中等职业教育课程《植物环境》教案 植物的生长环境 认识植物生长与发育 PPT
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生长轨迹曲线；图中的每一条曲线都代表根上的某一点与 根尖之间的距离随时间的变化情况；
例如，在快速生长的玉米根上，一个组织单元 从距根尖2mm处（分生区）移动到12mm处 （伸长区末端）需要8小时，平均速率大约是 1～2 mm/hr，但是在这个生长阶段内，根系的 组织单元呈加速生长的状态。
2 生长速率曲线：总体描述 植物整体在某特定时刻下的生长状态。
在生活周期中，伴随着形态建 成过程，植物个体经历着量变和 质变的过程，即生长和分化的过 程。
ห้องสมุดไป่ตู้
概念
生长 growth 是指植物在体积、重量、数 目等形态指标方面的增加，是一种量的变 化。
细胞水平 原生质的增加，细胞分裂、伸长和 扩大来实现的。
整株水平 根，茎，叶，花，果实和种子的体 积增大和干重的增加。
（一）周期性—生长大周期、季节周期性和昼夜周期
性
1、在植物生长过程中，无论是细胞、器官或整个植株 的生长速率都表现出慢—快—慢的规律。既开始时生 长缓慢，以后逐渐加快，达到最高点后又减缓以至停 止。生长的这三个阶段总合起来叫做生长大周期
意义：根据生长大周期，可以采取相应的措施，促进或 抑制器官或整个植株的生长。
相对生长速率 图。该图表示 根上每点自身 的相对生长速 率（dv/ds） 与其位置的关 系，从图中可 以判别根上生 长最快的区域 为距根尖3-6 毫米处。
2 植物细胞的生长和分化 Growth and differentiation of plant cell
一植物细胞分裂 二植物细胞分化 三植物程序性细胞死亡
植物体 分离 灭菌 外植体、接种培养
脱分化 细胞分裂形成愈伤组织
再分化 幼根、幼芽
小植株
叶片 子叶 子叶节 茎段 胚
脱分化
再分化
细胞生长
一种是顶端生长，如根毛，花 粉管的细胞扩大仅在细胞的一端 产生；
另一种是大多数高等植物的多 细胞器官中，细胞的扩大是由整 个细胞壁的大部分区域一起扩展， 呈弥散型 。
植物的发育是受遗传和环境因素的影响。
植物生长分析 The Analysis of Plant Growth
一 植物生长的测量指标
二 植物生长的分析方法
一 植物生长的测量指标 1 体积（长度和直径） 粗略 2 鲜重 受环境条件影响波动大。 3 干重 有例外情况 4 细胞数 适合细胞种类 比较单纯的个体和组织。
距根尖距离（毫米）
生长速率图；该 图表示根上的每 一点相对于根尖 的生长速率与此 点和根尖之间的 距离有关，离根 尖越近，生长速 率越小；离根尖 越远，生长速率 越大，最后达到 一个恒定值，此 值即为根的伸长 生长速率；
3 相对生长速率曲线：总体描述 植物在某一时刻各部分的生长速率。每点自身的相 对生长速率（dv/ds）
3、营养器官和生殖器官的相关
✓ 相互依赖
✓ 相互制约
顶 芽 去 除 后 的 影 响
极性是既受基因表达的控制， 又受环境条件影响。
外界环境条件对细胞极性的影响：
光照
钙离子 流出
极性化 脱极性化
细胞壁形成
细胞不均 等分裂
无极性合子
钙离子流入 极性轴形成
极性合子
墨角藻极性建成过程
胚胎
极性是细胞不均等分裂（分化）的基础； 墨角藻极性建成
不均等分裂又是植物组织极性结构分化产 生的基础； 受精卵，大孢子，小孢子等后续分裂。
表达产物参与导管分子 结构和功能
成熟时的细胞自溶
分化成熟
（二）细胞分化与极性
极性 polarity 是指植物器官、组织或 细胞在形态结构、生化组成以及生理功能 上的不对称性。
极性在植物整体、 器官组织、细胞等 各个水平上均普遍 存在。
直接表现 细胞器的不均衡分布； 细胞核不均衡； 质膜表面功能蛋白不均衡分布； 胞内离子浓度； pH梯度；
细胞在结构、代谢和生理功能上区别于原分生细胞。 可以表现在细胞，组织，器官的不同水平上。
例如：受精卵细胞分裂转变成胚； 生长点转变为叶原基、花原基； 形成层转变成输导组织、机械组织、保护组织；
正是由于这些不同水平上的分化，植物细 胞分化形成各种组织，各种组织又组成了 器官。植物的各个部分才呈现不同的形态 和生理功能。
典型试验之一是根尖 分生组织的激光手术 试验。
三 植物程序性细胞死亡
概念
细胞程序性死亡programmed cell death PCD 植物单个细胞内在的衰老程序被激活产生 的细胞衰老过程。
导管分子细胞在分化的最终阶段发生PCD，细胞核破裂， 染色质降解，细胞质消失，导致细胞死亡
▪一、植物营养生长的特性
分化分裂 formataive division 产生两 个形态或生理生化上具不同性质的细胞。 植物极性结构形成的基础，是细胞分化 的前提。
增殖分裂 proliferative division产生 两个性质相同的细胞。
细胞极性是分化分裂的基础；
分化分裂是植物极性结构的基础，是 细胞分化的前提。
不均等分裂 分裂被抑制
均等分裂
生殖细胞 无LAT52基因表达 营养细胞 LAT52基因表达
无细胞分裂 仍为营养细胞 LAT52基因表达
两个营养细胞均有 LAT52基因表达
图 利用秋水仙碱干扰花粉母细胞分裂的试验，证明花粉 （小孢子）的形成必须经由不均等分裂。
根毛
气孔
筛管和 伴胞
•胞间通讯与位置效应
胞间通讯可以通过胞间 连丝（plasmodesmata）的 共质体和细胞壁空间的 质外体形式进行。
位置效应影响甚至 决定细胞分化的方 向和生理功能。
筛管中含有大量蛋白质，但是筛管是无核细 胞不能合成蛋白，这些蛋白质只能由相邻的 的伴胞合成，通过胞间连丝运入筛管。
•胞间通讯与细胞分化
大量的试验证据表明，植物 细胞分化过程中，分化调节 物质主要通过胞间连丝进行 胞间主动运输。
组织培养 脱分化 (dedifferentiation) 已经分化的细胞可以重新进行分裂。
再分化 (redifferentiation) 愈伤组织的脱分化细胞在一定条件
诱导下，重新分化出组织和器官。
植物细胞的分裂能力是无限的。
植物细胞全能性 totipotency
植物的每一个生活细胞都有全套的遗 传信息，在适当的条件下，能表达出来， 长成一个新的，与母体相似的完整植株， 叫植物细胞全能性。
营养生长 vegetive growth 生殖生长 reproductive growth 有限生长 determinate growth 无限生长indeterminate growth
概念
分化 differentiation 是指植物细胞在结构、 功能和生理生化性质方面发生的变化，是 一种不同细胞之间区别的质的变化。
植物原生质体培养
无论哪个指标单独应用都不能完整的客观的描述 植物的生长状态。
周期素 cyclin 细胞周期蛋白，控制细胞分裂周期的重 要因子，其含量的增加，可以是细胞周期缩短，单位 时间内细胞分裂的次数多，产生的细胞数目增加。
二 植物生长的分析方法
（一）植物生长的流体运动学性质
图11-1 双子叶植物上胚轴弯勾及其生长呈现典型的流体运动状态，即由不断生长 着的细胞构成一个相对稳定的整体形态。如果在弯勾上的某一位点作一标记，经 过一段时间后，这个标记会沿箭头所示的方向从弯勾的一侧“流向”另外一侧， 表示构成弯勾的细胞处于不断的更新和生长过程中。
受精卵的分裂是典 型的不均等分裂， 产生了植物最早的 轴向极性结构
荠菜胚的形成 A-B.受精卵的第一
次不均等分裂； C-H.胚与胚柄的形成； I.球状胚； J-K.由于球状胚近胚柄处 的胚细胞垂周分裂，形成心形胚； L. 鱼雷形胚； M.成熟胚。
wt
GNOM基因
gnom
突变，导致
根和子叶的
丧失
B.高浓度秋水 仙素
细胞生长方向
微纤丝取向 终端复合体
微管
激素
细胞分化是发育生物学中 的一核心问题。
二 植物细胞分化
（一）细胞分化过程四步模式
产生生长素（IAA）， 皮层薄壁细胞接受IAA
信号产生 和感受
分生特征基因关闭 诱导ATHB-8的表达
分化特征基因表达
调节所需蛋白酶基因 结构和功能 和核酸酶基因的表达 基因表达
发育包含了生长和分化。植物的地上部是通过 茎尖的分化和生长产生的。如花的发育，包括 花原基的分化和花器官各部分的生长；果实的 发育包括了果实各部分的生长和分化等。
生长、分化和发育的相互关系
发育必须在生长和分化的基础上才能进行，植 物的发育是从胚胎细胞的分化和生长开始的。
生长和分化又受发育的制约。例如，水稻幼穗 的分化和生长必须在通过光周期的发育阶段之 后才能进行；白菜、萝卜等在抽薹前后长出不 同形态的叶片，这也表明不同的发育阶段有不 同的生长数量和分化类型。
植物的生长过程是细胞分裂和扩张。
顶端分生组织
原始细胞
亚顶端组织内细胞分裂和扩张 物外形
初生植
一 植物细胞分裂
分裂后的子细胞三种去向
(1) 继续增殖。如分生组织的 细胞。
(2) 分化成执行一定机能的 细胞，直至衰老、死亡。如 大多数成熟组织的细胞。
(3) 暂时离开细胞周期，已 经分化的细胞可以重新进行 分裂——脱分化 （dedifferntiation）当重新 进入细胞周期的位置，与其 停止分裂离开细胞周期的位 置相同。
发育 development 是植物生长和分化 的总和，是植物生长分化的动态过程。
概念
分化叶原基到长成成熟的叶片——叶的发育； 根原基的发生到形成完整根系——根的发育； 茎端的分生组织形成花原基，转变成花蕾，到形 成花序最后花蕾长大——花的发育；
生长、分化和发育的相互关系
生长-是量变，是基础； 分化-是质变，变异生长； 发育-是器官或整体有序的量变与质变。
3、植物的生长速率按昼夜变化发生的 有规律的变化，叫昼夜周期性
（二）相关性
1、地下部分和地上部分的相关
✓ 相互依赖——根深叶茂、本固枝荣
✓ 相互制约——资源有限, 植物个体必须作出权
衡,将有限的资源投向最需要的部位
✓ 根冠比：地下部重/地上部重
营养垄断
2、主茎和分枝的相关
激素分配
✓ 顶端优势——顶端生长占优势的现象
分化区 伸长区 分生区
（二）植物的生长曲线
植物 生长 状态 描述 方式
总体描述（spatial description） 某一特定时刻的植物外观
具体描述（material desription） 某一具体细胞或组织单元一段时间内
距根尖距离（毫米）
（二）植物的生长曲线
1.生长轨迹曲线 具体描述 反映了植物的某一组织单元在一定的时间阶段内发生的位置变化。
植物的生长、分化和发育
1 植物生长和分化、发育的概念 2 植物细胞的生长和分化 3 植物的生长和分化
1 植物生长、分化和发育的概念
一 概念
把植物个体发生、生殖交 替反复并传递生命的过程称为 生活周期。
受精卵 胚胎形成
种子萌发
营养体形成 生殖体形成
衰老死亡
开花结实
不断进行着生长和 分化。
从整体水平看，植物生活周期 包括种子萌发，幼苗生长、营养 体生长、花的发育、受精、种子 形成、休眠或衰老、死亡等。
在金鱼草（Antirrhinum）中，FLO基 因（一种转录因子基因）只在成花分生 组织的L1层中表达，FLO基因编码的蛋 白通过胞间连丝运输到其它层的分生组 织细胞内，诱导其他细胞层内花器官特 征基因的表达。
金鱼草（Antirrhinum）
•位置效应与细胞分化
位置效应影响甚至决定其分化的方 向和生理功能。
植物生长量的测量指标：干重、鲜重、长度、面积、直径
植物生长量的表示方法：生长积累量——长相
绝对生长速率：单位 时间内的绝对增加量
生长相对速生率长—速—率长：势单位时间内
的增加量占原量的百分比
2、无论一年生、还是多年生植物的营 养生长，都或多或少地表现出明显的 季节性变化，这种在一年中的生长随 季节而发生的规律性变化，叫季节周 期性
例如，在快速生长的玉米根上，一个组织单元 从距根尖2mm处（分生区）移动到12mm处 （伸长区末端）需要8小时，平均速率大约是 1～2 mm/hr，但是在这个生长阶段内，根系的 组织单元呈加速生长的状态。
2 生长速率曲线：总体描述 植物整体在某特定时刻下的生长状态。
在生活周期中，伴随着形态建 成过程，植物个体经历着量变和 质变的过程，即生长和分化的过 程。
ห้องสมุดไป่ตู้
概念
生长 growth 是指植物在体积、重量、数 目等形态指标方面的增加，是一种量的变 化。
细胞水平 原生质的增加，细胞分裂、伸长和 扩大来实现的。
整株水平 根，茎，叶，花，果实和种子的体 积增大和干重的增加。
（一）周期性—生长大周期、季节周期性和昼夜周期
性
1、在植物生长过程中，无论是细胞、器官或整个植株 的生长速率都表现出慢—快—慢的规律。既开始时生 长缓慢，以后逐渐加快，达到最高点后又减缓以至停 止。生长的这三个阶段总合起来叫做生长大周期
意义：根据生长大周期，可以采取相应的措施，促进或 抑制器官或整个植株的生长。
相对生长速率 图。该图表示 根上每点自身 的相对生长速 率（dv/ds） 与其位置的关 系，从图中可 以判别根上生 长最快的区域 为距根尖3-6 毫米处。
2 植物细胞的生长和分化 Growth and differentiation of plant cell
一植物细胞分裂 二植物细胞分化 三植物程序性细胞死亡
植物体 分离 灭菌 外植体、接种培养
脱分化 细胞分裂形成愈伤组织
再分化 幼根、幼芽
小植株
叶片 子叶 子叶节 茎段 胚
脱分化
再分化
细胞生长
一种是顶端生长，如根毛，花 粉管的细胞扩大仅在细胞的一端 产生；
另一种是大多数高等植物的多 细胞器官中，细胞的扩大是由整 个细胞壁的大部分区域一起扩展， 呈弥散型 。
植物的发育是受遗传和环境因素的影响。
植物生长分析 The Analysis of Plant Growth
一 植物生长的测量指标
二 植物生长的分析方法
一 植物生长的测量指标 1 体积（长度和直径） 粗略 2 鲜重 受环境条件影响波动大。 3 干重 有例外情况 4 细胞数 适合细胞种类 比较单纯的个体和组织。
距根尖距离（毫米）
生长速率图；该 图表示根上的每 一点相对于根尖 的生长速率与此 点和根尖之间的 距离有关，离根 尖越近，生长速 率越小；离根尖 越远，生长速率 越大，最后达到 一个恒定值，此 值即为根的伸长 生长速率；
3 相对生长速率曲线：总体描述 植物在某一时刻各部分的生长速率。每点自身的相 对生长速率（dv/ds）
3、营养器官和生殖器官的相关
✓ 相互依赖
✓ 相互制约
顶 芽 去 除 后 的 影 响
极性是既受基因表达的控制， 又受环境条件影响。
外界环境条件对细胞极性的影响：
光照
钙离子 流出
极性化 脱极性化
细胞壁形成
细胞不均 等分裂
无极性合子
钙离子流入 极性轴形成
极性合子
墨角藻极性建成过程
胚胎
极性是细胞不均等分裂（分化）的基础； 墨角藻极性建成
不均等分裂又是植物组织极性结构分化产 生的基础； 受精卵，大孢子，小孢子等后续分裂。
表达产物参与导管分子 结构和功能
成熟时的细胞自溶
分化成熟
（二）细胞分化与极性
极性 polarity 是指植物器官、组织或 细胞在形态结构、生化组成以及生理功能 上的不对称性。
极性在植物整体、 器官组织、细胞等 各个水平上均普遍 存在。
直接表现 细胞器的不均衡分布； 细胞核不均衡； 质膜表面功能蛋白不均衡分布； 胞内离子浓度； pH梯度；
细胞在结构、代谢和生理功能上区别于原分生细胞。 可以表现在细胞，组织，器官的不同水平上。
例如：受精卵细胞分裂转变成胚； 生长点转变为叶原基、花原基； 形成层转变成输导组织、机械组织、保护组织；
正是由于这些不同水平上的分化，植物细 胞分化形成各种组织，各种组织又组成了 器官。植物的各个部分才呈现不同的形态 和生理功能。
典型试验之一是根尖 分生组织的激光手术 试验。
三 植物程序性细胞死亡
概念
细胞程序性死亡programmed cell death PCD 植物单个细胞内在的衰老程序被激活产生 的细胞衰老过程。
导管分子细胞在分化的最终阶段发生PCD，细胞核破裂， 染色质降解，细胞质消失，导致细胞死亡
▪一、植物营养生长的特性
分化分裂 formataive division 产生两 个形态或生理生化上具不同性质的细胞。 植物极性结构形成的基础，是细胞分化 的前提。
增殖分裂 proliferative division产生 两个性质相同的细胞。
细胞极性是分化分裂的基础；
分化分裂是植物极性结构的基础，是 细胞分化的前提。
不均等分裂 分裂被抑制
均等分裂
生殖细胞 无LAT52基因表达 营养细胞 LAT52基因表达
无细胞分裂 仍为营养细胞 LAT52基因表达
两个营养细胞均有 LAT52基因表达
图 利用秋水仙碱干扰花粉母细胞分裂的试验，证明花粉 （小孢子）的形成必须经由不均等分裂。
根毛
气孔
筛管和 伴胞
•胞间通讯与位置效应
胞间通讯可以通过胞间 连丝（plasmodesmata）的 共质体和细胞壁空间的 质外体形式进行。
位置效应影响甚至 决定细胞分化的方 向和生理功能。
筛管中含有大量蛋白质，但是筛管是无核细 胞不能合成蛋白，这些蛋白质只能由相邻的 的伴胞合成，通过胞间连丝运入筛管。
•胞间通讯与细胞分化
大量的试验证据表明，植物 细胞分化过程中，分化调节 物质主要通过胞间连丝进行 胞间主动运输。
组织培养 脱分化 (dedifferentiation) 已经分化的细胞可以重新进行分裂。
再分化 (redifferentiation) 愈伤组织的脱分化细胞在一定条件
诱导下，重新分化出组织和器官。
植物细胞的分裂能力是无限的。
植物细胞全能性 totipotency
植物的每一个生活细胞都有全套的遗 传信息，在适当的条件下，能表达出来， 长成一个新的，与母体相似的完整植株， 叫植物细胞全能性。
营养生长 vegetive growth 生殖生长 reproductive growth 有限生长 determinate growth 无限生长indeterminate growth
概念
分化 differentiation 是指植物细胞在结构、 功能和生理生化性质方面发生的变化，是 一种不同细胞之间区别的质的变化。
植物原生质体培养
无论哪个指标单独应用都不能完整的客观的描述 植物的生长状态。
周期素 cyclin 细胞周期蛋白，控制细胞分裂周期的重 要因子，其含量的增加，可以是细胞周期缩短，单位 时间内细胞分裂的次数多，产生的细胞数目增加。
二 植物生长的分析方法
（一）植物生长的流体运动学性质
图11-1 双子叶植物上胚轴弯勾及其生长呈现典型的流体运动状态，即由不断生长 着的细胞构成一个相对稳定的整体形态。如果在弯勾上的某一位点作一标记，经 过一段时间后，这个标记会沿箭头所示的方向从弯勾的一侧“流向”另外一侧， 表示构成弯勾的细胞处于不断的更新和生长过程中。
受精卵的分裂是典 型的不均等分裂， 产生了植物最早的 轴向极性结构
荠菜胚的形成 A-B.受精卵的第一
次不均等分裂； C-H.胚与胚柄的形成； I.球状胚； J-K.由于球状胚近胚柄处 的胚细胞垂周分裂，形成心形胚； L. 鱼雷形胚； M.成熟胚。
wt
GNOM基因
gnom
突变，导致
根和子叶的
丧失
B.高浓度秋水 仙素
细胞生长方向
微纤丝取向 终端复合体
微管
激素
细胞分化是发育生物学中 的一核心问题。
二 植物细胞分化
（一）细胞分化过程四步模式
产生生长素（IAA）， 皮层薄壁细胞接受IAA
信号产生 和感受
分生特征基因关闭 诱导ATHB-8的表达
分化特征基因表达
调节所需蛋白酶基因 结构和功能 和核酸酶基因的表达 基因表达
发育包含了生长和分化。植物的地上部是通过 茎尖的分化和生长产生的。如花的发育，包括 花原基的分化和花器官各部分的生长；果实的 发育包括了果实各部分的生长和分化等。
生长、分化和发育的相互关系
发育必须在生长和分化的基础上才能进行，植 物的发育是从胚胎细胞的分化和生长开始的。
生长和分化又受发育的制约。例如，水稻幼穗 的分化和生长必须在通过光周期的发育阶段之 后才能进行；白菜、萝卜等在抽薹前后长出不 同形态的叶片，这也表明不同的发育阶段有不 同的生长数量和分化类型。
植物的生长过程是细胞分裂和扩张。
顶端分生组织
原始细胞
亚顶端组织内细胞分裂和扩张 物外形
初生植
一 植物细胞分裂
分裂后的子细胞三种去向
(1) 继续增殖。如分生组织的 细胞。
(2) 分化成执行一定机能的 细胞，直至衰老、死亡。如 大多数成熟组织的细胞。
(3) 暂时离开细胞周期，已 经分化的细胞可以重新进行 分裂——脱分化 （dedifferntiation）当重新 进入细胞周期的位置，与其 停止分裂离开细胞周期的位 置相同。
发育 development 是植物生长和分化 的总和，是植物生长分化的动态过程。
概念
分化叶原基到长成成熟的叶片——叶的发育； 根原基的发生到形成完整根系——根的发育； 茎端的分生组织形成花原基，转变成花蕾，到形 成花序最后花蕾长大——花的发育；
生长、分化和发育的相互关系
生长-是量变，是基础； 分化-是质变，变异生长； 发育-是器官或整体有序的量变与质变。
3、植物的生长速率按昼夜变化发生的 有规律的变化，叫昼夜周期性
（二）相关性
1、地下部分和地上部分的相关
✓ 相互依赖——根深叶茂、本固枝荣
✓ 相互制约——资源有限, 植物个体必须作出权
衡,将有限的资源投向最需要的部位
✓ 根冠比：地下部重/地上部重
营养垄断
2、主茎和分枝的相关
激素分配
✓ 顶端优势——顶端生长占优势的现象
分化区 伸长区 分生区
（二）植物的生长曲线
植物 生长 状态 描述 方式
总体描述（spatial description） 某一特定时刻的植物外观
具体描述（material desription） 某一具体细胞或组织单元一段时间内
距根尖距离（毫米）
（二）植物的生长曲线
1.生长轨迹曲线 具体描述 反映了植物的某一组织单元在一定的时间阶段内发生的位置变化。
植物的生长、分化和发育
1 植物生长和分化、发育的概念 2 植物细胞的生长和分化 3 植物的生长和分化
1 植物生长、分化和发育的概念
一 概念
把植物个体发生、生殖交 替反复并传递生命的过程称为 生活周期。
受精卵 胚胎形成
种子萌发
营养体形成 生殖体形成
衰老死亡
开花结实
不断进行着生长和 分化。
从整体水平看，植物生活周期 包括种子萌发，幼苗生长、营养 体生长、花的发育、受精、种子 形成、休眠或衰老、死亡等。
在金鱼草（Antirrhinum）中，FLO基 因（一种转录因子基因）只在成花分生 组织的L1层中表达，FLO基因编码的蛋 白通过胞间连丝运输到其它层的分生组 织细胞内，诱导其他细胞层内花器官特 征基因的表达。
金鱼草（Antirrhinum）
•位置效应与细胞分化
位置效应影响甚至决定其分化的方 向和生理功能。
植物生长量的测量指标：干重、鲜重、长度、面积、直径
植物生长量的表示方法：生长积累量——长相
绝对生长速率：单位 时间内的绝对增加量
生长相对速生率长—速—率长：势单位时间内
的增加量占原量的百分比
2、无论一年生、还是多年生植物的营 养生长，都或多或少地表现出明显的 季节性变化，这种在一年中的生长随 季节而发生的规律性变化，叫季节周 期性