植物生理学-- 植物的生殖生理1

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
花器官的形成 — 决定花器官的数量 和质量。
一、春化作用 (一)春化作用的概念及类型
春化作用(vernalization) :低温促进 植物开花的作用。
大多数植物(如芹菜、胡萝卜、白菜、 天仙子、冬小麦、冬黑麦等)低温是花诱 导的必需条件。我国北方农民采用的‘闷 麦法’ 、‘九七麦’就是利用这个原理。
3、光质—红光对花诱导最有效
四 临界暗期与暗期间断
试验证明,植物开花决定于暗期 的长度而不是光期的长度。
临界暗期:指昼夜周期中LDP能 够开花的最长暗期长度或SDP开花所 需的最短暗期长度。
SDP实际上是长夜植物,LDP是 短夜植物。
SDP的习性
营养生长
开花 营养生长 营养生长 营养生长
开花
光的状况
SDP:指在昼夜周期中日照长度必 须短于一定时数(临界日长)才能开花 的植物。
适当地缩短光照或延长黑暗可提早 开花。如:大豆、菊花、晚稻、苍耳、 高粱、日本牵牛、美洲烟草、紫苏、黄 麻、大麻等。
(菊花是需春 化的SDP)
2、长日植物(long-day plant,LDP)
LDP:指在昼夜周期中日照长度必须 长于一定时数(临界日长)才能开花的植 物。
植物对低温的要求有两种类型:
1、相对低温型:低温处理促进植物开花, 如冬性一年生植物,种子吸涨后即可感受低 温通过春化作用(幼苗期甚至大苗期亦可), 又称为萌动种子低温春化型。
2、绝对低温型:若不经低温处理,植物 绝对不能开花。一般二年生植物和多年生 植物属此类。这类植物通常营养体达到一 定大小时才能感受低温。又称为绿体植株 低温春化型。
后来研究发现美洲烟 草是否开花与日照长 度(光周期)有关,美 洲烟草只有在日照长 度<14h时方开花,这 导致光周期现象的发 现。他们提出花诱导 决定于日照长度的理 论
美洲烟草在冬天(短日 照:左)和夏天(长日 照:右)生长情况
二 光周期的反应类型
1、短日植物(short-day plant,SDP)
(2)LDP本身具有开花素,SDP本 身具有GA;LD条件可诱导GA的形成, SD条件可诱导开花素的形成。
(3)DNP具有GA和开花素,任何 条件都可开花。
短日照
长日照
SDP GA + 开花素 LDP O + 开花素 DNP GA + 开花素
GA + O GA + 开花素 GA + 开花素
如甘蔗只有在一定长度的日照条件下 (11.5~12.5h)才能开花,称中日性植 物(IDP)。
不同植物开花所需的临界日长不同
植物名称 临界日长/h
SDP
菊花
15
苍耳
15.5
大豆
Mandarin 17 (早熟种)
Peking 15 (中熟种)
Biloxi 13~14 (晚熟种)
植物名称 临界日长/h
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 春性
春化温度 0-3 3-6 8-15
天数 40-45 10-15 5-8
分布 华北 黄河流域
华南、东 北
从种植到开花的天数/d
各类植物通过春化时要求低温持续的 时间不同,在一定时间内,春化的效应 随低温处理时间的延长而增加。
10 20 30 40 50 冷处理的持续时间/d
3) 短日植物的临界日长不一定短于长日植物的临 界日长。
如短日植物美洲烟草
临界日长 14h
长日植物天仙子
临界日长 8.5h
4) 短日植物并非日照越短越好,日照太短会影响 光合产物积累,影响开花的质量和数量。
5) 光周期的临界日长的长短还受温度影响
三 光周期的诱导
光周期诱导(photoperiodic induction): 适宜的光周期处理促使植物开花的现象。
五 光敏色素与成花诱导
光敏色素控制植物开花取决于Pfr/Pr 的相对比值,而不取决于其绝对量。
对SDP而言,开花需要较低的Pfr/Pr 比值,在光期结束时, Pfr占优势,进入 暗期时, Pfr暗逆转或降解,当Pfr/Pr比值 降到低于临界值时,促进SDP开花。
对LDP而言,开花需要较高的Pfr/Pr 比值,暗期过长则抑制开花。
菊花(SDP)
全株LD 不开花
全株SD 开花
叶片SD,
叶片LD,
茎顶端LD,开 茎顶端SD,

不开花
叶片感受光周期后如何引起茎尖端的生 长点成花呢?
适宜光周期
叶中与成花有 新的mRNA
关 基 因活 化
活化
特殊酶形成 开花刺激物形成 茎端开花
2、开花刺激物的传导—嫁接
韧皮部运输
七 温度和光周期的关系
1、时期
大多数植物在种子吸胀后即可接受 低温诱导,在种子萌发和苗期均可进行。 而有些植物(胡萝卜、月见草等)只有绿 苗达到一定大小才能通过春化。
2、部位
感受低温的部位:茎尖端的生长点, 也有人认为凡是具有分裂能力的细胞都可 以感受春化刺激
3、刺激传导
许多实验证明,在春 化过程中形成一种刺激物 质——春化素,但至今尚 未分离出这种物质。
冬黑麦种子低温处理时间对开花的影响
去春化作用:在春化过程结束之前, 如置入高温条件下,春化效果消失的现象。 去春化的有效温度一般为25~40℃。重返 低温,可再度春化。
2、需要充足的氧气、适量的水分和 作为呼吸底物的糖分
3、光照 充足的阳光可缩短幼年期, 有利贮备充足的营养。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(三)时期、部位和刺激传导
温度不但影响光周期通过的迟早, 还改变植物对光周期的要求。
SDP,低温处理可使其在长日条件 下开花。豌豆、黑麦等在较低的夜温下 失去对日照长度的敏感性而呈现日中性 植物的特性。
八 光周期诱导开花的机理
1、柴拉轩Chailakhyan的成花素假说 适宜的光周期诱导下,叶片产生开 花刺激物 — 成花素。 (1)成花素由形成茎所必需的GA和 形成花所必需 的开花素两种活性物质组 成。一株植物必须先成茎后开花,故植 物体内有GA和开花素才能成花。
5、GA含量增加
一些需春化的植物(如天仙子、 白菜、胡萝卜等)未经低温处理,若 施用GA也能开花。
GA以某种方式代替低温的作用。
GA处理
春化处理
茎先伸长,后 花芽的形成与茎的伸
花芽形成
长几乎同时出现
10 μg GA/d 处理4周
对照
低温处 理6周
GA对胡萝 卜开花的 影响
第三节 光周期现象
一 光周期的发现 光周期( photoperiod):一天之中白天和 黑夜的相对长度。
用红光间断暗期, Pfr水平提高, Pr水平下降, Pfr / Pr比值升高,SDP开 花受到抑制,LDP开花受到促进。
SDP开花要求的是暗期前期的“高 Pfr反应”和后期的“低Pfr反应”。LDP 开花要求的是暗期前期的“低Pfr反应” 和后期的“高Pfr反应”。
六 光周期刺激的感受和传导 1、感受光周期的部位—叶片
SDP苍耳的临界日长是15.5h, LDP天 仙子的临界日长是11h。
将SDP苍耳和LDP天仙子放置在14h 日照长度下,是否都能开花?
相 对
短日植物 苍耳

花 反
临界日长

15.5h
6 12 18 24
每天光期长度 ( h)
长日植物 相 天仙子
对 开 花 临界日长 反 11h 应
6 12 18 24
光周期诱导后的植物即使处于不适宜的 光周期下仍可以保持刺激的效果的现象称为 光周期效应。
在光周期诱导中三 个最主要的因素是:临 界日长、诱导周期数、 光的性质
1、诱导周期数——植物达到开花 适宜的光周期数
如:苍耳 1个光周期; 大豆 3个; 菊花12个;甜菜15-20个。
2、光强
光周期诱导的光强很微弱,50~100lx。
有些植物的春化素可 通过嫁接传导,如天仙 子 ;而 有些植物的春化 素不能传导,如菊花。
(四)春化过程中的生理生化变化
1、呼吸速率增强 2、核酸代谢加速 在春化过程中核酸(特别是RNA)含量增 加,而且RNA性质有所变化。 3、蛋白质代谢 可溶性蛋白及游离氨基酸(尤其是脯氨酸) 含量增加。 4、改变基因表达,导致DNA去甲基化。
LDP
天仙子 11.5
小麦 >12
燕麦
9
拟南芥 13
陈老师温馨提示应注意的几个问题:
1) 所谓长日植物、短日植物有相对和绝对之分(专 性和兼性),对于栽培作物而言,由于长期的人 工驯化与引种,对光周期反应不很敏感。
2) 同一植物的不同品种对日照的要求不同,如短 日植物玉米,越向北的品种对短日的要求越敏 感。
第十章 植物的生殖生理
第一节 幼年期与花熟状态 第二节 春化作用 第三节 光周期现象 第四节 花器官形成及其生理 第五节 受精生理
高等植物的一生都要经过种子萌发——幼苗——成 体——开花——结实——种子形成各个阶段。
但植物并非在任何情况下都能开花。植物要开花,首 先自己要度过幼年期-进入“感受态(competent)” 或“花熟状态” (ripeness to flower state) 。经合适 的外界条件诱导后,植物的茎顶端分生组织才有可能分 化成花。
适当延长日照长度可促进开花。如:小 麦、黑麦、大麦、油菜、菠菜、天仙子、 胡萝卜、芹菜、洋葱等
3、日中性植物(day-neutral plant,DNP)
DNP:指在任何日照条件下都能开花 的植物。
如:番茄、黄瓜、茄子、四季豆、 辣椒、四季花卉等。
临界日长( critical daylength):诱 导SDP开花所需的最长日照时数,或诱 导LDP开花所需的最短日照时数。
LDP 南方 北方 发育提前,应选晚熟品种
②育种:利用人工光照,可以调节开花期,使父母本花期相遇,便于杂交授粉。
③控制花期:在花卉栽培中,可用缩短或延长光照时数,来控制开花时期,使它们 在需要的时节开花。
④调节营养生长和生殖生长
当太阳直射赤道时(3月21日,9月23日),全纬度 昼夜平分(日照长度都一样),自3月21日到9月 23日前,由于太阳直射北半球,因此纬度越往北 日照时间越长(6月22日太阳直射北回归线,北半 球日照时间达到最大值,夏至日),自9月22日到 次年3月21日前,由于太阳直射南半球,因此纬度 越往南日照时间越长(12月22日太阳直射南回 归线,南半球日照时间达到最大值,冬至日)
纬度愈高的地区(北方),夏季昼长,夜愈短;

日长,短 某地 日长,长 北

开花早
开花迟
SDP


开花迟
LDP

开花早
光周期现象的应用
①异地引种:要考虑两地的日照时数是否一致及作物对光周期的要求如:
北方 南方 发育提前,应选晚熟品种
SDP 南方 北方 发育推迟,应选早熟品种
北方 南方 发育推迟,应选早熟品种
光周期现象(photoperiodism):植物对 白天和黑夜相对长度的反应。
1920年,美国科学家加纳Garner和阿拉 德Allard发现光周期影响植物的开花。
1920年,美国Garner WW;Allard,HA发现 美洲烟草(maryland mammoth)在华盛顿附 近的夏季长日下不开 花,而在冬天温室中 却开花。


临界暗期 闪光
间断白昼
LDP的习性 开花
营养生长 开花 开花 开花 营养生长
暗期间断的效果取决于最后一次照 射的是红光还是远红光。
对SDP而言,红光阻止开花,远红 光促进开花;
对LDP而言,红光促进开花,远红 光阻止开花。
红光-远红光可逆反应的存在,表 明光敏色素系统参与了成花诱导过程。
光周期现象的应用
在植物生活周期中,从营养生长转变为生殖生长最 明显的标志是花芽分化(即花原基产生)。
花的发育是一个非常复杂的过程,除形态上的巨大变 化外,植体内还发生一系列复杂的生理生化变化。
成花过程包括三个阶段:
成花诱导:感受某些环境刺激,诱 导植物从营养生长转向生殖生长 — 决定 花芽分化的可能性。
成花启动:分生组织经过一系列变 化分化成形态上可辨认的花原基。
每天光期长度 ( h)
相 对
日中性植物




6 12 18 24 每天光期长度 ( h)
有些植物花诱导和花形成要求不同 的日照长度,称双重日长类型。
如大叶落地生根、芦荟等,花诱导 需要LD,花器官形成则需要SD,称为长 短日植物(LSDP)。
如风铃草、白三叶草 等,花诱导需 要SD,花器官形成则需要LD,称为短长 日植物(SLDP)。
(二)春化作用的条件
1、低温和时间
各种植物春化所要求的温度不同,有效 温度界与0~10 ℃,最有效的春化温度是1~ 7℃。
一般低于生长的最适温度对成花就具有 诱导作用。但植物原产地不同,通过春化所 需的温度也不同。一般冬性越强,要求的春 化温度越低,春化时间也越长。
根据原产地不同,将小麦分为三种类 型:冬性、半冬性和春性
相关文档
最新文档