专科第八章_植物生长生理

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比值低时,则有利于芽的形成,而抑制根的
分化;反之,当生长素的相对浓度高时,则
有利于根的形成,而抑制芽的分化。 乙烯
对根的形成有促进效应,较高浓度的GA则
抑制根的形成;IAA诱导木质部的分化
蔗糖浓度与木质部和韧皮部的分化有关
8.4 植物的休眠和种子萌发
8.4.1植物的休眠
8.4.2 种子萌发的概念
影响细胞生长的因素:
受核质遗传基因的控制: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:细胞只能 在一定的空间内生长; 受环境因素的制约:水分少,温度低,光照强时, 细胞体积相应变小 受激素的调节:CTK促进细胞横向生长,GA和 IAA影响细胞壁的可塑性,使细胞壁变松驰而促进 细胞伸长,ETH和ABA抑制细胞伸长
4. 光照 对多数农作物的种子来说,萌发不受有无光 照的影响,称为中光种子 有些植物,如莴苣、紫苏、胡萝卜、桦木以 及多种杂草种子,在有光条件下萌发良好,在黑 暗中则不能发芽或发芽不好,称为需光种子
有些植物如葱、韭菜、苋菜、番茄、茄子、 南瓜等,在光下萌发不好,而在黑暗中发芽很好, 称喜暗(或嫌光)种子
8.2.3 细胞分化
分化: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 质的细胞的过程
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、 分泌组织 细胞分化的分子基础是细胞基因表达的
差别
细胞分化的控制因素
1. 极性是细胞分化的前提
极性:细胞(也可指器官和植株)内的一端与另
种子萌发:指种子从吸水到胚根突破种
皮期间所发生的一系列生理生化变化 但在农业生产实践中,种子萌发是指从 播种到幼苗出土之间所发生的一系列生理生 化变化
8.4.2 种子萌发的概念
种子萌发:指种子从吸水到胚根突破种
皮期间所发生的一系列生理生化变化 但在农业生产实践中,种子萌发是指从 播种到幼苗出土之间所发生的一系列生理生 化变化
照射的光谱成分。这一现象与光敏色素有关
8.4.5 种子萌发过程的生理生化变化
1.种子的吸水过程的变化
急剧吸水阶段:就是种子的吸胀阶段,干种
子接触水分后,进行急剧吸水,吸水的动力是衬
质势,当种子吸水饱和后,急剧吸水停止。在这
个阶段,随种子吸水,种子鲜重增加
不管是活种子,死种子,还是休眠种子,都
能够进行急剧吸水.
细胞分裂的控制
1. 细胞分裂面的控制
在分生组织内,细胞分裂的方向,即分裂面
的位置对组织的生长和器官的形态建成十分重要
平周分裂(子细胞间新形成的壁与表面相平行
的细胞分裂)促使植物器官增粗
垂周分裂(垂直于器官表面的细胞分裂)促使 植株长高,叶面扩大,根系扩展
2. 影响细胞分裂的因素
细胞的分裂依赖于DNA、RNA和蛋白
变温比恒温更有利于种子萌发。变温可能有 利于种子中某些基因的活化,有利于发芽抑制物 浓度的降低或清除,有利于种皮胀缩与气体的内 外交换。变温处理还起抗寒锻炼的作用
3. 氧气
种子萌发时呼吸作用旺盛,需足够的氧气
一般作物种子氧浓度需要在10%以上才能正 常萌发,氧浓度在5%以下时,很多作物种子不能 萌发。 含脂肪较多的种子在萌发时需氧更多,如花 生、大豆和棉花等种子。这类种子宜浅播,若播 后遇雨,要及时松土排水,改善土壤的通气条件, 否则会引起烂种.
滞缓吸水阶段:种子吸水达到饱和后,吸水 过程停止,种子水势等于环境水势,种子鲜重趋 于稳定。干重开始降低。对于处于非休眠状态的 种子,原生质中的酶开始活化,质膜和各种细胞 器膜开始恢复正常功能,呼吸增强,代谢加快, 胚的生长开始。呼吸作用由无氧向有氧转化 重新迅速吸水阶段:胚根突破种皮,胚的生 长速度加快,种子又开始迅速吸水。在这个阶段 种子鲜重增加,体积迅速增大,但干重降低。这 种降低一直持续到幼苗具有自养能力为止。 对于死种子和处于休眠状态的种子,将停止 在第二阶段。
一端在形态结构和生理生化上存在差异的现象。
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
荠菜胚的形成
A-B.受精卵第一次不均等 分裂;C-H.胚与胚柄的形 成;I.球状胚; J-K. 球状 胚近胚柄处的胚细胞垂周 分裂,形成心形胚,出现 叶和根的分化,近胚柄侧 形成胚根;L.鱼雷形胚; M.成熟胚,具有子叶、胚 根、胚芽,胚内有维管束
慢”这一生长全过程称为生长大周期
在植物的一生中, 将生长速率与时间 做图,生长曲线是 一个抛物线,将干 物质积累量,株高 或体积与时间做图。 生长曲线是一个S 型曲线,S型生长 曲线可明显的分为 三个部分。 玉米生长曲线
在植物的一生中,生长过程表现为一个
“慢—快---慢”的规律
在缓慢生长期,以促为主,以满足植物 对水肥的需求 在快速生长期,应适当控制,防止徒长 在快速生长末期,延迟衰老
(1) 相互协调
地上部分
糖类、维生素等
地下部分
水、矿物质、少量有 机物、CTK等
(2) 相互制约
主要表现在对水分、营养的争夺
植物正常的生长发育需要根与地上部分 保持一定的比例,也就是均衡生长,这个比 例我们通常用根冠比表示
根系与地上部分干重的比例称为根冠比
根冠比受植物自身发育特性的影响,环 境因素的影响,影响根冠比的环境因素主要 有水分、矿质营养、光照和温度
8.2 细胞的发育
第一节 植物细胞的生长与分化
期: 1. 细胞分裂期 2. 细胞伸长期(扩大期) 3. 细胞分化期
植物的生长发育是以细胞的发育生长为
基础的。细胞发育生长过程可分为三个时
8.2.1 细胞分裂
细胞周期: 通常把细胞从一次分裂结束 至下一次细胞分裂结束所经历的过程称为细 胞周期。
细胞分裂周期分为二个大的阶段: 有丝分裂期:指细胞进行有丝分裂,形 成两个子细胞的时期,包括前期、中期、后 期和末期
分裂间期:分裂期以外的时间称为分裂 间期,包括G1期、S期、G2期
DNA合成前的准备期 IAA和CTK协同作用 CDK(cyclin dependent protein kinase) G1 cyclin
细胞分裂的准备期
受GA促进
细胞周期一般为10~30小时
DNA(DNA synthesis phase) 合成期
8.5 植物的生长
植物生长的周期性: 根、茎、叶、种子和果实等器官以及整 株植物体的生长速率表现出特有的节律; 植株和器官的速率还会随昼夜和季节发 生有规律的变化
8.5.1 植物的生长曲线和生长大周期 植物器官或整株植物的生长速度表现出 “慢一快一慢”的基本规律,即开始时生长 缓慢,以后逐渐加快,达到最高速度后又减 慢以至最后停止 植物体或个别器官所经历的“慢-快-
8.4.3 种子活力
种子生活力:指种子能够萌发的潜在能 力或种胚具有的生命力 种子的寿命:指种子从发育成熟到丧失 生活力所经历的时间 种子活力:是指种子在田间状态(即非 理想状态)下迅速而整齐地萌发并形成健壮 幼苗的能力
8.4.4
影响种子萌发的外界条件
度过休眠并具生活力的种子,在足够的水分、适宜 的温度和充足的氧气条件下就能萌发 1. 水分 水分是种子萌发的第一条件
光线对种子萌发的影响与光的波长有关。例
如,吸水后的莴苣种子的萌发可被560~690nm的
红光促进,最有效促进种子萌发的波长为660nm; 抑制莴苣种子萌发的波长为690~780nm的远红光, 最有效抑制萌发的波长为730nm 对莴苣种子用R(600~660nm)和FR(700~ 750nm)交替照射,且每次照射后取出一部分种子 放在暗处发芽,发现其萌发情况决定于最后一次
8.1.2 分化 从一种同质的细胞类型转变成形态结构 和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程 称为分化。它可在细胞、组织、器官的不同 水平上表现出来。
受精卵细胞 胚 形成层
输导组织
机械组织 保护组织
生长点
叶原基
花原基
8.1.3 发育 在生命周期中,植物的组织、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。 从叶原基的分化到长成一张成熟叶片的过程 是叶的发育;发育的概念是从广义上讲泛指生物 的发生与发展,而狭义的发育概念,通常是指生 物从营养生长向生殖生长的有序变化过程,其中 包括性细胞的出现、受精、胚胎形成以及新的繁 殖器官的产生等。
质等细胞构成物质的定量合成,因此,凡影
响这些物质合成的因素都会影响细胞分裂
如依赖于细胞周期蛋白的蛋白激酶、温 度、营养、蛋白质或核酸合成的抑制剂、植 物激素等都能影响细胞分裂
8.2.2 细胞的伸长
细胞分裂后产生的子细胞,其体积只有 母细胞的一半,必须增大至母细胞那样大小 时才能进行下一次分裂
分生细胞分裂后,距离顶端较近的细胞 保持分裂能力,而距离顶端较远的细胞不再 分裂,转入伸长和扩大阶段。倘若子细胞不 再分裂,其体积可增加几倍,几十倍
多水
(2) 营养状况,根冠比主要受N、P 肥的影响,当N肥供应较多时,叶 片光合产物大多用于合成蛋白质, 用来满足自身生长需要,减少根 系的碳素供应,抑制根的生长, 使根冠比变小。反之,当N肥不足 时,叶片的扩大受到抑制,光合 产物大量供给根系,促进根系生 长,使根冠比变大 磷素促进光合产物运输,而 且根系 对磷素的需求量较大,因 此,当磷素充足时,根冠比较大
春播、夏长、秋收、冬藏; 春播、夏收; 夏播、秋收; 秋播、幼苗(或营养体)越冬、春长和夏收
8.6 植物生长的相关性
植物体是由多器官的构成的统一体,因 此,植物的生长可分解为构成植物的各个器 官的的生长 植物各个器官之间的生长存在着相互依 赖、相互促进、相互抑制的关系,这就是植 物生长的相关性
8.6.1 地上部和地下部的相关
第八章 植物的生长 生理
生物工程学院
本章内容
8.1 生长、分化和发育的概念 8.2 细胞的生长和分化
8.3 植物组织培养
8.4 种子的萌发
8.5 植物的生长
8.6 植物生长的相关性 8.7 外界条件对生长的影响 8.8 光形态建成与光受体 8.9 植物的运动
本章重点
1. 种子萌发时的生理生化变化
2. 植物生长相关性及其应用
3. 影响植物生长的因素
4. 光形态建成
8.1 生长、分化和发育的概念
生物体从发生到死亡所经历的过程称为生 命周期。 生命周期中呈现的个体及其器官的形态结 构的形成过程,称作形态发生或形态建成。 在生命周期中,伴wenku.baidu.com形态建成,植物体发 生着生长、分化和发育等变化。
8.1.1 生长 在生命周期中,生物的细胞、组织和器 官的数目、体积或干重的不可逆增加过程称 为生长。 通过原生质的增加、细胞分裂和细胞体 积的扩大来实现。 营养生长 生殖生长 有限生长 无限生长
8.5.2 生长速率的昼夜周期性
植物的生长按温度的昼夜周期性发生有
规律的变化,称为植物生长的温周期,或植 物生长的昼夜周期性 夏季,植物的生长速率白天较慢,夜晚 较快,冬季相反
8.5.3 营养生长的季节周期性
植物在一年中的生长都会随季节的变化而 呈现一定的周期性,即所谓生长的季节周期性 农作物的生长发育进程:
2. 细胞分化受环境条件诱导 光照、温度、营养、pH、离子和电势等 环境条件以及地球的引力都能影响细胞分化
墨角藻受精卵极性建立的过程 A.未极化的合子; B.极性尚未稳定的合子; C.极化的合子; D.胚胎产生极性而引起不均等的分裂。
3. 植物激素在细胞分化中的作用
细胞分裂素相对浓度高,IAA与KT的
(1)水分
水分过多时,土壤通气状况不好,氧气不足, 抑制根的发育,地上部由于水分供应充足,生长 较好,因此,使根冠比变小 当土壤缺水时,根系吸收的水分,首先满足 自身的需要,很少向上运输,生长受到的影响相 对较小,而地上部分由于水分不足,生长抑制, 因此缺水时,根冠比增大
“水长苗,旱长根”
蹲苗
干旱
吸水后,种子细胞中的原生质胶体由凝胶转变 为溶胶,使细胞器结构恢复,基因活化,转录萌发所 需要的mRNA并合成蛋白质。同时吸水能使种子呼吸 上升,代谢活动加强,让贮藏物质水解成可溶性物质 供胚发育所需要 吸水后种皮膨胀软化,有利于种子内外气体交 换,也有利于胚根、胚芽突破种皮而继续生长
2. 温度 种子的萌发是由一系列酶催化的生化反应引 起的,因而受温度的影响,并有温度三基点。种 子萌发的最适温度是在最短的时间范围内萌发率 最高的温度 一般适宜播种期以稍高于最低温为宜
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