植物的生长与分化生理
植物生长、发育和分化的概念及运动
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。
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。
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。
Germination in Monocots
Germination in Dicots
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。
植物生理学之植物生长生理
1、 分裂期（分生期）
①G1期：进行DNA合成的准备
②S期：DNA合成时期，DNA含 量增加一倍
③G2期：有丝分裂准备时期，从 ④M期：有丝分裂开始到结束。 DNA合成完成到有丝分裂开始
分裂期特点：
a、DNA含量急剧增加. b、分生组织比成熟组织有较高 的呼吸速率。 c、各种激素可调节细胞分裂周期， 其影响顺序是GA→CTK→IAA。
分化 指遗传上同质的细胞转 化为形态、结构、化学组成 和功能异质的细胞。
是发育过程中质的变化
叶原基
生长点
花原基 韧皮部 形成层 木质部
§2 细胞生长与分化
一、 植物细胞生长 二、 细胞分化与形态建成 三、组织培养
§2 细胞生长与分化
分裂期（分生期） 细胞生长 伸长期（扩张期） 分化期（成熟期）
三、 组织培养
（一）组织培养的原理
组织培养（tissue culture）是指在无
菌条件下，将离体的植物器官、组织等， 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。 组织培养的理论依据是Haberlandt提出 的细胞全能性。
（二）外植体
外植体（explant）:用于组织培养、进
2、 伸长期
特征：细胞体积增加，细胞液泡化。
激素也控制伸长期：GA促进伸长最明显（增加细 胞伸展性），IAA促进细胞壁松驰（增加细胞可 塑性），从而提高了细胞壁的可塑性，乙烯、
ABA抑制细胞伸长。
GA提高木葡聚糖内转糖基酶活性，使伸展素穿入细胞壁，并使木葡糖切 开，然后重新形成另一个木葡聚糖分子，再排列为木葡聚-纤维素网。 IAA细胞壁酸化后活化扩展素（一种蛋白质），打断细胞壁多糖之间的H 键，使细胞壁松驰，膨压推动细胞伸长。
植物的生长生理
植物的生长生理 Revised at 2 pm on December 25, 2020.第八章植物的生长生理前面各章分别介绍了植物的各个代谢过程，而植物的生长，发育是植物体各种代谢活动的综合表现。
它是由无数细胞在适当变化着的环境条件下，按照一定的遗传模式与顺序进行分生分化来体现的。
对于农业生产和研究植物生理学来讲，了解植物生长发育的一般特征，生长发育与细胞生理、物质代谢的关系，了解植物的生长进程、生长方式与外界条件的关系，植物对环境变化的适应性等是更为重要，更为有意义的。
第一节植物的生长、分化和发育的概念一、生长发育的概念生长指植物的组织、器官及整体由于细胞的分裂和增大而由小变大，在体积上，重量上所发生的不可逆的增长，这是一种量的变化。
如植株从矮长高了，从细长粗了，一片小叶长大了。
这种量的不可逆的增加可包括这几方面：（1）原生质的复制：使其数量和复杂性不断增加，这是生命基本物质的生长，是生长的基础。
（2）细胞的分裂和扩大，整个植物的生长是以细胞的不断分裂和扩大为基础的。
（3）体积的不可逆增加：干种子吸涨后，体积增加了，但如还没出芽，可再风干，死种子也能吸涨，这种可逆的过程不能算生长，不是生命过程，必须是体积的不可逆增加。
（4）一般伴随着干重的增加。
这在农业生产上是一个重要的概念，因为农作物的产量大多是以干物质的量来衡量的。
植物的生长过程不断积累干物质，但从理论上讲不太确切。
如在黑暗中发豆芽，基本上只是吸取水分，利用原来储藏在种子里的营养，这时体积不可逆增加了，鲜重也增加了，但干重却在减少，但我们认为是在生长。
分化是指分生组织细胞在分裂中，不仅有量的变化，而且产生质的差异，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叫分化，简单理解可认为是细胞特化的过程。
这是植物生命周期中质的变化，可以发生在细胞水平上，组织水平上，器官水平上。
生长是分化的基础：没有生长就没有分化，停止了生长的细胞是不能进行分化的，植物总是一边生长，一边分化出新的组织和器官。
第 7 章 植物的生长生理
第7 章植物的生长生理本章内容提要：植物生长（plant growth）是指植物在体积和重量（干重）上的不可逆增加，是由细胞分裂、细胞伸长以及原生质体、细胞壁的增长而引起。
严格地讲，植物的个体发育是从形成合子开始，但由于农业生产往往是从播种开始，因此，一般将植物从种子萌发到形成新种子的整个过程称为植物的发育周期。
种子的生活力和活力是决定种子正常萌发和形成健壮、整齐幼苗的内部因素，而充足的水分、适宜的温度和足够的氧气是所有种子正常萌发所需的外界条件，有些种子的萌发则对光照还有一定的要求。
组织培养是依据细胞的全能性发展起来的一项技术。
在研究植物生长发育规律以及生产实践领域中以得到广泛的运用。
植物机及其器官的生长都表现出生长大周期和昼夜周期性以及季节周期性。
植物的生长既相互依赖又相互制约，即具有相关性，体现在地下部和地上部的相关、主茎和侧枝的相关以及营养生长和生殖生长的相关等。
植物的生长除受到内部因素（包括基因、激素、营养等）的影响外，还受外界环境条件温度、水分和光照的影响。
光还影响植物的形态建成。
植物体内有三种光受体：光敏色素、隐花色素、紫外光B受体。
植物器官可在空间位置上有限度地移动。
植物的运动可分为向性运动、感性运动和近似昼夜节奏的生物钟运动。
根据引起运动的原因又可以分为生长性运动和膨胀性运动，生长性运动是由于生长的不均匀而造成的，而膨胀性运动是由于细胞膨压的改变造成的。
植物的运动大多数属于生长性运动。
自测题一、名词解释：1.植物生长2. 分化3. 脱分化4. 再分化5. 发育6. 极性7. 种子寿命8. 种子生活力9.种子活力 11. 需光种子 12. 细胞全能性 13. 植物组织培养 15.人工种子 16. 温周期现象 17.协调最适温度 18. 顶端优势 19. 生长的相关性. 20.向光性 22. 生长大周期 23. 根冠比 24. 黄化现象 25. 光形态建成 26. 光敏色素 27. 光受体 29. 感性运动 30. 生物钟二、缩写符号翻译：1. TTC2. R/T3. Pr、Pfr4. PhyⅠ5. PhyⅡ6.R7.FR8. UV－B9. BL 10. AGR 11. RGR 12. LAR 13. LAI 14.GI 15. RH三、填空题：1. 按种子吸水的速度变化，可将种子吸水分为三个阶段，、、。
《植物生理学》第八章 植物生长生理ppt课件
采用组织培养可以直接诱变和筛选出具抗病、抗盐、
高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种。
4、保存种质资源，避免基因的丢失和毁灭。
5、提供加工原材料，生产次生代谢物。
如抗癌首选药物--紫杉醇等，可以用大规模培养植物细
胞来直接生产。
6、基因工程。
基因工程主要研究DNA的转导，而基因转导后必须通过
组织培养途径才能实现植株再生。
v 细胞数目增加。最显著的生化变化是核酸含量， 尤其是DNA变化，因为DNA是染色体的主要成分。 v 细胞分裂素起作用。
二、细胞伸长的生理
v 细胞壁的可塑性增加；增加细胞壁及原生质的 物质成分；细胞吸水，体积增大。 v 赤霉素和生长素促进细胞伸长。
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三、细胞分化的生理
细胞分化是指形成不同形态和不同功能细胞的 过程。
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第四节 种子萌发
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一、概念
1、种子萌发 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。
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。
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鉴定种子生活力的方法：
由体细胞分化来的类似胚胎结构的细胞或细
胞群。
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17
4、小苗移栽 当试管苗具有4～5条根后，即可移栽。 苗床土：泥炭土、珍珠岩、蛭石、砻糠灰等混合 培养土。 用塑料薄膜覆盖。
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(四) 组织培养的应用
1、 快速繁殖优良品种、优良类型和珍贵种质资源。
2、 脱除各类病毒，幼化复壮植物。
3、 有效的培养新品种，创造新型植物种类。
由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。
植物生理 第十二章第三节 植物的生长和分化
表皮
皮层 内皮层
中柱鞘 凯氏带
根组织的径向发育模式 (同心圆)
原生质部
轴向极性在胚胎发生的早期就已建立: 在 第一次分裂前受精卵本身就已有极性并延 长三倍, 顶端包含有浓缩的细胞质而基端包 含有一个大中央液泡。
双受精 4hr植物的轴向极性构造和径向构 造的基本模式。图示拟南芥胚胎发生过程，鱼雷形胚 和幼苗之间的灰色线条表示胚胎与幼苗之间结构上的 对应关系
主要指植物激素协调不同组织和细胞间的 生理活动的作用。 胞外（extracellular）控制
是外在的环境因子对植物生长发育的影响。
1. 基因控制
• 植物细胞具有全能性（totipotentcy） • 植物生长发育就是基因编程顺序表
达的结果 • 发育的基因控制
– 转录水平 – 转录后水平（即mRNA加工水平） – 翻译水平 – 翻译后水平（即蛋白质加工水平）
w/t gnom
MONOPTEROS 的突变体 缺乏根和胚轴而仅包含茎尖 和子叶 胚的初生根所必 需但成熟植物的根不需要, 在胚后期发育的维管形成中 起重要作用。
w/t
monopteros
The SHORT ROOT and SCARECROW
genes:
这些突变体植物的根生长缓慢
植物的径向组织模式改变。
萌发：在适宜的环境条件下，种子 内的胚胎恢复生长，并形成植物幼 苗的过程。
种子萌发的条件
• 水分 • 温度 • 光照 • 其他
种子萌发的特殊要求
dodonut tree
种子萌发的生理过程
• 种子萌发的第一阶段是吸胀(imbibition)； • 种子吸胀后引起种子代谢活动的活化 ； • 种子胚细胞开始恢复分裂和生长，形成
植物细胞的生长和分化
植物细胞的生长和分化一、植物细胞的生长多细胞生物的生长，不仅是由于细胞数量的增加，而且也与细胞的生长有密切的关系。
细胞分裂形成的新细胞，最初体积较小，只有原来细胞（母细胞）的一半，但它们能迅速地合成新的原生质（包括核物质和细胞质），细胞随着增大，其中某些细胞当恢复到母细胞一般大小时，便又继续分裂，但大部分细胞不再分裂，而进入生长时期。
细胞生长就是指细胞体积的增长，包括细胞纵向的延长和横向的扩展。
一个细胞经生长以后，体积可以增加到原来大小（分生状态的细胞大小）的几倍、几十倍，某些细胞如纤维，在纵向上可能增加几百倍、几千倍。
由于细胞的这种生长，就使植物体表现出明显的伸长或扩大，例如根和茎的伸长，幼小叶子的扩展，果实的长大都是细胞数目增加和细胞生长的共同结果，但是，细胞生长常常在其中起主要的作用。
植物细胞在生长过程中，除了细胞体积明显扩大，在内部结构上也发生相应的变化，其中最突出的是液泡化程度明显增加，即细胞内原来小而分散的液泡逐渐长大和合并，最后成为中央液泡，细胞质的其余部分成为紧贴细胞壁的一薄层，细胞核随细胞质由中央移向侧面。
在植物细胞生长过程中，液泡增大这一特征，一方面是由于细胞从周围吸收了大量的水分进入液泡，另一方面，也由于生长着的细胞具有旺盛的代谢能力，使它们的许多代谢产物积累于液泡中的缘故。
因此，在细胞生长时，细胞的鲜重和干重都随着体积的增加而增加。
在液泡变化的同时，细胞内的其他细胞器，在数量和分布上也发生着各种变化，例如内质网增加，由稀网状变成密网状；质体逐渐发育，由幼小的前质体发育成各类质体等等。
原生质体在细胞生长过程中还不断地分泌壁物质，使细胞壁随原生质体长大而延展，同时壁的厚度和化学组成也发生变化，细胞壁（初生壁）厚度增加，并且由原来含有大量的果胶和半纤维素转变成有较多的纤维素和非纤维素多糖。
植物细胞的生长是有一定限度的，当体积达到一定大小后，便会停止生长。
细胞最后的大小，随植物的种类和细胞的类型而异，这说明生长受遗传因子的控制。
植物的生长生理
2. 无菌条件
外植体：氯化汞、H2O2、次氯酸钙、70％酒精等 培养基：高温高压灭菌，超净工作台
3. 培养条件
光照 ，25～27℃
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（三）组织培养的应用
（1）培育作物新品种 利用花药和花粉培养可以
获得单倍体植株，有利于快速地得到纯系，缩短育 种周期。
（2）快速无性繁殖植物 兰花工业 （3）获得无病毒植株 马铃薯
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(二) 细胞分化的控制因素 1. 细胞分化与极性
无极性合子
极性轴形成
极性合子
胚胎
微丝 出现假根 分泌囊泡沉积 形成细胞壁
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墨角藻极性建成过程
子叶
胚轴
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柳树枝条
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2. 影响分化的条件
植物激素：CTK／IAA比值高时，促进愈伤组织芽的 分化；比值低时，则促进根的分化；两种激素含量相 等时，愈伤组织只生长不分化。 光照：如黄化幼苗的组织分化很差，薄壁组织较多， 输导组织和机械组织不发达。 温度：低温处理，能使小麦通过春化(见第九章)而进入 幼穗分化。 营养：多施氮肥，则能使植物延迟开花。蔗糖浓度与 木质部和韧皮部的分化有关。在丁香茎髓愈伤组织培 养时，若培养基中蔗糖浓度较低，将诱导形成木质部； 若蔗糖浓度较高，将形成韧皮部；若蔗糖浓度在中等 水平(2.5%～3.5%)，则诱导木质部和韧皮部同时形成， 而且中间有形成层。
3
植物细胞的生长和分化 Growth and differentiation of plant cell
§1 一、细胞分裂的生理 二、细胞伸长的生理
三、细胞的分化
四、组织培养
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一、细胞分裂的生理
分生细胞特点：体积小、细胞壁薄、细胞质浓厚、细 胞核大、没有液泡、合成代谢旺盛等。 从母细胞分裂后形成的子细胞到下次再分裂成两个子 细胞所需要的时间称为细胞周期(cell cycle)或细胞分裂 周期（cell division cycle）。 分裂期 (mitotic stage，简称M期) 细胞周期 分裂间期（interphase） G1期、S期和G2期 初生分生组织：胚胎发生过程中形成的。 次生分生组织：在后期生长发育过程中形成的。
中国农业大学植物生理学本科课件 第十二章 植物的生长和分化
植物细胞分化
维 管
（一）细胞分化过程四步模式：
细 胞
诱导细胞分化信 号的产生和感受
产生生长素，皮层 薄壁细胞接受IAA
分生细胞特征基因的关闭以 诱导AtHB-8的表达
及分化细胞特征基因的表达
形成分化细胞结构 和功能的表达基因
调节所需蛋白酶基因 和核酸酶基因的表达
①细胞分裂 ②细胞生长 ③细胞分化
细胞周期
细胞体积不可 逆增加
细胞壁 细胞壁松弛和新细胞壁物质增加
细胞壁松弛酶
木葡聚糖内糖基转移酶(XET) 扩张蛋白（expansin）
在细胞生长过程中，细胞壁物质连续合成 和分泌，新的物质不断在细胞壁中组装。
一、植物细胞分化
植物细胞分化的四步模式 影响细胞分化的调控因素
发育 (Development):是植物生长和分化的总
和的表现, 通过生长分化而形成执行各种不 同功能的组织与器官, 表现出形态建成过程。 是植物生长分化的动态过程。
从叶原基到长成成熟的叶片——叶的发育
从根原基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，再转变成花蕾， 到形成花序最后花蕾长大——花的发育
反映了植物整体在某特定时刻下的生 长状态，是对植物生长的总体描述。
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。
相对生长速率曲线
分泌小泡 形成细胞 壁
叶极 根极
单向钙离子流 为特征的极性
胚胎
原叶 细胞
根细 胞
植物生理学 植物的生长生理
植物生理学植物的生长生理植物的生长生理一、植物生长和形态发生的细胞基础1.细胞的生长分化规律细胞周期:从亲代细胞分裂结束到子代细胞分裂结束的时期称为细胞周期。
细胞生长的控制细胞生长受多种因素的影响：受核质遗传基因的控制，因为细胞核与细胞质的数量比只能维持在一定的范围内；受细胞壁以及周围细胞作用力的影响；受环境因素的制约。
2.细胞分化的控制因素细胞分化的分子机理细胞分化的分子基础是细胞基因表达的差别。
同一植物体中的细胞都具有相同的基因，因为它们都是由同一受精卵分裂而来的，而且其中的每一个细胞在适宜的条件下有可能发育成与母体相似的植株。
在个体的发育过程中，细胞内的基因不是同时表达的，而往往只表达基因库中的极小部分。
这就是个体发育过程中基因在时间和空间上的顺序表达。
细胞的基因是如何有选择性地进行表达，合成特定蛋白质的，即基因是如何调控的，这是细胞分化的关键。
从某种意义上讲，具有相同基因的细胞而有着不同蛋白质产物的表达，即为细胞分化。
细胞分化的控制因素：（1）极性是细胞分化的前提极性是指细胞（也可指器官和植株）内的一端与另一端在形态结构和生理生化上的差异。
主要表现在: 细胞质浓度的不一，细胞器数量的多少，核位置的偏向等方面。
极性的建立会引发不均等分裂，使两个子细胞的大小和内含物不等，由此引起分裂细胞的分化。
(2)植物激素在细胞分化中的作用；植物激素可以诱导细胞分化。
3.细胞全能性与组织培养技术植物细胞的全能性是指植物的每个细胞都携带一个完整的基因组，具有发育成完整植物的潜力。
组织培养:指在无菌条件下，在培养基中离体分离培养植物组织(器官或细胞)的技术。
其理论基础是植物细胞的全能性。
（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。
用于离体培养的各种植物材料称为外植体。
根据外植体的类型，又可将组织培养分为：器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等。
七、植物的生长生理
第7章植物的生长生理第1节、生长，分化和发育的概念生长是指植物生命活动中细胞、组织和器官的数目、体积（大小）或重量的不可逆的增加的过程。
是量变的过程。
例外：种子萌发幼苗干重并不是增加而是减少，胚囊的发育（4 1）细胞数目不是增加而是减少。
分化是指遗传上同质的细胞转变为形态、机能和化学构成上各不相同的异质细胞的过程。
是质变。
发育是生长和分化的综合，指植物生命周期中各个阶段各器官、组织和细胞数目、大小、重量的增加以及形态、结构和功能的变化过程，它推动植物的生命周期不断的向前发展。
叶发育：叶原基→幼叶→成熟叶根发育：根原基→幼根→完整的根系花发育：花原基→花蕾→开花。
果实发育：受精后子房膨大→果实形成→成熟。
第2节植物细胞的发育细胞的发育：分裂期、伸长期和分化期。
一、分裂期(一) Cell cycle 分生细胞的特点：体积小、壁簿、核大、内部充满原生质、无大液泡、合成代谢旺盛、细胞持水力高的细胞。
分生期的最大特点是DNA有规律的变化细胞周期的变化速度，受温度、IAA、GA和CTK的影响(二) Cytoskeleton (细胞骨架) 真核生物细胞中普遍存在着由蛋白质纤维组成的三维网络结构,称之为细胞骨架,由微丝(microfilament, MF)、微管(microtubule,MT)和中间纤维系统(Intermediate filament,IF)组成。
微丝由F-肌动蛋白(fibrous actin)组成,最主要功能是推动胞质流动。
微管由微管蛋白(tubulin，微管蛋白二聚体)，最主要功能是细胞壁微纤丝的定向和组成有丝分裂纺缍丝。
中间纤维是蛋白质丝与细胞器的空间定位和运动有关。
2、伸长伸长区细胞的特点：大量吸水细胞体积增大, 细胞内小液泡并成了大液泡,细胞质与细胞核被挤压到边缘。
水分多少是影响伸长的最主要因子。
生理上的特点是细胞内干物质积累、呼吸速率和酶活性增加、蛋白质合成增加。
3．分化特点：细胞趋于成熟，体积不再增大，出现组织分化。
第7章.植物的生长和分化
二、生长大周期与生长曲线
1、概念：图1，图2
生长大周期（grand period of growth）： 在个别器官 或整株植物的整个生长过程中，生长速度都表现出“慢-快-慢” 的基本规律，即开始时生长缓慢，随后逐渐加快，达到最高点， 然后生长速度又减慢以至停止的过程。 生长曲线：整个生长过程测定其生长量，以生长总量对生长时 间作图，得到一条曲线，叫生长曲线，典型生长曲线呈S-型。
1.生长：指细胞、组织、器官或植物整体在发育过程中，由于原生质 的增加所发生的体积和重量不可逆的增加过程（量的变化）。
2.分化：指来自同一合子或遗传上同质的细胞转变为形态上，机能上，化学构 成上异质的细胞称为分化。由于细胞与组织的分化通常是在生长过程中发生 的，因此，分化又称为“变异生长”。 3.发育：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 变化过程称为发育。 （质的变化）
3．应用
利用顶端优势：麻，用材树木，烟草，玉米，高梁，向日葵等 需要控制侧枝生长，而使主茎强壮。 打破顶端优势：棉花打顶，花卉，果树修剪，CCC用于大豆生 产； 茶树弯下主枝多长侧枝等。 基因工程：编码色氨酸单加氧酶基因转入烟草，植株IAA增加 10倍，侧芽生长完全抑制。
三、营养生长与生殖生长的相关性
生长。
酶的来源
1.从已存在的束缚态释放或活化 （支链淀粉酶） 2.通过核酸诱导下合成的蛋白质 形成新的酶（a－淀粉酶）△
二、影响种子萌发的外界条件
1.水分 充足的水分是种子萌发的必要条件
1.使种皮膨胀软化，O2容易透入，呼吸↑，胚根易于突破种皮； 细胞吸涨以后产生的压力，为胚芽突破种皮提供了机械作用； 2.种子吸水后，原生质从凝胶状→溶胶状，内部的酶和植物激素
7. 植物的生长生理
鉴定种子生活力的方法： （1）利用组织还原能力（TTC染色法）。 （2）利用原生质的着色能力 。（染料染色法） （3）利用细胞中的荧光物质。
种 子 生 理
种 子 萌 发
2、种子活力：
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 生 理
种 子 萌 发
3、种子寿命 种子寿命： 从种子成熟到失去发芽力的时间。 顽拗性种子：不耐脱水和低温，寿 命很短，如：热带的 可可、芒果种子 正常性种子：耐脱水和低温，寿命 较长，如：水稻、花生
负向重力性：茎背离重力方向向上生长。
横向重力性：地下茎以垂直于重力的方向水平生长。
植 物 （三）向化性 的 由于某些化学物质在植物体内外分布不采用的深耕施肥，使根向深处生长
（四）向水性
指当土壤中水分分布不均匀时，根总是 趋向较湿润的地方生长的特性。
植 物 的 运 动
植 物 生 长 的 特 性
3、植物生长的季节周期性
季节周期性：
植物生长在一年四季中发生的有规律的变化。
植 物 生 长 的 特 性
二、植物生长的相关性
相关性：植物各种器官之间既相互依赖又相
互制约的现象。
地下部与地上部的相关
主茎生长与侧枝生长的相关
营养生长与生殖生长的相关
植 物 生 长 的 特 性
植物组织培养
快繁增殖 生根移栽
离体器官培养
继代培养
1、组织培养的原理
（1）植物细胞的全能性和再生
（2）细胞的脱分化和再分化
2.植物组织培养的技术条件
（1）培养基的配制
（2）无菌条件
（3）培养条件
3、组织培养的应用
（1）快速无性繁殖 （2）获得无病毒植株 （3）新品种的选育 （4）人工种子和种质保存
生理-植物的生长生理知识点整理
生理-植物的生长生理知识点整理●植物生长和形态发生●植物生长●是指植物在体积、重量数目等形态指标方面的不可逆增加，是一种量的变化。
●植物分化●是指植物细胞、组织和器官在形态结构、内部代谢和生理功能方面发生的变化，是一种反映不同细胞、组织和器官间区别的质的变化。
●发育●是植物生长和分化的总和，是植物生长分化的动态过程●发育过程分为●胚胎发育，营养生长，生殖生长●植物发育的细胞基础●细胞分裂●当细胞质增加到一定程度时，细胞就分裂为两个子细胞。
●细胞分裂为两个子细胞所需的时间为细胞周期。
●细胞周期●分裂间期●DNA复制前期(G₁期)，DNA复制期(S期)，DNA复制后期(G₂期)●分裂期●前期，中期，后期，末期●在分生组织中，细胞分裂可以持续进行，也可以停止分裂，进行细胞的扩大生长和细胞分化。
●植物激素在细胞分裂过程中起重要作用，生长素、细胞分裂素促进细胞周期的进行，脱落酸抑制细胞周期的进行。
胚胎第一次分裂后开始出现生长素极性运输●在适宜条件下,植物细胞的分裂能力几乎是无限的。
●植物受精卵的第一次分裂是不均等分裂●种子胚乳细胞的分裂是增殖分裂●分裂面●平周分裂：增粗●垂周分裂：长高●细胞生长●细胞生长的动力源于生活细胞所具有的膨压，细胞生长方向受微纤丝去向的影响。
●由于细胞壁的存在，细胞的生长受一定的限制。
●细胞生长包括细胞大小和细胞壁组分的变化，细胞扩大的速率首先决定于细胞壁松弛的调节。
●在细胞伸长或扩大过程中，伴随细胞表面积增加，细胞壁有新物质合成。
●细胞壁松弛的调节●木葡聚糖内糖基转移酶(XET)和扩张蛋白参与调节细胞壁的松弛。
XET可将一条木葡聚糖链切断并重新连接到另一条木葡聚糖链的非还原端，调节细胞生长过程中多糖链的重新排列和新合成的多糖链在细胞壁中的沉积。
扩张蛋白通过可逆结合在细胞壁中纤维素微纤丝和多糖链结合的交叉点，催化纤维素微纤丝与多糖间的氢键断裂，解除细胞壁中多糖对纤维素的制约，使细胞壁松弛。
植物生理学植物的生长生理
三、影响种子萌发的外界条件
1、水分
1）使种皮变软，氧气易于通过种皮，胚根易于突 破种皮。
2）使原生质由凝胶转化为溶胶状态。 3）保证细胞分裂和伸长正常进行。 4）水分促进可溶性物质运输到正在生长的幼芽、 幼根，形成新细胞结构。
5）促使种子内束缚态植物激素转化为自由态，调 节胚的生长。
干燥种子最初的吸水是依靠吸胀作用进 行的。无论种子是否有生活力都可进行最初 的吸胀作用。不同农作物种子，在萌发过程 中吸水量不同。豆科植物的种子吸水量大。
郑光华先生提出“超干种子保存 法”。
根据植物种子贮藏条件的特点，将种 子分为正常性种子和顽拗性种子。
正常性种子耐脱水性很强，耐低温贮 藏，寿命较长，大多数植物种子属于这一 类型。
顽拗性种子是不耐脱水干燥，也不耐 低温贮藏，寿命较短。产生顽拗性种子的 植物主要有两大类：（1）原产于热带或亚 热带地区的许多果树，如椰子、荔枝、龙 眼、芒果等；（2）一些水生草本植物，如 水浮莲、茭白、菱等。
各种主要作物种子萌发时的最低吸水量
ห้องสมุดไป่ตู้
作物种类 水稻 小麦 玉米 油菜
吸水率（%） 作物种类
35
棉花
60
豌豆
40
大豆
48
蚕豆
吸水率（%） 60 186 120 157
2、温度 温度对种子萌发的影响存在三基点，即
最适、最低和最高温度。最适温度指种子在 最短时间内获得最高发芽率的温度。
。
萌发的最适温度，尽管是生长最快的温度， 但由于种子消耗养分较多，往往使幼苗生长很 快但并不健壮，经不起不良环境侵袭。
发育包括生长和分化两个方面。
植物的发育在时间上有严格的顺序， 如种子发芽，幼苗生长，开花结实，衰老 死亡，都按一定的时间、顺序发生。
第十二章植物的生长与分化
分化 (differentiation):来自同一合子或遗
传上同质细胞转变为异质细胞的过程; 即植 物细胞在结构、功能和生理生化及形态、 机能和化学构成上发生的根本性质的变化 的过程。
例如：从受精卵细胞分裂转变成胚； 从生长点转变为叶原基、花原基； 从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，植物细胞才形 成各种组织，各种组织又组成了器官。植物的各 个部分才有不同的形态和生理功能。
导致细胞结构和功 能上的分化成熟
这两类基因表达产物 参与导管分子成熟时 的细胞自溶
（二）分化过程的调控因素 1、细胞分化与极性（polarity）
极性是指植物器官、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
个体水平的极性 器官水平的极性 细胞极性
墨角藻极性的形成及其与分化的关系
无极性合 子
分生组织中的组织原细胞是一种决定态的 细胞，分化只能向某一特定方向进行，发 育途径不再改变。（例：中柱原细胞 中柱
鞘和维管组织）
细胞的决定态是相对的, 细胞位置的改变 将导致其分化方向的改变。（例：激光束
切除静止中心，临近的原形成层细胞产生新的 静止中心）
位置效应在细胞分化中起决定作用。
位置效应是决定细胞分化的决定因素
常春藤(Hedera)、女贞(Ligustrum)和天竺葵 (Pelargonium)属植物具有的周缘嵌合的斑纹叶片
在叶原基分化过程中， L1层细胞分化形成叶 片的上下表皮细胞， L2仅分化亚表皮层， L3分化叶肉细胞。
二、植物程序性细胞死亡
程序性细胞死 亡（PCD）： 由有机体控制 的、遵循本身 程序发展的细 胞死亡称为程 序性细胞死亡。
第十二章 植物的生长与分化
植物生理学 植物的生长与分化
第11章植物的生长与分化植物的生长与分化是植物各种生理与代谢活动的综合表现，它包括器官发育、形态建成、营养生长向生殖生长的过渡，以及个体最终走向衰老、成熟与死亡。
研究这些历程的内部变化及其与环境的关系，对调节植物的生长发育，提高作物生产力具有重要意义。
第一节植物的休眠与种子萌发一、植物休眠的概念与生物学意义地球上绝大部分植物所处的环境有季节的变化，尤其是温带，四季变化鲜明。
大多数植物都要经历季节性的不良气候时期，如果不存在某种保护性或防御性机理，便会受到伤害或致死。
植物的整体或某一部分在某一时期内生长和代谢暂时停滞的现象，叫做休g民。
许多落叶树在秋季枝条生长缓慢，叶片脱落，形成了休眠芽以度过冬季的严寒；在一些地区植物在夏季休眠以度过干旱少雨的天气。
这种由于不利的生长环境引起的休眠叫强迫休眠。
但是刚收获的大麦、水稻等籽粒，即使给予充足的水分，适当的温度，它们不能萌发，只有贮藏数月后才能萌发。
显然，这种不能生长不是由于外界条件的不适造成的，而是内部原因造成的。
这种休眠称为自发休眠或深休眠。
植物休眠有多种形式，例如许多一、二年生植物以种子为休眠器官，多年生落叶树木以休眠芽的方式休眠；而多年生草本植物，其地上部分死亡，植物则以休眠的地下器官如鳞茎、球茎、根茎或块茎越冬或度过干旱时期。
无论是种子、冬芽或其它贮藏器官的休眠，植物的生存和适应都具有重要意义。
种子是抗寒性的器官，一、二年生植物在成熟后形成种子，可以在严寒的冬季不被冻死而保存生活力。
休眠芽外围具有多层不透水不透气的鳞片，是一种保护芽越冬的结构。
休眠给物种的延续带来好处，如杂草种子可以在土层下保持多年不萌发，因而萌发期非常不整齐，有利于其物种的延续。
二、植物休眠的原因引起植物休眠的原因是多方面的，现分别叙述如下：(一)种子休眠的原因种子休眠通常由三方面原因引起。
1．种皮的影响许多种子的外层有厚而坚硬的组织或种皮上附有厚或致密的蜡质或角质，这种种子不具有透水性，致使胚得不到水分和氧气的供应；同时种子内的二氧化碳也不能排出，积累在胚的附近，进一步抑制了胚的萌发；而种皮坚硬或过厚(俗称为“铁籽”)给正常生长的胚穿过种皮形成了很大的机械阻力，致使种子处于休眠状态。
植物生理学第三节 植物器官的生长分化
defective in embryo axis formation and vascular differentiation.
Hypocotyl and root are missing
a | Lateral root. PINs conduct auxin from the centre of the root (stele) to the new root tip (auxin is indicated in green and auxin transport is indicated by red arrows), and then away again through the epidermis. This forms the basis of the 'fountain' model of lateral root formation62. b | Embryo. Auxin is taken to the very young embryo by PIN7 (left). At a later stage (right), the auxin flux is reversed as PIN1, PIN4 and PIN7 conduct auxin out of the embryo. Transport by PIN1, PIN4 and PIN7 is indicated by blue, green and red arrows, in corresponding order. c | Shoot apical meristem. Auxin is redirected towards the site of new leaf formation (primordial P1 and P2 and the incipient primordium I1) in the epidermal layer. The shoot apex is indicated in blue. d | Leaves. Auxin mediates vascular tissue development (indicated as uninterrupted green lines) and patterning in the developing leaf through non-polar PIN1. The arrows indicate sites of auxin production and the red circles indicate auxin accumulation. e | Main root. PINs determine the flux of auxin towards the root tip in the centre of the root, and back again in the epidermis. This movement forms the basis of the root's ability to respond quickly to gravity. Parts a–e adapted, with permission, from Refs 62,125,153– 155 © (2003) Cell Press, (2005) Company of Biologists Ltd, (2005) Current Biology Ltd, (2004) Kluwer Academic Publishers, and (2005) Scandinavian Society for Plant Physiology, in corresponding order.
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一、名词解释1 .植物生长( plant growth ) :是指植物在体积和重量(干重)上的不可逆增加,是由细胞分裂、细胞伸长以及原生质体、细胞壁的增长引起的。
例如根、茎、叶、花、果实和种子的体积扩大或干重增加都是典型的生长现象。
2 .分化( differentiation) :指从一种同质的细胞类型转变为形态结构和生理功能不同的异质细胞类型的过程。
如植物分生组织细胞可分化为不同的组织:薄壁组织、输导组织、机械组织、保护组织和分泌组织等。
3 .脱分化( dedifferentiation) :植物已经分化的细胞在切割损伤或在适宜的培养基上诱导形成失去分化状态的、结构均一的愈伤组织或细胞团的过程。
4 .再分化( redifferentiation ) :指离体培养中形成的处于脱分化状态的细胞团再度分化形成另一种或几种类型的细胞、组织、器官,甚至最终再形成完整植株的过程。
5 .发育( developmen t ) :在植物生命周期过程中,植物发生大小、形态、结构、功能上的变化,称为发育。
发育包括生长与分化两个方面,即生长与分化贯穿在整个发育过程中。
6 .极性( polarity) :细胞、器官和植株内的一端与另一端在形态结构和生理生化上存在差异的现象。
如扦插的枝条,无论正插还是倒插,通常是形态学的下端长根,形态学的上端长枝叶。
7 .种子寿命( seed longevity ) :种子从发育成熟到丧失生活力所经历的时间,称为种子寿命。
8 .种子生活力( seed viability ) :是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。
9 .种子活力( seed vigor ) :种子在田间条件(非理想条件)下萌发的速度、整齐度及幼苗健壮生长的潜在能力,它包括种子萌发成苗和对不良环境的忍受力两个方面。
种子活力与种子的大小、成熟度有关,也与贮藏条件和贮藏时间有关。
10 .顽拗性种子( recalcit rant seed) :一些植物的种子既不耐脱水干燥,也不耐零上低温,寿命往往很短(只有几天或及几周) ,称为顽拗性种子,如热带的可可、芒果等的种子。
11 .需光种子( light seed ) :需要光照才能萌发的种子称为需光种子,如莴苣、烟草和许多杂草种子。
12 .细胞全能性( cell totipotency ) :指植物体的每一个生活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。
13 .植物组织培养( plant tissue culture ) :是指在无菌条件下,将外植体(用于离体培养进行无性繁殖的各种植物材料,包括植物器官、组织、花药、花粉、体细胞甚至原生质体)接种到人工配制的培养基中培育离体植物组织、器官或细胞,以及培育成植株的技术。
根据外植体的种类,又可将植物组织培养分为:器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等。
14 .胚状体( embryoid ) :在特定条件下,由植物体细胞分化形成的类似于合子胚的结构。
胚状体又称体细胞胚( somatic embry-o)或体胚。
胚状体由于具有根、茎两个极性结构,因此可一次性再生出完整植株。
15 .人工种子( ar tificial seed) :将植物组织培养产生的胚状体、芽体及小鳞茎等包裹在含有养分的胶囊内。
这种具有种子的功能,并可直接播种于大田的颗粒称为人工种子,又称人造种子或超级种子。
16 .温周期现象( thermoperiodicit y) :植物对昼夜温度周期性变化的反应。
17 .协调最适温度( coordinate temperat ure ) :能使植株生长最健壮的温度。
协调最适温度通常要比生长最适温度低。
18 .顶端优势( apical dominance) :植物顶端在生长上占有优势并抑制侧枝或侧根生长的现象。
19 .生长的相关性( growth correlation) :植物各部分间在生长上相互依赖又相互制约的现象。
植物生长的相关性主要包括地下部和地上部的相关、主茎和侧枝的相关、营养生长和生殖生长的相关等。
20 .向光性( phototropism) :植物根据光照的方向而弯曲生长的现象。
21 .偏下性( hyponast y) :叶片、花瓣或其他器官的下部生长比上部快,而出现向上弯曲生长的现象。
22 .生长大周期( grand period of growth) :植物在不同生育时期的生长速率表现出慢—快—慢的变化规律,呈现“S”型的生长曲线,这个过程称生长大周期。
23 .根冠比( root top ratio , R/ T ) :植物地下部分与地上部分干重或鲜重的比值。
它能反映植物的生长状况以及环境条件对地上部与地下部生长的不同影响。
24 .黄化现象( etiolation) :植物黑暗中生长产生黄化苗的现象。
25 .光形态建成( photomorphogenesis) :光控制植物生长、发育和分化的过程。
26 .光敏色素( phy tochrome ) :在植物体内存在着一种吸收红光和远红光并且可以互相转化的光受体蛋白。
它具有红光吸收型( Pr)和远红光吸收型( Pf r)两种形式,其中Pfr型具有生理活性,参与光形态建成、调节植物生长发育。
27 .光受体( photoreceptors) :是指植物体中存在的一些微量色素,能够感受到外界的光信号,并把光信号放大,使植物做出相应的反应,从而影响植物的光形态建成。
28 .向性运动( t ropic movemen t ) :指外界对植物单向刺激所引起的定向生长运动。
29 .感性运动( nastic movemen t ) :指外界对植物不定向刺激所引起的运动。
30 .生物钟( biological clock) :又称生理钟( physiological clock) ,指植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。
六、简答题1 .种子的生活力和活力有何不同?用哪个概念更能准确地描述种子萌发的情况?1 .种子生活力是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。
没有生活力的种子是死亡的种子,不能萌发;而种子活力是种子在田间条件(非理想条件)下萌发的速度、整齐度及幼苗健壮生长的潜在能力,它包括种子萌发成苗和对不良环境的忍受力两个方面。
用种子活力这一指标能更准确地评价种子的播种品质和田间生产性能。
2 .种子萌发必需的外界条件有哪些?种子萌发时吸水可分为哪三个阶段?第一、三阶段细胞靠什么方式吸水?2 .种子萌发必须有足够的水分、充足的氧气和适当的温度。
此外,有些种子萌发还受光的影响。
种子吸水分三个阶段:①急剧吸水阶段。
②吸水停止阶段。
③胚根长出后重新迅速吸水阶段。
第一阶段细胞主要靠吸胀性吸水。
第三阶段是靠渗透性吸水。
3 .高山上的树木为什么比平地生长的矮小?3 .产生的原因可能有以下几个方面:①高山上水分较少,土壤也较瘠薄,肥力较低,造成植物因缺少水、肥而生长不良。
②气温也较低,且昼夜温差较大,夜间温度过低,造成植物代谢缓慢,因而表现出植株生长缓慢。
③高山风力较大,使植株受到的机械刺激多,破坏体内激素平衡,不利植物生长发育。
④高山顶上空气中灰尘较少,光照较强,紫外光也较多,由于强光特别是紫外光抑制植物生长,因而高山上的树木生长缓慢而矮小。
4 . TTC染色法检查种子生活力的原理是什么?4 .活的种子有一定呼吸作用,而呼吸作用中脱氢酶的活动可使无色的氧化态2 , 3 , 5-三苯基氯化四唑( T TC )还原成红色的三苯甲腙,而使种胚染为红色。
种子的生活力越强,代谢活动越旺盛,种胚被染成红色的程度越深。
凡是活种子遇到T TC,其胚即呈现红色,而死种子则无此反应,即胚不着色。
5 .光敏色素作用的模式主要有哪两类假说?5 .①膜作用假说认为光敏色素能改变细胞中一种或多种膜的特性或功能而参与光形态建成,从而引发一系列的反应。
显然光敏色素调控的快速反应都与膜性质的变化有关。
②基因调节假说认为光敏色素对光形态建成的作用,是通过调节基因表达来实现的。
一般认为光敏色素调控的长期反应与基因表达有关。
6 .土壤中缺氮时为什么根冠比会增大?6 .氮素是由根系从土壤中吸收后再供应地上部分的,因此,土壤缺氮时对地上部分生长的影响就比对根的影响大。
另外,缺氮时地上部分蛋白质合成减少,积累的糖分多,这样对根系供应的糖分也增多,促进了根系的生长,故使根冠比值增大。
7 .种子萌发时,有机物质发生哪些生理生化变化?7 .①淀粉的转化。
淀粉在淀粉酶、麦芽糖酶或淀粉磷酸化酶作用下转变成葡萄糖(或磷酸葡萄糖)。
②脂肪的转化。
脂肪在脂肪酶作用下转变为甘油和脂肪酸,再进一步转化为糖。
③蛋白质的转化。
胚乳或子叶内贮藏的蛋白质在蛋白酶和肽酶的催化下,分解为氨基酸。
④植酸的动员。
植酸在植酸酶的作用下分解为肌醇和磷酸。
8 .生物钟有何特征?8 .①需要光暗交替作为启动信号,一旦节奏启动了,就可在稳恒条件下持续一段时间。
②具有内生的近似昼夜节奏,约为22～28小时。
③生物钟具有自调重拨功能。
若日夜颠倒,则可自行调整,适应于新的环境节奏,另外还可重新拨回。
④生物钟的周期长度对温度钝感。
Q1 0为1 .0～1 .1。
9 .植物极性产生的原因有哪些?9 .植物极性的产生,首先依赖于受精卵的第一次不均等分裂,小细胞形成胚芽,大细胞形成胚柄。
这种形态差异在以后的生长分化中一直保留下去,使植物建立了极性。
另外,生长素在茎中的极性传导也是建立极性的重要原因。
IAA从形态学上端向下端运输,便可诱导生根,而形态学上端长出芽来。
10 .简述植物分化的内部调控机理。
10 .①通过极性来控制分化。
极性产生是分化的第一步,由于极性的存在,保证形态学上端分化出芽,下端分化出根。
②通过激素控制分化。
IAA促进愈伤组织分化出根, CT K促进愈伤组织分化出芽,还有GA和IAA对维管组织分化及胚状体分化都起着启动因子的作用。
③通过基因调控分化。
基因由钝化转为活化状态,可以控制分化的进程,如开花基因活化,可导致成花。
11 .常言道的“根深叶茂”是何道理?11 .所谓“根深叶茂”,有以下理由:①地上部分生长需要的水分和矿物质主要是由根系供给的;另外根系还能合成多种氨基酸、细胞分裂素等供应地上部分。
因此,根系发育得好,对地上部分生长也有利。
②植物地上部分对根的生长也有促进作用,叶片中制造的糖类、生长素、维生素等可以供应根,以利于根的生长。
因此,地上部分长不好,根系也长不好,反之,根系生长不好,地上部分也不可能生长的好,它们是相互依赖相互促进的。
12 .含羞草受震动后叶子下垂的机理是什么?12 .含羞草受震动之后,几秒钟内叶子就会下垂,其机理是,复叶叶柄基部的叶枕中的细胞紧张度发生变化的结果。