植物生理学课件植物的生长和分化2

麦芽 糖酶
淀粉→蓝糊精→红糊精→无色糊精→麦芽糖 → 葡萄糖
加碘 兰色 兰
红
无
2. 脂肪的转变 油料作物的种子（如花生）在萌发时
脂肪
TCA cycle 甘油→磷酸甘油→DHAP→EMP途径
TCA cycle 脂肪酸β氧化 乙酰CoA
乙醛酸循环→ 蔗糖
3. 蛋白质的转变 贮存蛋白→AA→酰胺＋ α-酮酸→运到新合成的器官 →AA →新蛋白质
3．水分：水分的充足与亏缺直接影响营养器官的
生长
4．矿质元素：控制氮肥用量可调节各种器官生长
平衡。
5．植物激素：GA促进茎的伸长。 6．机械刺激：机械震动和弯曲可使乙烯↑，ABA↑，
GA↓，生长受抑制，植株矮化。
CW以微纤丝为骨架，交织成网状，网眼中充满 水、半纤维素和果胶质
当细胞伸长时，CW的微纤丝连结的交织点断开， 使CW松驰，塑性增加，同时新的纤维素分子加入 其间，导致伸长。
（三）生长素的酸-生长假说
把生长素诱导细胞壁酸化并使其可塑性 增大而导致细胞伸长的理论，称为酸-生 长假说。
（四）细胞伸长和植物激素
一、营养器官的生长特性 （一）茎的生长
茎细胞的来源：
顶端分生组织，近顶端分生组织
1.生长大周期：
指整个生长过程中，生长速率表现出慢-快-慢的规律。 （1）停滞期：细胞分裂，原生质积累阶段，生长缓慢。 （2）对数生长期：
细胞体积增大，物质积累丰富、细胞多、生长快 （3）直线生长期：生长最快 （4）衰老期：细胞成熟且走向衰老
（三）叶生长特性
叶细胞的来源：茎细胞分化而来。 生长模式：均匀生长和不均匀生长。 再生能力
均匀生长
不均匀生长
（四）根和地上部分的相关性：
1．相互促进：
（1）根为地上部分提供水分、矿质，氨基酸、激素等。 （2）地上部分为根提供糖分，vit等物质。
2．相互抑制：
根冠比：根（干鲜）重/地上部分（干鲜）重
2.特点
⑴取材少，培养材料经济。 ⑵人为控制培养条件，不受自然条件影响。 ⑶生长周期短，繁殖率高。 ⑷管理方便，利于自动化控制。
3. 培养基的成份：
大量元素、微量元素、糖、有机附加物、 激素
4. 概念：
外植体：从植株上取下的一块组织或一团 细胞。
脱分化：已经分化的细胞，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，这个过程称为脱化。
细胞分裂周期的调控
（二）细胞分裂过程中的生理生化变化：
核酸含量
呼吸速率
洋葱根尖 分生组织 每个细胞 的 DNA 含量（引 自曾广文 等， 2000）
（三）激素与细胞分裂 生长素：影响分裂间期DNA的合成。 CK：诱导某些特殊Pr合成，引起细胞分裂 GA：促进G1期DNA合成，缩短细胞周期 多胺：促G1后期DNA合成和细胞分裂。
部基因,在适宜的条件下可以发育成完整植物植株 ，这个性质叫细胞全能性。 细胞全能性是细胞分化的基础，
细胞分化是细胞全能性的具体体现。
2.极性
是植物分化的一个基本现象，通常是指在器官、 组织甚至细胞中在不同的轴向上存在某种形态结构 和生理生化上的梯度差异。
极性造成不均等分裂。
⒊影响分化的条件 ⑴糖 低糖浓度时，形成木质部。 高糖浓度时，形成韧皮部。 糖质量浓度在中等水平时（25~35g/L）， 形成形成层、木质部、韧皮部。 ⑵光 黄化幼苗的组织分化很差。 ⑶ 植物激素 细胞分裂素/生长素 高：枝条； 低：根； 中等：不分化
最适 15-31 19-27 30-37
度 最高 30-43 30-40 40-42
8-10 10-13 10-19
32-35 25-32 30-40
40-44 38-40 45-50
（4）光(Light): 需光种子：如莴苣，烟草，拟南芥等。 需暗种子：西瓜属，黑种草属。 红光(680nm)、远红光（730nm)
⑵ 呼吸作用的变化和酶的形成 呼吸作用： 萌发初期，放CO2>吸入O2量，以无氧呼吸为主。 萌发后期：放CO2<吸入O2量，以有氧呼吸为主。 酶的形成： （1）由束缚态酶释放，或由钝化酶活化而来 （2）重新经转录、翻译合成
⑶ 有机物的转变：
（三）主要有机物的变化 1. 淀粉的转变
淀粉酶[-amylase(糊精);-amylase(麦芽糖)]
4. 酶的形成 – 原来束缚态的酶→游离态的酶，如支链淀粉葡萄 糖苷酶。
– 新合成，如α-淀粉酶(贮藏mRNA 和新转录 mRNA)
5. 激素的变化 – 束缚态→游离态 – 新合成
CO2
蔗糖
CO2
图10-4 萌发种子中物质的转化
3、种子的寿命
①定义：指从种子采收到失去发芽力的时间。
②顽拗性种子:寿命短，不耐脱水干燥，不 耐零下低温，如荔枝，龙眼，椰子，芒果等。
株 160
高 120
(cm) 80
40
0
生 6.0
长 4.0
速 2.0
度
0
(cm·d-1) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
种植后时间（d）
图10-8 玉米株高生长曲线
2.顶端优势
定义：顶端在生长上占有优势的现象。 例子：主茎、顶芽完全或部分抑制侧芽生长。 抑制物来源：茎中产生的生长素
二、影响营养器官生长的条件
1.温度：
（1）三基点：最低，最适，最高温度。 （2）协调的最适温度：指比生长的最适温度略
低的温度。 （3）生长的温周期现象：植物对昼夜温度周期
性变化的反应。
2.光照对植物生长的影响 ⒈间接影响：即为光合作用对生长的影响。 ⒉直接影响：指光对植物形态建成的作用。
①影响种子萌发。 ②黄化苗的转绿。 ③控制植物的形态: 叶的厚度和大小,茎的高矮, 分枝的多少、长度、根冠比等。 ④光抑制茎的生长，光抑制多种作物根的生长 ⑤日照时数影响植物生长与休眠。 ⑥与植物的运动有关。
②使细胞质转变为溶胶状态，加强代谢，胚 乳储藏物质在酶的作用下转为可溶，供幼小 器官生长用；
③促进可溶性物质运输到幼芽、幼根，形成 结构有机物
（3）温度(Temperature)： 温度三基点
表 8-2
作物种类
小麦 大麦 水稻 玉米 棉花 甜瓜
几种主要农作物种子萌发的温度范围
温 最低 3-5 3-5 10-12
在组培中，加入生长素和细胞分裂素， 可以诱导愈伤组织分化出木质部。
四、组织培养
❖ 是指在无菌条件下，分离并在培养基中
培养离体植物组织（器官或细胞）的技术。
❖ 组织培养的理论基础是植物细胞具有全 能性。
1. 优点
⑴ 可研究外植体在不受植物体其它部分干扰下的生 长和分化规律。 ⑵可用各种培养条件影响它们的生长和分化，以解 决理论上和生产上的问题。
再分化：由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，称为再 分化。
胚状体：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。又称体细胞胚 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。
► 培养条件： （1）完全无菌：材料、培养基 （2）培养基成分：
A、无机物：无机盐类 B、C源：以蔗糖为主，带用浓度2-4% C、vit：不同材料对vit种类、数量要求不同。 D、生长调节剂：必须是人工合成、稳定、耐热物质 E、有机附加物：非必需物质 （3）温度：25-27℃ （4）光：依不同培养而定。
植物体 分离 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化
生长点 生长
IAA和GA:促进细胞伸长 TBA：抑制细胞伸长 CTK和乙烯：促进细胞扩大
三、细胞分化的生理
细胞分化（cell differentiation）： 形成不同形态和不同功能细胞的过程。
分化过程： 受精卵→胚→根、茎、叶、花、果实、种子。 分化的基础：植物细胞全能性 分化的控制因素：极性
1.细胞全能性 是指任何一个有核的植物细胞，都具备母体的全
“根深叶茂” “本固枝荣”
A 水分 土壤缺水，R/T ；水分充足，R/T
B 矿物质 N多，R/T ；缺N，R/T P、K充足， R/T
C 温度 较低温度时，R/T D 光强 强光照，加速蒸腾，地上部生长受 抑制，R/T
在农业生产上，可用水肥措施、修剪、生 长调节剂等来调控作物的根冠比，促进收获 器官的生长。
③影响种子寿命的因素
种子寿命的长短主要是由遗传基因决定的，但也受 环境因素、贮藏条件等的影响。
当前检查种子生活力采用的方法有三类：
利用组织还原力、利用原生质的着色能力、利用细 胞质中的荧光物质
第二节 细胞的生长和分化
定义：
生长(Growth)
在发育过程中，细胞、器官或有机体的数目、 大小及重量的不可逆的增加。
（二）根的生长
同样具有生长大周期，也具有顶端优势。 茎产生的IAA向TK/IAA高水平时抑制根的 发育，于是距主根尖越近的侧根越不易发育，离主根尖越 远，越易发育。形成了根的顶端优势。 ABA抑制侧根形成，乙烯则促进侧根形成。
茎 根 植株
花粉粒培 养
花粉囊
多核的花 粉 原胚
花蕾
花粉囊
花药培养
花粉粒胚 胎发生
图19.4
胚胎 花粉粒培养可以使配偶体的生长恢复为孢子体的生长,生长出单倍
5.应用
应用：药用植物培养、快繁脱毒、基因 工程、细胞杂交等。
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第三节程序性细胞死亡（PCD）
一、程序性细胞死亡发生的种类 1.植物体发育过程中必不可少的部分 2.植物体对外界环境的反应
表9-1 交替暴露在红光 (R)和远红光(FR)下莴苣种子萌发情况
光处理
R R-FR R-FR-R
萌发率（%）
70 6 74
光处理
萌发率（%）