）× NAR（净同化率）
RGA---植株生长能力的指标 LAR---实质代表光合组织与呼吸组织之比（早期大，随年龄而下降） NAR—主要因素
二、植物生长的周期性 (growth
7
70
21.1
21.1
70
0
种子的老化----或称种子劣变
种子成熟后在贮藏过程中，活力逐渐降低。
二、影响种子萌发的外界条件
水分
1. 种皮软化：氧，，胚易于突破种皮；
氧气
温度
2.凝胶
溶胶状态：代谢，酶活性，可溶性物质
3.促进可溶性物质运输到幼芽、幼根，供呼吸需要或 形成新细胞结构有机物； 4.促使束缚态植物激素转化为自由态，调节胚的生长； 5.胚细胞的分裂与伸长离不开水。 不同作物种子吸水量不同 蛋白质种子 > 淀粉种子
4. 生长、分化和发育的关系
三者关系密切，有时交叉或重叠。 生长---量变，基础； 分化---质变； 发育---器官或整体有序的量变和质变
发育在生长，分化基础上进行； 同时生长和分化受发育的制约。
第二节
一、概念
种子的萌发 ※
1、种子萌发（seed germination）： 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。
脱分化 再分化
（六）组织培养的应用
1、植物体的无性快速繁殖及脱毒 2、花粉培养和单倍体育种 3、人工种子 4、药用植物的工厂化生产 5、原生质体培养和体细胞杂交
第四节 植物的生长分析
一、生长速率 表示方法 绝对生长速率 相对生长速率 1. 绝对生长速率（absolute growth rate，AGR） 指单位时间内植物的绝对生长量。
脱分化--已分化细胞失去原有的形态和机能，形成没有分化的 无组织的细胞团或愈伤组织的过程。