植物生理学：8第八章 植物的生殖生理

第八章植物的生殖生理

讲授内容和目标：

让学生掌握光周期同花诱导之间的关系，了解春化现象。掌握光周期诱导的生理机制。了解光周期现象与春化作用在农业生产上的应用。（因课时限制，从第三节以后的内容以学生自学为主）。

重点介绍植物的光周期反应类型，光周期诱导的生理机理和应用。

学时分配：3学时。

具体内容：

第八章植物的生殖生理同高等动物不同，高等植物的生殖器官——花, 是在植物生长到一定大小之后才形成的，因此我们可以根据花器官的形成与否将植物的生活周期分成截然不同发两个阶段，营养生长阶段和生殖生长阶段。

植物从营养生长向生殖生长过渡必须满足两个条件：

1.植物必须达到花熟状态

2.必须有适宜的环境条件区分的标志是第一朵花的形成（或花芽分化）。

花熟状态（ripeness to flower）：

指植物体能够感受适宜的环境条件而开花时必须具备的生理状态。

幼年期（juvenility）：

植物在达到花熟状态之前的时期叫幼年期。只有度过了幼年期，达到花熟状态的植株，在适宜的环境条件诱导下会开花结果，从营养生长进入生殖生长时期。

●开花包括两个过程：

花诱导（floral induction）和花器官的分化(floral development)。

●花诱导（floral induction）：

在花芽分化之前，适宜开花的环境条件作用于植物体，而引起的一系列同开花有关的生理变化。

花器官的形成是指在植物在完成花诱导之后花芽的分化过程。

植物体只有完成了花诱导，才能形成花芽、开花、结果并形成种子，完成整个生活史。第一节光周期与花诱导

一.光周期和光周期现象

1.光周期现象的发现

1920年在美国农业部马里兰州贝尔茨维尔的一个育种站的实验室内，两位科学家W. W. Garner 和H. A. Allard 发现：

美洲烟草（Nicotiana tabcum cv Maryland Mammoth）在夏天的大田里生长到3~5m 也不会开花，但是在冬天的温室里长到不足1米就大量开花了。

另外他们还注意到大豆，不管在春季什么时间播种，都会在夏季中期的某个相同的时期开花。即在早春播种的生长的很高大的植株与在夏初播种的较小的植株同时开花。

很显然：

在冬天的温室内有某种因素导致了烟草的开花。

在夏天的时候有某种因素导致了大豆的开花。日照长度。会不会是日照长度引起了烟

草的开花呢？

最初看来可能性非常小，但是实验结果出乎他们的预料。

在夏天当日照长度短于某一特定日长时，烟草开花了。

同样当日照长度短于另一特定日长时大豆也开花了。

光周期：白天和黑夜的相对长度。

光周期现象：

植物对白天和黑夜相对长度的反应叫做光周期现象。

2.植物的光周期反应类型●长日植物（long day plant, LDP）:

只有在日照长度长于某一特定日长时才能开花的植物叫长日植物。

菠菜、小麦、水稻等

●短日植物（short day plant,SDP）：

只有在日照长度短于某一特定日长时才能开花的植物叫短日植物。

如：大豆、烟草、菊花，牵牛花等

●日中性植物（day-neutral plant）：

在任何日照条件下都能开花的植物叫做日中性植物。

如：月季花、番茄等●临界日长：

使长日植物开花的最短日照长度或使短日植物开花的最长的日照长度。

很明显日中性植物没有临界日长。不同的植物临界日长不同。

长日植物的临界日长不一定大于短日植物的临界日长。因此，长日植物和短日植物的区别不在于引起开花的绝对日长是多少，而在于植物是在长日条件还是短日条件下开花。

●长日照条件：

指日照长度长于临界日长的日照条件。

●短日照条件：

指日照长度短于临界日长的日照条件。

在自然条件下，昼夜总是以24小时为周期交替出现的，因此同临界日长相对应的还有

临界夜长（critical dark period）:

指使短日植物开花的最小的暗期长度或使长日植物开花的最大暗期长度。

短日植物：夜长大于临界夜长才能开花。

长日植物：夜长小于临界夜长才能开花。

由于长夜诱导短日植物开花，短夜诱导长日植物开花，所以人们把短日植物称为长夜植物，长日植物称为短夜植物。

●长日植物——短夜植物

●短日植物——长夜植物

●日中性植物

●短-长日植物

●长-短日植物

●中日性植物

二.光周期刺激的感受和传导

经过适宜的光周期诱导后，植物分化出来了花原基，那么植物感受光周期诱导的部位是那里呢？

植物感受光周期部位的实验：●1.植物感受光周期的部位

结果：

A.长日照不开花

B. 短日照开花说明菊花是短日植物。

C.叶片短日照开花

D.茎芽短日照不开花

说明只有叶片在短日照条件下才可以开花。

植物感受光周期的部位是——叶片。

●2.光周期刺激的传导

植物光周期的感受部位是叶片，而开花发生在茎尖，因此推测可能存在一种开花刺激物从叶片传递到芽引起花芽的分化。

这就存在着开花刺激物的传导问题。

如何研究？

苍耳的嫁接实验：实验结果表明：

植株之间确有开花刺激物通过嫁接可以在植株之间进行传递。

人们把这种在短日照条件下产生的促进植物开花的物质叫做开花素（anthesin）

三.光周期诱导

1.最小诱导周期数

植物在适宜的日照条件下可以开花，植物需要在适宜的日照条件下停留多久才能开花？

研究表明，当我们把植物用适宜的光周期处理一定时间后，植物可以在任何光周期下开花。

适宜的光周期所引起的刺激开花的效果可以保留下来，这个现象叫光周期效应。

●光周期诱导（photoperiodic induction）：我们把让植物能够发生光周期效应的光周期处理叫做光周期诱导。

●光周期诱导的时间长度一般是以诱导周期数表示，一昼夜为一个诱导周期。

●最小诱导周期数：

植物达到开花所需要的最小的适宜的光周期数。

各种植物的最小诱导周期数：

苍耳 1

大豆 2

胡萝卜15~20

植物的最小诱导周期数随着植物的年龄、温度、光照强度的不同有变化。

四.光强和暗期间断

●1.光强

同光合作用相比，光周期诱导所要求的光照强度是很低的。

一般大约在50~100lx左右。比较敏感的植物，如水稻，夜间补充8~10lx的光照就有反应。

●2.暗期间断现象

在自然条件下，由于每天只有24小时，因此植物的临界日长和临界夜长是一一对应的：