成熟和衰老生理归纳.ppt
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第十章 植物的成熟和衰老
生理
Chapter10 Plant Maturation Senescence Physiology
演示课件
§1 成熟生理
一. 种子成熟过程中的生理生化变化 二. 果实成熟过程中的生理生化变化
演示课件
一. 种子成熟过程中的生理生化变化
1. 贮藏物质的变化
（1）糖类 淀粉种子，可溶性糖→淀粉 （2）脂肪 油料种子
①糖类→脂肪 ②游离脂肪酸→脂肪, 酸价(中和1克油脂中游 离脂肪酸所需KOH的毫克数)降低。 ③饱和脂肪酸→不饱和脂肪酸, 碘价(指100克 油脂所能吸收碘的克数)升高。 （3）蛋白质 AA或酰胺→蛋白质 （4）非丁 Ca、Mg、Pi +演示肌课件醇→非丁(植酸钙镁).
水稻
演示课件
油菜
演示课件
演示课件
二、影响种子成熟的外界条件
1、光照 2、温度 3、空气相对湿度 4、土壤含水量 5、矿质营养
演示课件
三. 果实成熟过程中的生理生化变化
1. 呼吸作用的变化
呼吸跃变
跃变型果实
演示课件
2. 有机物质的转化
（1）糖类物质转化——甜味增加 淀粉→可溶性糖
（2）有机酸类转化——酸味减少
糖
有机酸
CO2 + H2O
演示课件
四、植物衰老的机理 1、营养与衰老
营养撤退学说：一稔植物开花结实后 通常导致营养体的营养撤退，营养大量 流入果实及籽粒中，营养的撤退导致营 养体的迅速衰老。许多试验表明，若摘 除花果，可延迟叶片和整株的衰退老。
演示课件
2、核酸与衰老 （1）差误理论：由于分子基因器在蛋白质
合成过程中引起差误积累所造成的。差 误是由于DNA的裂痕或缺损导致错误的 转录、翻译造成的。当错误积累到某一 阈值时，机能失常，出现衰老、死亡。 （2）核酸的降解：RNA酶的活性上升， 分解加速，从而影响蛋白质的生物合成 能力。
②非酶类的活性氧清除剂（抗氧化剂）
❖天然: 还原型谷胱甘肽GSH)、类胡萝 卜素、Cyt f、Fd、甘露醇、VE , VC ❖人工: 如, 苯甲酸钠
（3）自由基的产生 高能辐射及光分解、共价键的断裂、 单电子的氧化还原反应、逆境都能引 起自由基的产生。
演示课件
（4）自由基产生的伤害
① 自由基对核酸的损伤 剪切和降解大分子量DNA
①物种延续：一、二年生，物质营养 器官→生殖器官 避开严冬不利条件
②内部机能调节：多年生，叶子衰老 脱落之前，物质→茎,芽,根
③ 生态适应
一、二年生, 基部叶片受光不 足, 顺序衰老，有利于植物保存营养 物质，某些不良因素，早衰，减产。
演示课件
三、衰老时的生理生化变化
1. 光合速率下降
叶绿体结构破坏
演示课件
（2）自由基的清除系统 ①细胞保护酶系统：超氧化物歧化酶
（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧 化氢酶（CAT）。
SOD主要功能：清除O2— • ，
2O2— •+2H+ → O2+H2O2 104倍
H2O2 + H2O2 C→AT 2H2O +O2 H2O2+R(OH)2演P示→O课D件 2H2O+RO2
1. 可溶性糖 2. 淀粉 3. 千粒重 4. 含N物质 5. 粗脂肪
2. 种子成熟过程中其他生理变化
(1) 呼吸速率 干物质积累迅速时， 呼吸亦高，种子接近成熟时逐渐降低。 (2)内源激素 CTK, GA, IAA
演示课件
水稻
呼 吸 速 率
演示课件
小麦
玉米素（o）、GA(Δ)、IAA(□)
虚线: 千粒重
演示课件
3. 内源激素的变化
IAA, GA, CTK下降， ETH, ABA升高
演示课件
➢果实成熟的分子生物学进展 果实成熟包含着复杂的生理生化变化，正被众多的植
物生理生化学家和分子生物学家所重视。研究表明，果 实成熟是分化基因表达的结果。
果实成熟过程中mRNA和蛋白质合成发生变化。例如 番茄在成熟期有一组编码6种主要蛋白质的mRNA含量下 降；另一组编码4～8种蛋白质的mRNA含量增加，其中 包括多聚半乳糖醛酸酶(PG)的mRNA。这些mRNA涉及 到色素的生物合成、乙烯的合成和细胞壁代谢。而编码 叶绿体的多种酶的mRNA数量减少。
演示课件
3、自由基与衰老
（1）自由基：指具有不配对电子的原子、 原子团、分子或离子。
种类 无机氧自由基，如O2-．、OH· 有机氧自由基，如ROO ·、RO ·
特点
❖不稳定，寿命短； ❖化学性质活泼，氧化能力强； ❖能持续进行链式反应。
演示课件
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH— + • OH
❖叶绿体、线粒体、细胞核等，膜结 构衰退、破裂甚至解体，丧失功能, 衰老解体。
❖ 选择透性功能丧失，透性加大，膜 脂过氧化加剧，膜结构逐步解体。
演示课件
6. 植物内源激素的变化 ❖ IAA, GA, CTK含量逐步下降 ❖ ABA, ETH含量逐步增加 ❖ 死亡激素茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯
(MJ)含量也增加。
叶绿素含量下降，失绿变黄 Rubisco分解 光合电子传递与光合磷酸化 受阻
2. 呼吸速率下降 较光合下降慢
3. 蛋白质含量下降 合成减弱，分解加快
4. 核酸的含量下降 RNA 、DNA RNA合成降低, 分解加快。
演示课件
5. 生物膜结构变化 ❖ 膜脂的脂肪酸饱和程度逐渐增高， 液晶态→凝固态，失去弹性。
演示课件
图 转反义ACC合成酶基因的番茄(左)和其亲本(右) 同时采摘并贮藏相同时间
演示课件
第二节 植物的衰老
Section2 Senescence of Plants
一、植物衰老的类型（Types）
四种类型
整体衰老 地上部衰老，多年生草本 脱落衰老（落叶衰老） 渐进衰老（顺序衰老）
演示课件
二、衰老的生物学意义
K+、Ca2+ 盐
（3）单宁物质转化——涩味消失 单宁→氧化成过氧化物或凝结成不溶性物苹果…乙酸丁酯,香蕉…乙酸戊酯,柑橘…柠檬醛
（5）果胶物质转化——果实变软 原果胶(壁) →可溶性果胶、果胶酸、半乳糖醛酸 淀粉→可溶性糖，
（6）色素物质转化——色泽变艳 叶绿素(果皮)分解，类胡萝卜素稳定→黄色， 形成花色素→红色。 （7）维生素含量增高
② 自由基对膜脂的伤害
❖发生自由基链式反应，膜脂过氧化， 产生丙二醛(MDA)。
❖膜脂中不饱和脂肪酸 膜损伤
生理
Chapter10 Plant Maturation Senescence Physiology
演示课件
§1 成熟生理
一. 种子成熟过程中的生理生化变化 二. 果实成熟过程中的生理生化变化
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一. 种子成熟过程中的生理生化变化
1. 贮藏物质的变化
（1）糖类 淀粉种子，可溶性糖→淀粉 （2）脂肪 油料种子
①糖类→脂肪 ②游离脂肪酸→脂肪, 酸价(中和1克油脂中游 离脂肪酸所需KOH的毫克数)降低。 ③饱和脂肪酸→不饱和脂肪酸, 碘价(指100克 油脂所能吸收碘的克数)升高。 （3）蛋白质 AA或酰胺→蛋白质 （4）非丁 Ca、Mg、Pi +演示肌课件醇→非丁(植酸钙镁).
水稻
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油菜
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二、影响种子成熟的外界条件
1、光照 2、温度 3、空气相对湿度 4、土壤含水量 5、矿质营养
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三. 果实成熟过程中的生理生化变化
1. 呼吸作用的变化
呼吸跃变
跃变型果实
演示课件
2. 有机物质的转化
（1）糖类物质转化——甜味增加 淀粉→可溶性糖
（2）有机酸类转化——酸味减少
糖
有机酸
CO2 + H2O
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四、植物衰老的机理 1、营养与衰老
营养撤退学说：一稔植物开花结实后 通常导致营养体的营养撤退，营养大量 流入果实及籽粒中，营养的撤退导致营 养体的迅速衰老。许多试验表明，若摘 除花果，可延迟叶片和整株的衰退老。
演示课件
2、核酸与衰老 （1）差误理论：由于分子基因器在蛋白质
合成过程中引起差误积累所造成的。差 误是由于DNA的裂痕或缺损导致错误的 转录、翻译造成的。当错误积累到某一 阈值时，机能失常，出现衰老、死亡。 （2）核酸的降解：RNA酶的活性上升， 分解加速，从而影响蛋白质的生物合成 能力。
②非酶类的活性氧清除剂（抗氧化剂）
❖天然: 还原型谷胱甘肽GSH)、类胡萝 卜素、Cyt f、Fd、甘露醇、VE , VC ❖人工: 如, 苯甲酸钠
（3）自由基的产生 高能辐射及光分解、共价键的断裂、 单电子的氧化还原反应、逆境都能引 起自由基的产生。
演示课件
（4）自由基产生的伤害
① 自由基对核酸的损伤 剪切和降解大分子量DNA
①物种延续：一、二年生，物质营养 器官→生殖器官 避开严冬不利条件
②内部机能调节：多年生，叶子衰老 脱落之前，物质→茎,芽,根
③ 生态适应
一、二年生, 基部叶片受光不 足, 顺序衰老，有利于植物保存营养 物质，某些不良因素，早衰，减产。
演示课件
三、衰老时的生理生化变化
1. 光合速率下降
叶绿体结构破坏
演示课件
（2）自由基的清除系统 ①细胞保护酶系统：超氧化物歧化酶
（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧 化氢酶（CAT）。
SOD主要功能：清除O2— • ，
2O2— •+2H+ → O2+H2O2 104倍
H2O2 + H2O2 C→AT 2H2O +O2 H2O2+R(OH)2演P示→O课D件 2H2O+RO2
1. 可溶性糖 2. 淀粉 3. 千粒重 4. 含N物质 5. 粗脂肪
2. 种子成熟过程中其他生理变化
(1) 呼吸速率 干物质积累迅速时， 呼吸亦高，种子接近成熟时逐渐降低。 (2)内源激素 CTK, GA, IAA
演示课件
水稻
呼 吸 速 率
演示课件
小麦
玉米素（o）、GA(Δ)、IAA(□)
虚线: 千粒重
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3. 内源激素的变化
IAA, GA, CTK下降， ETH, ABA升高
演示课件
➢果实成熟的分子生物学进展 果实成熟包含着复杂的生理生化变化，正被众多的植
物生理生化学家和分子生物学家所重视。研究表明，果 实成熟是分化基因表达的结果。
果实成熟过程中mRNA和蛋白质合成发生变化。例如 番茄在成熟期有一组编码6种主要蛋白质的mRNA含量下 降；另一组编码4～8种蛋白质的mRNA含量增加，其中 包括多聚半乳糖醛酸酶(PG)的mRNA。这些mRNA涉及 到色素的生物合成、乙烯的合成和细胞壁代谢。而编码 叶绿体的多种酶的mRNA数量减少。
演示课件
3、自由基与衰老
（1）自由基：指具有不配对电子的原子、 原子团、分子或离子。
种类 无机氧自由基，如O2-．、OH· 有机氧自由基，如ROO ·、RO ·
特点
❖不稳定，寿命短； ❖化学性质活泼，氧化能力强； ❖能持续进行链式反应。
演示课件
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH— + • OH
❖叶绿体、线粒体、细胞核等，膜结 构衰退、破裂甚至解体，丧失功能, 衰老解体。
❖ 选择透性功能丧失，透性加大，膜 脂过氧化加剧，膜结构逐步解体。
演示课件
6. 植物内源激素的变化 ❖ IAA, GA, CTK含量逐步下降 ❖ ABA, ETH含量逐步增加 ❖ 死亡激素茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯
(MJ)含量也增加。
叶绿素含量下降，失绿变黄 Rubisco分解 光合电子传递与光合磷酸化 受阻
2. 呼吸速率下降 较光合下降慢
3. 蛋白质含量下降 合成减弱，分解加快
4. 核酸的含量下降 RNA 、DNA RNA合成降低, 分解加快。
演示课件
5. 生物膜结构变化 ❖ 膜脂的脂肪酸饱和程度逐渐增高， 液晶态→凝固态，失去弹性。
演示课件
图 转反义ACC合成酶基因的番茄(左)和其亲本(右) 同时采摘并贮藏相同时间
演示课件
第二节 植物的衰老
Section2 Senescence of Plants
一、植物衰老的类型（Types）
四种类型
整体衰老 地上部衰老，多年生草本 脱落衰老（落叶衰老） 渐进衰老（顺序衰老）
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二、衰老的生物学意义
K+、Ca2+ 盐
（3）单宁物质转化——涩味消失 单宁→氧化成过氧化物或凝结成不溶性物苹果…乙酸丁酯,香蕉…乙酸戊酯,柑橘…柠檬醛
（5）果胶物质转化——果实变软 原果胶(壁) →可溶性果胶、果胶酸、半乳糖醛酸 淀粉→可溶性糖，
（6）色素物质转化——色泽变艳 叶绿素(果皮)分解，类胡萝卜素稳定→黄色， 形成花色素→红色。 （7）维生素含量增高
② 自由基对膜脂的伤害
❖发生自由基链式反应，膜脂过氧化， 产生丙二醛(MDA)。
❖膜脂中不饱和脂肪酸 膜损伤