植物成花生理(修改)

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(2)控制植物开花三个重要因素:
幼年期、温度高低、日照长短
2.花熟状态: 植物开花之前必须达到的生理状态;
§11-2
(一)发现
春化作用
(1)1918,加斯纳(Gassner), 冬黑麦, 在萌发期或 苗期必须经历一个低温阶段才能开花,而春黑麦则不 需要。 (2)1928年,李森科(Lysenko), 萌动的冬小麦种子 经低温处理后春播,→开花,→春化。
临界暗期:使长日植物开花的最长暗期时数或 短日植物开花最短暗期时数
三、 光周期刺激的感受和传导
1.感受部位:叶片 开花部位是茎尖生长点,-菊花(SDP)
全株LD 不开花
叶片SD, 茎顶端LD, 开花 叶片LD, 茎顶端SD, 不开花
SD, 开花
3.2.1、感受光周期刺激的部位
2.光周期刺激的传导
苍耳嫁接试验-成花素 环割、蒸汽烫伤处理韧皮部,阻止物质运输, 抑制开花。
四、 光周期诱导
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。 ——短日植物苍耳
2.光对暗期中断——决定能否成花 SDP 营养生长 开花 营养生长 营养生长
外壁: 纤维素, 孢粉素,糖蛋白; 内壁: 纤维素、果胶、蛋白质(糖蛋白、酶)
花粉的化学组成
1. 壁物质
外壁: 纤维素, 孢粉素; 内壁: 纤维素, 果胶 蛋白质: (糖蛋白、酶、应变素等)
2. 水分 15%~30% 3. 蛋白质和氨基酸 80多种酶,游离Pro多 4. 碳水化合物和脂肪 5. 植物激素 IAA, GA, CTK, ETH 6. 色素 花色素苷、类胡萝卜素 7. 矿质元素 8. 维生素类
3. 控制花期 ①低温促进花芽分化。 ②利用解除春化控制开花:贮藏洋葱鳞茎,以高
温解除春化,防止开花,增产。
(二)光周期理论的生产应用
1. 育种 同纬度
LDP:春末和夏季开花(小麦); SDP:秋季开花 (菊花) ; (1)人工调节花期 花期不遇 新品种 (2)加速世代繁育:南繁北育
2. 引种 品种光周期的特性是否适合引进地区的日照条件 我国夏季 • SDP(大豆) : • 北方→南方,提前开花,生育期缩短,选晚熟 品种引进; • 南方→北方,延迟开花,生育期延长,选早熟 品种引进。 • LDP(小麦): • 北方→南方,延迟开花,早熟品种; • 南方→北方,晚熟品种。
春化天数(d) 35-45 20-30
春性
5-15
2.水分、氧气和营养(糖分) 3.光照: (1)短日照部分代替春化处理 —冬性禾谷类品种; (2)多数植物春化后还需长日照条件才开花; —二年生的甜菜、天仙子等;
(三). 春化作用的时期、部位和刺激传导
1.时期 (1).种子吸胀后
—1年生植物
(2).幼苗期
—需低温2年生、多年生 植物
2.感受低温的部位
(1)茎尖生长点-温室芹菜实验材料 用橡胶软管缠绕茎尖→低温处理(软管内通冷水) →春化;
栽培在低温下,用橡胶软管缠绕茎尖 →高温处理 (橡胶软管通25℃温水),不能通过春化 (2)幼叶:分生组织
(四). 春化的生理生化基础
1.呼吸作用(末端氧化酶) DNP-抑制春化效果 细胞色素氧化酶→抗坏血酸氧化酶 2.春化诱导基因特异表达 游离AA和可溶性蛋白质增加。 3.核酸含量增加,可溶性RNA及rRNA增加 常温:9SmRNA合成;春化:20SmRNA
3.9 光周期在生产上的应用
• 1) 引种 北半球,引种原则是:
• 短日植物南种北引,生育期延长,宜引早 熟品种;北种南引,生育期缩短,宜引中 迟熟品种。
• 长日植物南种北引,生育期缩短,宜引中 迟熟品种。北种南引,生育期延长,宜引 早熟品种。
3. 维持营养生长 麻类:南种北引,留种地
4. 控制花期


LDP
开花 营养生长 开花 开花
营养生长
开花
Leabharlann Baidu
开花
营养生长
24h
暗期间断实验
光质中红光最有效,蓝光很差;
促进开花效应可被远红光逆转;
• 3.5 暗期的光中断 • 1)暗期对植物成花的作用
• 暗期的光中断试验证明暗期对开花比光期更 重要。暗期长度对于开花起决定作用。 • 科学的定义: • 长日植物应称短夜植物(Short night plants),是指夜长短于临界夜长才能开花的 植物 • 短日植物应称长夜植物(Long night plants), 是指夜长长于临界夜长才能开花的植物。 • 临界夜长是指光暗交替中,长日植物开花的 最长夜长,短日植物开花的最短夜长。
ABC模型的要点:
1、正常花的四轮结构(萼片、花瓣、雄蕊和 心皮)的形成是由A、B、C三类基因决定。
2、每类基因均在相邻的两轮花器官中起作用。 3、任何一类或更多类基因发生突变而丧失功 能,则花的形态将出现异常。
第一轮 萼片:只有A类基因表达, A类基 因抑制C类基因在第1、2轮中的作用 第二轮 花瓣: A类基因和B类基因同时表 达 第三轮 雄蕊: B类基因和C类基因同时表 达 第四轮 心皮:只有C类基因表达, C类基 因抑制A类基因在第3、4轮中的作用
菊花SDP: 遮光 杜鹃LDP: 人工延长光照
§11-4.植物的花芽分化与性别表现
一.花芽分化
(一)、成花决定态: 成花刺激物被运输到茎端分生组织,在 那里发生一系列诱导反应,使分生组织 进入一个相对稳定的状态。
(二) .茎生长点的变化
1.形态变化:生长锥膨大, 然后自基部周围形成球状 突起并逐渐向上部推移, 形成一朵朵小花。 2.生理生化变化:糖、氨
3.碳氮比假说: 植物体内糖分与含氮化合物比值决定开花与否。 C/N比值高时,植株开花; C/N比值低时,植株不开花;
适于长日植物、日中性植物;
不适于短日植物;
六、春化作用和光周期理论在生产的应用
(一)春化作用在生产的应用 1.人工春化,加快成花 育种时利用春化处理,加速冬性作物育种进程。 2.调种引种 北方品种→南方,不能满足低温要求,不开花结 实。
春化作用:低温诱导促使植物开花的作用
• 有春化作用的植物: • 一年生冬性植物,冬小麦,大麦,油菜 等农作物 • 大多数二年生植物胡萝卜、甜菜、芹菜、 天仙子及一些多年生植物如石竹、桂竹 香、牧草、黑麦草。 • 这些植物在通过春化以后还需在长日条 件下才能开花。
脱春化作用:
植物在春化过程结束之前,如将植物放到较高的生 长温度下,低温的效果会被减弱或消除的现象。
暗期中断中红光(R)和远红光(FR)的可逆 效应
2)光期对植物成花的影响 光期可明显 影响开花数和花的质量。
五、光周期诱导开花机理
1.成花素假说 适宜光周期诱导植物体内产生类似激素物质— “成花素”,该物质传递到茎尖端分生组织,引 起开花反应。 成花素由赤霉素、开花素构成活性物质;
2.开花抑制物假说: 植物在非诱导条件下,产生开花抑制物,不开花; 植物在诱导条件下,开花抑制物产生被阻止或降 解,促进开花; 例如: 长日植物天仙子在非诱导条件:去所有叶并供给 植物糖分,开花; -长日条件下短日植物紫苏,一个叶片短日照,不 开花;去除其他叶片则开花;
二、植物对光周期反应的类型
1.长日植物(LDP):在昼夜周期中,日照长度必须长 于一定时数才能开花的植物。如小麦、甜菜、胡萝 卜、油菜、菠菜、天仙子等。
2.短日植物(SDP):在昼夜周期中,日照长度必须短 于一定时数才能开花的植物。如水稻、大豆、苍耳、 烟草、菊花等。 3.日中性植物(DNP) : 在任何长度的日照下均能开 花。如月季、四季豆、番茄等。
(五). 春化作用的机理
前体物 → 中间产物 → 最终产物 (完成春化)
25~40℃高温
低温
低温
分解 去春化作用(解除春化)
§11-3 光周期现象
• 光周期: 在 一天之中,白天和黑夜的相对长度。 • 光周期现象 植物对昼夜长度发生反应的现象
一、光周期发现
1920,加纳和阿拉德研究烟 草变种: •夏季,株高达3~5m时仍不 开花,冬季温室,<lm就开 花。 •夏季缩短日照长度开花; •冬季在温室内延长日照长度 不开花。 ∴短日照是这种烟草开花的关 键条件。
• 3.1.2 Long day plants, LDP(长日植物) 指只有在日长长于临界日长的条件下能才开 花的植物,如小麦、黑麦、天仙子、甜菜、胡 萝卜等。 • 多在春未和夏天开花。
3.1.3 Day-neutral plants, DNP (日中性植物)
• 不存在临界日长,只要温度等其他条件满足, 可在任何日照条件下开花,如番茄、黄瓜、 茄子、四季豆等。 • 值得注意的是许多农作物,经过人们的长期 驯化,变为对日长反应迟钝或日中性植物, 如早稻、春大豆、春、夏玉米和棉花等。
3.1.4 临界日长Critical day (CD)
• 是指昼夜周期中诱导短日植物开花的最长的日长 或诱导长日植物开花的最短日长。不同植物的临 界日长是不同的(表8-5)。
临界日长:能使长日植物开花的最短日照时数 或者能使短日植物开花的最长日照时数。
植物 SDP LDP 苍耳 菠菜
临界日长 (h) 15.5 13
基酸和蛋白质、核酸合成;
三、花形态发生中同源异形基因和ABC模型
1.同源异形:分生组织系列产物中一类成员转变为该 系列中形态或性质不同的另一类成员。 2. 花形态建成 “ABC模型”假说:
第1轮,只有A类表达就导致形成萼片;第2轮,A类和B类同 时表达,则形成花瓣;第3轮,B类和C类同时表达,则形成雄 蕊;第4轮,只有C类表达,则形成心皮。
第十一章、植物的生殖生理
§11-1 幼年期 §11-2 春化作用※ §11-3 光周期现象※
§11-4 植物成花诱导的生理生化基础
§11-5 植物的花芽分化与性别表现
§11-6 受精生理
§11-1 幼年期
1.幼年期:
植物在达到花熟状态之前的生长阶段; (1)特征:
生长快,物质合成快,茎切段易发根;
四、花生长发育所需条件
(一)气象条件
光周期,适宜—雌花, 不适宜—雄花。 低温不利于花器官发育, 昼夜温差大——雌花(黄瓜例外)。
(二)栽培条件
1.水分不足:影响雌、雄蕊分化期 2.肥料养分:氮肥。
3.N多,水分充足—雌花;N少,水分缺乏—雄花。C/N比 低—提高雌花数目
五、植物性别分化
Section 5 受精生理 fertilization
• 5.1 花粉的萌发与花粉管的生长 • 5.1.1 花粉的结构
车前草
蜀葵
罂栗
2.水分 15%~30%
3.蛋白质和氨基酸 80多种酶,游离Pro多
4.碳水化合物
(1)淀粉; (2)蔗糖 ;(3)脂肪;
5.植物激素:IAA, GA, CTK, ETH 6.色素:花色素苷、类胡萝卜素
——高温消除春化的现象(25-40℃) 再春化现象:
去春化的植物再次被低温恢复春化的现象
(二). 春化作用的条件
1. 低温和时间 最有效温度1-7℃;时间为几天或几个月; 植物原产地决定春化的温度; 不同类型小麦通过春化需要的温度及天数
类型
冬性 半冬性
春化温度范围(℃) 0-3 5-8 10-12
3.1 光周期反应的类型
• 光周期反应的三种基本类型:SDP、LDP和 DNP。 • 3.1.1 Short day plants, SDP (短日植 物) 指在只有在日长短于其临界日长的条件 下才能开花的植物,如牵牛、苍耳、紫苏、菊 花、烟草、(秋)大豆、(晚)稻、(秋)玉 米等。 • 秋天日长变短时开花。
7.矿质元素和维生素类
A类基因突变:
第一轮 萼片→心皮 第二轮 花瓣→雄蕊 B类基因突变: 第二轮 花瓣→萼片 第三轮 雄蕊→心皮 C类基因突变: 第三轮 雄蕊→花瓣 第四轮 心皮→萼片
B AP3/PI
AP1/AP2 A
C
AG
D AGL11 E
1
萼片
2
花瓣
3
雄蕊
4
心皮
5
胚珠
二、成花诱导的多因子途径
1.光周期;2.春化作用;3.蔗糖;4.GA;
1.遗传控制:
性染色体、性基因 2.环境条件: 光周期、温周期、营养因素、植物激素
§11-5 受精生理
一. 花粉和柱头活力
(一).花粉的活力 1.相对湿度:干燥(30%-40%) 2.温度:低温(1-5℃) 3.CO2、O2浓度: 适当增加CO2浓度,降低氧有利于贮存。
(二). 花粉的化学组成 1.壁物质
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