植物生殖生理

一、光周期现象的
发现和光周期类型
美国园艺学家加纳和阿 拉德（Garner and Allard），1920：烟草
的马里兰猛犸（Maryland Mammoth）突变体（右） 与野生型烟草（左）的对 比。这两个植株在夏天都
是在温室中生长的。
光周期的发现，使 人们认识到光不但为植 物光合作用提供能量， 而且还作为环境信号调 节着植物的发育过程， 尤其是对成花诱导起着 重要的作用。
➢ 感受部位：叶片（一张叶片或叶片一部分）
叶片和营养芽的光周期处理对菊花开花的影响 LD.长日照 SD.短日照
四 、 光 周 期 诱 导 (photoperiodic induction)———植物在达到一定的生理年 龄时，经过足够天数的适宜光周期处理， 以后即使处于不适宜的光周期下，仍然 能保持这种刺激的效果而开花。
➢此 外 ， 许 多 植 物在感受低温 后，还需经长 日照诱导才能 开花。
天仙子成花诱导对低温 和长日照的要求
10 μg GA/d 处理4周
低温处理6周
GA对胡
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萝卜开花
对照
的影响
二、春化作用的时间、部位和刺激传导
时间：种子萌发或苗期 部位：茎尖端生长点 刺激传导：春化素（嫁接实验证明其存在）
赤霉素？
植株不同部位的成熟度不同。 基部—幼年期、中部—中间型、顶部—成
年期
第二节 春化作用
一、春化作用的条件
低温诱导植物开花的作用称春化作用 (vernalization)。
➢ 1928年，李森科（Lysenko）
➢ 除冬小麦、冬黑麦、冬大麦等冬性禾谷类作物 以外，某些二年生植物，如白菜、萝卜、胡萝 卜、芹菜、甜菜、甘蓝和天仙子等，以及一些 多年生草本植物（如牧草）的开花也需要经过 春化作用。
植物的光周期反应类型 ➢1.长日植物（long-day plant，LDP）
——在24h昼夜周期中，日照长度长于一定 时数，才能成花的植物。
小麦、大麦、黑麦、油菜、菠菜、萝卜、白 菜、甘蓝、芹菜、甜菜、胡萝卜、金光菊、 山茶、杜鹃、桂花、天仙子等。
如典型的长日植物天仙子：如果日照长度短 于8.5h就不能开花。
——成花对日照长度不敏感，只要其他条件满足， 在任何长度的日照下均能开花。
月季、黄瓜、茄子、番茄、辣椒、菜豆、君子兰、 向日葵、蒲公英等。
二、临界日长（critical daylength） ——指在24h昼夜周期中引起长日植物成花的最短 日照长度或引起短日植物成花的最长日照长度。
➢ 长日植物的开花，需要长于某一临界日长，而短 日植物则要求短于某一临界日长。
苍耳嫁接实验
七、春化和光周期理论在农业上的应用
1、春化处理 2、控制开花 3、引种
➢ 短日植物：北种南引，提前开花，应引晚熟种； 南种北引，开花推迟，应引早熟种。
➢ 长日植物：北种南引，开花推迟，应引早熟种； 南种北引，开花提前，应引晚熟种。
必须先进行引种实验
第四节 花器官形成及其 生理
(一) ➢是春化作用的主要
条件。有效温度的 范围和低温持续的 时间随植物的种类 和品种而不同。 ➢对大多数要求低温 的植物来说，1～ 2℃是最有效的春化 温度，但只要有足 够 的 时 间 ， 在 -3 ～ 10℃ 范 围 内 对 春 化 都有效。
冬黑麦低温处理的时间数提高了 春化作用效应的稳定性。
拟南芥的顶芽分生组织在发育的不同时期形成不同的器官
花熟状 态
诱导
感受：
对适
合发
育信 光
号有 预期
周 期
状态
的反
应
决定： 信号
接着
进行
表达：
发育
顶端
程序， 分生
即使 激 组织 除去 素？ 进行
其正
形态
常开
建成
花条
件
第一节 幼年期
幼年期生理特征：生长快、呼吸强、 核酸代谢和蛋白质合成快，含较多生长 素。
第十一章 植物的生殖生理
由营养生长转入生殖 生长是植物生命周期中 的一大转折
➢ 植物具有的这种能感受环境条件而诱导开花的生理状态 被称为花熟状态（ripeness to flower state）。
➢花熟状 态是植物 从营养生 长转入生 殖生长的 标志。植 物在开花 之前，对 环境的反 应相当敏 感。对开 花最有影 响的环境 因子是日 照长度与 温度。
➢不同种类的植物通过光周期诱导的天数 不同
五、光对暗期中断对开花的影响
在暗周期过程中的红光诱导了长日植物的成花作用，且其 效应可以被远红光所逆转。这个反应表示了光敏色素在控 制成花作用。在短日植物中，红光抑制了成花作用，且其
效应可以被远红光逆转。
六、开花化学刺激物 成花素 赤霉素？
在短日植物Perilla（紫苏）上嫁 接叶片-产生花刺激的示意图
➢ 长日植物的临界日长不一定都长于短日植物，反 之亦然。
光周期诱导中光期与暗期的作用
➢自然条件下，一天24h中是光暗交替的，即光期 长度和暗期长度互补。 ➢所 以 ， 有 临 界 日 长 就 会 有 相 应 的 临 界 暗 期 （critical dark period）。 ➢许多试验表明，暗期有更重要的作用。
➢ 在植物春化过程结束 之前，如遇高温，低 温的效果会被减弱或 消除，这种现象称脱 春化作用 （devernalization） 或解除春化。
前体物
低温
Ⅰ
中间产物
低温
Ⅱ
最终产物（完成春化）
高温
中间产物分解（解除春化）
➢春 化 作 用 除 了 需要一定时间 的低温外，还 需要适量的水 分、充足的氧 气和作为呼吸 底物的营养物 质。
第三节 光周期现象
北半球不同纬 度地区昼夜长 度的季节变化
➢自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期 （photoperiod）。
➢ 生长在地球上不同地区的植物在长期适应和 进化过程中表现出生长发育的周期性变化， 植物对昼夜长度发生反应的现象称为光周期 现象（photoperiodism）。
➢ 在植物的光周期现象中最为重要且研究最多 的是植物成花的光周期诱导。
2.短日植物（short-day plant，SDP）
——在24h昼夜周期中，日照长度短于一定时数才 能成花的植物。
水稻、玉米、大豆、高粱、苍耳、紫苏、大麻、 黄麻、草莓、烟草、菊花、秋海棠、腊梅、日本 牵牛等。如菊花须满足少于10h的日照才能开花。
3.日中性植物（day-neutral plant，DNP）